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Fibras de carbono: solução versátil para reforço de concreto

Além de elevar a resistência à tração, o material pode ser usado para aumentar a resistência ao cisalhamento, à compressão, ao impacto e à fadiga

Publicado em: 08/10/2021

Texto: Juliana Nakamura

Fibras de carbono
As fibras de carbono podem melhorar o desempenho das estruturas em serviço (Foto: TLaoPhotography/Shutterstock)

Os compósitos de fibras de carbono são uma solução técnica consagrada para reforço de diversos tipos de peças estruturais. De fácil execução, esses materiais conseguem elevar a resistência de estruturas existentes, seja a esforços normais, momento fletor, força cortante e torção.

O reforço com fibra de carbono ganhou muito espaço no mercado em função de sua praticidade, velocidade, leveza e limpeza de execução
Tiago Carmona

“O reforço com fibra de carbono ganhou muito espaço no mercado em função de sua praticidade, velocidade, leveza e limpeza de execução”, explica o engenheiro Tiago Carmona, diretor da Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria de Estruturas (Abece). Segundo ele, o uso das fibras é amplamente difundido no reforço de peças predominantemente fletidas, como vigas e lajes. Outras aplicações interessantes, principalmente na Europa, são no reforço de edifícios históricos com paredes e cúpulas construídas exclusivamente com alvenaria.

OUTRAS APLICAÇÕES

As fibras de carbono podem melhorar o desempenho das estruturas em serviço, ou seja, combater deformações ou fissuração excessiva. Elas também são úteis para correção em caso de falhas de execução, vícios de projeto ou problemas relativos aos materiais utilizados na construção, como concreto não-conforme.

Outras situações de aplicação são na adequação ou reabilitação das estruturas quando há mudança de uso para cargas superiores às especificadas em projeto, em casos de ampliações e retrofits de edifícios.

A versatilidade do reforço com fibras de carbono é tal que seu uso não se restringe a edificações residenciais ou comerciais. A técnica é indicada para obras de indústrias e de infraestrutura, nesse último caso, para atualização de classe de pontes e viadutos e para mudança de vocação de obras portuárias, por exemplo.

PROJETO DE REFORÇO

Obras para recuperação e reforço de estruturas não são procedimentos triviais e devem ser planejadas de forma detalhada. “Por se tratar de intervenções especiais, é recomendável inspecionar estas estruturas rotineiramente após sua conclusão”, orienta o diretor da Abece.

Há múltiplas técnicas disponíveis quando o objetivo é reforçar estruturas de concreto. “Não existe uma solução melhor que a outra, mas aquela que melhor atende a uma situação específica”, comenta Carmona. De modo geral, a escolha deve considerar o ambiente onde a estrutura se insere, a magnitude do reforço, a mão de obra disponível, além de condicionantes econômicos.

O projeto de reforço deve tomar como base dados obtidos diretamente dos projetos ou levantados em obra, incluindo via ensaios de campo e/ou laboratório. Segundo Carmona, o projeto deve documentar explicitamente etapas de execução, necessidade de escoramento, preparação de substrato, sequência de aplicação e tempos de cura, além das propriedades dos materiais especificados. “É preciso prever, também, a quantidade e as tipologias de ensaios de controle de desempenho para aferir a qualidade da execução”, destaca o engenheiro, lembrando que outro ponto de atenção deve ser a proteção do sistema de reforço às intempéries e às altas temperaturas em situação de incêndio.

MERCADO EM EVOLUÇÃO

As fibras de carbono começaram a ser utilizadas comercialmente na década de 1960, inicialmente pelas indústrias aeroespacial e automobilística. Somente nos anos 1980, os compósitos chegaram à construção, no Japão, para atender a necessidade de recuperação e reforço rápido de estruturas danificadas por abalos sísmicos.

Destacam-se, nesse sentido, os cordões de fibra que possibilitam sua ancoragem em furos realizados no concreto, os perfis pré-fabricados de diversos formatos, além do uso da fibra protendida
Tiago Carmona

Com o passar do tempo, o material foi evoluindo, especialmente quanto às formas de apresentação. “Destacam-se, nesse sentido, os cordões de fibra que possibilitam sua ancoragem em furos realizados no concreto, os perfis pré-fabricados de diversos formatos, além do uso da fibra protendida”, cita Tiago Carmona.

A busca por facilidade de execução e por produtividade motivou o desenvolvimento de dois sistemas pela Quartzolit (Saint-Gobain) para reforço estrutural.

A Manta Fiber C é fornecida em rolos e compõe um sistema que inclui resina de imprimação, argamassa de regularização, resina de impregnação e a própria manta de fibra de carbono.

Já a Lâmina Fiber C consiste em um compósito formado por lâminas de fibra de carbono, que garante a aderência ao substrato. Ambos os produtos são indicados para reabilitar a capacidade portante de estruturas danificadas e para elementos sujeitos ao aumento de cargas e/ou mudanças de geometria.

Colaboração técnica

 
Tiago G. Carmona — Engenheiro civil, mestre em engenharia pelo departamento de estruturas da Unicamp. É diretor da Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria de Estruturas (Abece) e da Carmona Soluções de Engenharia. Também é professor das disciplinas de concreto armado e patologia das construções da Universidade Presbiteriana Mackenzie.