Reforço estrutural de vigas de concreto armado com compósito de fibra de carbono e resina epóxi

Abstract

Durante a vida útil de uma estrutura de concreto armado, ela está sujeita a fatores como erros de projeto e de execução, falta de manutenção e acréscimos de cargas, que podem causar patologias estruturais, necessitando então de reforços para que se mantenha a integridade da estrutura em questão. Este projeto apresenta uma técnica de reforço estrutural utilizando um compósito polimérico estrutural produzido com fibra de carbono e resina epóxi. Com a fabricação do compósito através da laminação de pré-impregnados de fibra de carbono e processo de cura com moldagem por compressão à quente, é proposto um sistema de reforço para a recuperação de vigas de concreto armado, ampliando suas propriedades mecânicas, em qualquer etapa de sua vida útil. Através da produção de vigas de concreto armado e da adesão do compósito a tais vigas, é possível determinar o acréscimo de carga proporcionado pelo sistema a partir da comparação de dados obtidos de ensaio de flexão de vigas com e sem o reforço polimérico. Com isso foi possível determinar a eficiência do sistema e também verificar a precisão dos métodos de cálculos propostos na literatura. O sistema de reforço produzido promoveu um acréscimo na resistência de vigas de concreto armado de 146,62%. Em comparação com resultados obtidos em projeto anterior, utilizando um reforço compósito de resina epóxi e fibra de vidro, o novo sistema proposto neste trabalho apresentou um acréscimo de 32,15% na resistência de vigas em relação ao sistema anterior, apesar do compósito de fibra de carbono ter apresentado resultados 413,40% maiores que o compósito de fibra de vidro. Em relação aos valores de referência teóricos, as vigas de concreto armado sem reforço obtiveram resultados experimentais 13,43% maiores que o teórico, enquanto as vigas reforçadas alcançaram uma resistência 33,96% maior que o valor de referência. Dessa forma, foi comprovada a eficiência do sistema de reforço e também constatada a segurança e conservadorismo dos métodos de cálculos utilizados

Factors such as design and execution errors, lack of maintenance and increased loads, can cause pathologies in reinforced concrete structures, requiring reinforcements to maintain the integrity of the structure. This project presents a structural reinforcement technique using a polymeric structural composite obtained with carbon fiber fabric and epoxy resin. Through the fabrication of the composite, with the lamination of carbon fiber prepregs and the hot compression molding curing process, is proposed a reinforcement system for the recovery of reinforced concrete beams subjected to loads higher than those considered in sizing. Through the production of reinforced concrete beams and the adhesion of the composite to such beams, it is possible to determine the load increase provided by the system by comparing data obtained from bending flexural tests with and without the polymeric composite reinforcement. Therefore, it was possible to determine the efficiency of the system and also verify the accuracy of the calculation methods proposed in the literature. The reinforcement system promoted an increase in the strength of reinforced concrete beams of 146.62%. Compared to results obtained in a previous project, using a composite reinforcement of epoxy resin and fiberglass, the new system proposed in this work presented an increase of 32.15% in the strength of beams in relation to the previous system, despite the carbon fiber presenting results 413.40% higher than the fiberglass composite. Regarding the theoretical reference values, the reinforced concrete beams obtained experimental results were 13.43% higher than the theoretical ones, while the reinforced beams reached a resistance 33.96% greater than the reference value. Thus, the efficiency of the reinforcement system was confirmed, and the safety and conservatism of the calculation methods used was verified