Reforço estrutural feito com fibra de carbono no estacionamento de um Shopping Center
(Reprodução de Techniques Soluções em Engenharia)

Fibra de carbono é uma solução bastante usada no reforço estrutural de construções já existentes, como estruturas de concreto armado. Apesar de sua longa vida útil, com o passar do tempo essas estruturas podem apresentar necessidade de reforço, por exemplo quando ocorrem mudanças no uso da edificação, ocasionando sobrecargas não previstas no projeto. “O reforço estrutural se faz necessário também em alguns casos de recuperação de manifestações patológicas”, complementa o engenheiro Wellington Mazer, professor da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.

Os compósitos reforçados com fibras de carbono atuam como elementos resistentes aos esforços de tração que incidem no elemento estrutural. "Contudo, a aplicação do produto requer a contratação de empresa especializada; caso contrário, o seu desempenho pode não ser o esperado”, adverte o docente.

O reforço estrutural se faz necessário também em alguns casos de recuperação de manifestações patológicas
Wellington Mazer

Entre as vantagens do material está o seu rápido tempo de execução quando comparado aos demais métodos de reforço estrutural. “Já a grande desvantagem ainda é o custo elevado”, menciona Mazer. O professor lembra que a utilização de compósitos reforçados com fibras de carbono nem sempre está indicada. “Cada caso deve ser analisado de forma particular”, orienta.

ESPECIFICAÇÃO

Os compósitos reforçados com fibras de carbono são normalmente utilizados como reforço estrutural em construções já existentes. Até mesmo porque a ABNT NBR 6118 – Projeto de estruturas de concreto – Procedimento – especifica a necessidade de uma armadura mínima. Para obras que ainda serão executadas, existem barras de fibra de carbono, mas este material apresenta custo elevado quando comparado ao valor do concreto armado. “Não seria economicamente viável em estruturas novas”, alerta Mazer.

Entre as informações necessárias para especificar corretamente a solução estão as verificações das tensões de tração atuantes nas armaduras existentes e no reforço estrutural, além das tensões de compressão atuantes no concreto e na armadura de compressão, se houver. “É preciso analisar as deformações da estrutura, tanto com a carga no momento da aplicação do reforço estrutural quanto com a atuação da carga total”, ressalta o professor.

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INSTALAÇÃO

A instalação dos compósitos reforçados com fibras de carbono não é tarefa simples, por isso deve sempre ser efetuada por profissionais capacitados e experientes. O reforço é fixado na estrutura com resina à base de epóxi. “Entretanto, é necessário realizar uma recuperação e preparo do substrato de concreto para receber o material. Além disso, a aplicação tem pequenas diferenças de fixação, de acordo com o tipo de produto utilizado, se é manta ou lâmina”, destaca. A preparação do substrato garante que a superfície disponha de suficiente resistência mecânica para que sejam procedidas as transferências de esforços que acontecem na interface entre o concreto e a fibra de carbono. A limpeza é executada visando a remoção de poeira, de substâncias oleosas, graxas, partículas sólidas ou revestimentos. Já as pequenas irregularidades podem ser admitidas, dependendo do compósito reforçado com fibra que será utilizado.

Após regularização do substrato, é usado um primer sobre a superfície para impregnação dos poros do concreto, garantindo uma ponte de aderência entre os elementos. Passadas duas horas da camada de primer, já é possível iniciar a aplicação da resina epóxi. A saturação da fibra pode ser feita sobre uma bancada antes da aplicação ou, então, diretamente na peça de concreto a ser reforçada. Essa escolha é feita pelo aplicador. A colocação da fibra é feita imediatamente após a saturação, pois o tempo de aplicação da resina é curto – 25 minutos, no máximo. Para o uso das demais camadas de reforço o procedimento é o mesmo. O tempo de cura do reforço estrutural de fibra de carbono é informado pelo fabricante, mas, em geral, a média é de sete dias. Finalizada a aplicação, podem ser usados alguns tipos de acabamento para fins estéticos ou para proteção contra fogo e radiação ultravioleta. Entre as opções, estão concreto projetado ou pintura.

NORMAS INTERNACIONAIS
As principais normas técnicas específicas para o uso da fibra de carbono como reforço estrutural são internacionais. Um exemplo é a ACI-440 – Fiber-Reinforced Polymer Reinforcement – do American Concrete Institute”.

PRIMEIROS USOS

O material começou a ser empregado na construção civil pelos japoneses, devido à necessidade de estruturas mais fortes para resistir aos abalos sísmicos que afetam o país asiático. No Brasil, o material foi usado pela primeira vez em 1998, para reforçar as estruturas do viaduto Santa Teresa, em Belo Horizonte. Desde então, surgiram diversas teses e dissertações sobre o assunto, e algumas empresas também têm incentivado o desenvolvimento de pesquisas.

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Colaborou para esta matéria

: Wellington Mazer – Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Paraná (UFPR), com especialização em Construção Civil Estrutural (1996), mestrado em Engenharia Hidráulica pela Universidade Federal do Paraná (2003) e doutorado em Infraestrutura Aeronáutica pelo ITA. Atualmente é professor do Ensino Básico, Técnico e Tecnológico da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, ministrando aulas nos cursos de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo e na Pós-graduação em Patologia das Construções, nas disciplinas de Argamassas e Concretos, Concretos Especiais, Patologia das Construções e Sistemas Estruturais. Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Estruturas de Concreto, atuando principalmente nos seguintes temas: concreto, durabilidade, estruturas, patologia do concreto e dosagem de concretos.

Fibra de carbono é usada para reforçar estruturas de concreto já existentes