O que são barras de polímero reforçado com fibras (FRP)?

A grande vantagem do FRP está na durabilidade em ambientes agressivos, tais como obras na orla marítima, saneamento básico ou estruturas submersas. Embora não sejam mais econômicas, as barras oferecem maior durabilidade e menor necessidade de manutenção ao longo da vida útil, o que pode justificar o investimento inicial (Imagem meramente ilustrativa gerada com o auxílio da IA DALL·E, desenvolvida pela OpenAI)

O uso de barras de polímero reforçado com fibras (FRP) em estruturas de concreto armado se destaca como alternativa às armaduras de aço. Características como resistência à corrosão, leveza e durabilidade credenciam a solução para utilização em ambientes agressivos, nos quais a eventual degradação do aço pode comprometer a vida útil das estruturas.

O Brasil já possui uma Prática Recomendada do CT 303, Comitê do IBRACON (Instituto Brasileiro do Concreto) e da ABECE (Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural) sobre o assunto.

Estão em fase de publicação também as normas técnicas NBR 17196, que trata do projeto de estruturas de concreto armado com barras de FRP, e a NBR 17201, direcionada aos fabricantes, que especifica os requisitos técnicos a serem atendidos pelo produto para uso estrutural.

Para entender melhor as vantagens, limitações e aplicações das barras de FRP na engenharia estrutural, convidamos para o Podcast AEC Responde o engenheiro civil Marco Carnio, professor de Estruturas de Concreto da PUC Campinas e coordenador do CT 303 IBRACON / ABECE.

Ouça o áudio na íntegra e/ou leia entrevista, a seguir.

AECweb – O que são as barras de polímero reforçado com fibras (FRP) para estruturas de concreto?

Marco Carnio – As barras de polímero reforçado com fibras ou barras de FRP são, muitas vezes, chamadas de barras de fibra de vidro. O termo correto, entretanto, é esse: barras de polímero reforçado com fibras. Visualmente, são muito parecidas com as metálicas. Mas é importante esclarecer que, quando falamos em fibras, não estamos nos referindo àquelas que são misturadas ao concreto...

AECweb – Macrofibras, por exemplo.

Carnio – Exatamente. Essas fibras usadas no FRP não têm relação com as macrofibras ou fibras metálicas adicionadas ao concreto. No caso das barras de FRP, utilizamos fibras contínuas, sem cortes, que passam por um processo de fabricação chamado pultrusão, no qual se combinam o polímero com os filamentos das fibras para produzir barras que, visualmente, lembram as metálicas, mas com características completamente diferentes. Essas barras são compostas, em geral, por pelo menos 70% de fibras e o restante de polímero, que precisa ser resistente a ambientes alcalinos – como é o caso do concreto – para garantir a durabilidade da barra. Além disso, é necessário atender aos requisitos mínimos de resistência e módulo de elasticidade, que são parâmetros fundamentais para o projeto estrutural.

AECweb – Na comparação com o aço, quais seriam as vantagens e as desvantagens? E, por conta disso, quais seriam as aplicações mais indicadas, tanto do ponto de vista técnico quanto econômico?

Carnio – É comum pensarem que as barras de FRP são uma alternativa direta às barras metálicas. Só que essa não é a abordagem adequada. Embora, em alguns casos específicos, possam competir, a grande vantagem do FRP está na durabilidade em ambientes agressivos. É importante destacar que o processo de dimensionamento das barras de FRP é completamente diferente do aço. Não basta simplesmente trocar uma barra metálica por uma de FRP. O projeto precisa ser pensado levando em consideração três requisitos fundamentais: segurança à ruína, desempenho em serviço – como controle de fissuras e deformações – e durabilidade. As barras de FRP têm maior resistência à tração que o aço, mas possuem um módulo de elasticidade mais baixo. Isso pode ser desvantajoso para o desempenho em serviço, especialmente em relação à abertura de fissuras e deformações. Por isso, é essencial que o projeto preveja taxas de armadura adequadas, em vez de fazer uma simples conversão "um para um". Do ponto de vista de aplicação, o FRP é muito vantajoso em regiões com alta agressividade ambiental, como obras na orla marítima, saneamento básico ou estruturas submersas. Embora não sejam mais baratas, oferecem maior durabilidade e menor necessidade de manutenção ao longo da vida útil, o que pode justificar o investimento.

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AECweb – Para estruturas submersas, por exemplo, pode ser uma opção interessante...

Carnio – Com certeza. Em ambientes como o mar, onde a agressividade é elevada, as barras de FRP apresentam uma durabilidade superior ao aço. Também são muito úteis em obras de saneamento, que enfrentam condições químicas desafiadoras. Além disso, há um benefício adicional em aplicações onde a condutividade elétrica do aço poderia ser problemática. As barras de FRP não conduzem eletricidade, o que é vantajoso em estruturas que abrigam equipamentos eletrônicos ou instalações sensíveis.

AECweb – A NBR 17196, que se refere aos projetos de estruturas com barras de FRP, e a NBR 17201, relacionada às barras em si, encerraram a etapa de consulta nacional e devem ser publicadas nos próximos meses. O que o senhor destacaria como mais importante nesses textos, que deveria chamar a atenção de projetistas e construtores?

Carnio – A NBR 17196 trata do projeto de estruturas de concreto armado com barras de FRP. É voltada para os projetistas. Traz, portanto, todos os requisitos e informações necessárias para dimensionar uma estrutura com esse material. Já a NBR 17201, composta por 12 partes, é direcionada aos fabricantes e especifica os requisitos técnicos que as barras de FRP devem atender para uso estrutural. É muito importante que construtores e projetistas estejam atentos a essas normas. Ao adquirir barras de FRP, é fundamental exigir que o produto esteja em conformidade com a NBR 17201, com laudos e certificações do fabricante. Por outro lado, o projetista deve seguir a NBR 17196, garantindo que o dimensionamento atenda aos requisitos das barras especificadas. Essas normas são fundamentais para assegurar a qualidade das estruturas.

AECweb – Há estudos que demonstram a maior durabilidade das estruturas que utilizam FRP? E em relação aos custos de manutenção ao longo do ciclo de vida?

Carnio – O uso de barras de FRP é relativamente novo no Brasil. Ainda estamos consolidando pesquisas nesse campo. Começamos a estudar o assunto há cerca de quatro anos. Embora ainda não tenhamos um histórico extenso de aplicações no País, há diversas referências internacionais, especialmente de países como Canadá, Estados Unidos e Rússia, que enfrentam problemas com o ciclo de gelo e degelo. No Brasil, é a maresia que acelera a degradação das estruturas. As barras de FRP, por serem mais resistentes à corrosão, são uma solução promissora para tais condições. Uma observação importante para os profissionais: as barras de FRP não podem ser dobradas na obra. Devem ser fabricadas sob medida, de acordo com o projeto estrutural, incluindo dobras e extremidades específicas.

AECweb – Ou seja, o projetista estrutural deve encaminhar o projeto para a fábrica...

Carnio – Exatamente. O projetista precisa desenvolver o projeto com todos os detalhes necessários, como formatos e dobras, e enviar para a fábrica, que será responsável por produzir as barras sob medida para aquela obra específica.

AEC Responde

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Colaboração técnica

Marco Antonio Carnio – Engenheiro civil pela Escola de Engenharia de Piracicaba, mestre em Engenharia civil – Estruturas pela Faculdade de Engenharia Civil da UNICAMP e doutor em Engenharia Mecânica – Materiais e Processos de Fabricação pela Faculdade de Engenharia Mecânica da UNICAMP. Professor de Concreto Armado na FEC/PUC Campinas e Resistência dos Materiais na FAU/PUC-Campinas. Diretor e responsável técnico da Evolução Engenharia de Estruturas, com atuação na área de desenvolvimento tecnológico e projetos de estruturas de concreto e concreto reforçado com fibras. Consultor na área de concreto reforçado com fibras em projetos de pisos industriais, pavimentos de concreto, fundações em radiers, paredes de concreto moldadas no local e elementos pré-moldados . Coordenador do CT 303 – Comitê IBRACON/ABECE: Uso de Materiais Não Convencionais para Estruturas de Concreto, Fibras e Concreto Reforçado com Fibras.