Manual de Controle de Qualidade e Durabilidade de ... · materiais a nível mundial, permite...

Manual de Controle de Qualidade e Durabilidade de

Estruturas em GFRP

João Luís Martins e Belo Martins

Dissertação para a obtenção do grau de mestre em

Engenharia Civil

Júri

Presidente: Prof. Dr. Augusto Martins Gomes

Orientador: Prof. Dr. Fernando António Baptista Branco

Co-Orientador: Prof. Dr. João Pedro Ramôa Ribeiro Correia

Vogal: Prof. Dr. João Paulo Janeiro Gomes Ferreira

Maio 2011

i

Imagem da capa: Ponte pedonal em material compósito sobre a linha de alta velocidade.

Lérida, Espanha.

iii

Agradecimentos

Ao longo desta caminhada cresci e aprendi, contudo, a maior riqueza que ganhei foi a amizade

e conhecimento das pessoas que sempre me incentivaram. Assim, quero deixar um especial

agradecimento a todas as pessoas que se cruzaram comigo ao longo desta caminhada.

Em primeiro lugar, quero agradecer aos meus pais e irmã. Foram as únicas pessoas que

estiveram sempre comigo, independentemente das dificuldades encontradas e foram os que

me transmitiram os maiores ensinamentos. Espero que se sintam recompensados.

Ao meu orientador, Prof. Dr. Fernando Branco e ao meu co-orientador, Prof. Dr. Ramôa

Correia, o meu muito obrigado pelo apoio e conhecimento transmitido ao longo de todo o

tempo.

Ao Eng. Nuno da Invesfer pela prontidão na visita à cobertura da estação do Rossio e todas as

informações prestadas.

Ao Eng. Manuel Ferreira e Eng. Armando Ruano da STEP por todo o aconselhamento das

obras a inspeccionar.

Ao Eng. João Madureira e Eng. João Ribeiro do Oceanário de Lisboa pela visita ao tanque

central do Oceanário, mesmo sendo uma visita difícil e por toda a informação cedida sobre o

comportamento da estrutura de GFRP instalada num dos tanques.

Ao Eng. António do Carmo do Centro Comercial Colombo pelo acompanhamento às estruturas

de GFRP existentes no Centro e por toda a informação disponibilizada.

Ao Eng. Tomé Santos da ALTO pela informação fornecida acerca do fabrico e produção dos

perfis.

À Susana, um agradecimento muito especial pelo amor, protecção e força transmitida.

A todos os meus amigos, por todos os bons momentos e por toda a amizade demonstrada,

entre eles, João Coelho, Miguel Custódio, Gonçalo Barros, Luís Santos, Guilherme Bonança,

Guilherme Mendonça, Maria Ruano, Alexandre Menezes, João Campelo Ribeiro, Jaime Ibarra.

A todos, o meu mais sincero Obrigado!

v

Resumo

As vantagens dos compósitos pultrudidos face aos materiais tradicionais, tais como o aço, o

alumínio e a madeira, entre outros, são a sua longevidade, leveza, elevada resistência

mecânica, isenção à corrosão e baixa condutividade térmica e eléctrica. Os perfis pultrudidos

são fabricados por processo contínuo, utilizando o reforço em fibra de vidro com resina

adequada ao meio a que se destina. Para determinadas aplicações a fibra de vidro destes

perfis pode ser substituída por fibra de carbono ou kevlar. O crescimento significativo destes

materiais a nível mundial, permite situá-los como um dos principais materiais do futuro, sendo

possível a construção de perfis com qualquer forma.

O processo de fabrico do GFRP é bastante delicado pelo que deve haver um conjunto de

parâmetros a controlar para que o perfil seja produzido como pretendido, como a orientação da

fibra, a impregnação da fibra na resina e a temperatura.

No que toca a controlo após o fabrico, este é exigente e existem diversos parâmetros que

devem ser inspeccionados como controlo dimensional e testes de resistência mecânica,

nomeadamente à flexão e tracção para garantir o nível de serviço exigido.

Devido à baixa manutenção e ao facto de serem utilizados essencialmente em estruturas

secundárias, o controlo de qualidade destes perfis é muito reduzido. Assim, na realização da

presente dissertação desenvolveram-se fichas de controlo de qualidade, desde o fabrico e

montagem até à inspecção de estruturas já existentes.

Em Portugal, está em fase de estudo a construção de uma ponte pedonal numa parceria entre

o IST e a ALTO. Em países como a Espanha, a Suíça e o Reino Unido, este material é muito

mais usado a nível estrutural, existindo diversas pontes e edifícios em material 100%

compósito.

Palavras – chave: GFRP, controlo de qualidade, estruturas, compósitos, perfis pultrudidos

vii

Abstract

The distinctive competences of GFRP pultruded composites, when compared to traditional

materials, such as steel, aluminium and wood, amongst others, are their lightness, high

mechanical and chemical resistances, low thermal and electrical condutibilities. The pultruded

profiles are made by a continuous process, in which glass fibers are used together with an

appropriate resin, to adopted different environments. For specific applications, the glass fibers

can be replaced by carbon fibers or kevlar fibers. The increase of these materials all over the

world, allows to place them like one of the top materials in the future.

The manufacturing process of GFRP is a delicate process. Some parameters should be

controlled such as fiber orientation, the impregnation of the fiber and the resin temperature.

After manufacturing the quality control must also be rigorous. Some parameters must be

inspected such as dimensional inspection and tests of strength, including bending and tension.

Due to the low maintenance and the fact that they are mainly used in secondary structures, the

quality control of these profiles from manufacturing to implementation in the structure is very

limited.

In Portugal, a footbridge will be built in a partnership between IST and ALTO. In countries like

Spain, Switzerland and the United Kingdom, there are several structures in 100% composite

material such as bridges and buildings.

Keywords: GFRP, quality control, structures, composites, pultruded profiles

ix

Índice

1 Introdução .............................................................................................................................. 1

1.1 Enquadramento ............................................................................................................. 1

1.2 Objectivos ...................................................................................................................... 2

1.3 Organização da dissertação .......................................................................................... 2

2 Fabrico e propriedades dos perfis pultrudidos de GFRP ...................................................... 5

2.1 Introdução...................................................................................................................... 5

2.2 Materiais constituintes dos perfis de GFRP .................................................................. 6

2.2.1 Fibras (reforço) ...................................................................................................... 6

2.2.2 Matrizes poliméricas .............................................................................................. 8

2.2.3 Material de enchimento (filler) ............................................................................... 8

2.2.4 Aditivos .................................................................................................................. 9

2.2.5 Adesão fibra/matriz .............................................................................................. 10

2.3 Características gerais dos perfis pultrudidos de GFRP .............................................. 10

2.3.1 Processo de fabrico dos perfis pultrudidos de GFRP ......................................... 10

2.3.2 Formas estruturais e cuidados a ter no fabrico dos perfis pultrudidos de GFRP 14

2.3.3 Propriedades típicas dos perfis pultrudidos de GFRP ........................................ 15

2.3.4 Vantagens e desvantagens na utilização de perfis pultrudidos de GFRP .......... 18

2.4 Ligações de perfis GFRP ............................................................................................ 19

2.4.1 Ligações coladas ................................................................................................. 19

2.4.2 Ligações aparafusadas ....................................................................................... 20

2.5 Aplicações de perfis de GFRP na Engenharia Civil .................................................... 22

3. Durabilidade dos perfis pultrudidos de GFRP ..................................................................... 25

3.1 Efeitos dos principais agentes de degradação ........................................................... 25

3.1.1 Humidade e soluções aquosas ........................................................................... 25

3.1.2 Meios alcalinos .................................................................................................... 26

3.1.3 Temperatura ........................................................................................................ 27

3.1.4 Fluência ............................................................................................................... 28

3.1.5 Fadiga .................................................................................................................. 28

3.1.6 Radiação ultravioleta (UV) .................................................................................. 29

3.1.7 Fogo..................................................................................................................... 29

3.2 Medidas preventivas ................................................................................................... 30

x

4 Obras relevantes com perfis de GFRP ............................................................................... 33

4.1. Obras em Portugal ...................................................................................................... 33

4.1.1 Centro Comercial Colombo ................................................................................. 33

4.1.2 Oceanário de Lisboa ........................................................................................... 34

4.1.3 Estação do Rossio ............................................................................................... 36

4.1.4 Obras de introdução do comboio na Ponte 25 de Abril ...................................... 36

4.1.5 Porto Palácio Hotel .............................................................................................. 37

4.2 Obras no estrangeiro ................................................................................................... 38

4.2.1 Caso de estudo: Avaliação da Ponte de Pontresina ........................................... 42

4.2.2 Inspecção após 8 anos de serviço ...................................................................... 43

4.2.3 Reparação das anomalias ................................................................................... 46

4.2.4 Testes comparativos entre os anos de 1997 e 2005 .......................................... 48

4.2.5 Conclusões .......................................................................................................... 49

5 Controlo de qualidade dos perfis de GFRP ........................................................................ 51

5.1 Controlo dos materiais e dos perfis no fabrico ............................................................ 52

5.1.1 Materiais .............................................................................................................. 52

5.1.2 Processo de pultrusão ......................................................................................... 52

5.2 Controlo dos perfis após fabrico ................................................................................. 53

5.3 Controlo dos perfis na preparação e aplicação em obra ............................................ 55

5.3.1 Caso de Estudo: ETAR Olivais/Moscavide ......................................................... 56

5.4 Durabilidade de estruturas em GFRP ......................................................................... 59

5.4.1 Caso de estudo: Estação do Rossio ................................................................... 61

5.4.2 Caso de estudo: Centro Comercial Colombo ...................................................... 66

5.4.3 Caso de estudo: Oceanário de Lisboa ................................................................ 69

6 Reparação de perfis de GFRP ............................................................................................ 71

6.1 Técnicas de reparação ................................................................................................ 71

6.2 Cuidados a ter no processo de reparação .................................................................. 72

7 Conclusões e perspectivas de desenvolvimentos futuros .................................................. 75

7.1 Conclusões .................................................................................................................. 75

7.2 Perspectivas de desenvolvimentos futuros ................................................................. 76

8 Bibliografia ........................................................................................................................... 77

Anexo I – Ponte Pontresina ..................................................................................................... 81

Anexo II – Ficha de controlo de qualidade de materiais e pós fabrico .................................... 85

Anexo III – Ficha de controlo de qualidade da preparação dos perfis para obra ................... 93

xi

Anexo IV – Ficha de controlo de qualidade da montagem dos perfis ..................................... 97

Anexo V – Ficha de controlo de comportamento e serviço ................................................... 101

xiii

Índice Figuras

Figura 2.1 – Campos de aplicação e cota de mercado dos FRP ................................................. 5

Figura 2.2 – Formas de mechas de filamentos contínuos: contínuos à esquerda e torcido à

direita e no centro .......................................................................................................................... 7

Figura 2.3 – Diferentes tipos de manta de reforço (da esquerda para a direita): manta com

fibras contínuas dispostas aleatoriamente; manta com fibras contínuas direccionadas (0º/90º)

entrelaçadas; manta com fibras contínuas direccionadas (0º/90º) e fibras dispostas

aleatoriamente; manta com fibras contínuas direccionadas (0º/45º/90º) e fibras dispostas

aleatoriamente ............................................................................................................................... 7

Figura 2.4- Linha de fabrico de perfis de GFRP através do processo de pultrusão ................... 11

Figura 2.5 - Disposição típica das camadas num compósito pultrudido de GFRP ..................... 12

Figura 2.6 – Sistema de manuseamento das fibras de reforço .................................................. 12

Figura 2.7 – Sistema de pultrusão tradicional e passagem na pré-forma .................................. 13

Figura 2.8 – Sistema de corte no final da linha de montagem .................................................... 14

Figura 2.9 – Algumas geometrias típicas em perfis de GFRP .................................................... 14

Figura 2.10 – Exemplo da correcta ligação banzo-alma ............................................................. 15

Figura 2.11 – Relação constitutiva em tracção dos perfis de GFRP .......................................... 16

Figura 2.12 – Comparação das propriedades mecânicas dos perfis GFRP com madeira, aço,

alumínio e PVC............................................................................................................................ 17

Figura 2.13 – Comparação entre as propriedades físicas e térmicas dos perfis de GFRP com

outros materiais (madeira, aço, alumínio e PVC ......................................................................... 18

Figura 2.14 – Exemplo de superfície para ligações coladas ...................................................... 20

Figura 2.15 – Zonas dos perfis onde não é aconselhada fazer a ligação aparafusada ............. 21

Figura 2.16 – Distâncias mínimas entre os parafusos, consoante a direcção de pultrusão (em

que d é o diâmetro do parafuso) ................................................................................................. 21

Figura 2.17 – Orientação do arrancamento das ligações aparafusadas, consoante direcção das

pultrusão (em que d é o diâmetro do parafuso) .......................................................................... 22

Figura 2.18 – Aplicação de varões de GFRP para o reforço do tableiro de uma ponte ............. 23

Figura 2.19 – Laminados de FRP para reforço de uma ponte rodoviária ................................... 23

Figura 2.20 – Transporte de um tabuleiro pré-fabricado de uma ponte ..................................... 24

Figura 2.21 - Ponte Pontresina, na Suíça, estrutura totalmente compósita ............................... 24

Figura 4.1 – Cobertura do Centro Comercial Colombo............................................................... 34

Figura 4.2 – Passadiço sobre os aquários no Oceanário de Lisboa .......................................... 34

Figura 4.3 - Passadiços e guarda-corpos do tanque central do Oceanário de Lisboa ............... 35

Figura 4.4 - Galeria técnica do Oceanário de Lisboa.................................................................. 35

Figura 4.5 – Passadiços da cobertura da estação do Rossio ..................................................... 36

Figura 4.6 – Passadiços na Ponte 25 de Abril de introdução ao comboio ................................. 37

Figura 4.7 – Estrutura do Palácio Porto Hotel ............................................................................. 37

xiv

Figura 4.8 - Ponte de Aberfeldy ................................................................................................. 38

Figura 4.9 - Ponte móvel de Bonds Mill ..................................................................................... 39

Figura 4.10 - Elevação do tabuleiro da Ponte Bonds Mill .......................................................... 39

Figura 4.11 – Ponte Pontresina .................................................................................................. 40

Figura 4.12 – Ponte de Kolding .................................................................................................. 41

Figura 4.13 – Ponte de Lérida .................................................................................................... 42

Figura 4.14 - Ponte de Pontresina ............................................................................................. 43

Figura 4.15 – Ligação aparafusada do banzo superior, sem danos .......................................... 44

Figura 4.16 – Fractura do banzo superior na ligação da viga transversal ao pilar .................... 44

Figura 4.17 – Fissuras tipicamente localizadas na extremidade superior do banzo (esquerda) e

no banzo inferior (direita) ........................................................................................................... 45

Figura 4.18 - Fissuras no semi-banzo das vigas em I (esquerda) e fissura na ligação dos tubos

diagonais (direita) ....................................................................................................................... 45

Figura 4.19 – Fibras à mostra (fiber blooming) numa parte da viga transversal ....................... 46

Figura 4.20 – Reparação na zona de ligação no vão da ponte ................................................. 47

Figura 4.21 – Reparação de esmagamento recorrendo a blocos de PVC ................................ 47

Figura 4.22 – Gráfico carga-deslocamento com a comparação dos testes realizados em 1997 e

2005 ............................................................................................................................................ 49

Figura 5.1 – Fluxograma com procedimentos para classificação dos perfis .............................. 52

Figura 5.2 – Tolerância de espessura da parede de perfis abertos e fechados (em mm) ......... 53

Figura 5.3 – Tolerância de achatamento na direcção transversal .............................................. 54

Figura 5.4 – Tolerância das dimensões da alma e banzo .......................................................... 54

Figura 5.5 – Tolerância do ângulo............................................................................................... 54

Figura 5.6 – Alçado (em cima) e planta (em baixo) do passadiço da Estação Elevatória de

Olivais/Moscavide ....................................................................................................................... 56

Figura 5.7 – Ligação aparafusada dos perfis, com o pormenor do recurso a anilhas ................ 57

Figura 5.8 – Corte do perfil através da rebarbadora ................................................................... 57

Figura 5.9 – Dano provocado por impacto na base do passadiço .............................................. 58

Figura 5.10 – Brilho no corrimão do passadiço ........................................................................... 58

Figura 5.11 – Peça metálica que prende a base do passadiço à estrutura ................................ 59

Figura 5.12 – Vista geral dos passadiços da estação do Rossio ............................................... 61

Figura 5.13 – Ligações dos perfis na cobertura da estação do Rossio ...................................... 62

Figura 5.14 – Colonização biológica nas escadas da Estação do Rossio ................................. 62

Figura 5.15 – Fibras à mostra na superfície dos perfis ............................................................... 63

Figura 5.16 – Perda de brilho dos perfis dos passadiços na Estação do Rossio ....................... 63

Figura 5.17 – Fissuração dos perfis nos passadiços da estação do Rossio .............................. 64

Figura 5.18 – Fractura num dos perfis horizontais do passadiço da Estação do Rossio ........... 64

Figura 5.19 - Folga nas ligações (rebites e parafusos) dos perfis na Estação do Rossio .......... 65

Figura 5.20 – Erro de corte dos perfis ......................................................................................... 65

Figura 5.21 – Vista geral dos perfis de GFRP no C. C. Colombo ............................................... 66

xv

Figura 5.22 – Superfície dos perfis de GFRP, sem fibras à mostra ........................................... 66

Figura 5.23 – Corrosão dos parafusos nas ligações .................................................................. 67

Figura 5.24 – Pormenor da falta de anilhas nos parafusos ........................................................ 68

Figura 5.25 – Colapso das ligações entre viga e pilar numa parte da cobertura ....................... 68

Figura 5.26 – Flecha excessiva no passadiço do Oceanário ..................................................... 69

Figura 5.27 – Folga nas ligações do guarda-corpos do passadiço do Oceanário ...................... 70

xvii

Índice Tabelas

Tabela 2.1 – Características típicas dos principais reforços fibrosos ........................................... 6

Tabela 2.2 - Propriedades mecânicas típicas dos perfis GFRP ................................................. 16

Tabela 4.1 – Comparação de custos da Ponte de Kolding entre GFRP, aço e betão (em

milhares de dólares) .................................................................................................................... 41

Tabela 4.2 – Testes comparativos do ano 1997 e 2005 ............................................................. 49

1

1 Introdução

1.1 Enquadramento

Nos últimos anos, os custos de manutenção de estruturas constituídas por materiais

tradicionais, sejam betão ou metálicas, têm vindo a crescer significativamente.

O crescente desenvolvimento de novos materiais estruturais prende-se com a necessidade de

ter materiais mais leves, com menor exigência de manutenção e desgaste e uma maior

velocidade de construção, de forma a ter uma maior rentabilidade.

Um material compósito resulta da combinação de dois ou mais materiais que, utilizados

isoladamente, podem não ser adequados como materiais de construção e que, quando

combinados, e mantendo uma superfície de interface identificável, podem construir um novo

material, que conjugue as melhores propriedades de cada um dos materiais que lhe deram

origem [1, 2].

Os perfis pultrudidos de GFRP são materiais compósitos constituídos por uma matriz

polimérica, que geralmente é de poliéster insaturado ou de viniléster, e são reforçados com

fibras de vidro, normalmente dispostas de forma unidireccional. Estes materiais são obtidos

através de um processo de fabrico denominado de pultrusão.

Os materiais GFRP começaram a ter uma maior aplicação a partir da década de 1980, e

possuem um potencial muito significativo. Como principais vantagens destes materiais refere-

se a elevada relação resistência/peso próprio e rigidez/peso próprio, resistência à fadiga,

durabilidade em ambientes agressivos, reduzido peso próprio, transparência electromagnética

e possibilidade de produzir qualquer forma. Contudo, existem diversos factores que têm

atrasado a aceitação dos perfis de GFRP. A maior dificuldade prende-se com o custo de

produção que, comparado com outras estruturas em betão e/ou aço é pouco competitivo. Para

além disso, existem outras questões, como a deformabilidade, a susceptibilidade a fenómenos

de instabilidade, a tecnologia das ligações, a escassez de informação consistente relativa à

durabilidade e a inexistência de regulamentação [1].

Outro factor que tem impedido a aceitação mais generalizada do material pela comunidade

técnica é a ausência de informação científica sobre a sua durabilidade. Ainda não existem

estudos suficientes e aprofundados que possam contrapor algum cepticismo criado na

comunidade técnica sobre este tipo de materiais. A pouca documentação existente acerca dos

estudos realizados fazem deste tema uma área que ainda tem de ser desenvolvida e

aprofundada [3].

2

Tipicamente, a aplicação de perfis de GFRP na indústria da construção encontra-se centrada

principalmente em elementos secundários, como pavimentos, escadas e guarda-corpos.

Contudo, já existem projectos onde se usam estes perfis como elementos estruturais em

pontes e edifícios.

Na última década o estudo sobre a durabilidade tem sido levado a cabo de uma forma mais

exaustiva, procurando caracterizar, principalmente, o comportamento mecânico do material

perante condições adversas a longo prazo, como o caso do estudo da Ponte Pontresina

(descrito no capitulo 5 da presente dissertação).

1.2 Objectivos

O objectivo principal desta dissertação centra-se na realização de fichas de inspecção de perfis

de GFRP desde o fabrico à montagem em obra. É também realizada uma análise de

durabilidade das estruturas, com base em inspecções.

Tendo em conta que as estruturas existentes em Portugal são estruturas secundárias, o

controlo de qualidade, principalmente na montagem e a longo prazo, foi esquecido, o que pode

provocar alguns problemas nas construções. A necessidade de existir um plano para a

fabricação dos perfis prende-se com o facto de o material ter um processo de fabrico bastante

delicado, em que diversos parâmetros têm de ser controlados para que o perfil não saia com

nenhum dano. A nível de montagem em obra, devem ser seguidas regras para que a estrutura

fique bem montada de forma a ter a maior longevidade possível.

Teve-se também como objectivo fazer um levantamento das estruturas que possuem materiais

compósitos em Portugal e no Estrangeiro, sendo que em Portugal o GFRP tem pouca

visibilidade.

1.3 Organização da dissertação

Esta dissertação está dividida em 7 capítulos além dos Anexos.

No primeiro capítulo pretende-se fazer uma introdução do tema abordado na dissertação e

explicar a sua relevância no domínio da Engenharia Civil.

No segundo capítulo são apresentadas as propriedades dos GFRP. Descrevem-se os materiais

constituintes dos perfis de GFRP e o tipo de materiais que se podem utilizar, bem como as

vantagens e desvantagens desses materiais. São apresentados valores típicos referentes às

3

propriedades mecânicas e é feita uma caracterização física e mecânica dos perfis de GFRP.

Descreve-se o processo de pultrusão, utilizado para fabricar perfis pultrudidos de GFRP. Para

terminar, apresentam-se algumas das aplicações actuais dos perfis de GFRP em Engenharia

Civil.

No terceiro capítulo é feito um resumo do trabalho efectuado por outros autores sobre a

durabilidade dos materiais compósitos. São apresentados os principais agentes de degradação

com influência na sua durabilidade.

O quarto capítulo tem a finalidade de mostrar as obras mais relevantes realizadas com este

material, em Portugal e no estrangeiro, onde se verifica que o material tem um uso secundário

nas estruturas em Portugal, ao invés de outros países Europeus, como a Espanha, a Suíça e a

Dinamarca.

No quinto capítulo procede-se ao estudo do controlo de qualidade dos perfis de GFRP desde a

fabricação, passando pela montagem e finalizando com um estudo em várias estruturas já

existentes, tendo sido realizadas diversas fichas de inspecção para cada uma das fases.

No sexto capítulo são apresentadas soluções de reparação das várias patologias encontradas,

bem como cuidados a ter no processo de reparação, ainda que, em Portugal raramente se

proceda à reparação, pois sempre que necessário o perfil danificado é substituído por um novo.

Por fim, no sétimo capítulo são apresentadas as conclusões e sugestões para

desenvolvimentos futuros.

5

2 Fabrico e propriedades dos perfis pultrudidos de

GFRP

2.1 Introdução

Um material compósito resulta da combinação entre dois ou mais materiais constituintes que,

utilizados separadamente podem não ser adequados nem ter as características necessárias

para materiais de construção mas, quando combinados, podem contribuir positivamente para

as propriedades gerais de um novo material [1, 2]. Os materiais compósitos podem-se dividir

em três classes distintas, conforme a natureza da matriz: metálica, mineral e orgânica [4, 5].

Segundo Cabral-Fonseca [1], a indústria da construção representa cerca de 13% da cota de

mercado neste tipo de materiais, como mostra a Figura 2.1.

Figura 2.1 – Campos de aplicação e cota de mercado dos FRP (Adaptado de [1])

Os materiais compósitos, nomeadamente os FRP possuem características físicas e químicas

resultantes da conjugação da matriz polimérica (material que serve de “cola” do compósito

garantindo a transferência de cargas aplicadas entre a fibra e a matriz) e as próprias fibras,

responsáveis por grande parte da resistência e rigidez, que funcionam como o reforço do

material [1, 2].

Para além da matriz e das fibras, neste tipo de material é possível incluir material de

enchimento (fillers) e aditivos, sendo que os últimos são adicionados à matriz com a finalidade

de melhorar as características específicas do material [1, 2].

21%

17%

13%6%6%

4%2%

4%

37%

Eléctrica

Industria

Construção

Bens de Consumo

Contrução naval

Desporto

Aeroespacial / militar

Outras

Transportes

6

Os FRP podem ser produzidos por diferentes processos de fabrico, sendo que, neste capítulo

apenas se irá falar no processo de pultrusão, processo usado nos perfis pultrudidos de GFRP.

2.2 Materiais constituintes dos perfis de GFRP

2.2.1 Fibras (reforço)

A principal função das fibras de reforço é suportar as solicitações mecânicas a que os

elementos estão sujeitos, garantindo resistência e rigidez suficiente ao longo da direcção em

que se desenvolvem. Hoje em dia, é possível dividir estes reforços em dois grandes grupos de

acordo com a sua geometria: (i) fibras e (ii) partículas [1, 2].

Estes dois grupos de reforços variam consoante a sua geometria e introduzem diferentes

características ao material compósito. O reforço por fibras é utilizado para um aumento de

resistência e rigidez mecânica enquanto que o reforço por partículas melhora características

como a rigidez, a condutividade eléctrica ou térmica, a resistência à abrasão ou temperatura, a

dureza e a estabilidade dimensional [1].

As fibras de reforço nos FRP são de origem sintética ou natural, sendo que as sintéticas são as

mais usadas e estas podem ainda ser divididas em três tipos: vidro, carbono e aramida [1, 2].

Na Tabela 2.1 são apresentadas as suas principais características.

Tabela 2.1 – Características típicas dos principais reforços fibrosos sintéticos (Adaptado de [4])

Propriedades Unidade Vidro - E Carbono Aramida

Resistência à tracção MPa 3.500 2.600 - 3.600 2.800 - 3.600

Módulo de elasticidade GPa 73 200 - 400 80 - 190

Extensão na rotura % 4,5 0,6 - 1,5 2,0 - 4,0

Peso específico g/cm3 2,6 1,7 - 1,9 1,4

Coeficiente de dilatação térmica

10 -6

/ K 5,0 - 6,0 Axial: - 1,3 a - 0,1

Radial: 18,0 -3,5

Diâmetros das fibras µm 3 - 13 6 - 7 12

Estruturas das fibras - Istorópica Anisotrópica Anisotrópica

Das fibras sintéticas, as fibras de vidro, que constituem os perfis de GFRP, são as mais

utilizadas em aplicações da construção, devido à sua elevada resistência e ao seu preço

relativamente reduzido. Como principais desvantagens, apresentam o reduzido módulo de

elasticidade, a reduzida resistência à humidade e a ambientes alcalinos e a susceptibilidade à

rotura por fadiga. Existem vários sub-tipos de fibras de vidro (com as designações E, S, AR, C).

Todos apresentam o mesmo módulo de elasticidade, embora apresentem diferentes valores da

resistência mecânica e da resistência à corrosão [4].

7

As fibras de carbono, que constituem os laminados de CFRP, têm como principais vantagens

os elevados valores de tensão última e de módulo de elasticidade, associados a um peso

próprio baixo. O seu elevado comportamento anisotrópico, o elevado custo de produção e a

reduzida resistência na direcção radial são as suas principais desvantagens.

As fibras de reforço encontram-se divididas essencialmente em duas formas: mechas de

filamentos contínuos torcidas e não torcidos (como mostra a Figura 2.2.) ou mantas de fios,

curtos ou contínuos, com diferentes direcções (como se ilustra na Figura 2.3).

Figura 2.2 – Formas de mechas de filamentos contínuos: contínuos à esquerda e torcido à direita e no

centro [9]

O comprimento das fibras interfere nas propriedades mecânicas pois as fibras contínuas

permitem obter valores máximos de resistência e rigidez. Os compósitos constituídos por fibras

curtas distribuídas aleatoriamente têm propriedades quase isotrópicas nesse plano, sendo a

sua desvantagem a redução da fluência da matriz, que apresenta um comportamento visco-

elástico.

Figura 2.3 – Diferentes tipos de manta de reforço (da esquerda para a direita): manta com fibras

contínuas dispostas aleatoriamente; manta com fibras contínuas direccionadas (0º/90º) entrelaçadas; manta com fibras contínuas direccionadas (0º/90º) e fibras dispostas aleatoriamente; manta com fibras contínuas direccionadas (0º/45º/90º) e fibras dispostas aleatoriamente [9]

8

2.2.2 Matrizes poliméricas

A matriz polimérica desempenha quatro funções essenciais no desempenho dos perfis, que

são os seguintes [1, 4]:

Mantém as fibras na posição pretendida;

Garante a transferência e distribuição das cargas pelas fibras;

Evita a encurvadura das fibras, quando solicitadas em compressão;

Protege as fibras dos agentes agressores ambientais que as possam degradar.

As resinas poliméricas são divididas em dois grandes grupos: as resinas termoendureciveis

(normalmente usadas na constituição da matriz dos perfis de GFRP) e as resinas

termoplásticas. Estes dois grupos distinguem-se pelas suas características:

Polímeros termoendurecíveis: Resultam de um processo de cura (endurecimento)

em que a acção do calor provoca reacções químicas de polimerização da resina. Após

o processo de cura, estes polímeros não podem ser novamente processados, visto que

a reticulação que sofrem é um processo irreversível. A facilidade de impregnação das

fibras e as boas propriedades de adesão são as vantagens destes polímeros [1, 2].

Polímeros termoplásticos: Estes materiais podem ser reciclados, uma vez que se

fundem. O seu processamento dá-se por fusão quando aquecidos, permitindo a sua

enformação nesse estado, a que se segue o arrefecimento com manutenção da forma.

A nível de processamento, este apresenta alguns problemas devido à elevada

viscosidade do material que provoca uma maior dificuldade de impregnação e adesão

às fibras [1, 2].

2.2.3 Material de enchimento (filler)

Os materiais de enchimentos inorgânicos (filler) são utilizados na composição da matriz de

forma a reduzir os custos do produto final e a melhorar o seu desempenho, garantindo certas

propriedades que não poderiam ser obtidas recorrendo apenas a resinas e fibras. Este material

de enchimento é constituído por materiais normalmente de natureza inorgânica e quimicamente

inertes [1, 2].

Os fillers têm a função de conferir à estrutura um melhor comportamento, por exemplo em

situação de incêndio, devido à diminuição do conteúdo orgânico. Contribuem ainda para uma

diminuição da retracção da matriz, melhorando a estabilidade dimensional, e previnem o

desenvolvimento de fissuras em zonas de descontinuidade ou em zonas com um teor

excessivo em resinas. Melhoram ainda a resistência ao desgaste e aos agentes de degradação

9

ambientais. Podem também ser utilizados para melhorar outras propriedades, como sejam a

dureza, a resistência à fadiga e à fluência ou à resistência química. Ainda assim, a utilização

destas cargas causa uma diminuição da resistência mecânica e um aumento da rigidez do

material compósito. É possível diminuir os efeitos da redução da resistência mecânica e

aumento de viscosidade usando micro esferas de vidro, quer sejam compactas ou ocas, com

diâmetros entre 10 µm e 1,5 mm [1, 2].

No material de enchimento, a alumina e o sulfato de cálcio são utilizados para melhorar o

comportamento do material compósito em caso de incêndio, reduzindo a inflamabilidade e a

produção de fumo. Além destes materiais também se usa o caulino e o carbonato de cálcio [2].

2.2.4 Aditivos

A grande variedade de aditivos que podem ser introduzidos na matriz tem a finalidade de

melhorar o desempenho do material, do processamento ou simplesmente modificar certas

propriedades. Entre os objectivos que se pretende atingir, referem-se os seguintes [1, 2]:

Diminuição da retracção;

Diminuição da inflamabilidade e da produção de fumos tóxicos em situação de

incêndio;

Diminuição do teor de vazios;

Aumento da condutibilidade eléctrica (através da adição de partículas metálicas) e da

interferência electromagnética (através da adição de materiais condutores);

Aumento da dureza (adição de borracha ou outros elastómeros);

Atraso ou inibição da oxidação dos polímeros (adição de antioxidantes);

Redução da tendência para a atracção de cargas eléctricas, que podem provocar

choques eléctricos, incêndios ou atrair poeiras (adição de agentes anti-estáticos);

Diminuição da densidade (aditivos precursores de espumas). Estes aditivos promovem

ainda o aumento do isolamento térmico e a diminuição da retracção;

Prevenção da perda de brilho, descoloração, fendilhação e desintegração devido à

radiação ultra-violeta (adição de estabilizadores ultra-violeta);

Alteração da cor (adição de corantes).

É de notar que os aditivos são utilizados em quantidades muito pequenas, em comparação aos

restantes elementos constituintes.

10

2.2.5 Adesão fibra/matriz

As fibras e as matrizes quando combinadas apresentam uma combinação específica de

propriedades mecânicas que nenhum dos dois alcançariam isoladamente. Para que esta

combinação aconteça e haja de facto um bom comportamento do material compósito é

necessário garantir que a fibra e a matriz possuam características mecânicas adequadas e

compatíveis para garantir que o bom desempenho da interface fibra/matriz seja conseguida.

Assim, as características mecânicas dos FRP não dependem só dos constituintes principais

(fibra e matriz) como também dependem da sua ligação [5].

As propriedades da interface dependem, sobretudo, da adesão e compatibilidade mecânica

entre a matriz e a fibra, mas também do ângulo entre as fibras de reforço e a direcção da

solicitação imposta ao compósito [4].

Para que haja uma boa adesão fibra/matriz e, consequentemente, uma boa interacção

fibra/matriz é ainda necessário garantir uma elevada área superficial das fibras em contacto

com a matriz polimérica [1].

2.3 Características gerais dos perfis pultrudidos de GFRP

2.3.1 Processo de fabrico dos perfis pultrudidos de GFRP

O processo de fabrico dos perfis pultrudidos de GFRP designa-se por pultrusão e é um

processo automatizado de produção contínua de peças com secção transversal constante, oca

ou maciça, reforçada essencialmente no sentido unidireccional. A pultrusão permite a produção

de perfis de secção transversal aberta (por exemplo, em I ou U) ou fechada (tubulares), sendo

também possível produzir secções multi-celulares fechadas. O comprimento total das peças só

é limitado pelo processo de transporte do material [1, 2].

A pultrusão é um processo de fabrico de baixo custo, permitindo converter directamente as

fibras de reforço e as resinas num processo acabado.

No processo de fabrico tradicional dos perfis, o reforço é embebido continuamente num banho

de resina seguindo para uma fieira aquecida de modo a dar-se a polimerização da resina e dar

a forma pretendida ao perfil. O reforço, vem já orientado e posicionado de forma a que não haja

sobreposição de fibras de reforço. Após esta etapa segue-se o arrefecimento, durante o qual

acontece o traccionamento do perfil de forma contínua. Por fim, ocorre o corte do perfil.

Na Figura 2.4 é apresentado um esquema da linha de fabrico de perfis de GFRP através do

processo de pultrusão tradicional, onde é possível distinguir seis elementos-chave:

11

Sistema de manuseamento de fibras;

Sistema de guias para pré-formar e posicionar os reforços;

Estação de impregnação da resina;

Molde aquecido;

Sistema de tracção;

Sistema de corte.

Figura 2.4- Linha de fabrico de perfis de GFRP através do processo de pultrusão (Adaptado de [7])

Na Figura 2.5 está representado esquematicamente a disposição típica das camadas que

constituem os laminados das peças a produzir. O reforço é feito através de filamentos

contínuos e paralelos (rovings) e é possível conciliar este reforço através de mantas com fibras

dispostas em várias direcções (mats e fabrics). A aplicação de mantas na superfície do

laminado (surfacing veils) permite um substancial aumento da resistência química do material

pois garante uma maior quantidade de resina junto à superfície do laminado do que os outros

tipos de mantas, com reforço unidireccional [2].

12

Figura 2.5 - Disposição típica das camadas num compósito pultrudido de GFRP [6]

No início da linha de produção, o sistema de manuseamento das fibras (Figura 2.6) e o sistema

de guias permitem posicionar numa pré-forma, cada um dos tipos de reforços especificados em

projecto.

Figura 2.6 – Sistema de manuseamento das fibras de reforço [5]

No processo de pultrusão tradicional, as fibras de vidro são impregnadas pela matriz antes de

chegarem ao molde metálico, normalmente num sistema de banho aberto, e o excesso de

resina é retirado durante a passagem na pré-forma (Figura 2.7).

13

Figura 2.7 – Sistema de pultrusão tradicional e passagem na pré-forma [5]

Outro processo usado, a pultrusão por injecção, quando as fibras (que não estão impregnadas

na resina) são puxadas para o molde metálico, a mistura das resinas com os fillers e aditivos

são adicionadas por injecção.

O uso da pultrusão por injecção tem a vantagem de se poder controlar com mais eficácia a

posição do reforço, havendo uma maior uniformidade do material. Para além disso, permite a

alteração da produção ou a introdução de alterações na composição da matriz durante o

processo de fabrico. Este processo reduz a evaporação de solventes da matriz, havendo um

melhor ambiente de trabalho.

Em ambos os sistemas de pultrusão, durante o processo de cura no interior do molde, o

material sofre retracção e separa-se das paredes do molde, atingindo a estabilidade

dimensional à saída.

Por fim, no sistema de corte, o perfil adquire o comprimento desejado através de uma serra

móvel (Figura 2.8).

14

Figura 2.8 – Sistema de corte no final da linha de montagem [5]

A velocidade do processo de fabrico por pultrusão depende muito da máquina utilizada e do

tipo de secção transversal a desenvolver. Em média, uma secção transversal corrente pode ser

produzida a uma velocidade de 2 m / minuto, enquanto um painel de laje pré-fabricado (secção

multicelular fechada), pode ser produzido a uma velocidade de sensivelmente 20 m2/minuto.

2.3.2 Formas estruturais e cuidados a ter no fabrico dos perfis pultrudidos de

GFRP

A grande maioria das formas estruturais usadas nestes perfis provem da construção metálica,

reproduzindo sobretudo secções de parede fina abertas, como demonstra a Figura 2.9.

Figura 2.9 – Algumas geometrias típicas em perfis de GFRP [9]

15

Alguns destes perfis, devido à sua geometria esbelta, apresentam algumas desvantagens,

relacionadas com a susceptibilidade a fenómenos de instabilidade, quando sujeitos a cargas de

compressão. Em particular, os banzos esbeltos de peças flectidas, acabam por encurvar muito

antes de ser atingida a capacidade resistente do material, o que impede, na maior parte das

aplicações práticas, um aproveitamento eficiente das suas propriedades.

Alguns perfis requerem um maior cuidado na sua fabricação, devido às geometrias

apresentadas. Na Figura 2.10 mostra-se um cuidado especial a ter na ligação banzo-alma dos

perfis em “I”. O contorno na ligação banzo-alma deverá ser arredondada e não fazendo um

ângulo de 90º, de forma a que a manta tenha um desenvolvimento contínuo e não tenha uma

curvatura angulosa muito pronunciada, para a evitar a fendilhação na ligação banzo-alma.

Outra razão tem a ver com a garantia da correcta e eficaz distribuição de carga entre banzo e

alma.

Figura 2.10 – Exemplo da correcta ligação banzo-alma [9]

2.3.3 Propriedades típicas dos perfis pultrudidos de GFRP

Á semelhança do que se verifica com a generalidade dos FRP‟s, as propriedades dos perfis de

GFRP dependem essencialmente das características dos seus materiais constituintes (tipo de

matriz polimérica e tipo de fibra de reforço), da orientação e teor das fibras e, ainda, da

interacção entre as fibras e a matriz.

Devido à não normalização dos perfis e às inúmeras possibilidades de combinação dos

factores acima descritos, apenas é possível referir intervalos dos valores típicos para as

propriedades mecânicas dos perfis de GFRP. Devido à estrutura interna dos laminados que

constituem as paredes dos perfis de GFRP, o comportamento do material é bastante isotrópico,

tendo propriedades mecânicas mais elevadas na direcção das mechas de filamento (rovings),

16

ou seja, na direcção em que ocorre o processo de pultrusão, do que em qualquer outra

direcção.

Apresenta-se na Tabela 2.2 os intervalos de valores típicos para as principais propriedades

mecânicas dos perfis de GFRP.

Tabela 2.2 - Propriedades mecânicas típicas dos perfis GFRP (Adaptado de [1])

Propriedades Unidades Direcção paralela às

fibras Direcção transversal

às fibras

Resistência à tracção MPa 200 - 400 50 – 60

Resistência à compressão MPa 200 - 400 70 – 140

Resistência ao corte MPa 25 – 30

Módulo de elasticidade MPa 20000 - 40000 5000 – 9000

Módulo de distorção MPa 3000 – 4000

Na Figura 2.11 é feita a comparação da relação constitutiva em tracção dos perfis de GFRP

com outros materiais, como o aço, o alumínio, a madeira e o PVC, sendo que o material que

concorre mais directamente com o GFRP é o aço.

Figura 2.11 – Relação constitutiva em tracção dos perfis de GFRP [6]

17

Apresenta-se na Figura 2.12 os valores típicos da tensão última de tracção e do módulo de

elasticidade em flexão dos perfis pultrudidos de GFRP do fabricante Europeu Fiberline.

Figura 2.12 – Comparação das propriedades mecânicas dos perfis GFRP com madeira, aço, alumínio e

PVC (Adaptado de [8])

Da análise da Figura 2.11 e da Figura 2.12, salientam-se as seguintes diferenças nas

propriedades mecânicas de GFRP, em relação ao aço, o principal material concorrente:

Relação tensão-deformação elástica-linear até à rotura, o que contrasta com o

comportamento dúctil do aço;

Tensão última superior à da generalidade dos aços estruturais;

Módulo de elasticidade reduzido, variando entre 10% a 20% do módulo de elasticidade

do aço.

Na Figura 2.13, apresenta-se a comparação da densidade, coeficiente de dilatação térmica e

coeficiente de condutvidade térmica dos perfis pultrudidos de GFRP do fabricante Europeu

Fiberline, em comparação com outros materiais (aço, alumínio, madeira e PVC).

0 50 100 150 200

GFRP

PVC

ALU

AÇO

MAD

405

65200

13

Módulo de elasticidade em flexão (GPa)

0 200 400

GFRP

PVC

ALU

AÇO

MAD

40050

150400

80

Tensão última de tracção (MPa)

18

Figura 2.13 – Comparação entre as propriedades físicas e térmicas dos perfis de GFRP com outros

materiais (madeira, aço, alumínio e PVC (Adaptado de [8])

Da análise da figura anterior, salientam-se as seguintes propriedades dos perfis de GFRP, em

relação ao aço:

Material extremamente leve, com uma densidade cerca de 4 a 5 vezes inferior à do

aço;

Coeficiente de dilatação térmica semelhante ao do aço;

Coeficiente de condutividade térmica muito reduzido e significativamente inferior ao do

aço.

2.3.4 Vantagens e desvantagens na utilização de perfis pultrudidos de GFRP

Em comparação com os materiais tradicionais, como o aço e o betão armado, os perfis de

GFRP apresentam as seguintes vantagens [1, 2]:

Reduzido peso próprio;

Elevada relação entre a resistência mecânica e o peso próprio;

Possibilidade de produzir qualquer forma estrutural;

Elevada resistência à fadiga;

Elevada resistência à corrosão;

0 50 100

GFRP

PVC

ALU

AÇO

MAD

1280

221112

Coef. Dil. Térmica (K-1 x 10-6)

0 50 100 150

GFRP

PVC

ALU

AÇO

MAD

0,2

0,15

150

50

0,15

Coef. Cond. Térmica (W / º K.m)

0 5 10

GFRP

PVC

ALU

AÇO

MAD

2,61,5

38

0,5

Densidade (g / cm3)

19

Transparência electromagnética;

Facilidade no transporte para o estaleiro e na instalação em obra;

Reduzido custo de manutenção.

Contudo, é possível desde já apontar as seguintes dificuldades na utilização estrutural de perfis

de GFRP, face aos materiais tradicionais:

Reduzido módulo de elasticidade;

Comportamento frágil;

Ausência de regulamentação específica;

Elevados custos iniciais na maior parte das aplicações.

2.4 Ligações de perfis GFRP

As ligações entre os perfis de GFRP são na sua maioria aparafusas, embora, à partida, as

ligações coladas sejam mais adaptadas às características específicas dos perfis de GFRP. As

ligações coladas são menos utilizadas devido às dificuldades associadas à sua análise e

dimensionamento, bem como às dúvidas quanto ao seu comportamento a longo prazo ou em

situação de incêndio.

2.4.1 Ligações coladas

Hoje em dia, as ligações coladas são as menos utilizadas. Contudo, as ligações coladas têm

diversas vantagens. Entre elas, destacam-se as seguintes [9]:

É mais fácil disfarçar as juntas;

As ligações coladas entre perfis são tipicamente mais rígidas do que as aparafusadas;

Alguns tipos de cola são extremamente resistentes e rígidos, fazendo com que a área

de ligação seja menor;

As ligações coladas respondem melhor a cargas dinâmicas.

Contudo, é necessário ter algumas considerações quando se usam ligações coladas, tais

como:

As colas usadas nestas ligações, têm propriedades que dependem do tempo, e são

influenciadas por factores como a humidade e a composição química do ar;

Caso uma ligação colada falhe, a rotura ocorre de imediato, ao contrário das ligações

aparafusadas, que podem nalguns casos exibir alguma ductilidade;

20

A capacidade resistente das ligações coladas não é proporcional à área colada ou seja

a capacidade resistente apenas aumenta com o aumento da área colada até certo

ponto, a partir do qual se mantém constante.

Hoje em dia, o conhecimento sobre ligações coladas é reduzido em comparação com as

ligações aparafusadas. Quando o conhecimento sobre as ligações chegar a um ponto

aceitável, possivelmente, os testes necessários de verificação às ligações coladas (que são

bastante mais exaustivos em comparação com as ligações aparafusadas), deixarão de ser

necessários, tornando esta ligação como a ligação mais usada em perfis GFRP.

Vários testes demonstram que a combinação de ligações coladas com ligações aparafusadas

pode ser interessante, desde que os parafusos sejam devidamente colocados, uma vez que

estes parafusos podem prevenir a propagação de fissuras que poderão levar à rotura das

ligações coladas.

Nas ligações coladas, as superfícies entre os perfis a colar deverão ser preparadas, deixando a

superfície preparada para que a ligação ocorra, através da limpeza com recurso a ar

comprimido, a acetona, de forma a que a superfície fique rugosa para que esta ligação seja o

mais eficiente possível, como mostra a Figura 2.14.

Figura 2.14 – Exemplo de superfície para ligações coladas (Adaptado de [9])

2.4.2 Ligações aparafusadas

A capacidade de carga de uma ligação aparafusada é suficiente quando os seguintes pontos

são satisfeitos:

O aperto dos parafusos tem de ser suficiente para que o equilíbrio com as forças de

corte seja conseguido;

21

A compressão provocada pelo aperto do parafuso com o perfil deve ser absorvida

localmente. Isto é garantido se não se excederem os limites estabelecidos entre o

diâmetro do parafuso e a espessura do perfil;

As ligações dimensionadas para forças de corte, devem transmitir as forças pela

superfície do perfil entre as ligações e o resto do perfil.

As formas dos perfis presentes na Figura 2.15 apresentam algumas limitações ao nível das

ligações aparafusadas em diversos tipos de perfis, de forma a que o perfil não fracture ou

apresente anomalias [9].

Figura 2.15 – Zonas dos perfis onde não é aconselhada fazer a ligação aparafusada [9]

As ligações aparafusadas têm ainda limitações ao nível da distância entre os parafusos, como

demonstra a Figura 2.16. Esta distância varia consoante a direcção do processo de pultrusão.

Tal facto deve-se à não excessiva proximidade dos parafusos, o que poderá provocar tensões

entre os parafusos, causando a rotura do material [9].

Figura 2.16 – Distâncias mínimas entre os parafusos, consoante a direcção de pultrusão (em que d é o

diâmetro do parafuso) [9]

22

A rotura por arrancamento das ligações ocorre de diferentes modos, consoante a distância

entre parafusos e a direcção de pultrusão, como demonstra a Figura 2.17.

Figura 2.17 – Orientação do arrancamento das ligações aparafusadas, consoante direcção das pultrusão

(em que d é o diâmetro do parafuso) [9]

2.5 Aplicações de perfis de GFRP na Engenharia Civil

O crescimento dos FRP na construção é notório, sobretudo devido à sua excelente relação

resistência/peso. A sua aplicação em construção abrange várias áreas, incluindo a sua

utilização como material de construção conjugado ou não com outros materiais tradicionais

(betão, aço, madeira). Estes materiais são usados não só em construções novas mas também

em reabilitação de construções existentes [1, 2].

Keller fez uma divisão entre quatro grandes áreas de aplicação dos FRP na construção [7]:

23

Betão reforçado com FRP: O reforço de betão com varões de aço é parcialmente ou

totalmente substituído por fibras curtas (GRC – glass reinforced concrete), por redes de

fibras e por varões ou cabos internos de pré-esforço em FRP (Figura 2.18);

Figura 2.18 – Aplicação de varões de GFRP para o reforço do tableiro de uma ponte [2]

Reparação e reforço de estruturas: Utilizam-se laminados, mantas, barras e cabos de

pré-esforço exteriores para reforçar/reparar estruturas de betão (Figura 2.19);

Figura 2.19 – Laminados de FRP para reforço de uma ponte rodoviária [2]

Estruturas híbridas novas: Neste tipo de estruturas os FRP são utilizados para

substituir certas partes de estruturas novas, normalmente executadas com materiais

tradicionais, como sejam as vigas, as lajes (por exemplo, em tabuleiros de pontes) ou

cabos exteriores (Figura 2.10);

24

Figura 2.20 – Transporte de um tabuleiro pré-fabricado de uma ponte [2]

Estruturas novas completamente compósitas: Estas estruturas são inteiramente

executadas utilizando FRP e têm sido bastante utilizadas em tabuleiros de pontes, já

que os pilares e os encontros têm sido executados com materiais tradicionais (Figura

2.21)

Figura 2.21 - Ponte Pontresina, na Suíça, estrutura totalmente compósita [2]

25

3. Durabilidade dos perfis pultrudidos de GFRP

3.1 Efeitos dos principais agentes de degradação

Para a análise do comportamento em serviço da estrutura é necessário ter em conta os

aspectos de durabilidade. Existe uma lacuna no conhecimento dos principais agentes de

degradação que actuam sobre o material, devido à escassez de informação sobre durabilidade

dos FRP.

Alguns autores, nomeadamente Karbhari et al. [10] identificaram os principais agentes

ambientais com influência na durabilidade dos FRP‟s utilizados em aplicações estruturais, e

sobre os quais deverá incidir o esforço de investigação futuro:

Humidade e soluções aquosas;

Meios alcalinos;

Temperatura;

Fluência;

Fadiga;

Radiação ultravioleta (UV);

Fogo.

3.1.1 Humidade e soluções aquosas

As estruturas construídas com perfis GFRP podem, como qualquer estrutura, estar sujeitas à

acção da água ou de soluções aquosas, por estarem imersas (como é o caso de pilares de

pontes) ou através da difusão noutros substratos. Tendo em conta que a água é dos elementos

mais agressivos para a construção, é importante saber qual a sua influência nas propriedades

e durabilidade deste material. Os perfis de GFRP têm exibido uma durabilidade assinalável nas

diversas aplicações práticas existentes. Ainda assim, apesar do seu bom desempenho, os

perfis de GFRP não podem ser considerados “resistentes à água”.

Quando os perfis de GFRP se encontram em contacto com a humidade, absorvem-na por

mecanismos de absorção e difusão. A absorção da humidade é relativamente acelerada nestes

materiais, mas uma exposição contínua à humidade pode levar a uma estagnação do valor de

absorção [1]. A absorção leva a que ocorra um envelhecimento físico e químico, sendo as

alterações físicas dependentes da temperatura e reversíveis. O envelhecimento químico ocorre

quando o material está exposto durante longos períodos à humidade ou em situações em que

o material apresenta fraca qualidade, quer por deficiência na natureza dos seus constituintes,

quer por falhas no processo de fabrico [11].

26

A absorção pode ocorrer de duas formas: através da matriz, caso a ligação fibra-matriz seja

forte, ou ao longo da interface, caso a interface não seja tão forte. Esta absorção pode causar

alterações na matriz, podendo estas ser ou não reversíveis. Estas alterações devem-se a

mecanismos de hidrólise (em que existe a decomposição de componentes de baixo peso

molecular), de plastificação (devido à quebra das ligações de Van der Walls) e de

saponificação (que leva à quebra da matriz polimérica) [12].

A humidade, por contacto directo ou atmosférico, é considerada uma das mais importantes

causas de degradação a longo prazo dos compósitos. Pode provocar uma considerável

redução da durabilidade destes materiais, através de mecanismos de plasticização da matriz

ou como consequência da variação volumétrica diferencial. Isto poderá provocar a progressão

de fissuras e delaminação do material, sobretudo na interface fibra-matriz. A humidade pode

ainda desencadear alterações químicas, como a hidrólise [13].

Do ponto de vista estrutural, a humidade e as soluções aquosas afectam significativamente o

compósito através da diminuição da temperatura de transição vítrea, da rigidez e da resistência

do compósito e do aumento de volume [14].

3.1.2 Meios alcalinos

Hoje em dia, é comum os materiais FRP‟s estarem em contacto com ambientes alcalinos

através da interacção com diversas fontes, como o betão (encamisamento de pilares, reforço

de lajes e vigas), os solos alcalinos, ou mesmo soluções químicas alcalinas [15].

As fibras de vidro sofrem degradação em contacto com soluções alcalinas, devido a uma

combinação de mecanismos, que incluem a formação de pequenas cavidades por oxidação

(pitting), a hidroxilação e a hidrólise, que afectam a rede de óxidos de silício que constituem as

fibras de vidro [14, 16].

Apesar de as resinas terem uma função de protecção das fibras de reforço, estas não são

totalmente eficazes perante estes ambientes. Através dos poros e fissuras, as soluções

alcalinas acabam por penetrar [14, 17].

As soluções alcalinas através da sua penetração na matriz, aceleram a degradação da

interface fibra/matriz, reduzindo os níveis de desempenho mecânico dos FRP [1, 14].

Won et al [17] ensaiaram diversos provetes de GFRP em contacto com soluções alcalinas e

retiraram as seguintes conclusões:

27

A tensão de rotura do ensaio à tracção diminuiu consideravelmente com o tempo de

exposição ao ambiente alcalino;

Houve um aumento do tamanho dos poros, originando-se micro-fissuras e

delaminações na matriz que provocaram, em última instância, a sua plasticização e a

degradação da qualidade da interface fibra/matriz;

A degradação dos GFRP em ambientes alcalinos é relativamente mais acelerada do

que no caso das imersões em água; tal facto deve-se à maior degradação superficial

da matriz em soluções alcalinas.

3.1.3 Temperatura

A temperatura pode causar alterações nos FRP, alterações essas que, tipicamente, vão ter

uma incidência directa na durabilidade dos mesmos. Os efeitos térmicos fazem-se sentir nos

FRP, principalmente, a temperaturas extremas [17]:

Temperaturas acima da temperatura de cura;

Ciclos gelo-degelo;

Variações de temperatura e ciclos térmicos.

Caso a matriz dos FRP não esteja devidamente curada, a temperatura elevada poderá ser

benéfica pois contribui para o processo de pós-cura [17].

Por norma, a maioria dos materiais expande quando expostos a incrementos de temperatura.

No caso dos FRP, o coeficiente de expansão térmica da matriz é de uma ordem de grandeza

superior ao das fibras. Isto faz com que haja diferentes comportamentos dos constituintes do

material compósito perante alterações de temperatura, podendo originar o aparecimento de

tensões residuais ao nível da interface fibra/matriz [1, 18].

As tensões registadas na interface fibra/matriz são directamente proporcionais à diferença de

temperatura observada. Para temperaturas negativas, o efeito das tensões residuais adquire

maior importância, pois há uma contracção da matriz que não é acompanhada pelas fibras.

Quando estas condições acontecem, as tensões atingem valores suficientemente elevados

para originar a fissuração da matriz e, por consequência, o endurecimento da matriz, a perda

de resistência e o aumento da permeabilidade do material à humidade [1].

Para temperaturas elevadas, o material apresenta uma maior resposta viscoelástica, devido ao

amolecimento das resinas (havendo resinas que amolecem para temperaturas relativamente

reduzidas), o que pode provocar um aumento da susceptibilidade à absorção de humidade.

Tipicamente, este tipo de acontecimento não é usual, pois as estruturas não estão sujeitas às

gamas de valores necessárias que este tipo de efeitos ocorrer.

28

3.1.4 Fluência

A fluência é um fenómeno que deve ser tido em conta nas obras de Engenharia Civil e que

necessita de um conhecimento aprofundado para se poder fazer um estudo real do seu efeito

nas infra-estruturas.

O efeito da fluência, aumento da deformação sob acção de uma carga constante ao longo do

tempo, está relacionado com as propriedades visco-elásticas das resinas que constituem a

matriz do material compósito. O comportamento à fluência do material é dependente da

orientação das fibras e os efeitos da fluência serão mais ou menos importantes consoante a

orientação da solicitação for no sentido das fibras ou perpendicular às fibras de reforço. As

deformações por corte são muito mais dependentes da fluência do que as deformações por

tracção ou compressão [2].

No caso de resinas com um grau de cura incompleto, especialmente as resinas curadas à

temperatura ambiente, o efeito da fluência pode ser bastante significativo, existindo uma maior

susceptibilidade de se originar microfendilhação no material.

3.1.5 Fadiga

A fadiga é um fenómeno físico que, através da aplicação de ciclos de carga-descarga, causa a

rotura do material ou dos seus constituintes. A carga aplicada neste tipo de fenómeno não é

suficientemente elevada para causar a rotura na primeira aplicação. Normalmente, a fadiga é

medida através do número de ciclos com uma dada amplitude necessários para que ocorra a

rotura do material.

O carregamento a que estão sujeitos pode ser mecânico (carga aplicada), variação térmica

(variação de temperatura) ou química (humidade, oxidação) [2].

Keller et al. [19] testaram o efeito da fadiga no comportamento de provetes de GFRP de matriz

de poliéster em ensaios à tracção. Após a realização do estudo observou-se um decréscimo da

tensão de resistência última de 3% a 5% por década, ao invés dos resultados obtidos por

Mandell [20] que referia um decréscimo de 10%.

Os materiais compósitos, em especial os perfis de GFRP, apresentam uma resistência à fadiga

bastante superior aos materiais metálicos.

29

3.1.6 Radiação ultravioleta (UV)

A radiação proveniente da luz solar atinge a terra com uma gama de comprimentos de onda de

grandeza suficiente para romper as ligações nos materiais poliméricos [11].

A incidência da radiação UV é responsável pelo desencadear do mecanismo de

fotodegradação. Este mecanismo afecta apenas a camada superficial (na ordem de 50 µm a

100 µm). Este efeito pode originar tensões localizadas nos perfis de GFRP [11].

Se um material compósito não for preparado para resistir a este tipo de radiação, quer seja por

uma tinta protectora ou mesmo por um material de revestimento, o material irá sofrer uma

degradação superficial, a qual, a longo prazo poderá deixar a descoberto as fibras de reforço

(como aconteceu na cobertura da estação do Rossio, descrito mais a frente). Se tal acontecer,

poderá ser prejudicial para os utilizadores da construção pois pode provocar irritações na pele.

A nível estético, os principais problemas são a perda de brilho e o amarelecimento dos

compósitos [22].

Bogner et al. [23] realizaram ensaios de flexão em provetes de GFRP de poliéster novos e

após 1000 horas de envelhecimento numa câmara de QUV (ciclos de incidência de radiação

UV e de condensação em contínuo). Os resultados obtidos foram comparados com os

resultados obtidos dos provetes que foram expostos a envelhecimento natural durante 1 e 2

anos. Os autores chegaram à conclusão que a perda de resistência e de módulo de

elasticidade não foi significativa.

O nível de degradação sofrida pelos perfis, quando expostos a este tipo de fenómeno, pode ser

atenuado, recorrendo a revestimentos próprios para o efeito. Existem revestimentos de matéria

orgânica, que embora tenham uma resistência considerável à radiação por UV, não estão

imunes a fenómenos de fotodegradação. Assim, este tipo de acabamentos serve como uma

camada de sacrifício do material, protegendo a matriz [11].

3.1.7 Fogo

A resistência ao fogo é uma das grandes preocupações da aplicação do material em

Engenharia Civil. No caso dos perfis de GFRP há uma preocupação acrescida porque estes

compósitos utilizam matrizes orgânicas, por ser mais difícil o controlo da propagação da chama

e por ocorrer a libertação de fumos e gases [1].

Existem duas grandes preocupações relativas a este compósito consoante o seu tipo de

utilização [1]:

30

Se estiverem a ser utilizados em espaços confinados, como sejam os túneis, é

importante avaliar o nível de toxicidade dos fumos (e gases) libertados durante um

incêndio.

Se os compósitos estiverem a ser utilizados como elementos estruturais (pontes, por

exemplo), é necessário saber se a redução da resistência resultante da exposição a

um incêndio é significativa para causar um possível colapso.

É de referir, que as resinas de poliéster começam a perder resistência a temperaturas próximas

dos 100º C, valores bastantes abaixo do mesmo efeito para estruturas metálicas. Por outro

lado, o coeficiente de condutibilidade térmica dos compósitos é inferior ao mesmo coeficiente

dos aços, ou seja, a propagação do calor e aumento de temperatura no material é muito mais

lento do que sucede no aço [4].

De acordo com Cabral-Fonseca [1], existem três aspectos importantes a considerar nos FRP

para analisar o seu comportamento ao fogo:

Efeito de temperaturas elevadas próximas ou até superiores à temperatura de

transição vítrea;

Efeito da combustibilidade;

Efeito da toxicidade dos fumos libertados.

Caso se conclua que o material compósito não tem o comportamento ao fogo pretendido,

podem ser tomadas medidas preventivas, como aplicar aditivos, pinturas ou protecções ao

material. Estes aditivos podem funcionar como retardadores de chama, remover calor da

reacção de combustão, reduzir a concentração de gases combustíveis, impedir a geração de

fumos tóxicos ou podem mesmo ser auto-extinguíveis. Contudo, para garantir tempos de

resistência ao fogo compatíveis com a utilização estrutural em edifícios, é necessário utilizar

sistemas de protecção passivos [1].

3.2 Medidas preventivas

Caso sejam adoptadas um conjunto de medidas preventivas, é possível assegurar uma

elevada durabilidade do material, mesmo perante condições ambientais extremamente

adversas.

Segundo Kharbari et al., apesar da informação relativa aos efeitos dos agentes ambientais ser

ainda limitada, em função dos resultados já conhecidos, é fundamental garantir a protecção

das fibras de reforço devendo, para o efeito, ser adoptada uma selecção adequada de resinas.

Para além disso, os autores recomendam ainda a adopção das seguintes medidas:

31

Dispor uma camada rica em resina à superfície do compósito laminado (véu de

superfície), que permaneça não fendilhada durante o período de utilização pretendido.

Deverá ainda ser considerada a necessidade de aplicação de um gel coat ou de uma

pintura protectora;

Ter em conta o efeito do aumento da susceptibilidade à humidade em resinas não

completamente curadas, devendo-se assegurar a cura completa das resinas antes do

material ser colocado em serviço;

Em aplicações de perfis de GFRP com exposição significativa a ambientes húmidos ou

alcalinos (embebidos ou colados ao betão), devem ser preferencialmente utilizadas

resinas de viniléster ou epóxi, em detrimento do poliéster;

Como a humidade pode diminuir a temperatura de transição vítrea, deve-se assegurar

que este valor é significativamente superior (pelo menos 30º C) à temperatura máxima

de serviço;

Tendo em conta os efeitos da degradação do material e a informação disponível,

relativa a outras áreas de aplicação (factores de segurança de 4 a 6 na indústria naval

e de 8 a 10 em tanques), os níveis de tensão no material devido às acções

permanentes devem ser limitados a 25% ou a 30% da resistência última, em ambientes

húmidos ou meios alcalinos, respectivamente. O aumento destes valores depende da

disponibilização de informação adicional, especificamente relacionada com aplicações

em infra-estruturas;

Se existir um risco potencial de incêndio, deverão ser utilizadas matrizes fenólicas, em

alternativa ao poliéster e ao viniléster, e aditivos retardadores de incêndio ou pinturas

intumescentes.

33

4 Obras relevantes com perfis de GFRP

Os perfis de GFRP têm sido usados sobretudo em aplicações não estruturais ou em estruturas

secundárias, onde se realçam as suas vantagens em comparação com os materiais

tradicionais, como a leveza, a maior durabilidade em ambientes agressivos ou a transparência

electromagnética.

Estas vantagens foram cruciais para a sua utilização em vastas áreas de aplicação como o

saneamento básico, a indústria de pesca, os portos de navegação, as estações de tratamento

de águas residuais, o transporte ferroviário, as centrais termo-eléctricas e a indústria

petroquímica.

Apesar de as aplicações de GFRP não serem normalmente estruturais, nos últimos anos,

sobretudo no âmbito de projectos de investigação ou projectos-piloto, começaram a ser

desenvolvidas importantes aplicações de perfis de GFRP, em estruturas primárias, quer em

pontes pedonais ou rodoviárias, quer em edifícios.

4.1. Obras em Portugal

Em Portugal, há algumas obras onde os perfis de GFRP foram utilizados. Contudo, a maior

parte das aplicações corresponde a elementos não estruturais ou a estruturas secundárias. A

firma STEP (Sociedade Técnica de Estruturas Pultrudidas) é pioneira em Portugal na utilização

de materiais compósitos pultrudidos.

4.1.1 Centro Comercial Colombo

No centro comercial Colombo (Figura 4.1) foram utilizados perfis de GFRP na cobertura com

finalidade meramente estética. Sendo uma aplicação não estrutural, o controlo da aplicação

dos perfis não foi exaustivo.

34

Figura 4.1 – Cobertura do Centro Comercial Colombo

4.1.2 Oceanário de Lisboa

O oceanário de Lisboa, construído no ano de 1997, possui passadiços de GFRP sobre o

tanque de apoio aos tanques principais, como demonstra a Figura 4.2. Estes passadiços

aguentam cargas contínuas elevadas, pois neles estão suspensos todos os focos de

iluminação e todas as tubagens que abastecem os tanques de água, vencendo um vão de 35

m, estando suspensos na cobertura através de 4 tirantes.

Figura 4.2 – Passadiço sobre os aquários no Oceanário de Lisboa

35

A grande mais-valia do uso destes perfis no tanque (Figura 4.3), prende-se com o facto de a

estrutura estar inserida num meio bastante agressivo a nível de corrosão, pois as águas que

estão no tanque são salinas, sendo necessário um material que não sofresse corrosão.

Figura 4.3 - Passadiços e guarda-corpos do tanque central do Oceanário de Lisboa

Numa zona técnica do Oceanário também foram usados perfis de GFRP. Neste caso, como se

tratava de um espaço bastante reduzido e rodeado de instrumentação bastante sensível de

apoio ao Oceanário, foi necessário recorrer a um material leve para que pudesse ser

manuseado sem grandes problemas pelos operários, devido ao reduzido espaço de trabalho.

Na Figura 4.4 pode-se observar a localização dos perfis.

Figura 4.4 - Galeria técnica do Oceanário de Lisboa

36

4.1.3 Estação do Rossio

A cobertura da estação do Rossio presente na Figura 4.5, tem passadiços técnicos em perfis

pultrudidos de GFRP, contudo, inicialmente, estes eram para ser em aço. Tal ideia foi

abandonada devido ao facto de o projectista se ter esquecido da existência dos mesmos na

contabilização dos pesos próprios. A solução encontrada foi manter os cálculos e recorrer a um

material mais leve que o aço, neste caso o GFRP. Novamente, como em outras estruturas

descritas, sendo uma estrutura secundária, nunca foi feita qualquer inspecção aos perfis.

Figura 4.5 – Passadiços da cobertura da estação do Rossio

4.1.4 Obras de introdução do comboio na Ponte 25 de Abril

Com a introdução do comboio na Ponte 25 de Abril, para a construção dos passadiços de

apoio à construção da linha férrea, foi necessário encontrar uma solução leve e resistente, de

forma a que não afectasse significativamente o cálculo estrutural da ponte. Assim, recorreu-se

aos perfis de GFRP para a realização dos mesmos, como demonstra a Figura 4.6.

37

Figura 4.6 – Passadiços na Ponte 25 de Abril de introdução ao comboio

4.1.5 Porto Palácio Hotel

No Porto, no Palácio Hotel (Figura 4.7) encontra-se uma estrutura meramente estética,

composta exclusivamente por vigas e pilares de GFRP, com ligações aparafusadas entre si.

Nesta estrutura, foi necessário o uso de uma chave dinamométrica, de forma a ter o torque de

aperto controlado, pois algumas das vigas têm 12 m de comprimento, e um excessivo aperto

poderia provocar um esmagamento do perfil.

Figura 4.7 – Estrutura do Palácio Porto Hotel

38

4.2 Obras no estrangeiro

Fora de Portugal, existem obras de grande relevância construídas com recurso a perfis de

GFRP, havendo até obras em que toda a estrutura é feita exclusivamente por perfis de GFRP,

como é o caso do Eyecatcher Building, na Suíça.

A primeira ponte pedonal 100% compósita foi construída no Reino Unido, Escócia, no ano de

1992. A ponte de Aberfeldy (Figura 4.8) tem um tabuleiro constituído por painéis pré-fabricados

do sistema ACCS (Advanced Composites Construction System), suspenso por tirantes de

aramida, apoiados em torres de GFRP [24].

Figura 4.8 - Ponte de Aberfeldy [25]

A primeira ponte rodoviária 100% compósita também foi construída no Reino Unido, no ano de

1994. O tabuleiro da ponte de Bonds Mill (Figura 4.9 e Figura 4.10) é igualmente construído por

painéis pré-fabricados do sistema ACCS, apoiados em vigas longitudinais, materializadas por

perfis de GFRP. A grande vantagem deste material em pontes móveis, prende-se com o seu

baixo peso, o que reduz significativamente o preço nos sistemas mecânicos de elevação [25].

http://www.tech.plym.ac.uk/sme/MATS324/PowerPoint/MATS324C9%20FWpult.ppt#19

39

Figura 4.9 - Ponte móvel de Bonds Mill [25]

Figura 4.10 - Elevação do tabuleiro da Ponte Bonds Mill [25]

Na Suíça, em 1997, foi instalada a Ponte Pontresina (Figura 4.11) (ver 4.2.1), ponte pedestre,

constituída por duas vigas simplesmente apoiadas em treliça, utilizando apenas perfis de

GFRP. Nesta ponte foram utilizadas pela primeira vez ligações coladas numa das treliças,

sendo que na outra as ligações são aparafusadas. As ligações foram realizadas em fábrica, o

que possibilita uma grande vantagem no controlo de qualidade e de economia. Devido à sua

leveza, a ponte foi instalada em 4 horas. Estando inserido num ambiente agressivo, a elevada

resistência dos perfis de GFRP à corrosão foi um factor preponderante na escolha desta

solução [26].

40

Figura 4.11 – Ponte Pontresina [24]

No ano de 1997 foi erguida a Ponte de Kolding (Figura 4.12), na Dinamarca, a primeira

estrutura compósita a atravessar uma linha de comboio, bem como a primeira estrutura

totalmente compósita a ser construída na Escandinávia. A ponte tem uma estrutura atirantada

e é constituída por dois tramos apoiados num pilar central, apresentando um comprimento total

de 40 m [24].

Como a ponte atravessa uma linha de comboio, toda a estrutura é 100% GFRP, de forma a

não interferir com o campo electromagnético da catenária. O peso total de ponte é de 12,5 ton,

o que corresponde a cerca de metade do peso de uma solução metálica equivalente. Todas as

ligações foram realizadas em fábrica e a sua elevação demorou cerca de 18 horas, sem que

tenha sido necessário cortar a circulação da linha férrea. Os custos inicias da ponte foram

estimados em cerca de 5 a 10 % superiores correspondentes a alternativas em aço ou betão

armado, como mostra a Tabela 4.1, onde é apresentada uma comparação de custos para a

mesma ponte, recorrendo a diferentes materiais [26].

41

Tabela 4.1 – Comparação de custos da Ponte de Kolding entre GFRP, aço e betão (em milhares de

dólares) [26]

GFRP Aço Betão

Engenharia 60 30 22

Fundações 60 75 90

Materiais 120 20 90

Fabricação 60 90 ----

Instalação 30 60 90

Tratamento 10 30 15

Outros 30 40 40

Total 370 345 347

Figura 4.12 – Ponte de Kolding [24]

Em 2001, foi erguida a ponte de Lérida (Figura 4.13), em Espanha. Como a ponte era

construída sobre três importantes eixos de transportes (uma estrada, uma linha de caminho de

ferro e a linha de alta velocidade entre Barcelona e Madrid), era necessária uma ausência da

interacção com o campo magnético das catenárias bem como uma manutenção reduzida e

uma fácil e eficaz instalação. A superestrutura da ponte, em arco, com um vão de 38 m, é

materializada apenas por perfis de GFRP. Devido ao seu reduzido peso (em comparação com

a mesma construção em aço ou betão), a sua colocação demorou apenas 3 horas [27].

42

Figura 4.13 – Ponte de Lérida [27]

4.2.1 Caso de estudo: Avaliação da Ponte de Pontresina

No verão de 2005, após 8 anos de utilização, a ponte pedestre de Pontresina (Figura 4.14) foi

transportada para a Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (E.P.F.L.) para um estudo

detalhado da sua segurança estrutural e durabilidade. O estudo incluiu uma inspecção visual,

testes de resistência, idênticos aos realizados em 1997 e uma investigação da degradação dos

materiais. A inspecção visual mostrou diversos estragos na ponte, como esmagamento local

(provocado por impactos), fissuras devido à inapropriada colocação dos perfis, fibras à mostra,

degradação causada por vandalismo e degradação devido à queda de objectos contundentes

[28].

A ponte apresenta as seguintes características:

Comprimento total: 25 m;

Peso: 3300 kg;

Sobrecarga de projecto: 500 kg/m2;

Flecha máxima a meio vão: L/800.

43

Figura 4.14 - Ponte de Pontresina [27]

Os testes comparativos de 1997 e 2005 mostraram que a ponte não foi afectada a nível de

serviço e de segurança. A rigidez dos perfis pultrudidos permaneceu inalterada, tendo ocorrido

um ligeiro decréscimo da resistência entre 13% e 18%, o que não é crítico, tendo em conta os

elevados factores de segurança. As anomalias foram reparadas tendo em vista uma posterior

inspecção, que acontecerá no presente ano. Esta experiência mostra que a durabilidade é

essencialmente afectada por processos construtivos inapropriados, mas, se os perfis de GFRP

forem correctamente produzidos e colocados, podem oferecer uma longa durabilidade e

desempenho.

4.2.2 Inspecção após 8 anos de serviço

A ponte foi inspeccionada durante os meses de Julho e Agosto, tendo a reparação sido feita no

mês de Setembro de 2005 na E.P.F.L. em Lausanne. Uma primeira inspecção visual à ponte

mostrava que a aparência era bastante satisfatória. Devido à exposição solar (radiação U.V.), a

cor mudou de um tom branco para uma cor ligeiramente amarelada. As ligações dos perfis não

apresentavam problemas numa inspecção mais superficial, incluindo as zonas abaixo dos

parafusos, como mostra a Figura 4.15. Foram retirados parafusos para que as zonas de corte

fossem inspeccionadas, sendo que nenhuma anomalia foi detectada. Algumas destas

superfícies de corte apresentavam uma cor preta, resultado do aquecimento da superfície

durante a abertura dos buracos para os parafusos, e não devido à entrada de humidade [28].

44

Figura 4.15 – Ligação aparafusada do banzo superior, sem danos [28]

Uma inspecção mais detalhada evidenciou uma maior gravidade dos danos na superfície dos

perfis. Na Tabela do Anexo I, é descrito um resumo das anomalias encontradas. Os danos

encontrados foram classificados em cinco classes:

Fibras à mostra;

Danos pontuais;

Degradação superficial;

Fissuração longitudinal;

Esmagamento.

A Figura 4.16 mostra parte da extremidade da viga (componente XD da Tabela do Anexo I). A

zona abaixo da viga transversal está protegida pela estrutura metálica de apoio ao tabuleiro da

ponte, pelo que não apresenta qualquer dano, ao contrário da zona de ligação do parafuso que

apresenta o banzo superior partido, na ligação com a alma.

Figura 4.16 – Fractura do banzo superior na ligação da viga transversal ao pilar [28]

45

Nas Figuras 4.17 e 4.18 ilustram-se quatro imagens de diferentes fissuras na secção. A

abertura das fissuras varia entre 0.01 mm e 0.40 mm. A Figura 4.17 mostra fissuras típicas na

zona de ligação banzo – alma (imagem da esquerda), e fissuras localizadas na zona do banzo

inferior (imagem da direita).

Figura 4.17 – Fissuras tipicamente localizadas na extremidade superior do banzo (esquerda) e no banzo

inferior (direita) [28]

Em quase todas as almas das vigas, foram encontradas fissuras. Nas vigas em “I”, as fissuras

encontravam-se na ligação banzo-alma como se observa na Figura 4.18 (esquerda). No que

toca a vigas de duas secções, estas apresentam fissuras na ligação banzo-alma. Na Figura

4.18 (direita) é apresentada uma das poucas fissuras encontradas na ligação nos tubos

diagonais.

Figura 4.18 - Fissuras no semi-banzo das vigas em I (esquerda) e fissura na ligação dos tubos diagonais

(direita) [28]

Tendo em conta que os perfis estavam expostos à radiação UV, era de esperar que fossem

encontradas zonas com fibras à mostra. Alguns perfis da ponte apresentavam este problema,

como demonstra a Figura 4.19.

46

Figura 4.19 – Fibras à mostra (fiber blooming) numa parte da viga transversal [28]

4.2.3 Reparação das anomalias

Apesar de todas as anomalias não colocarem em causa a segurança estrutural nem o nível de

serviço da ponte, o esmagamento nos banzos inferiores foram reparados, de forma a que estes

adquirissem a rigidez e capacidade de carga que possuíam inicialmente. As zonas danificadas

foram reforçadas. Foram colocadas placas de GFRP em forma de „‟L‟‟ na parte superior da

zona danificada e foram colocadas placas lisas na parte inferior, usando uma resina epoxy

como meio de ligação. Estas placas foram colocadas até mais 100 mm para além da zona

danificada de forma a que a carga fosse transferida sem carregar a zona esmagada. A Figura

4.20 mostra a reparação numa zona de ligação no vão da estrutura.

47

Figura 4.20 – Reparação na zona de ligação no vão da ponte [28]

A Figura 4.21 mostra a reparação do esmagamento na zona de ligação das vigas transversais,

em que se recorre a blocos de PVC.

Figura 4.21 – Reparação de esmagamento recorrendo a blocos de PVC [28]

As fissuras longitudinais, fibras à mostra na superficie, danos pontuais, foram reparadas da

seguinte forma:

Passagem com uma lixa fina;

Limpeza da superficie com acetona;

Cobertura da zona danificada com duas camadas de resina epoxy transparente.

48

4.2.4 Testes comparativos entre os anos de 1997 e 2005

A rigidez medida não mostra grandes diferenças nas ligações aparafusadas entre os ensaios

de carregamento realizados em 1997 e em 2005 (Figura 4.22). A máxima deformada em 2005

é apenas 3,2% superior à registada em 1997, como demonstra a Tabela 4.2.

As diferenças nas ligações coladas são notavelmente maiores, com um aumento de 16,3% na

deformada entre os ensaios de 1997 e do ano de 2005. Uma razão para esta diferença poderá

ter a ver com o facto de que em 1997 apenas uma viga de cada lado foi medida. Uma segunda

possibilidade prende-se com a precisão dos resultados do ensaio de 1997, uma vez que nesse

ano apenas foi usada uma régua e a medição foi realizada a olho nu. A degradação do material

para um aumento excessivo da deformada foi excluída, uma vez que os perfis colados e

aparafusados são do mesmo lote e os parafusos não demonstraram uma diminuição da rigidez.

Se a degradação do material tivesse ocorrido, iria apenas provocar um ligeiro aumento da

relaxação das ligações o que explicaria o aumento da flecha. As fissuras encontradas após a

realização do teste realizado em 2005 não explicam a redução da rigidez, uma vez que a sua

abertura, extensão e número são reduzidos [28].

Não é possível dizer o porquê do acima mencionado. Apareceram apenas fissuras nos banzos

inferiores e todas no mesmo tipo de ligação (LC-PT), arbitrariamente espalhadas ao longo da

ponte (o que não pode ser relacionado com as forças de ligação). Uma explicação para as

fissuras poderá ter a ver com o facto de que as ligações estão mais sensíveis a fenómenos de

fadiga em 2005 do que em 1997, devido à perda de pré-esforço dos parafusos durante os 8

anos de serviço. A explicação mais fiável (devido à distribuição arbitrária) poderá dever-se à

sobrecarga local, devido à insuficiente redistribuição de carga.

A comparação dos ensaios de tracção das vigas em “I” confirma que não há perda de rigidez

devido à exposição ambiental. A redução de 13% a 18% na resistência medida poderá ter a ver

com o envelhecimento provocado pela chuva e ciclos térmicos. Uma inspecção com o auxílio

do microscópio não mostra danos na resina, fibras ou suas interfaces. A diminuição da força

observada, de momento, não é crítica, contudo, a diminuição da força será tida em conta nos

próximos ensaios.

49

Figura 4.22 – Gráfico carga-deslocamento com a comparação dos testes realizados em 1997 e 2005 [28]

Tabela 4.2 – Testes comparativos do ano 1997 e 2005 [28]

Treliça com ligação

aparafusada Treliça com ligação colada

Parâmetro de

medição 1997 2005

Diferença (%)

1997 2005 Diferenç

a (%)

Carga total

83,9 87,0 3,7

84,0 86,2 2,6

Flecha a meio vão, viga esq./dir.

17,6/- 19,0 / 18,7

8,0/6,3

14,2/- 17,5 / 16,4

23,2 / 15,5

Carga corrigida, valor médio

17,6/- 18,3 / 18,0

4,0/2,3

14,2/- 17,1/16,

0 20,0 / 12,5

4.2.5 Conclusões

Após 8 anos de serviço, a ponte temporária de Pontresina foi totalmente desmontada e todos

os perfis de GFRP foram inspeccionados, de forma a saber se a segurança estrutural e de

serviço tinham sido afectadas. As conclusões foram as seguintes [28]:

A inspecção visual mostrou diversas anomalias, tais como buracos devido a impactos,

fissuras, fibras à mostra e degradação da superfície;

50

Os danos encontrados revelaram que a escolha de perfis de secção aberta, com os

banzos livres, não foi a mais apropriada para esta aplicação. Perfis de secção fechada

seriam menos afectados e teriam menos danos ao suportar as cargas impostas;

A comparação dos testes realizados em 1997 e em 2005, a inspecção visual e a

análise de partes dos perfis em microscópio mostraram que a segurança estrutural e os

níveis de serviço estão garantidos, pois os danos não foram significativos. Durante os 8

anos de serviço não foram registadas perdas de rigidez nos perfis, apenas se registou

um decréscimo de 13% a 18% na capacidade de carga, o que não coloca em causa a

segurança estrutural, pois não é uma perda significativa e os factores de segurança

são elevados;

As reparações dos danos foram feitas com métodos simples, como o recurso a chapas

de GFRP de forma a repor a capacidade resistente inicial.

O estudo da ponte revelou que a durabilidade da ponte é sobretudo afectada por erros na

elaboração dos perfis e pela deficiente montagem ou má escolha da forma dos perfis. Caso os

perfis sejam fabricados e aplicados correctamente, o material poderá ter uma grande

longevidade. Tendo em conta os problemas encontrados ao fim de 8 anos de uso, pode-se

concluir que apenas daqui a 80 anos a ponte irá ter problemas a nível de segurança estrutural

ou problemas a nível de estados limite de serviço. Contudo, a próxima inspecção (prevista para

o ano 2011) poderá clarificar esta questão.

51

5 Controlo de qualidade dos perfis de GFRP

Os perfis pultrudidos de GFRP necessitam de um rigoroso controlo de qualidade uma vez que

o seu processo de fabrico requer bastante atenção em diversos aspectos, que serão descritos

à frente. Hoje em dia não existe um documento com as especificações do material FRP para

aplicação em Engenharia Civil, uma vez que não há reunião de consenso. A US Federal

Highway Administration (FHWA) em colaboração com a American Association of State

Transportation and Highway Officials (AASHTO) estão a elaborar um documento com

especificações para aplicação do material FRP na construção.

Bank et al. [5.1] elaborou um fluxograma (Figura 5.1) onde apresenta quatro procedimentos

distintos para a classificação dos perfis, divididos entre qualificação (Procedimento A e B) e

aceitação (Procedimento C e D). Estes processos requerem testes de resistência mecânica. No

Procedimento A é fornecida uma ampla gama de testes para o conhecimento das propriedades

do perfil GFRP. No Procedimento B, são fornecidos os dados das propriedades a longo prazo

do material. Os testes de aceitação são dados no Procedimento C onde os resultados obtidos

serão comparados com os dados obtidos no Procedimento A. O Procedimento D exige que o

material mantenha as propriedades mecânicas e físicas. No fluxograma da Figura 5.1 está

descrito todo o procedimento, passo a passo.

As especificações mencionadas, têm três objectivos principais:

Para ajudar na conclusão de acordos de compra entre os fornecedores dos perfis e os

compradores, de modo a que todos os lotes estejam em conformidade;

Para definir classes e formas de material;

Para identificar os dados de desempenho, que devem ser divulgados como parte da

compra do material

52

Figura 5.1 – Fluxograma com procedimentos para classificação dos perfis

5.1 Controlo dos materiais e dos perfis no fabrico

5.1.1 Materiais

O controlo dos materiais (resinas e fibras) é de extrema importância para que os perfis tenham

a qualidade desejada. Na recepção da matéria-prima os parâmetros a controlar variam

consoante o tipo de perfil pretendido. Para além da verificação dos rótulos na chegada dos

materiais, deve ser feito um teste à manta e fibras de reforço, em que estas não se deve

desfazer com a mão, garantindo assim a resistência inicial pretendida.

5.1.2 Processo de pultrusão

No processo de fabrico há diversos parâmetros que devem ser tidos em conta de forma a que

o perfil saia como pretendido, pois toda a linha de produção é bastante sensível. A velocidade

Classificação

Qualificação Aceitação

Procedimento A:

Qualificação das

propriedades do

material a curto

prazo

Procedimento B:

Qualificação das

propriedades do

material a longo

prazo

Procedimento D:

Aceitação das

propriedades do

material a longo

prazo

Procedimento C:

Aceitação das

propriedades do

material a curto

prazo

Requisitos dos

testes físicos e

mecânicos

Condições de

temperatura

elevada

Requisitos mínimos

das propriedades

necessárias

Ensaios à tracção

e flexão dos perfis

GFRP

Cálculo de

propriedades do

GFRP

Requisitos das

propriedades

físicas e

mecânicas

Saturação do

GFRP em água

não ionizada a

50ºC

Comparação com

os testes realizados

no Procedimento A

Testes físicos e

mecânicos

Comparação com

as propriedades

não saturadas (Do

Proc. C)

53

de processamento varia de perfil para perfil, tendo como valor de referência aproximadamente

2 m/min. Deve ser inspeccionado o empilhamento da fibra de vidro e a impregnação da resina

nas fibras, para que todo o perfil seja homogéneo. Na passagem do perfil pela fieira a quente

deve ser controlada a temperatura de entrada (entre os 85º C e os 95º C) e de saída (com valor

entre os 145º C e 165º C) do perfil, de forma a que o perfil possua as características

necessárias, bem como a força com que o perfil é puxado ao longo do processo, que não deve

ultrapassar os 10 kN.

No Anexo II é dado um exemplo de uma ficha de inspecção de materiais e de pós fabrico dos

perfis.

5.2 Controlo dos perfis após fabrico

Após o fabrico dos mesmos, a Norma Europeia: EN 13706-2:2002 [30], estipula algumas

tolerâncias dimensionais para perfis, que deverão ser verificadas em fábrica, tendo

posteriormente uma ficha que acompanha os perfis. De seguida, são descritas as tolerâncias

geométricas permitidas nas Figuras 5.2 a 5.5

Espessura T1 T2

0 a 2 ± 0,15 ± 10%

2 a 5 ± 0,20 ± 10%

5 a 10 ± 0,35 ± 10%

Figura 5.2 – Tolerância de espessura da parede de perfis abertos e fechados (em mm)

54

F < 0,0008 X B

Figura 5.3 – Tolerância de achatamento na direcção transversal

Tol. Mínimo Máximo

B ±0,5% ±0,20 mm ±0,75 mm

H ±0,5% ±0,20 mm ±0,75 mm

Figura 5.4 – Tolerância das dimensões da alma e banzo

Y ± 1,5°

Figura 5.5 – Tolerância do ângulo

55

A STEP, na chegada dos perfis da fábrica onde são produzidos, possui um conjunto de testes

a realizar aos perfis, de forma a confirmar se os perfis estão de acordo com a Norma Europeia

EN 13706 - 2. Contudo, estes testes deveriam ser realizados à saída da fábrica que os produz,

que deveria enviar os perfis com a respectiva ficha de controlo, com certificado CE.

Nas fichas de inspecção dos perfis pultrudidos, são analisados 10% perfis por lote e são

verificados parâmetros tais como:

Cor: Conforme encomenda;

Dimensão: Conforme encomenda;

Aspecto: Uniforme / Liso / Ausência de rebarbas;

Análise química: Análise do certificado de análise;

Análise estrutural: Ausência de fissuras, torção, empenos e roturas.

Para além do controlo dimensional dos perfis, devem ainda ser executados testes destrutivos,

de flexão e tracção, de acordo com a norma ISO 527 - 4 - 1997. Deve ainda ser realizado o

teste de Barcol que consiste em avaliar a dureza de um material através da medida da

resistência a penetração de uma ponta de aço forçada por uma mola. Este teste é realizado em

qualquer parte do perfil, devendo ter um valor superior a 55.

Caso os parâmetros estejam de acordo com o especificado, o lote de perfis é aceite.

No Anexo II é mostrado um exemplo de uma ficha de inspecção dos perfis após fabrico.

5.3 Controlo dos perfis na preparação e aplicação em obra

Na aplicação em obra, hoje em dia, o controlo é muito reduzido, pelo que, em seguida serão

referidos alguns procedimentos relevantes a ter em conta na montagem dos perfis, para uma

maior longevidade e durabilidade da estrutura:

O transporte dos perfis do local de armazenamento dos perfis para o local de

instalação deve der feito com cuidado, para que não ocorram danos nos perfis;

Devem se verificados diversos aspectos na montagem, como o aperto dos parafusos

(através de uma chave dinamométrica) e o controlo dimensional;

As ligações devem estar preparadas, quer a nível de preparação das ligações (para as

coladas e aparafusadas) quer a nível de furação dos perfis (para as aparafusadas).

56

No Anexo III é apresentada uma ficha de controlo de qualidade de preparação dos perfis para

aplicação em obra.

No Anexo IV é dado um exemplo de uma ficha de controlo de qualidade para montagem e

instalação dos perfis, de forma a que a estrutura esteja conforme projecto.

5.3.1 Caso de Estudo: ETAR Olivais/Moscavide

Na aplicação dos perfis em obra, o controlo de qualidade ainda é reduzido, pelo que, abordar-

se-ão alguns aspectos relevantes na instalação dos perfis. No Anexo IV é apresentada uma

ficha de inspecção que deverá ser usada na instalação dos perfis.

Os perfis de GFRP serão aplicados em quase toda a estrutura da ETAR, como passadiços,

escadas de acesso, guarda-corpos. Na Figura 5.6 mostra-se uma planta dos passadiços da

ETAR Olivais/Moscavide.

Figura 5.6 – Alçado (em cima) e planta (em baixo) do passadiço da Estação Elevatória de

Olivais/Moscavide

A maioria das ligações são aparafusadas, sendo rebitada na ligação dos guarda-corpos. O

aperto nos parafusos é dado sem o uso de uma chave dinamométrica, pelo que, poderia

correr-se o risco de esmagamento do perfil. Assim, usaram-se anilhas de protecção entre o

parafuso e o perfil, de forma a distribuir melhor a força e não provocar o esmagamento, uma

vez que a área de contacto parafuso – perfil é maior. A Figura 5.7 demonstra a ligação

aparafusada.

57

Figura 5.7 – Ligação aparafusada dos perfis, com o pormenor do recurso a anilhas

Os perfis são montados e cortados em obra, com recurso a uma rebarbadora. O corte deveria

ser efectuado numa máquina de corte estática, de forma a que a superfície de corte fique

perpendicular ao eixo de superfície. No fim da montagem, é feito um controlo dimensional, de

forma a verificar se está de acordo com o projecto, como demonstra a Figura 5.8.

Figura 5.8 – Corte do perfil através da rebarbadora

A Figura 5.9 demonstra o resultado de um impacto no perfil. Tal resultado dever-se-á ao mau

acondicionamento e manuseamento dos perfis em obra, pois estes não tinham local próprio na

58

obra, estando encostados na própria estrutura. Contudo, o dano é meramente estético, não

pondo em causa o desempenho em serviço e a durabilidade da estrutura.

Figura 5.9 – Dano provocado por impacto na base do passadiço

A Figura 5.10 mostra o brilho típico dos perfis, brilho esse que vai desaparecendo ao longo do

tempo, devido à radiação UV e à falta de envernizamento da superfície. Pode-se observar que

não há fibras soltas, pelo que todas estão totalmente impregnadas na resina e com o devido

tratamento de protecção à radiação UV.

Figura 5.10 – Brilho no corrimão do passadiço

59

A Figura 5.11 demonstra o recurso a uma chapa metálica para prender a base do passadiço à

estrutura.

Figura 5.11 – Peça metálica que prende a base do passadiço à estrutura

Em suma, os perfis de GFRP deverão ser montados, transportados e guardados com especial

atenção, pois trata-se de um material mais frágil.

5.4 Durabilidade de estruturas em GFRP

A longo prazo, é necessária uma inspecção regular à estrutura composta pelos perfis

pultrudidos, de forma a verificar se a sua eficiência se mantém e se estão reunidos os

requisitos mínimos para uma aceitável funcionalidade da estrutura. A Norma Europeia: EN

13706 - 2002 descreve alguns níveis de aceitação para uma inspecção visual. De notar que

esta descrição assenta em três pontos:

As descrições e níveis de aceitação são avaliados a olho nu a uma distância de 0,4 m

a 0,5 m;

Os níveis de aceitação estão na base de não perigo de ruína nem afectação do

desempenho mecânico;

Alguns defeitos requerem um corte do perfil pultrudido para que possa ser examinado.

De acordo com a EN 13706 – 2002 devem ser verificadas as seguintes anomalias:

60

Bolha: As bolhas existentes na estrutura devem ser inferiores a 10 mm em cada

direcção e não devem ser superiores a 15% da largura do perfil. Não deve existir mais

que uma por cada 5m de comprimento de perfil.

Fissura: Nenhuma fissura é permitida. Deve ser substituído o perfil.

Buraco: Deverá ser inferior a 5 mm de diâmetro e 1 mm de profundidade. Não devem

existir mais que 2 por cada metro de perfil para buracos entre 1 mm e 5 mm de

diâmetro.

Delaminação: Não é permitida delaminação. O perfil deve ser substituído.

Depressão: A depressão não deverá exceder 0,20 mm. Não deve criar bordas afiadas

nem perda de fibra. Caso os limites sejam excedidos, a anomalia deverá ser reparada.

Brilho: A perda de brilho da estrutura é permitida, salvo se a causa for cura

insuficiente.

Camadas expostas: Camadas internas do perfil expostas devido à não cobertura pela

manta permitido se for material de revestimento ou se a zona afectada não for superior

a 20% da área a inspeccionar.

Desalinhamento: Não permitido se este provocar um desalinhamento das fibras

superior a 20% da espessura ou 1,5 mm para fora do plano.

Fractura: Não é permitido qualquer tipo de fractura na estrutura.

Corpos estranhos: Os corpos estranhos à estrutura (por exemplo areias) são

permitidos caso não causem qualquer tipo de dano à superfície e sejam inferior a 5 mm

em qualquer direcção. Não deve haver mais que um por cada metro de perfil.

Fibras internas não impregnadas: Para a visualização desta anomalia é necessário

que o perfil seja cortado. A anomalia é permitida desde que o diâmetro da área seja

inferior a 0,5 mm e que a área total não seja superior a 2% da secção de corte.

Fissuração interna: Esta fissuração interna é provocada pela retracção do material

durante o processo de cura. São permitidas desde que a fissura não evolua para as

camadas internas, ficando apenas num nível superficial.

Porosidade interna: Permitido se a soma das áreas vazias for inferior a 2% da área

de corte do perfil.

Porosidade superficial: Permitido caso o vazio tenha menos de 0,4 mm de diâmetro e

0,4 mm de profundidade. Não devem existir mais de 5 vazios por cada 100 cm2 e um

máximo de uma área afectada por cada 0,3 m de perfil.

Excesso de resina: Aceitável desde que o perfil passe nos testes à tracção e à flexão,

pois torna-se uma zona com alguma fragilidade devido à falta de fibra de reforço,

existindo apenas resina.

Enegrecimento do perfil devido ao fogo: Permitido caso passe nos testes requeridos

pela norma ISO 834 – Testes de resistência ao fogo.

Fibra em excesso fora do perfil: Permitido, desde que no processo de remoção do

excesso de fibra não fiquem fibras à mostra e as tolerâncias dimensionais sejam

garantidas.

61

Cura insuficiente: Não é permitido que o perfil tenha cura insuficiente.

Ondulação na superfície: Permitido, caso das tolerâncias dimensionais sejam

garantidas.

No Anexo V apresenta-se uma ficha de inspecção com as anomalias e níveis de aceitação

permitidos pela EN 13706 - 2002.

5.4.1 Caso de estudo: Estação do Rossio

Os passadiços da cobertura da estação do Rossio foram construídos no ano 2001. A escolha

deste material prendeu-se com o facto de terem um baixo peso e uma reduzida manutenção,

condição essencial para a sua escolha.

Os passadiços encontram-se ao longo de toda a cobertura, num total de 30 m. A maioria das

ligações destes perfis são aparafusadas e rebitadas (sendo que os rebites apenas foram

usados nas ligações das barras horizontais nos guarda-corpos). A estrutura é apoiada na

cobertura em cada 3 m, tendo em cada 1,5 m de comprimento um perfil vertical que apoia o

guarda-corpos, como mostra a Figura 5.12.

Figura 5.12 – Vista geral dos passadiços da estação do Rossio

62

Na Figura 5.13 é possível ver o pormenor do recurso a anilhas para que não ocorra

esmagamento do perfil quando este for apertado. Contudo, apenas se usou anilha na zona da

porca, ficando a cabeça do parafuso em contacto directo com o perfil.

Figura 5.13 – Ligações dos perfis na cobertura da estação do Rossio

Nos passadiços da estação do Rossio, a exposição à radiação UV foi o grande factor de

degradação dos mesmos. De seguida, far-se-á um levantamento das anomalias encontradas

nos perfis.

Colonização biológica

Nas zonas mais sombreadas dos passadiços, encontram-se algumas colonizações biológicas

(Figura 5.14), não apresentando qualquer problema para a segurança e fiabilidade da

estrutura, tendo apenas problemas a nível estético. A superfície deverá ser limpa.

Figura 5.14 – Colonização biológica nas escadas da Estação do Rossio

63

Fibras à mostra

Uma das causas da exposição solar é o envelhecimento prematuro dos perfis, o que provoca

uma degradação da superfície dos mesmos, deixando as fibras à mostra, como demonstra a

Figura 5.15.

Figura 5.15 – Fibras à mostra na superfície dos perfis

Perda de brilho

Outra das causas da exposição contínua da estrutura à radiação UV é a perda de brilho, tendo

apenas problemas a nível estético (Figura 5.16)

Figura 5.16 – Perda de brilho dos perfis dos passadiços na Estação do Rossio

64

Fissuração

As fissuras encontradas nos perfis (Figura 5.17) foram de dimensão bastante reduzida. O perfil

deverá ser substituído, de acordo com a norma EN 13706 – 2002.

Figura 5.17 – Fissuração dos perfis nos passadiços da estação do Rossio

Fractura

Alguns perfis apresentavam fracturas (Figura 5.18). Tal anomalia aconteceu, provavelmente,

na fase de montagem. Devido à fragilidade que o perfil apresenta, de acordo com a norma, o

perfil deverá ser substituído.

Figura 5.18 – Fractura num dos perfis horizontais do passadiço da Estação do Rossio

65

Folga excessiva nas ligações

A folga excessiva nas ligações que a estrutura apresenta (principalmente nas ligações

rebitadas) deve-se, sobretudo, à falta de manutenção que a estrutura tem, uma vez que desde

a sua construção os perfis e as ligações ainda não foram revistos (Figura 5.19). Assim, as

ligações devem ser substituídas.

Figura 5.19 - Folga nas ligações (rebites e parafusos) dos perfis na Estação do Rossio

Erro no corte dos perfis

Durante a montagem dos passadiços, os perfis foram transportados para a obra e cortados in

situ, o que poderá causar alguns erros, como o presente na Figura 5.20, em que a abertura do

perfil para encaixe no perfil vertical que apoia o guarda-corpos foi mal executado. O perfil

horizontal deve ser substituído.

Figura 5.20 – Erro de corte dos perfis

66

5.4.2 Caso de estudo: Centro Comercial Colombo

O Centro Comercial Colombo construído no ano de 1997 possui uma zona pública onde foram

aplicados perfis compósitos em vários elementos não estruturais (Figura 5.21). Desde então,

nenhuma inspecção foi efectuada aos perfis. A escolha deste material foi feita por uma questão

de arquitectura e, estando o material na cobertura (cobrem os ventiladores de desenfumagem),

era necessário recorrer a um material leve e de baixa manutenção.

Figura 5.21 – Vista geral dos perfis de GFRP no C. C. Colombo

A grande maioria dos perfis não apresenta fibras à mostra, devido ao correcto tratamento

contra a radiação UV a que foram submetidos, como mostra a Figura 5.22.

Figura 5.22 – Superfície dos perfis de GFRP, sem fibras à mostra

67

De seguida, é apresentado um registo fotográfico e uma descrição das anomalias e danos

encontrados nos perfis.

Corrosão dos parafusos

Alguns parafusos apresentam um elevado nível de corrosão, devido à errada escolha no

material dos mesmos. A corrosão poderá levar à sua rotura, bem como da respectiva ligação,

como mostra a Figura 5.23.

Figura 5.23 – Corrosão dos parafusos nas ligações

Falta de anilhas nas ligações aparafusadas

Alguns parafusos não possuem anilhas entre a cabeça do parafuso e o perfil, como mostra a

Figura 5.24. A falta desta anilha pode causar danos na superfície do perfil e do parafuso, caso

o aperto seja excessivo. Nesse caso, a anilha distribui melhor a força do parafuso no perfil, não

causando tantos danos nos perfis.

68

Figura 5.24 – Pormenor da falta de anilhas nos parafusos

Colapso de ligações

Numa cobertura de exaustores não acessível, possivelmente devido à presença humana na

mesma, algumas das ligações viga-pilar estão partidas (Figura 5.25).

Figura 5.25 – Colapso das ligações entre viga e pilar numa parte da cobertura

69

5.4.3 Caso de estudo: Oceanário de Lisboa

Tratando-se de uma estrutura bastante solicitada a nível de cargas, procedeu-se a uma

avaliação do estado da estrutura. Assim, de seguida, é apresentado um levantamento dos

problemas encontrados na estrutura, com registo fotográfico.

Flecha excessiva

A flecha máxima permitida é de L/200 (em que L é o vão a vencer), sendo que a flecha que a

estrutura apresenta é aparentemente (a olho nu) bastante superior à permitida (Figura 5.26).

Figura 5.26 – Flecha excessiva no passadiço do Oceanário

Folga nas ligações

Algumas ligações, principalmente as rebitadas na zona de guarda-corpos, apresentam folgas

elevadas (Figura 5.27), pondo em causa a segurança de quem circula no passadiço.

70

Figura 5.27 – Folga nas ligações do guarda-corpos do passadiço do Oceanário

Uma vez que os perfis não estavam expostos à radiação UV não foram encontradas fibras à

mostra nem houve perda de brilho dos perfis. Possivelmente, alguns dos perfis apresentam

fissuras, mas, devido à grande limitação de circulação pela estrutura, devido ao stress causado

aos animais, não foi possível fazer uma inspecção mais aprofundada.

Esta estrutura é a mais delicada de todas as inspeccionadas pois apresenta vãos

consideráveis para grandes cargas concentradas.

71

6 Reparação de perfis de GFRP

As anomalias descritas anteriormente são passíveis de reparação, sendo que algumas delas

apenas causam problemas estéticos, não pondo em causa a segurança da estrutura. Alguns

destes defeitos são causados por erro do operário que os monta, impactos durante o

manuseamento, armazenamento ou uso.

6.1 Técnicas de reparação

Em Portugal, como as estruturas de GFRP são maioritariamente secundárias e sem grande

relevo, tipicamente não é efectuada a reparação dos perfis. Contudo, sempre que algum perfil

apresenta algum dano ou algum problema, procede-se à sua substituição.

De seguida, são apresentadas algumas soluções de como reparar os perfis de forma a que

voltem a ter as capacidades resistentes e aspecto inicial [31].

Esmagamento do perfil

O esmagamento do perfil pode acontecer quando é dado aperto excessivo aos parafusos nas

ligações dos perfis ou quando é aplicada uma carga excessiva. Para que o perfil volte a ter a

capacidade de transmissão de carga e adquira a mesma rigidez, deverão ser colocados duas

chapas em toda a extensão do esmagamento, um por cima e outro por baixo com ligação

aparafusada.

Exposição de fibras

A exposição das fibras à superfície do perfil pode acontecer por dois motivos: envelhecimento

do perfil, devido à exposição solar e mau fabrico, em que as fibras não ficaram totalmente

impregnadas na resina.

Para a reparação da anomalia é necessário que a superfície do perfil seja envernizada para

que a degradação não avance para fibras mais internas. Assim, a camada de verniz irá servir

de protecção.

Reparação de danos superficiais

O seguinte procedimento apenas se aplica quando o dano é superficial, não atingindo a fibra

de vidro, apenas a camada superficial.

Para a reparação da superfície, devem-se seguir os seguintes passos:

72

1. Começar por lixar a superfície com uma lixa grossa, de forma a homogeneizar a

superfície, seguido de uma lixa fina para alisar a superfície. A superfície deve-se

encontrar limpa, seca e sem óleo ou cera. O uso de solventes (como a acetona) é

apropriado para esta finalidade.

2. De seguida, mistura-se uma quantidade de 1% a 2% de peróxido com resina, para uma

trabalhabilidade de 20min a uma temperatura de 25ºC.

3. Com a ajuda de uma espátula, espalhar a mistura, que deverá cobrir toda a zona a

reparar, saindo ligeiramente da zona, para compensar a retracção da mistura. Eliminar

as bolhas que eventualmente possam existir.

4. Cobrir a área de reparação com um papel de celofane ou PVA. Aguardar cerca de 3h

para que ocorra a cura.

5. Usar lixa 220, 320 e 600 respectivamente, para alisamento da superfície.

6. Para finalizar, aplica-se cera e lustre, de forma a dar brilho.

Fissuras, perfurações e buracos

Quando os danos não são apenas superficiais, devem-se seguir os seguintes passos de

reparação:

1. Preparar a área afectada através do corte da zona e remoção da parte danificada.

2. Usar celofane para tapar toda a zona afectada

3. Cortar o remendo de fibra de vidro com uma vez e meia o diâmetro do local a ser

reparado. A espessura deverá ser próxima da espessura do buraco a ser reparado.

4. Misturar uma grande quantidade de resina e catalisador. Espalhar a resina na área

afectada e aplicar o celofane sobre o interior do buraco.

5. Aplicar um rolo de forma a tirar todas as bolhas. Repetir os passos 5 e 6 até que a

secção fique homogénea e com uma espessura constante.

6. Após a cura, remover o celofane. Passar com uma lixa de 80.

Colonização Biológica

A colonização biológica que se instala na superfície dos perfis de GFRP não apresenta

qualquer problema para a estrutura, a não ser efeito visual. Para resolver o problema, basta

que a zona contaminada seja limpa, recorrendo a uma lixa fina (lixa 220).

6.2 Cuidados a ter no processo de reparação

Muitos dos materiais usados na reparação (como a acetona) são inflamáveis e evaporam com

muita facilidade, pelo que é preciso especial atenção no seu manuseamento.

73

Outro problema com a reparação prende-se com a necessidade de ser garantida a aderência

entre o perfil existente e o reforço. Assim, o perfil deve ser cuidadosamente limpo, lixado e

desengordurado. A transição do reforço deve ser suave e a área e espessura de sobreposição

varia com as cargas envolvidas e o meio ambiente [31].

75

7 Conclusões e perspectivas de desenvolvimentos

futuros

7.1 Conclusões

O presente trabalho foi realizado com a finalidade de estudar o controlo de qualidade dos perfis

de GFRP, desde a produção à inspecção de estruturas. Em Portugal o uso deste material é

ainda muito reduzido, e corresponde essencialmente a estruturas secundárias como

passadiços, escadas e guarda-corpos.

A prática do controlo de qualidade dos perfis (fabrico, pós-fabrico e montagem) é bastante

reduzida, em parte, devido à fraca relevância que as estruturas de GFRP têm em Portugal.

Ainda assim, a utilização destes perfis mostrou que são excelentes escolhas quando se trata

de localização de estruturas em meios agressivos, como o caso do Oceanário de Lisboa, onde

era condição essencial que o material não sofresse corrosão. O seu baixo peso (em

comparação com outros materiais semelhantes) também mostrou ser um ponto forte destes

materiais. Uma vez que estas estruturas têm pouca relevância, a grande maioria das estruturas

existentes nunca foram inspeccionadas, nem as estruturas construídas possuíram um plano de

montagem adequado.

No que toca ao controlo de qualidade na recepção dos perfis, este já existe. Por exemplo, a

empresa STEP tem conjuntos de fichas que usa para inspeccionar os perfis quando chegam à

empresa, pois são fabricados fora do país.

Na montagem dos perfis em obra, fruto da falta de controlo, foram encontrados diversos erros

nalgumas estruturas, como é o caso do passadiço da estação do Rossio em que foram

encontrados vários erros de corte dos perfis, desde erros de corte para encaixe dos perfis a

erros na furação para que as ligações fossem efectuadas.

A nível de controlo de qualidade na aplicação e controlo de durabilidade, este é praticamente

inexistente nas estruturas estudadas. A grande durabilidade dos perfis aliada ao uso em

estruturas secundárias fez com que estas estruturas tenham vindo a ser negligenciadas, não

tendo qualquer tipo de inspecção ao longo do tempo. Contudo, nenhuma anomalia grave foi

encontrada nas estruturas analisadas.

Sendo um material recente, a durabilidade dos perfis pultrudidos de GFRP é um tema que está

ainda longe de estar completamente entendido, existindo inúmeras questões ainda por

esclarecer.

76

7.2 Perspectivas de desenvolvimentos futuros

O assunto estudado na presente dissertação está longe de estar completamente entendido e

de reunir consenso, existindo diversas questões por esclarecer. Assim, de seguida,

apresentam-se algumas sugestões para futuros desenvolvimentos que poderão trazer

benefícios ao estado do conhecimento nesta área.

O conhecimento da durabilidade dos perfis de GFRP ainda não é conhecido na sua totalidade

pelo que seria uma mais-valia o estudo aprofundado dos diversos agentes de degradação em

diversos provetes submetidos a vários ambientes de envelhecimento e degradação de forma a

perceber quais as consequências daí provenientes a nível do desempenho do GFRP.

A resistência ao fogo é outro aspecto a estudar do material compósito, não existindo

informação suficiente acerca de como prevenir a propagação do fogo bem como da perda de

resistência do material.

A nível de aspecto do material, é conhecido o envelhecimento prematuro deste quando exposto

a radiação UV, sendo este um aspecto relevante para futuros trabalhos.

77

8 Bibliografia

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reforçada com fibras de vidro longas”, Teses de Mestrado LNEC (Dissertação elaborada no

Laboratório de Engenharia Civil para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Polímeros

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[16] Devalapura, R. K., Gauchel, J. V., “Long-term durability of GFRP composites in alkaline

environments”. Proceedings of the Third Non-metallic (FRP) Reinforcement for Concrete

Structures, International Symposium, Sapporo, Japan, Vol. 2, 1997 (Citado por [15])

[17] Juska, T., Dutta, P., Carlson, L., Weitsman, J., “Gap analysis for durability of fiber

reinforced polymer composites in civil infrastructure – Chapter 5: Thermal effects”, CERF, 2001.

[18] Kharbari, V.M., Chin, J.W., Hunston, D., Benmokrane, B., Juska, T., Morgan, R., Lesko,

J.J., Sorathia, U., Reynaud, D., “Durability Gap Analysis for Fiber Reinforced Polymer

Composites in civil Infraestructure”, Journal of Composites for Contruction, ASCE, Vol. 7, No. 3,

p. 238-247, 2003.

[19] Keller, T., Tirelli, T., Zhou, A., “Tensile fatigue performance of pultruded glass fiber

reinforced polymer profiles”, Composite Structures, Vol. 68, No. 2, p. 235-245, Elsevier, 2004.

[20] Mandell, J.F., Meyer, U., “Effects of stress ratio, frequency, loading time on tensile fatigue

of glass-reinforced epoxy”, em, O‟Brian, T.K., “Long-term behavior of composites”, p. 55-77.

1983. (Citado por [19])

[21] Chin, J.W., Martin, J., Nguyen, T., “Gap analysis for durability of fiber reinforced polymer

composites in civil infrastructure – Chapter 6 Effects of creep and relaxation”, CERF, 2001.

[22] Bogner, B.R., Borja P.P., “Ultra violet light resistance of pultruded composites”, Amoco

Chemical Chemistry, Paper for EPTA 2nd

World Pultrusion Conference, 1994.

[23] Bogner, B.R., Borja P.P., “Strenght retention of pultruded composites after exposure to

ultra-violet (UV) light”, BP Amoco research center, Naperville – Illinois, EUA.

79

[24] Braestrup, M., “Footbridge Constructed from Glass-Fiber-Reinforced Profiles, Denmark”,

Structural Engineering International, Vol. 9, No. 9, p. 256-258, 1999

[25] Burgoyne, C., “Advanced Composites in Civil Engineering in Europe”, Structural

Engineering International, Vol. 9, No. 9, p. 267-273, 1999.

[26] Keller, T., “Towards Structural Forms for Composite Fiber Materials”, Structural Engineering

International, Vol. 9, No. 4, p. 297-300, 1999.

[27] Sobrino, J.A., Pulido, M.D.G., (2002), “Towards Advanced Composite Material Footbridge”,

Structural Engineering International, Vol. 12, No. 9, p. 84-86, 1999.

[28] Keller, T., Bai, Y., Vallée, T. (2007), “Long-term Performance of a Glass Fiber-Reinforced

Polymer Truss Bridge”, Journal of Composites for Construction, Vol. 11, No. 1, p. 99 – 108,

ASCE, 1999.

[29] Bank, L., “A model specification for FRP composites for civil engineering structures”,

Construction and Building Materials, Nº 17, p. 405 – 427, 2007.

[30] EN 13706, “Reinforced plastics composites – Specifications for pultruded profiles”,

European Committee for Standardization, 2002.

[31] Site da empresa C. F. Maier Composites: www.cfmaier.com, visitado em 06/10/2010

http://www.cfmaier.com/

81

Anexo I – Ponte

Pontresina

83

Componente Nome Tipo de secção Dimensões (mm) Danos Causas

Banzo superior UC 2 secções de ligação 160X48X8 Cada

Fibras à mostra no topo dos banzos

Perda de bilho na superficie do banzo

Fissuras longitudinais Impactos pontuais

Banzo inferior LC 2 secções de ligação 160X48X8 Cada

Quebra do banzo Impacto nos banzos

Fissuração longitudinal no banzo

Impactos pontuais

Diagonal à compressão

DT Tubo 100X100X8 Fissuração longitudinal Aperto excessivo dos parafusos

Danos pontuais Vandalismo

Pilar PT Tubo 100X100X8 Danos pontuais Vandalismo

Diagonal à tracção DF 2 Secções planas 100X10 Cada Superfície degradada Perda de resina

Placas espaçadoras SF Secção plana 10 (espessura) Superfície degradada Perda de resina

Vigas transversais junto das ligações

TC 2 Secções de ligação 160X48X8 Cada

Quebra nas pontas da viga Impactos nos banzos

Fibras à mostra Perda de brilho superficial

Fissuração longitudinal

Vigas transversais a meio vão

TI Secção em I 160X80X8

Fibras à mostra Perda de brilho superficial

Fissurração longitudinal na parte superior da alma

Excessiva flexão do banzo

Contraventamento WL Secção em L 80X80X8 Sem danos -----------

85

Anexo II – Ficha de controlo de

qualidade de materiais e pós

fabrico

87

Ficha de controlo de materiais e pós fabrico do perfil

Empresa: Data: ___ / ___ / ___

- Materiais e produção

Materiais Devem ser garantidas a boa qualidade da matéria-prima, quer da resina, quer das fibras de reforço, através da verificação do rótulo.

Material Critério aceitação Instrumento análise Decisão

Sim Não

Resina e componentes

Mistura dos componentes

conforme pedido

Recipiente medidor

Manta

Não se deve desfazer com a

mão Controle manual

Véu

Conforme rótulo Controle visual

Fibras de reforço

Não se deve

desfazer com a mão

Controle manual

88

Processo de Pultrusão Deve ser garantido o correcto posicionamento das fibras de vidro para que o perfil tenha a forma desejada

Especificação Forma Instrumento

análise

Decisão

Sim Não

Tipos de reforço

Contínuo Controle visual

Torcido Controle visual

Não torcido Controle visual

Deve ser garantida a total impregnação das fibras pela resina bem como de todos os parâmetros críticos para que o perfil seja fabricado de acordo com o projecto

Especificação Critério aceitação Instrument

o análise

Decisão

Sim Não

Velocidade de

processamento

De acordo com o projecto Monitor de

controlo

___________ m / min

Temperatura

85º C < T (Entrada) < 95º C

145º C ≤ T(Saída) ≤ 165º C

Monitor de controlo

T (entrada) __________ ºC

T (saída) _________ ºC

Empilhamento da

fibra de vidro

A fibra não deve estar sobreposta

Controle visual

Força de tracção

F ≈ 10 kN Monitor de

controlo

______________ kN

Impregnação Impregnação das fibras

pela matriz Visual

89

- Pós fabrico

Devem ser verificadas 10% de unidades por lote

Controlo a nível de aspecto

Especificação Critério aceitação

Instrumento análise

Decisão Observações

Sim Não

Cor

Conforme

encomenda

Colorímetro

Dimensão

Conforme

encomenda

Fita métrica

Aspecto

Uniforme / Liso /

Ausência de rebarbas

Controle visual

Análise química

Ausência do

certificado de análise

Controle visual

Análise estrutural

Ausência de fissuras, torções, empenos e

roturas

Controle visual

90

Controlo de tolerâncias geométricas

Sim Não

V < 1,5º por metro para

espessuras < 5mm

V < 1,0º por metro para

espessuras > 5mm

Tolerâncias

dimensionais

Espessura (mm) T1 T2

0 a 2 +- 0,15 +- 10%

2 a 5 +- 0,20 +- 10%

5 a 10 +- 0,35 +- 10%

F < 0,008 x B

B e H +/- 0,5%

Y +/- 1,5º

D < 0,002 x L2 se H < 50mm

D < 0,001 x L2 se 50mm < H <

100mm

D < 0,0005 x L2 se H > 100mm

Especificação Critério aceitação Decisão

91

Dureza Barcol

Na realização do teste de dureza Barcol mede-se a resistência da penetração de uma ponta de

aço forçada por uma mola. O teste mede o nível de cura da resina.

Especificação Critério de aceitação

Valor medido ( 0 – 100 )


Decisão

Sim Não

Dureza Barcol O valor medido

deve ser superior a 55

_________ Durómetro de

Barcol

Ensaios destrutivos, tracção e flexão

Devem ser ensaiado 1 perfil num lote de 100 perfis.

Ensaio à tracção realizados com base na ISO 527 - 4 - 1997

Ensaio à flexão realizados com base na ISO 14125

Teste Critério de aceitação Valor medido


Decisão

Sim Não

Tracção Ft > 400 kN ___________ kN Célula de carga

Flexão Ff > 420 kN/m ___________ kN/m Célula de carga

93

Anexo III – Ficha de controlo

de qualidade da preparação

dos perfis para obra

95

Ficha de controlo de qualidade de preparação dos perfis para obra

Obra: Data: ___ / ___ / ___

Deve ser garantido o correcto manuseamento dos perfis

Especificação Critério aceitação


Sim Não

Local de armazenamento Conforme projecto Os perfis devem-se encontrar em local seguro, sem cargas aplicadas

Dimensão Conforme projecto Os perfis devem estar com as dimensões de acordo com o projecto

Ligações

Furação Conforme projecto A furação deve ser realizado no local de instalação

Distância Conforme projecto Devem ser respeitadas as distâncias mínimas entre furos

Preparação Conforme projecto As ligações devem estar com as superfícies preparadas

97

Anexo IV – Ficha de controlo de

qualidade da montagem dos

perfis

99

Ficha de controlo de qualidade de aplicação dos perfis em obra

Obra: Data: ___ / ___ / ___

Perfil Nº ________________

Localização: ___________________________________________________________________________

Especificação Critério aceitação Instrumento análise


Sim Não

Dimensão Conforme projecto Fita métrica

Ligações

Tipos Conforme projecto Controle visual Colada / Aparafusada

Aperto Conforme projecto Chave dinamometrica

101

Anexo V – Ficha de controlo de

comportamento e serviço

103

Ficha de controlo de durabilidade

Estrutura: Data: ___ / ___ / ___

Inspeccionar de acordo com a EN 13706-2:2002

Anomalia Nível de aceitação Decisão

Localização Substituição Reparação

Bolha

Inferior a 10 mm em cada direcção e inferior a 15% da largura do perfil. Não mais que uma por cada 5m de comprimento do perfil

Fenda Nenhum

Buraco

Inferior a 5 mm de diâmetro e 1 mm de profundidade. Não mais que 2 por metro para buracos entre 1 mm e 5 mm

Delaminação

Nenhum

104

Depressão

Depressão inferior a 0,20 mm. Não deve criar uma borda afiada nem perda de fibra. Caso os limites sejam excedidos, deve ser reparada

Brilho Permitido, excepto se a causa for cura insuficiente

Camadas expostas Permitido para materiais de revestimento e o total não exceda 20% da camada a inspeccionar

Desalinhamento

Não permitido se o desalinhamento causar um desvio da cama superior a 20% da espessura ou 1,5 mm fora do plano do perfil

Fractura Nenhum

Corpos estranhos

Deverá ser inferior a 5mm em qualquer direcção. Não deverá causar qualquer dano à superfície. Não mais que 1 por metro

Fibras internas não impregnadas

Permitido caso a área tenha um diâmetro inferior a 0,5 mm e que a área não seja superior a 2% da secção de corte

Fissuras internas Permitido desde que a fissura não penetre nas camadas internas

Porosidade interna

A soma da área dos vazios deverá ser inferior a 2% da secção de corte

105

Porosidade superficial

Permitido caso o vazio tenha menos de 0,4 mm de diâmetro e 0,4 mm de profundidade. Máximo de 5 vazios por 100 cm2 e o máximo de 1 área por 0, 3m

Excesso de resina Aceitável caso o perfil passe com sucesso os testes requeridos

Carbonização Permitido caso passe nos testes requeridos

Fibra em excesso fora do perfil

Permitido caso as fibras não estejam expostas e sejam garantidas as tolerâncias dimensionais

Cura insuficiente Nenhum

Ondulação na

superfície

Permitido caso as tolerâncias dimensionais sejam respeitadas

Inspeccionado por: ________________________________________________________________________________________

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