Uso das barras de FRP (Fiber Reinforced Polymer) como reforço em estruturas de concreto armado

Roberto Christ
Prof. Dr. Eng. Civil – itt Performance – Unisinos

Hinoel Zamis Ehrenbrin
Prof. Dr. Eng. Civil – itt Performance – Unisinos

Fernanda Pacheco​
Prof. Dr. Eng. Civil – itt Performance – Unisinos

Maria Fernanda de Oliveira​
Prof Dr Arq. Urb. - Coordenadora geral itt Performance- Unisinos

A utilização de compósitos nos mais diferentes segmentos da indústria, tais como, produção de carros, objetos ferroviários, aeronaves, mísseis, navios, submarinos, contêineres de armazenamento de vários tipos líquidos, oleodutos, barris de artilharia, já é bastante consolidada. Os compósitos, cujo desenvolvimento foi originalmente executado por ordens dos departamentos militares, principalmente para uso em aeronaves, foram introduzidos em muitos ramos da indústria da construção civil (Л.И. БОНДАЛЕТОВА, 2013). O uso do reforço polimérico com fibras na construção civil na Rússia, por exemplo se iniciou em 1940. As primeiras publicações, tais como livros e normas técnicas na Rússia, são de 1960.

O FRP é um compósito formado por fibras, podendo ser de vidro, aramida, carbono e basalto, e resinas termorrígidas, sendo usualmente utilizada a resina epóxi (GANGARAO; TALY; VIJAY, 2007). O tipo de fibra e resina interfere diretamente nas propriedades mecânicas das barras. Além disso, o acabamento superficial das barras pode ter diferentes tratamentos, sendo que cada tipo terá desempenho distinto. A Figura 1 apresenta barras com diferentes espessuras, tratamentos superficiais de ancoragem e diferentes fibras.

Figura 1 - Barras de FRP com diferentes espessuras e acabamento superficial

Uma das grandes vantagens do uso dos FRPs em estruturas de concreto armado é a característica peculiar do material de não sofrer corrosão (AHMED et al., 2020; GAJDOŠOVÁ et al., 2020; GRAVINA et al., 2020; STARKOVA; ANISKEVICH; SEVCENKO, 2019; ). Esta característica, aliada à grande durabilidade que o concreto possui, indica que a durabilidade das estruturas de concreto reforçado com FRP possa ser superior às estruturas em concreto armado com aço (ZHANG et al., 2020). As barras poliméricas reforçadas com fibras apresentam resistência à tração superior a barras metálicas. A Tabela 1 apresenta a comparação das propriedades mecânicas das barras de FRP segundo a norma ACI 440 e as barras de aço.

Normas internacionais referentes ao produto, sua aplicação e dimensionamento de elementos estruturais em concreto armado, estão disponíveis em inúmeros países. Algumas das normas internacionais de destaque referente ao FRP e da aplicação do produto estão descritas abaixo:

  • Fib- Federation Internationale du Beton, 2005, “FRP Reinforcement for Reinforced Concrete Structures”, Lausanne, Switzerland.

  • Japan Society of Civil Engineers (jsce), 1997, “Recommendation for design and construction of concrete structures using continuous fiber reinforcing materials”, Concrete Engineering series no. 23, Tokyo, Japan.

  • Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification. gost 31938-2014 - fibre-reinforced polymer bar for concrete reinforcement, Moscow, 2014

  • American Concrete Institute. aci 440.1r-15. guide for the design and construction of structural concrete reinforced with frp bar, Farmington Hills (MI), 2015.

  • ASTM standart d7205/d7205m – 06. Standard test method for tensile properties of fiber reinforced polymer matrix composite bars. 2011

O Brasil ainda não possui norma técnica referente ao FRP. O Comité Técnico CT-303 do Instituto Brasileiro do Concreto (Ibracon) e a Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural (Abece), estão elaborando duas práticas recomendadas referentes ao FRP. Um documento apresentará os parâmetros para classificação e especificação das barras de FRP e o outro as recomendações para o projeto de estruturas com o FRP. As hipóteses gerais da análise de estruturas de concreto com barras de FRP são as mesmas consideradas para as estruturas de concreto armado convencional. O dimensionamento de elementos estruturais armados com barras de FRP, apesar de apresentar similaridades com o dimensionamento de elementos de concreto armado, deve ser feito de forma cuidadosa diante do comportamento frágil das barras de FRP.

Visando a aplicação do produto, devem ser caracterizadas barras nacionais ou internacionais em relação ao seu comportamento mecânico e durabilidade, características de vital importância para o dimensionamento e aplicação dessas barras.

Referências

AHMED, A. et al. A review on durability of fiber reinforced polymer (FRP) bars reinforced seawater sea sand concrete. Construction and Building Materials, v. 256, p. 119484, 2020.

GAJDOŠOVÁ, K. et al. Durability of FRP Reinforcements and Long-Term Properties. Slovak Journal of Civil Engineering, v. 28, n. 2, p. 50–55, 2020.

GANGARAO, H. V. S.; TALY, N.; VIJAY, P. V. Reinforced Concrete Design With FRP Composites. New York: CRC Press, 2007.

GRAVINA, R. J. et al. Environmental Durability of FRP Bar-to-Concrete Bond: Critical Review. Journal of Composites for Construction, v. 24, n. 4, p. 03120001, 2020.

STARKOVA, O.; ANISKEVICH, K.; SEVCENKO, J. Long-term moisture absorption and durability of FRP pultruded rebars. Materials Today: Proceedings, v. 34, p. 36–40, 2019.

ZHANG, Y. et al. A novel seawater and sea sand concrete filled FRP-carbon steel composite tube column: Concept and behaviour. Composite Structures, v. 246, n. April, p. 13, 2020.

Л.И. БОНДАЛЕТОВА, В. Г. Б. Полимерные Композиционные Материалы. p. 11–13, 2013.

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