Análise de incrementos de resistência à flexão simples em elementos de concreto armado reforçados pelas técnicas de encamisamento, chapas de aço e EBR com polímeros reforçados com fibras de carbono
DOI:
https://doi.org/10.18265/1517-0306a2021id5690Palavras-chave:
CFRP, reforço, técnica de chapas de aço, técnica de encamisamento, técnica EBRResumo
A utilização de sistemas de reforço tem se tornado uma solução comum para as inúmeras formas de degradação e deterioração dos elementos estruturais. Entre os diferentes tipos existentes, neste trabalho, certa ênfase foi dada às técnicas de encamisamento, chapas de aço e EBR (Externally Bonded Reinforcement) com polímeros reforçados com fibras de carbono (CFRP – Carbon Fiber Reinforced Polymer). Objetivando a avaliação dos incrementos de resistência resultantes, um software foi desenvolvido, com base nas normas técnicas vigentes. Para tal, incrementos graduais de 10% foram dados a uma força concentrada F de uma viga de concreto armado simplesmente apoiada. Os resultados evidenciaram que em até 40% de aumento de F, a técnica EBR com CFRP apresentou incrementos de resistência superiores. Já com 50% de acréscimo de F, a técnica de encamisamento se sobressaiu. Entretanto, em todas as porcentagens de aumento de F, o rendimento da técnica EBR com CFRP se mostrou bastante superior ao das demais, haja vista que possui incrementos de resistência significativos, associados a um reduzido volume de material. Diante dos apontamentos expostos, evidencia-se que a aplicação de CFRPs pela técnica EBR configura-se como uma excelente solução de reforço estrutural, apresentando rendimentos significativos e interferências arquitetônicas quase nulas, devido ao seu reduzido volume de material.
Downloads
Referências
ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto armado – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2014.
ACI – AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. ACI 318: Building code requirements for structural concrete. Detroit: ACI, 2019.
ACI – AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. ACI 440.2R: Guide for the design and construction of externally bonded FRP systems for strengthening concrete structures. Philadelphia: ACI, 2017.
ALI, H.; ASSIH, J.; LI, A. Flexural capacity of continuous reinforced concrete beams strengthened or repaired by CFRP/GFRP sheets. International Journal of Adhesion and Adhesives, v. 104, 102759, 2021. DOI: https://dx.doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2020.102759.
AL-JELAWY, H. Experimental and numerical investigations on bond durability of CFRP strengthened concrete members subjected to environmental exposure. 2013. 98 f. Dissertation (Master on Civil Engineering) – University of Central Florida, Orlando, 2013. Disponível em: https://stars.library.ucf.edu/etd/2730/. Acesso em: 3 ago. 2022.
BARRIS, C.; SALA, P.; GÓMEZ, J.; TORRES, L. Flexural behavior of FRP reinforced concrete beams strengthened with NSM CFRP strips. Composite Structures, v. 241, 112059, 2020. DOI: https://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112059.
BOUZIADI, F.; BOULEKBACHE, B.; HADDI, A.; HAMRAT, M.; DJELAL, C. Finite element modeling of creep behavior of FRP-externally strengthened reinforced concrete beams. Engineering Structures, v. 204, 109908, 2020. DOI: https://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.109908.
CÁNOVAS, M. F. Patologia e terapia do concreto armado. 1. ed. São Paulo: Pini, 1988.
CARDOSO, A.; APPLETON, J.; SANTOS, S. P. Análise da eficiência da técnica de encamisamento localizado na reparação ou reforço de pilares de betão armado com recurso a chapas de aço ou manta de fibras de carbono. In: ENCONTRO NACIONAL BETÃO ESTRUTURAL, 2004, Porto. Anais [...]. Porto: Grupo Português de Betão Estrutural (GPBE), 2004. Disponível em: http://www.civil.ist.utl.pt/~cristina/GDBAPE/Artigos/be2004-3-13.pdf. Acesso em: 28 out. 2022.
CHASTRE, C.; BISCAIA, H.; FRANCO, N. Reforço de vigas de betão armado com armaduras pós-instaladas de aço inox ou de compósitos de FRP. Revista da Associação Portuguesa de Análise Experimental de Tensões, v. 28, p. 39-46, 2017. Disponível em: http://www-ext.lnec.pt/APAET/pdf/Rev_28_A6.pdf. Acesso em: 3 ago. 2022.
CRUZ, J. S.; BARROS, J.; SILVA, L.; COELHO, M. Eficiência de diferentes técnicas de reforço à flexão de vigas de betão armado. In: ENCONTRO NACIONAL BETÃO ESTRUTURAL, 2010, Lisboa. Anais […]. Lisboa: Grupo Português de Betão Estrutural (GPBE), 2010. Disponível em: http://repositorium.sdum.uminho.pt/bitstream/1822/12962/1/NC_114.pdf. Acesso em: 28 out. 2022.
CZADERSKI, C.; MEIER, U. EBR strengthening technique for concrete long-term behavior and historical survey. Polymers, v. 10, n. 77, p. 1-17, 2018. DOI: https://doi.org/10.3390/polym10010077.
DALFRÉ, G. M. Flexural and shear strengthening of RC elements. 2013. 400 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Estruturas) – Universidade do Minho, Guimarães, 2013. Disponível em: https://repositorium.sdum.uminho.pt/handle/1822/24424. Acesso em: 3 ago. 2022.
DALFRÉ, G. M.; ALVES, A.; OLIVEIRA, A. C. F. Dimensionamento de sistema de reforço à flexão com materiais compósitos segundo a técnica EBR. Revista Concreto & Construções. v. 94, p. 53-62, 2019. Disponível em: http://ibracon.org.br/Site_revista/Concreto_Construcoes/ebook/edicao94/files/assets/basic-html/page53.html. Acesso em: 3 ago. 2022.
DALFRÉ, G. M.; PARSEKIAN, G. A.; FERREIRA, D. C. Degradation of the EBR-CFRP strengthening system applied to reinforced concrete beams exposed to weathering. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, v. 14, n. 2, e14208, 2021. DOI: https://dx.doi.org/10.1590/s1983-41952021000200008.
FERNANDES, P. M. G. Bond behavior of NSM CFRP-concrete systems: durability and quality control. 2016. 280 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade do Minho, Guimarães, 2016. Disponível em: http://repositorium.sdum.uminho.pt/handle/1822/42576. Acesso em: 3 ago. 2022.
FERRARI, V. J.; HANAI, J. B. Flexural strengthening of reinforced concrete beams with carbon fibers reinforced polymer (CFRP) sheet bonded to a transition layer of high performance cement-based composite. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, v. 5, n. 5, p. 596-626, 2012. DOI: https://dx.doi.org/10.1590/S1983-41952012000500003.
FERREIRA, D. C. Avaliação da degradação de vigas reforçadas com FRP quando expostas ao intemperismo. 2019. 137 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12121. Acesso em: 3 ago. 2022.
GIESE, A. C. H.; GIESE, D. N.; DUTRA, V. F. P.; SILVA FILHO, L. C. P. Flexural behavior of reinforced concrete beams strengthened with textile reinforced mortar. Journal of Building Engineering, v. 33, 101873, 2021. DOI: https://dx.doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101873.
GOMES, A.; APPLETON, J. Reforço de estruturas de betão armado por encamisamento das secções. Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas, v. 42, p. 7-14, 1997. Disponível em: http://www.civil.ist.utl.pt/~cristina/GDBAPE/Artigos/RN11.pdf. Acesso em: 28 out. 2022.
HIGASHI, M. M. Y. Reforço em estruturas de betão armado com chapas de aço. 2016. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Instituto Superior de Engenharia do Porto, Porto, 2016. Disponível em: https://core.ac.uk/download/pdf/83044025.pdf. Acesso em: 28 out. 2022.
HUANG, X.; ZHOU, Y.; XING, F.; WU, Y.; SUI, L.; HAN, N. Reliability-based design of FRP flexural strengthened reinforced concrete beams: Guidelines assessment and calibration. Engineering Structures, v. 209, 109953, 2020. DOI: https://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.109953.
JUVANDES, L. F. P. Aplicações de compósitos FRP no reforço de estruturas. In: JORNADAS DE MATERIAIS NA CONSTRUÇÃO, 1., 2011, Porto. Anais [...]. Porto: Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, 2011. Disponível em: https://paginas.fe.up.pt/~jmc2011/wp-content/uploads/2011/03/Luis_Juvandes.pdf. Acesso em: 27 set. 2021.
KAMGAR, R.; BAGHERINEJAD, M. H.; HEIDARZADEH, H. A new formulation for prediction of the shear capacity of FRP in strengthened reinforced concrete beams. Soft Computing, v. 24, n. 9, p. 6871-6887, 2019. DOI: https://doi.org/10.1007/s00500-019-04325-4.
LONG, M.; DJELAL, C.; KESTELOOT, S.; BIGOURDAN, B.; LE GAC, P. Y.; SZULC, J. Durability of CFRP-concrete bonding in a marine environment. In: EUROPEAN CONFERENCE ON COMPOSITE MATERIALS, 15., 2012, Venice. Proceedings [...]. Padova: University of Padova, 2012. Disponível em: http://www.escm.eu.org/eccm15/data/assets/960.pdf. Acesso em: 3 ago. 2022.
MACHADO, A. P.; MACHADO, B. A. Reforço de estruturas de concreto armado com sistemas compostos FRP: teoria e prática. 1. ed. São Paulo: Pini, 2015.
OBAIDAT, Y. T.; HEYDEN, S.; DAHLBLOM, O.; ABU-FARSAKH, G.; ABDEL-JAWAD, Y. Retrofitting of reinforced concrete beams using composite laminates. Construction and Building Materials, v. 25, n. 2, p. 591-597, 2011. DOI: https://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.06.082.
REIS, A. P. A. Reforço de vigas de concreto armado por meio de barras de aço adicionais ou chapas de aço e argamassa de alto desempenho. 1998. 179 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 1998. DOI: https://dx.doi.org/10.11606/D.18.2018.tde-22022018-151319.
SILVA, J. R. Reforço híbrido à flexão de vigas “T” de concreto armado com compósitos de fibras de carbono e fibras de vidro. 2014. 245 f. Tese (Doutorado em Estruturas e Construção Civil) – Faculdade de Tecnologia, Universidade de Brasília, Brasília, 2014. Disponível em: https://repositorio.unb.br/handle/10482/17077. Acesso em: 3 ago. 2022.
SOUSA, A. F. V. S. Reparação, reabilitação e reforço de estruturas de betão armado. 2008. 88 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Porto, 2008. Disponível em: https://repositorio-aberto.up.pt/handle/10216/58292. Acesso em: 3 ago. 2022.
ZHOU, Y.; ZHANG, J.; LI, W.; HU, B.; HUANG, X. Reliability-based design analysis of FRP shear strengthened reinforced concrete beams considering different FRP configurations. Composite Structures, v. 237, 111957, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.111957.
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Licença
• O(s) autor(es) autoriza(m) a publicação do artigo na revista;
• O(s) autor(es) garante(m) que a contribuição é original e inédita e que não está em processo de avaliação em outra(s) revista(s), nem esteja publicado em anais de congressos e/ou portais institucionais;
• A revista não se responsabiliza pelas opiniões, ideias e conceitos emitidos nos textos, por serem de inteira responsabilidade de seu(s) autor(es). Opiniões e perspectivas expressas no texto, assim como a precisão e a procedência das citações, são de responsabilidade exclusiva do(s) autor(es), e contribuem para a promoção dos:
- Princípios FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, and Reusable – localizável, acessível, interoperável e reutilizável);
- Princípios DEIA (diversidade, equidade, inclusão e acessibilidade).
• É reservado aos editores o direito de proceder ajustes textuais e de adequação do artigos às normas da publicação.
Responsabilidades dos autores e transferência de direitos autorais
Os autores devem declarar a originalidade do estudo, bem como o fato de que este não foi publicado anteriormente ou está sendo considerado para publicação em outro meio, como periódicos, anais de eventos ou livros. Ao autorizarem a publicação do artigo na Revista Principia, os autores devem também responsabilizar-se pelo conteúdo do manuscrito, cujos direitos autorais, em caso de aprovação, passarão a ser propriedade exclusiva da revista. A Declaração de Responsabilidades dos Autores e Transferência de Direitos Autorais deverá ser assinada por todos os autores e anexada ao sistema como documento suplementar durante o processo de submissão. Clique no link abaixo para fazer o download do modelo.
Esta revista, seguindo as recomendações do movimento de Acesso Aberto, proporciona seu conteúdo em Full Open Access. Assim os autores conservam todos seus direitos permitindo que a Revista Principia possa publicar seus artigos e disponibilizar pra toda a comunidade.
A Revista Principia adota a licença Creative Commons 4.0 do tipo atribuição (CC-BY). Esta licença permite que outros distribuam, remixem, adaptem e criem a partir do seu trabalho, inclusive para fins comerciais, desde que lhe atribuam o devido crédito pela criação original.
Os autores estão autorizados a enviar a versão do artigo publicado nesta revista em repositório institucionais, com reconhecimento de autoria e publicação inicial na Revista Principia.