ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DE VIGAS DE CONCRETO...

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC - como requisito parcial para obtenção do Título de Engenheira Civil

ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO, REFORÇADAS COM POLÍMERO ESTRUTURAL A BASE

DE FIBRA DE VIDRO NA REGIÃO CISALHANTE

Sabrina Lopes Arcenego (1); Elaine Guglielmi Pavei Antunes (2)

UNESC – Universidade do Extremo Sul Catarinense

(1)[email protected];(2)[email protected]

RESUMO

A crescente procura por novos métodos construtivos na construção civil, para uma rápida execução, vem estimulando a modernização do setor da engenharia civil. Nesta contextualização destacam-se também novos materiais, mais tecnológicos e que permitem uma maior eficiência, salienta-se como novo no mercado, estruturas de perfil pultrudado, este material utiliza resinas termofixas e reforço flexíveis de fibras (vidro carbono ou aramida). Em algumas condições, precisa-se reforçar ou reabilitar a estrutura de concreto armado, sabe-se que a estrutura apresenta dificuldades em sobrecargas que não foram previstas no cálculo. Erros de execução, podem ocasionar patologias ou até mesmo o colapso da estrutura. O presente estudo tem como objetivo avaliar o comportamento do reforço com chapas de material pultrudado com espessuras de 3 mm , coladas com adesivo estrutural a base de epóxi aplicadas na área cisalhante de vigas de concreto armado, espaçadas em três configurações diferentes e coladas nas duas faces laterais da viga. As vigas foram fissuradas e reforçadas para obter a carga máxima de ruptura após a aplicação do reforço. Os resultados mostram que o reforço foi satisfatório, conseguiu reabilitar a estrutura. Pode-se constatar um aumento de ductibilidade nas vigas de concreto armado. O incremento de carga e de deslocamento se fez presente no reforço das vigas, entretanto não houve distinção estatística, segundo a técnica ANOVA, para os três grupos de espaçamentos diferentes.

Palavras-Chave: Patologias, material inovador, pultrudado, concreto, cisalhamento.

1 INTRODUÇÃO

A necessidade de rápida execução em um curto prazo de tempo faz com que cresça

a procura por novos métodos construtivos , portanto, a inserção de novas

tecnologias e inovações vem estimulando a modernização do setor da engenharia

civil. Nesta contextualização destacam-se também novos materiais, mais

tecnológicos e que permitem uma maior eficiência (MOURA, 2016).

Ressalta como novo no mercado de material de construção civil, estruturas com

perfil pultrudado. Pultrusão é um processo contínuo e industrial para a fabricação de

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

2 Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC - como requisito parcial para obtenção do Título de Engenheira Civil

UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense – 2017/02

perfis estruturais de resina plástica reforçada (ALMEIDA, 2004). Esse processo

utiliza resinas termofixas e reforços flexíveis de fibras (vidro, carbono ou aramida).

“O processo consiste em puxar estas fibras impregnadas com resina através de um

molde de aço pré-aquecido usando um dispositivo de tracionamento contínuo”.

Absorvido a resina no material, este passa através de um molde aquecido onde irá

ocorrer o processo de polimerização, tomando assim sua forma estabelecida

(CANALLI, 2010).

Como é conhecido comumente devido ao seu processo de produção, é um material

compósito reforçado com fibras. As mesmas são embebidas em uma matriz plástica

conhecida então como polímeros reforçados com fibra (PRF). A combinação de

reforços determina a resistência nas direções, longitudinal e transversal do perfil

(PIERIN, 2005).

Com o objetivo de obter um material novo com características superiores à sua

essência, o material compósito têm com o intuito de abordar as principais

características dos materiais, unindo dois ou mais componentes a fim de formar um

novo material composto, com propriedades e desempenho superiores ao seu

referencial (MOHAMAD, 2015).

Buscando uma maior eficiência estrutural, os perfis poliméricos apresentam diversas

vantagens, como: resistência à corrosão, longa vida útil, redução de gastos com

manutenção, apresentam baixo peso, isolamento elétrico, alta resistência mecânica

e resistência à altas temperaturas, o compósito reforçado com fibra de vidro é uma

alternativa de construção altamente concorrente e adequada para o mercado.

(ALMEIDA, 2004).

Este material vem com o intuito de trabalhar em conjunto com os materiais

convencionais na construção civil, como o aço, alumínio, concreto e a madeira ou a

substituição dos mesmos em locais na qual a estrutura não apresenta seu melhor

desempenho (CANALLI, 2010).

A garantia de que a estrutura irá desempenhar seu papel adequadamente depende

da sua correta concepção e execução conforme o projeto. A deterioração prematura

da estrutura pode acarretar na perda de qualidade e no tempo de vida útil das

edificações (MENEGHETTI, 2007). Para a ABNT NBR 6118:2014, item 6.1.

Quando se trata de concreto armado, sabe-se que a estrutura apresenta dificuldades

em sobrecargas que não foram previstas no cálculo, podendo ocasionar patologias

ou até mesmo o colapso da estrutura (ZUCCHI, 2015). Conforme define Palig, Filho



e Real (2008) são diversas as causas de problemas em uma estrutura, como “[...]

sobrecarga, mudança de utilização, corrosão das armaduras fissuração e

localização em meio ambiente agressivo, podem conduzir a uma diminuição ou a

perda da sua capacidade de receber esforços”.

O reforço em vigas de concreto armado consiste em diversos métodos

convencionais que apresentam resultados confiáveis, dentre eles: colagem de

chapas de aço ou polímeros na superfície da viga, ou adição na face tracionada da

viga a ser reforçada, com um novo concreto ou argamassa, tendo o objetivo de

aumentar a durabilidade, elevar a resistência à flexão e ao cisalhamento (REIS,

2001).

Entretanto o reforço na área cisalhante deve-se ter uma atenção maior, pois este

pode ser considerado mais crítico em relação ao reforço na flexão, visto que os

colapsos por esforço cortante ocorrem sem advertir previamente e são mais

catastróficos comparados com os colapsos por flexão, as quais são geralmente mais

progressivas e proporcionam um período de fissuração antes da ruptura (MENON,

2008).

A utilização de chapas de aço colados com resina epóxi nas vigas de concreto

armado é uma técnica que tem um custo moderadamente baixo e apresenta grande

eficiência, contudo há algumas desvantagens neste método, como a baixa

resistência ao fogo, peso das chapas de aço e problemas de corrosão no aço

(BATTI, 2015).

Considera-se o problema mais grave neste método de reforço, a corrosão na

interface do concreto e aço, principalmente quando a estrutura está exposta em

meios agressivos. Por este motivo é recomendado este tipo de reforço somente “[...]

em casos em que a estrutura reforçada não esta sujeita a corrosão e os

comprimentos do reforço são relativamente pequenos, dispensando a execução de

juntas” (GARCEZ, 2007).

O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento de vigas de concreto armado

reforçadas com material pultrudado, chapas de 3 mm, coladas com resina epóxi na

região cisalhante, em três configurações de espaçamentos diferentes. Assim como,

verificar o incremento de carga e de deslocamento a fim de complementar o estudo.



2 MATERIAIS E MÉTODOS

A pesquisa foi dividida em duas fases, sendo que na primeira realizou-se o ensaio

de flexão a quatro pontos em três vigas referencia, com o intuito de verificar a

máxima carga que as referidas vigas poderiam suportar até sua ruptura. Essa

informação baliza a carga que é aplicada no restante das vigas, em que levou ao

surgimento de fissuração visível. Vale salientar que o objetivo é de analisar vigas

fissuradas e não rompidas para estudar o comportamento considerando o reparo.

Levando as vigas pra uma situação de risco, e a partir desta etapa verificar seu

comportamento.

Ainda na primeira fase foram moldados os corpos de prova cilíndricos com diâmetro

de 10 cm e altura de 20 cm, para o controle da resistência do concreto à

compressão axial, módulo de elasticidade e compressão diametral segundo ABNT

NBR 5738:2015.

A segunda fase corresponde ao reforço das vigas fissuradas, com chapa de

pultrudado e as seguintes dimensões de 5 cm de largura e 20 cm de altura com

espessura de 3 mm. As chapas foram coladas com resina epóxi nas duas faces da

área cisalhante da viga. As vigas foram ensaiadas novamente para que sua carga

após o reforço estrutural fosse analisada.

2.1 PRIMEIRA FASE - PROPRIEDADE DOS MATERIAIS, FABRICAÇÃO DAS

VIGAS E CONCRETAGEM DOS CORPOS DE PROVA

As vigas foram dimensionadas com seções transversais de 12 cm de largura, 20 cm

de altura e 190 cm de comprimento. O aço utilizado foi CA-50A . Adotou-se duas

barras de aço com 10 mm de diâmetro para armadura positiva e duas barras de 5

mm de diâmetro para porta estribo, totalizou uma área de aço de 1,6 cm², segundo

critérios da ABNT NBR 6118:2014. Na armadura transversal utilizou-se barras de 5

mm com espaçamento entre os estribos de 30 cm, totalizando 06 estribos para cada

viga, não condizendo com a ABNT NBR 6118:2014, para provocar a ruptura por

cisalhamento, a Figura 1 demonstra o detalhamento da armadura na viga, e a Figura

2 apresenta as fôrmas e armaduras das vigas juntamente com os corpos de prova

prontos para a concretagem.



Figura 1 – Detalhamento das armaduras nas vigas - (a) Detalhamento longitudinal;

(b) Perspectiva da armação.

a)

b)

Fonte: Autor, 2017

Figura 2 – Vigas e corpos de prova prontos para concretagem.

Fonte: Autor, 2017

A resistência à compressão definida para o concreto foi de 20 MPa, parâmetros da

ABNT NBR 6118:2014 item 7.1, correspondente a classe de agressividade I e

qualidade do concreto onde estabeleceu o cobrimento para armadura de 25 mm.

Para o controle tecnológico do concreto fez-se a caracterização do concreto fresco

por meio do ensaio de abatimento de tronco de cone (slump-test), segundo ABNT

NBR NM 67:1998 que obteve como resultado 10 cm.

Paralelo a concretagem das vigas foram moldados quinze corpos de provas

cilíndricos, conforme especificações na norma ABNT NBR 5738:2015 e ABNT NBR

5739:2007, com o objetivo de obter à resistência à compressão axial do concreto

aos 28 e aos 56 dias. A fim de complementação, aos 56 dias, realizou-se os ensaios

de módulo de elasticidade e compressão diametral, segundo a ABNT NBR

8522:2008 e ABNT NBR 7222:2011, respectivamente. Após a concretagem as vigas

passaram pelo processo de cura ao longo de 56 dias e posteriormente foram



encaminhadas ao LEE Laboratório de Experimental de Estruturas do Iparque –

UNESC, para a realização dos ensaios.

Dentre as quinze vigas, três delas foram ensaiadas até a ruptura. A análise do

esforços cortante segundo Araújo (2014), no momento em que a viga está sem

fissuração, esta se encontra no estádio I e quando a tensão principal atinge a

resistência à tração do concreto, surge uma fissura inclinada e a viga entra no

estádio II. Quando a estrutura apresenta limites de deformações excessivas e um

nível de fissuração que comprometa a durabilidade, ultrapassando seu estado limite

de utilização ou de serviço é considerada sua ruptura. O ponto de ruptura das vigas

referência foi estabelecido a partir do início da queda da carga onde ocorre o

rompimento do concreto e consequentemente a perda de carga gradativamente. O

restante das doze vigas foram ensaiadas até apresentarem fissuração visível,

consequentemente, estádio ll, com o objetivo de ficar acima dos limites indicados,

levando à fissuração do concreto entre outras anomalias., O fluxograma da Figura 3

demonstra as etapas da pesquisa na primeira fase.

Figura 3 – Fluxograma da primeira fase

Fonte: Autor,2017



2.2 SEGUNDA FASE – REFORÇO ESTRUTURAL Após a deformação vertical das vigas, como especificado na primeira etapa, elas

passaram pelo processo de colagem das chapas de polímero estrutural com resina

epóxi. O adesivo estrutural utilizado é um composto químico a base de resina epóxi,

de alta viscosidade, isento de solventes, composto por agregado devidamente

dosado e de pega normal. Denota como características sobressalentes um alto

poder de adesão, elevado desempenho no reparo estrutural e no reforço de

estruturas de concreto, contém material pré-dosado e apresenta dureza inicial em 24

horas após ser aplicado, e cura total 7 dias após a aplicação do produto na viga. A

aplicação do adesivo estrutural seguiu as recomendações do fabricante, tal como a

superfície a ser colada. Foi limpa, isenta de pó, desmoldantes, óleos e qualquer

outro tipo de material contaminante que pudesse prejudicar a aderência entre o

reforço e a área à ser reforçada. As chapas de pultrudado foram lixadas

manualmente para uma melhor aderência. Após o preparo das superfícies ocorreu o

preparo do adesivo estrutural, aconteceu com a homogeneização das substâncias

conforme manual de instruções. A mistura ocorreu entre o endurecedor

(componente B) e a resina (componente A), no qual é realizada uma pré-mistura do

endurecedor e da base . Os dois componentes são homogeneizados por no mínimo

3 minutos, ou até se obter uma coloração uniforme, conforme informado pelo

fabricante. O adesivo estrutural foi aplicado com a espessura máxima de 2,0 mm e

com auxílio de espátulas. A Figura 4 demonstra a aplicação do adesivo estrutural

nas chapas de pultrudado, a colagem das chapas e a viga após o reparo estrutural.

Figura 4 – Aplicação da resina epóxi

a) 1º homogeneização

b) 2º homogeneização

c) Aplicação

Fonte: Autor,2017



O reforço é aplicado nas duas faces laterais da viga, na área cisalhante. A Figura 7

monstra o ponto de aplicação das cargas, o Diagrama de Esforço Cortante e

Momento Fletor, justificando assim a aplicação do reforço nesta área.

Neste ensaio a carga é aplicada por um cilindro hidráulico de cima para baixo sobre

um perfil metálico, este carregamento é transferido para a viga em duas cargas

pontuais distantes a 45 cm do centro do apoio. Foi utilizado um pórtico metálico e a

carga foi aplicada por meio de um cilindro hidráulico. A célula de carga têm

capacidade de leitura máxima de 500kN. Para obter o deslocamento máximo das

vigas foi utilizado um transdutor de deslocamento (LVDT) com leitura máxima de 100

mm, localizado no centro do vão da viga. Todos os equipamentos estão ligados ao

sistema de aquisição de dados Quantum X® que utiliza o software Catman Easy®

ambos da marca HBM®. Para uma melhor análise, foi instalado em cada grupo de

vigas dois extensômetros (strain gages), para verificar as deformações da estrutura,

um no concreto e outro na placa de reforço. A Figura 5 apresenta o esquema do

ensaio.

Figura 5 – Esquema do ensaio

Fonte: Autor,2017



Foram padronizadas em todas as vigas, chapas com espessura de 3 mm,

dimensões de 5 cm de largura e 20 cm de comprimento. Utilizou-se três

configurações de espaçamentos diferentes entre os reforços. Cada Grupo era

composto por quatro vigas. A primeira configuração é o Grupo 100, com chapas

espaçadas a cada 10 cm totalizando 16. A segunda configuração é o Grupo 175,

com chapas espaçadas a cada 17,5 cm totalizando 12. A terceira configuração a ser

analisada é o Grupo 400, com chapas com espaçamento de 40 cm totalizando 8

chapas. A Figura 6 apresenta o esquema dos reforços.

Figura 6 – Detalhamento de reforços com espaçamento

VGR

100

VGR

175

VGR

400

Fonte: Autor,2017

Após a aplicação das chapas de pultrudado e atendendo as recomendações do

fabricante da resina epóxi, as vigas foram ensaiadas novamente e levadas até a

ruptura, para então obter-se o valor de carga máximo, após o reforço estrutural.

Como modo de retratar de maneira mais sucinta, o fluxograma da Figura 7

demonstra as etapas da pesquisa na segunda fase.



Figura 7 – Fluxograma segunda etapa

Fonte: Autor,2017

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

3.1 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL, MÓDULO DE ELASTICIDADE E RESISTÊNCIA A TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL

Após os 28 dias foi realizado ensaio de compressão axial dos corpos de prova para

obtenção da resistência do concreto, posteriormente e paralelo aos ensaios das

vigas foi ensaiado o restante dos corpos de prova ensaio de compressão axial,

módulo de elasticidade e de compressão diametral aos 56 dias. A Tabela 1

apresenta os resultados destes ensaios.

Tabela 1- Resistência a compressão axial, resistência à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade.

IDADES DOS CORPOS

DE PROVA (DIAS)

RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO

AXIAL (MPa)

RESISTÊNCIA A TRAÇÃO POR

COMPRESSÃO DIAMETRAL (MPa)

MÓDULO DE ELASTICIDADE

(MPa)

28 21,30 - -

28 22,20 - -

28

Média (D.P)

20,30

21,30 (±0,95)

- -

56 26,00 11,30 28,91

56 26,20 11,90 30,44

56

Média (D.P)

26,60

26,26 (±0,31)

12,90

12,03 (±0,81)

26,56

28,64 (± 2,74)

Fonte: Do Autor, 2017

Aos 28 dias, os corpos de prova, atingiram uma média de 21,30 MPa de resistência

a compressão axial, acima da resistência mínima exigida. E aos 56 dias, apresentou

resistência de 26,26 MPa, um desempenho maior que a resistência de projeto.



Verificou-se que após os 28 dias a resistência a compressão axial do concreto tem

incremento de resistência.

3.2 RESULTADOS DOS ENSAIOS DE FLEXÃO A QUATRO PONTOS NAS VIGAS 3.2.1 Vigas referência

O resultado esperado das vigas de referência, através da ABNT NBR 6118:2014,

era uma capacidade de carga experimental de serviço de 47,00 kN para esforço

cortante. Para as vigas o deslocamento máximo vertical deve ser obtido através do

seu comprimento dividido por 250 (L/250), a ABNT NBR 6118:2014 apresenta os

valores-limites que visam proporcionar um adequado comportamento da estrutura

em serviço, logo o deslocamento vertical máximo para as vigas em estudo era de

7,22 mm. A Tabela 2 apresenta os resultados obtidos para as vigas referências.

Tabela 2- Resultado das vigas referência rompidas.

CARGA DE RUPTURA (kN) DESLOCAMENTO (mm)

L/250=7,22 mm

VREF

1 53,05 10,47

2 52,32 9,98

3 50,71 9,42

MÉDIA 52,03 9,98

DESVIO PADRÃO

1,20

0,53

Fonte: Autor,2017

Com base na Tabela 2 pode-se verificar que as vigas se comportaram de acordo

com o esperado. O rompimento de todas as vigas ocorreu preponderantemente por

esforço cortante com uma fissura de cisalhamento inclinada de aproximadamente

45º e a média da carga máxima de ruptura foi de 52,03 kN. A Figura 8 apresenta as

vigas referências após o rompimento.

Figura 8 – Vigas referência após o ensaio.

VREF 01 VREF 02 VREF 03

Fonte: Autor,2017



3.2.2 Vigas primeira etapa – antes do reforço

Após a determinação de carga de ruptura das vigas referência, levou-se o restante

das doze vigas para primeira etapa de ensaio, onde foi monitorada cada viga até a

sua fissuração visível. A Tabela 3 apresenta os resultados obtidos.

Tabela 3- Resultado das vigas antes do reforço estrutural

CARGA DE FISSURAÇÃO (kN)

DESLOCAMENTO (mm) L/250=7,22 mm

VGR 100

1 51,77 7,15

2 44,41 6,65

3 55,28 6,72

4 52,65 8,70

MÉDIA 51,03 7,31

DESVIO PADRÃO

4,66

0,96

VGR 175

1 54,32 8,19

2 57,05 9,10

3 53,15 8,79

4 52,93 7,54

MÉDIA 54,36 8,41

DESVIO PADRÃO

1,89

0,69

VGR 400

1 48,79 9,39

2 50,20 8,65

3 48,83 8,35

4 53,28 8,38

MÉDIA 50,28 8,69

DESVIO PADRÃO

2,11

0,48

Fonte: Autor,2017

De acordo com os dados da Tabela 3 pode-se concluir que foram aplicados 99,75%

da carga de referência, ficando muito próximo da carga de ruptura das vigas.

Também a média do deslocamento vertical em todos os grupos ultrapassou o valor

máximo de 7,22 mm. O surgimento da fissuração visível nas vigas está muito

próximo da ruptura, afirmando o quão perigosos são os esforços de cisalhamento

nas vigas de concreto armado. Nesta primeira etapa todas as vigas apresentaram

fissuras de cisalhamento conforme o esperado, a Figura 9 apresenta as vigas

fissuradas.



Figura 9– Vigas fissuradas.

VGR 100 VGR 175 VGR 400

Fonte: Autor,2017

Com base nestes resultados, foi realizada uma análise de variância (ANOVA) entre

os quatro grupos de vigas, as de referência (já rompidas) e as vigas da primeira

etapa (não rompidas). Sabe-se que podemos considerar as variâncias iguais quando

o valor de probabilidade (p-value) for maior que 5%. Fundamentado nesta

informação foi realizado análise de variância que comprovou com 95% de confiança

que todos os grupos são estatisticamente iguais em relação à carga de ruptura, para

as vigas referência e para as vigas fissuradas. Analisou-se estatisticamente os três

grupos das vigas fissuradas e o valor demonstrou também a igualdade entre os

grupos. A Figura 10 apresenta os gráficos com os resultados obtidos para as vigas

referência e as vigas fissuradas.

Figura 10- Gráfico resistência total das vigas – Carga (kN) x Deslocamento (mm). a) Grupo 100 b) Grupo 175 c) Grupo 400.

a)

VGR 100



b)

VGR 175

c)

VGR 400

Fonte: Autor,2017 3.2.3 Vigas segunda etapa – após o reforço Após a primeira etapa as vigas foram reforçadas, aguardado o tempo de cura do

epóxi de 7 dias e rompidas aos 63 dias. A Tabela 4 apresenta os resultados obtidos.

Tabela 4- Resultado das vigas após o reforço estrutural

CARGA DE RUPTURA

(kN) DESLOCAMENTO (mm)

L/250= 7,22mm

VGR 100

1 51,37 9,11

2 56,86 10,90

3 65,60 9,18

4 67,65 14,05

MÉDIA 60,37 10,81

DESVIO PADRÃO

7,61

2,31

VGR 175

1 38,30 6,42

2 65,08 17,01

3 61,68 24,28



4 60,31 8,88

MÉDIA 56,34 14,15

DESVIO PADRÃO

12,19

8,13

VGR 400

1 37,67 6,96

2 20,40 6,14

3 66,51 11,97

4 55,36 9,51

MÉDIA 44,99 8,65

DESVIO PADRÃO

20,24

2,64

Fonte: Autor,2017

A partir destes dados foi realizada uma análise de variância (ANOVA) entre as vigas

referências e os três grupos de vigas com reforço. O valor de probabilidade foi maior

que 5%, concluindo que não há diferença entre os grupos. A análise realizada entre

os três grupos de reforço indicou que não havia distinção entre os grupos. A média

dos dados obtidos das vigas referência e das vigas da primeira e segunda etapa

estão expostos na Tabela 5 .

Tabela 5- Resultado das vigas referência e das vigas da primeira e segunda etapa. PRIMEIRA ETAPA SEGUNDA ETAPA

MÉDIA CARGA DE

RUPTURA (kN)

MÉDIA

DESLOCAMENTO (mm)

MÉDIA CARGA DE RUPTURA

(kN)

MÉDIA

DESLOCAMENTO (mm)

VREF 52,03 9,98 - -

VGR 100 51,02 7,36 61,23 10,81

VGR 175 54,36 8,41 60,99 14,15

VGR 400 50,28 8,69 46,51 8,65

Fonte: Autor,2017

Apesar dos grupos serem considerados semelhantes estatisticamente, fez-se a

análise isolada entre os grupos. Com base na Tabela 5, as vigas que foram

reforçadas à cada 10 cm (VGR 100) demonstrou um excelente desempenho em

termos de incremento de carga, uma vez que a viga já comprometida suportou a

carga de ruptura e mais um incremento de 17,70% em relação as vigas referências.

Nas VGR 175, alcançaram valores bem próximos, onde atingiu um acréscimo de

17,22% em relação as vigas referência.



Contudo as vigas reforçadas com espaçamento de 40 cm (VGR 400), não

apresentaram o mesmo comportamento dos outros grupos, onde ocorreu 10,61% de

perda de carga em relação as vigas referência. Pode-se destacar que somente duas

vigas romperam por flexão, ambas do grupo VGR 175, o restante das vigas a

ruptura por cisalhamento que foi o tipo de ruptura dominante na pesquisa, não

atendendo o principal objetivo que é evitar a ruptura por cisalhamento. A Figura 11

apresenta os resultados das vigas da primeira e segunda etapa.

Figura 11- Análise entre os grupos antes e após o reforço.

Fonte: Autor,2017

A Figura 12 demonstra as vigas reforçadas e rompidas dos grupos VGR 100, VGR

175 E VGR 400, respectivamente.

Figura 12- Ruptura das vigas dos grupos VGR 100, VGR 175 e VGR 400. VGR 100 VGR 175 VGR 400

Fonte: Autor,2017

A Figura 13 apresenta os gráficos com os resultados obtidos para as vigas

referência e as vigas já reforçadas e rompidas.



Figura 13- Gráfico resistência total das vigas – Carga (kN) x Deslocamento (mm). a)Grupo 100 b)Grupo 175 c)Grupo 400.

a)

VGR 100

b)

VGR 175

c)

VGR 400

Fonte: Autor,2017

Através da análise de variância (ANOVA) entre os três grupos de vigas com reforço,

analisou-se a média de deslocamento máximo entre os grupos das vigas referência



e das vigas da segunda etapa. Resultou que não há diferença estatística de

deslocamento vertical entre os três grupos.

Uma vez que não a diferença significatica estatisticamente entre os espaçamento de

reforço de vigas passa-se a verificação de uma segunda análise individual entre os

grupos. No qual obteve um acréscimo de deslocamento adequado para as vigas do

grupo VGR 100, que atingiu em média 8,33% em relação as vigas referência. Nas

vigas do grupo VRG 175 obteve uma média de 41,78% de acréscimo de

deslocamento, porém no grupo VGR 400 obteve uma perda de ductibilidade de

13,33%. Um possível indicativo para estes resultados está relacionado com a

quantidade e o posicionamento das chapas de pultrudado. Nas vigas do grupos

VGR 100 obteve um acréscimo de deslocamento devido a quantidade de reforço

que visa proporcionar que a região reforçada fique mais resistente porém menos

deformável. Nas viga do grupo VGR 175 a média de deslocamento foi mais

elevado, uma possível análise é de que a quantidade de material não deixa a viga

romper bruscamente e permite um maior deslocamento em virtude do fato que o

reforço que está posicionado na fissura, estabilizou-se, e ocasionou um aumento de

ductibilidade nas vigas, retardando a ruptura por cisalhamento. Conforme análise de

Menon (2008) este comportamento de incremento de ductibilidade é comum. E nas

vigas do grupo VGR 400 o reforço não sobrepos nenhuma fissura, torna mais

provável a ruptura brusca da viga e com o deslocamento abaixo do limite máximo

por norma.

3.3 ANÁLISES DE TENSÕES NA PLACA DE PULTRUDADO E NA VIGA DE

CONCRETO ARMADO COM O USO DE STRAIN GAGES.

O uso do strain gages foi conduzido com o objetivo de um melhor estudo de

deformações na estrutura. A Figura 14 demonstra os strain gages já posicionados

nas vigas.



Figura 14 – Posicionamento dos strain gages nas vigas dos grupos VGR 100, VGR 175 e VGR 400. VGR 100 VGR 175 VGR 400

Fonte: Autor,2017

O esquema de tensões atuantes na viga e no pultrudado está ilustrado na Figura 15,

as placas de reforço sofrem esforços de tração, e a viga de concreto armado sofrem

esforços de compressão. Para um desempenho adequado do reforço, este se dá

quando está sujeito a tração proporcionando a resistência do esforço de

compressão, pelo concreto.

Figura 15 – Esquema de tensões na estrutura.

VGR 100

VGR 175

VGR 400

Fonte: Autor,2017



Mediante os diferentes espaçamentos de reforços, consta-se na Figura 15 que a

posição do strain gages foi um detector de possíveis conclusões, visto que quanto

mais próximo está a placa de reforço da carga aplicada, mas ela está sujeita a

esforços. A Figura 16 demonstra os gráficos que apresentam a análise de tensões

para o strain gages posicionados nas vigas e na chapa de pultrudado.

Figura 16 – Esquema de tensões na estrutura.

VGR 100

VGR 175

VGR 400

Fonte: Autor,2017

Com base na Figura 16 todos os grupos de vigas obtiveram um comportamento

distinto, e que, um possível indício para este dado é o espaçamento dos reforços. As

vigas do grupo VGR 100 obtiveram um valor de tração na chapa de pultrudado



repassando os esforços para a viga que reagia com esforços de compressão. Nas

vigas do grupo VGR 175 a tensão de tração do pultrudado foi viável apenas a uma

determinada carga, pois a tração da chapa não repassou a compressão para o

concreto, onde não foi competente em relação ao grupo VGR 100. Para o grupo das

vigas VGR 400 a tensão na viga e a tensão no reforço se comportarem similares,

ambas com tensões de compressão apresentando uma perda de carga e

deslocamento para este grupo de viga. A posição do reforço também se fez presente

em relação às tensões na placa, pois quanto mais próximo da carga a chapa de

pultrudado se encontra, mais tensões de tração atuava, como já dito anteriormente.

4. CONCLUSÕES

As rupturas das vigas referência ocorreram de forma brusca e com fissuras de

flexão e cisalhamento, contudo a ruptura por cisalhamento foi predominante

resultado de esforço cortante.

O ensaio das vigas de referência foi fundamental para obtenção da aplicação

de carga no restante das vigas.

O reforço com as chapas de pultrudado foi satisfatório uma vez que o

incremento de carga foi positivo em dois grupos de vigas a VGR 100 e as

vigas do grupo VGR 175.

Em termos de acréscimo de carga as vigas do grupo VGR 100 em média, foi

a que apresentou um melhor resultado com 17,70%, contudo as vigas do

grupo VGR 175 obtiveram resultados muito próximos, apresentando um

acréscimo médio de 17,22%. Entretanto estatisticamente, através da análise

(ANOVA) apresentou que todos os grupos são estatisticamente iguais.

As vigas do grupo VGR 400 foram as que obtiveram uma perda de carga de

10,61%.

Com relação ao deslocamento vertical, as vigas do grupo VGR 175

apresentaram melhor resultado, com 41,78% de acréscimo, ocasionando um

aumento de ductilidade nas vigas.

A ruptura das vigas reforçadas ocorreu em geral por cisalhamento, contudo

deve-se levar em consideração que as vigas do grupo VGR 175, duas delas,

romperam por flexão, acarretando em um período maior de aviso antes da

ruptura da viga, característica deste modo de ruptura.



O adesivo utilizado se mostrou de grande eficiência, ocorrendo descolamento

de apenas uma chapa.

A análise dos strain gages nas vigas e nas chapas de pultrudado foi de

extrema importância para entendimento dos esforços atuante na estrutura,

obteve um melhor desempenho em acréscimo de carga para as vigas do

grupo VGR 100, contudo em relação à ductibilidade das vigas, o grupo VGR

175 obteve um melhor desempenho.

5. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Utilizar o reforço com apenas uma chapa de pultrudado em toda a região

cisalhante, para estabilizar a fissura de cisalhamento na viga;

Reforçar com as vigas sãs e verificar o aumento de resistência na estrutura;

A análise do material pultrudado para reforço de flexão em vigas de concreto

armado;

Aplicação do reforço a 45º com espaçamentos distintos na área cisalhante,

verificando seu desempenho;

Analise com o strain gages em todas as placas, para verificar qual placa tem

mais significância em relação ao conjunto de reforço.

6. REFERÊNCIAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto. Rio de Janeiro, 2014. ______. NBR 5738: Concreto - procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova. Rio de Janeiro, 2015. ______. NBR 5739: Concreto - ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2007. ______. NBR 7222: Concreto e argamassa–determinação da resistência a tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2011. ______. NBR 8522: Concreto –determinação do módulo estático de elasticidade à compressão. Rio de Janeiro, 2008.

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MOHAMAD, Gihad. CONSTRUÇÕES E, ALVENARIA ESTRUTURAL: Materiais, projeto e desempenho. Editora Blucher São Paulo, 2015. 368p.

PALIGA, Charlei Marcelo; CAMPOS FILHO, Américo; REAL, Maurode Vasconcellos. Confiabilidade estrutural de vigas de concreto armado danificadas e recuperadas com lâminas de PRFC. Tese (Doutorado) - Curso de Engenharia Civil, Ufrgs, Porto Alegre, 2008 58 p.

PIERIN, Igor. Estudo de estabilidade de perfis pultrudados de materiais PRFV. Florianópolis, 2005. 162p.

RAFAEL DE SOUSA LEAL MARTINS MOURA (Brasilia). CATÁLOGO DE INOVAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL. Brasilia Df, 2016. 140 p

REIS, Lília Silveira Noqueria. Sobre a recuperação e reforço de estruturas de concreto armado. Belo Horizonte, 2001. 112p.

ZUCCHI, Fernando Luiz. Técnicas para o reforço de elementos estruturais. Santa Maria, 2015. 14p.

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