Reforço à flexão de vigas em concreto armado com a utilização de argamassa reforçada com têxteis de carbono e de vidro

Abstract

O desenvolvimento de novos materiais é fundamental para o trabalho dos profissionais responsáveis pela conservação de edificações. Nas estruturas, os danos por falhas de projeto, a deterioração ao longo do tempo, o sinistro ou a troca de uso podem ser resolvidos pelo reforço estrutural. Esse reforço pode ser feito com a utilização de materiais compósitos. Entre eles, destacam-se os Polímeros Reforçados com Fibras (FRPs), os quais possuem alto custo e consumo de carbono. Uma alternativa ao FRP é o Textile Reinforced Concrete (TRC), ou Concreto Têxtil (CT). O CT, igualmente ao FRP, é composto por fibras de alto desempenho. Contudo, os fios são entrelaçados e têm maior espaçamento entre eles, formando os chamados têxteis que são posicionados entre camadas de uma matriz cimentícia, resultando no concreto têxtil. Os pioneiros nas pesquisas com o CT foram os alemães na década de 1990. No programa experimental desenvolvido, foram realizados ensaios de flexão a quatro pontos em quinze vigas de concreto armado. Oito dessas vigas foram reforçadas com CT de têxtil de carbono, e outras seis foram reforçadas com CT de têxtil de vidro álcali-resistente. Uma das vigas permaneceu sem reforço e foi utilizada como referência. Além disso, foram realizados ensaios com o intuito de caracterizar os materiais constituintes das vigas e do reforço. Os ensaios de resistência à flexão foram realizados em uma prença hidráulica de aplicação de carga. Foram usados strain gauges e Linear Variable Differential Transdutor (LVDT), para verificar respectivamente a deformação e o deslocamento. Ademais, foi acompanhada a fissuração dos elementos em registros por vídeos e imagens. Os parâmetros de estudo das vigas reforçadas com CT foram o número de camadas de têxtil (três ou quatro camadas), o preparo da superfície (apicoamento ou jateamento) e o material do têxtil (carbono ou vidro álcali-resistente). A ruptura da vigatestemunho ocorreu pela deformação excessiva da armadura tracionada. As vigas reforçadas apresentaram um incremento de carga de até 85,5% em relação à viga-testemunho. As vigas apicoadas apresentaram ruptura precoce – descolamento do reforço do substrato de concreto. Nas vigas nas quais não houve ruptura precoce, a falha aconteceu de três modos: deslizamento do têxtil na matriz, ruptura do têxtil ou laminação do cobrimento de concreto. As vigas reforçadas com têxtil de vidro atingiram cargas próximas às cargas da verificação teórica, e as de carbono apresentaram valores experimentais menores do que os valores calculados.

The development of new materials is fundamental to the professionals responsible for building conservation. In structures, damage due to design failure, deterioration over time, disaster or change of use can be solved by structural strenghtening. The composite materials, among them, the FRP (fiber-reinforced polymers), are the most wanted materials that accomplishes of the structural resquest. However, the FRP have a high cost and carbon consumption.An alternative to FRP, is the Textile Reinforced (TRC) Concrete or Concreto Têxtil (CT). The TRC is also composed of high performance fibers. However, the yarns are twisted with greater spacing between them, resulting in the textiles that are positioned between layers of a cementitious matrix, resulting in the TRC. Some of the first reasearchs in this area were developed by germans in 1990. In the experimental program developed, four-point bending tests on fifteen RC beams were accomplished. Eight of these beams were strengthened with an external layer of carbon textile TRC and another six were strengthened with alkali-resistant glass textile. One of the beams remained without TRC strengthening and was used as control beam. In addition, tests were performed in order to characterize the constituent materials of the beams and the stregthening. The bending tests were performed in a hydraulic load application machine. Strain gauges and LVDTs were used to verify, respectively, deformation and displacement, likewise the cracking of the elements was accompanied by videos and images. The study’s parameters of the beams strengthening with textile concrete were the number of textile layers, the surface preparation and the textile material. The failure mode of the control beams occurred by the yielding of the steel in tension. The reinforced beams presented a load increase of up to 85.5% in relation to the control beam. The beams showed early failure – debonding of the TRC from the concrete substrate. In the beams in which there was no early failure, three types of failure occurred: debonding of the textile from the cementitious matrix, tensile rupture of the TRC material or delamination of the concrete cover. The beams reinforced with glass textile reached loads close to the theorical verification loads, the carbon ones presented experimental values lower than the calculated values.