N  =  N      =     A  . f  =  A   .  f     (1)

 s              (pv)                       s      s                (pv)      (pv)

>

A    =  A   . ______      (2)

 (pv)              s                 

fs

f(pv)

 (pv)                           s                 

.. A    =  X  .  A             (3)

.

X   =   ______       (4)

fs

f(pv)

f   =  n . f

(pv)                   y (pv)

X(t)   =   ______       (5)

fy

n.f y(pv)

 A(pv) =   ______   As    (6)

fy

n.f y(pv)

π D (pv) = π D s   fs        ⇒    D(pv) = K . Ds

(7)

k =    ______

fs

  f(pv)

_

_______

_______

___

(8)

(pv) =  Ds     ______

fy

  n.fy(pv)

(10)

_

_______

_______

___

n.fy(pv)         0,75x800

(pv) =    f    . As  =   500      (pv) = 0,83As

____               ______ 

(pv) =   0,96As

_

_______

_______

___

fy

  n.fy(pv)

500

 0,65.800

(pv) =  Ds     ______

⇒ D (pv) =  Ds      ______

_

_______

_______

___

= 0,98Ds

       D (pv) =       ______

_

_______

_______

___

fy

  n.fy(pv)

 2

 

BARRAS DE POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRAS DE BASALTO E/OU DE VIDRO (PRFB/PRFB)

 

NANOTECNOLOGIA A SERVIÇO DA PRODUÇÃO

 

A possibilidade utilização de barras estruturais e telas de malhas elaboradas a partir de Polímeros Reforçados com Fibras, PRF, é um assunto que desperta grande interesse, pois é um material que NÃO OXIDA. O aço para o reforço de concreto, tanto em forma perfilada como em barras, é de menor durabilidade, especialmente por sua suscetibilidade à oxidação.

 

O aço se comporta bem em ambientes não agressivos. Contudo, qualquer estrutura que esteja em contato direto ou indireto com a água, que enfrente ciclos úmidos e secos ou que se encontre em ambiente agressivo, enfrentará problemas pela corrosão do aço. 

 

Os estudos e análises sobre a durabilidade de vários métodos para a proteção do aço em elementos de concreto armado, têm demonstrado que esses métodos não resolvem totalmente o problema da corrosão. 

 

Na Rússia atual, por exemplo, todas as construções que gozam de uma ampla popularidade se utilizam das barras de polímeros reforçados com fibras, criadas e desenvolvidas na URSS nos anos 70, mas até agora não foram amplamente utilizadas no Brasil devido aos altos custos das matérias primas e da tecnologia de produção. Vale dizer que no Ocidente sua ampla difusão começou nos anos 90, especialmente na construção de obras em condições ambientais agressivas, nas quais as barras de aço sofreriam rápida corrosão. Também foram utilizadas com o objetivo de aumentar sua eficiência do reforço da estrutura. 

 

Pode-se dizer que chegou o momento dos materiais compósitos. Eles se movimentam progressivamente no mercado da construção, chegando onde o aço não consegue e substituindo-o em algumas situações. Tecnologias únicas permitem obter materiais super-resistentes, pouco exigentes e de alta qualidade, que cumprem todos os requisitos de qualidade, segurança e confiabilidade, e que além disso, não agridem o meio ambiente e competem em preços com os materiais tradicionais.

 

PRINCIPAIS VANTAGENS DOS POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRAS FORNECIDOS PELA HAIZER

 

O coeficiente de dilatação térmica das barras de compósitos de Fibras correspondem aos indicadores do concreto. Esse fator impede o surgimento de rachaduras e rupturas das capas do concreto, o que permite uma ampla utilização nas construções marinhas, portuárias, autopistas, construções para o isolamento térmico, suporte das linhas de transmissão elétricas e redes industriais, dentre outras aplicações. 

 

Dependendo das exigências dos projetos, as barras são produzidas com Fibras de Vidro, Basalto, Carbono ou Aramida, ou mediante a combinação dessas fibras.

COMPARAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DAS BARRAS DE AÇO E DAS BARRAS DE POLÍMERO REFORÇADAS COM FIBRAS

POSSIBILIDADES DE APLICAÇÃO DAS BARRAS DE POLÍMEROS REFORÇADAS COM FIBRAS

 

FUNDAÇÃO, VIGAS DE FUNDAÇÃO E PILARES

PAVIMENTOS RÍGIDOS DE CONCRETO ARMADO

VIGAS DE FECHAMENTO

• CALÇADAS, CABECEIRAS E PISTAS DE PONTES

OBRAS COSTEIRAS E MARÍTIMAS 

TRAVESSIAS FERROVIÁRIAS

• OBRAS EM AMBIENTES MUITO AGRESSIVOS

 RECOBRIMENTO DE CANAIS, TALUDES E TÚNEIS

• INFRAESTRUTURA DE INDÚSTRIAS QUÍMICAS

• TORRES DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA OU TELEFÔNICAS

• AUTOPISTAS E CAMPOS DE AVIAÇÃO

• REFORÇO EM ARGAMASSA REFORÇADO COM FIBRA (MRF)

• CONSTRUÇÃO DE HOSPITAIS

• FÁBRICAS DE COMPONENTES ELETRÔNICOS, ETC.

 

A utilização de barras de Polímeros Reforçados com Fibras incrementam a durabilidade das construções de 2 a 3 vezes em relação ao uso de barras de aço, especialmente em ambientes agressivos.

 

PRINCÍPIOS DO CÁLCULO ESTRUTURAL DE CONCRETO ARMADO COM PRF

 

TRANSFORMAÇÃO DE ÁREA OU DIÂMETRO DA BARRA DE AÇO TRADICIONAL EM BARRA EQUIVALENTE DE PRFV PARA UMA VIGA

 

O princípio que rege essa transformação é o da equivalência entre as forças com que ambos os materiais, aço e PRFV, entram em equilíbrio resistivo da secção, quando se alcança uma condição limite de resistência, tanto da força de tração quanto de compressão.

 

Na verdade, apesar da função básica de qualquer material que se utilize como reforço de concreto seja tomar os esforços de tração que originam as cargas exteriores, há ocasiões em que esse reforço deve desempenhar também outro papel, que é de tirar a carga do concreto em sua altura comprimida, assumindo parte dessas compressões, caso em que se deve ter atenção ao potencial de estabilidade perdido.

 

Assim sendo, a transformação que se busca deve considerar dois princípios:

1.  o aço estrutural tradicional, utilizado como reforço do concreto, tem igual resistência à compressão e à tração;

2. o reforço PRFV se produz com uma variedade única em relação ao seu limite de resistência apresentando valores diferentes à compressão e à tração;

 

 

Dessa forma, a seguir são apresentados os princípios analíticos e os resultados dessa analogia.

 

Princípio de igualdade da força:

 

 

Onde: Ns, As, fsrepresentam Força, Área e Tensão no aço e 

N(pv), A(pv), f(pv)representam Força, Área e Tensão, respectivamente, no reforço de PRFV

 

A última igualdade expressada em (1) permite definir a seguinte condição

Sendo

É prática estabelecida que quando se trata da flexão simples e se reforça o concreto com aço dúctil, o desenho garante deformação suficiente neste material para assegurar que alcance a fluência, ou seja, fs=fy. Porém, as propriedades mecânicas do reforço PRFV não permitem que esse tipo de armadura alcance a fluência sob as mesmas condições, mas se o cumprimento da compatibilidade das deformações entre o dito reforço e o concreto que o rodeia é uma condição inevitável do projeto, a solução é considerar que sua tensão garantida não permita um ponto de ruptura menor e seja dada por:

 

Tração:

Onde fy(pv)é a tensão de ruptura do PRFV a uma tração, yné o coeficiente redutor para ter em conta o ponto de ruptura.

Dessa maneira o coeficiente x se transforma em:

Tração:

 

 

 

Na equação (3) ficaria:

 

 

 

Se preferir procurar uma relação entre os diâmetros das barras, em lugar das áreas, basta escrever a equação (2) em função do diâmetro.

 

 

 

Sendo:

 

 

 

Dessa maneira, o coeficiente K se transforma em:

Tração

 

 

 

 

O valor de nse estabelece igual a 0,65 para desenho hipo-reforçado (quantia inferior a balanceada) e de 0,75 para projeto hiper-reforçado (quantia superior à balanceada). Pelo que:

 

 

Definitivamente, a equação (7) torna-se:

 

 

Exemplo. Se compararmos o aço normal de fy= 500 MPae PRFV de 800 MPa.

 

A área equivalente de PRFV é obtida pela equação (6)

E para projeto hiper-reforçado

O diâmetro equivalente de PRFV é obtido através da equação (10)

 

Para projeto hipo-reforçado:

 

 

Para projeto hiper-reforçado:

 

 

 

 

 

Valores sugeridos por ACI 440.1R-15: Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FIber Reinforced Polymer (FRP) Bars, EE.UU.

 

MATÉRIA PRIMA

 

A barra fornecida pela HAIZER, composta de polímero reforçado com fibra - FRP, é confeccionada com fibra de vidro ou de basalto (fio ou mecha), com um lubrificante adequado.

 

Código do fio utilizado:

EC17-1200-SE1200

EC24-2400-SE1200

EC24-4800-SE1500

EC35-9600-SE1500

 

As primeiras letras indicam a marca do produtor, os primeiros números (17, 24, 33, 35) são a espessura das fibras elementares, os números seguintes (1200, 2400, 4800, 9600) identificam a espessura dos fios de fibra, indicando o peso da mecha de 1Km de comprimento, e o terceiro código (SE 1200, SE1500) é a marca do lubrificante. 

 

Como aglutinante é utilizado um composto polimérico baseado em resinas epóxi. O componente principal do compósito é a resina Эд - 20 ou seus análagos, por exemplo, CYD - 128, anidrido metiltetrahidroftálico como endurecedor, e aditivos especiais endurecedor e modificador.

 

PROCESSO DE PRODUÇÃO

 

O fio ou mecha da fibra de vidro ou de basalto é inicialmente impregnado com um polímero líquido.

Depois de encharcadas, as mechas passam por um rolo, com o objetivo de retirar da fibra o excesso de polímero. 

As mechas de fibra formam o corpo principal da barra, dando-lhe o diâmetro adequado para que possa ser enrolada e para que assuma a característica de uma barra corrugada. 

A barra assim formada, passa por um forno a uma temperatura de 180ºC a 330ºC, onde é realizado o processo de polimerização do compósito. Para a aceleração do processo de resfriamento, a barra passa por uma banheira de água e, posteriormente, por uma estação onde é cortada com o tamanho necessário. 

 

AS BARRAS DE POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRAS SÃO PRODUZIDAS DE 2MM ATÉ 32MM DE DIÂMETRO.

MALHAS RÍGIDAS DE POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRA DE BASALTO E/OU COM FIBRA DE VIDRO (PRFB/PRFV)

 

As Malhas de PRFB/PRFV fornecidas pela HAIZER, têm como característica de poderem ser trançadas de maneira que seja impossível desconectar os elementos que a compõem, mantendo o espaçamento e a quantidade de elementos de maneira estável até o limite de tensão de ruptura da fibra.

 

O que a diferencia de outros fabricantes (Patente Nº 171181-2644370) é que são produzidas com fibras de alta qualidade e compósitos de resina epóxi, através do entrelaçamento de barras de reforço transversais e longitudinais.

São produzidas com barras de diâmetros de 2mm a 6mm, com retículas (células) de 33mm até 297mm, que podem ser combinadas segundo os requisitos do projeto. A largura da malha produzida diretamente nos equipamentos da fábrica é de 1050mm e seu comprimento é adaptado de acordo com a solicitação do cliente.

 

Mas elas também pode ser montadas utilizando-se outra técnica de amarração (na qual podem ser aplicadas presilhas plásticas), podendo dessa forma, produzi-las conforme o comprimento e largura necessários em cada projetocomo, por exemplo, com 100 metros de comprimento, pois a produção das barras que compõem a malha não tem as mesmas limitações do aço.

 

As malhas rígidas de barras PRFB/PRFV fornecidas pela HAIZER atendem os padrões, por exemplo, das Normas Internacionais GOST-31938-2012, ISO 10406-1:2015, ACI 2R-04.

 

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DAS MALHAS RÍGIDAS DE PRFB/PRFV

 

 

 

 

 

METODOLOGIA E COMPARAÇÃO DE REFORÇO DE EDIFICAÇÕES

FRENTE A CARGAS SÍSMICAS COM MALHAS DE PRFV

 

As malhas de PRFV apresentam como vantagens fundamentais:

- do ponto de vista estrutural: resistência equivalente a duas vezes às malhas de aço;

- do ponto de vista construtivo: peso entre 10% e 15% da malha de aço; e

- do ponto de vista de durabilidade, oferece a capacidade de não ser degradável ante os agentes do meio ambiente, como podem ser a poluição e os álcalis, pois não oxidam.

 

Além disso, por terem uma capacidade de resistência muito maior do que o aço, permitem aplicar diâmetros muito menores do que os que se utilizariam em uma malha eletrosoldada e, portanto, se utiliza muito menos mistura de concreto para o recobrimento e aderência dessas malhas ao substrato que as recebe.

 

Não é necessário criar barreiras físicas para garantir a durabilidade (diminui a espessura da capa de concreto), oferecem uma economia de mão de obra, acarretam a diminuição do peso dos materiais de construção a serem transportados, tudo isso influenciando positivamente e diminuindo o custo da obra que se utiliza dessa tecnologia.

 

A reparação de edificações de alvenaria danificadas (sejam casas, edifícios, comércios ou qualquer outro tipo), ou seu reforço, são os campos de maior impacto na engenharia estrutural, podendo ser aplicadas em alvenarias nas quais foram utilizadas desde adobe até peças pré-fabricadas em grande escala.

 

A ação dos assentamentos diferenciais é um fenômeno que causa dano às estruturas de alvenaria, rachando as paredes e fazendo com que percam sua capacidade frente a outros efeitos. Embora seja possível reconstruir parcialmente um imóvel adicionando novos elementos estruturais, é necessário ter consciência de que, realizá-la desse modo implicaria em reparações muito caras.

 

Por tudo isso é necessário contar com técnicas de reforço eficientes, que requeiram o mínimo custo e capacitação técnica para aplicá-la, e que de maneira adicional, proporcionem não somente a restituição da capacidade original da estrutura, mas que também as superem, oferecendo maior nível de segurança.

 

A técnica de reabilitação com malhas e argamassa tem sido amplamente utilizada e hoje em dia já existe um acervo técnico significativo. Atualmente, as malhas podem proporcionar recuperação e reforço que tornam a estrutura ainda mais sólida do que a original, desde que sejam utilizadas as de PRFB/PRFV, fixando-as adequadamente à parede e recobrindo-as com argamassa aderida tanto à malha quanto ao substrato em que foi fixada. Essa técnica é relativamente fácil de aplicar, não requer supervisão especializada e é bastante econômica. 

 

Com o desenvolvimento dos materiais poliméricos, numerosas investigações tem adentrado nesse campo, publicando trabalhos de grande valor científico que abrem caminho para a introdução dessa tecnologia, com aumento da eficiência e diminuição dos custos. 

 

Sendo feito o cálculo segundo as normas, para uma parede de 20cm de espessura e 3 metros de largura, reforçada por uma malha de 3mm de diâmetro, espaçada a cada 66mm em ambas as direções, teremos um incremento de 5,7 toneladas na capacidade de resistência a esforços horizontais.

 

Vsr= FrhPhfhAt

 

Isso é equivalente a 50% a mais de capacidade de resistência do que o mesmo reforço feito com malhas de aço eletrosoldado 4x4 10/10 (calibre 10, 3,43mm de diâmetro em ambas as direções e espaçada a 100mm), que é uma das mais fortes empregadas no país, que proporcionaria somente 3,8 toneladas. 

 

As malhas PRFB/PRFB são rígidas, mas permitem curvaturas com raios muito amplos, possibilitando assim fornecer os panos para as paredes (ou lajes) da edificação de acordo com o projeto.

 

Malhas de esquina previamente dobradas são utilizadas para fazer o contorno das bordas que podem ser necessárias, tanto para a fixação das malhas nas dobras como para a fixação da malha no substrato, neste caso sendo feito mediante uma perfuração na alvenaria, que deverá ser preenchida com resina de fixação, sendo a malha anexada à parede até que se faça o reboco com mistura preparada para esse fim.

 

 

VANTAGENS DAS MALHAS DE PRFB/PRFV FORNECIDAS PELA HAIZER

 

•  MAIOR RESISTÊNCIA = 2 VEZES MAIS QUE A MALHA TRADICIONAL DE AÇO

•  MUITO LEVE

•  FÁCIL MANUSEIO

• PERMITE UTILIZAR DIÂMETROS PEQUENOS PARA PODER APLICAR REVESTIMENTOS MENORES E UTILIZAR MENOS MATERIAL

• NÃO NECESSITA DE BARREIRAS FÍSICAS DE PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO

• ALTA DURABILIDADE

• MATERIAL NÃO CORROSIVO 

• DIMINUIÇÃO DO CUSTO DE MÃO DE OBRA E TRANSPORTE

• PREÇOS COMPETITIVOS

 

 

APLICAÇÕES DAS MALHAS DE PRFB/PRFV FORNECIDAS PELA HAIZER

 

• CONSTRUÇÃO CIVIL E INDUSTRIAL 

• REFORÇO DE PRÉ FABRICADOS, LAJES E PAREDES

• REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

• LAJES DE FUNDAÇÃO 

• RESTAURAÇÃO DE ESTRUTURAS DETERIORADOS PELO PASSAR DO TEMPO OU DANIFICADAS POR SISMOS

• REFORÇO DE ESTRUTURAS EM ZONAS MUITO AGRESSIVAS

 ______   ____  ____

     4          4       f(pv)

 2

= 0,91Ds

500

 0,75.800

⇒ D (pv) =  Ds       ______

_______

___

_

_______

k =    ______

_

_______

_______

___

fy

  n .fy(pv)

(9)

fy

 0,65fy(pv)

fy

 0,75fy(pv)

kt =    ______

0

kt =    ______

_

_______

_______

___

_

_______

_______

___