Avaliação do desempenho estrutural de vigas de concreto armado reforçadas com lâminas de CFRP tensionadas

Abstract

Resumo: Este trabalho consiste de um estudo experimental do comportamento e do desempenho estrutural de vigas de concreto armado reforçadas com lâminas de compósitos de fibras de carbono ("Carbon Fiber Reinforced Polymers" - CFRP), submetidas a solicitações normais (flexão simples). Foram ensaiadas oito vigas biapoiadas. As vigas, de mesma seção transversal, armaduras e vãos foram projetadas de forma a apresentar fissuras e deformações decorrentes de esforço de flexão máximo no meio do vão. Uma das vigas ensaiadas não foi reforçada e foi utilizada como viga de referência. As demais vigas foram reforçadas nas regiões de máximos momentos positivos. Duas vigas foram reforçadas com lâmina de CFRP, coladas segundo o procedimento usual, sem pré-alongamento. Três vigas foram reforçadas com lâminas de CFRP pré-tensionada antes da aderência, com deformações devidas à pré-tensão correspondentes a 0,2%, 0,5% e 0,7%. Para tentar reproduzir uma situação real, duas vigas foram submetidas a um carregamento inicial antes da aplicação do reforço. As deformações principais causadas pelo carregamento inicial foram de 0,3% e 0,15% e os pré-alongamentos das fibras foram de 0,5% e 0,7%, respectivamente. As vigas foram concretadas, instrumentadas e ensaiadas no Laboratório de Concreto da Itaipu Binacional, em Foz do Iguaçu. Os resultados obtidos para as vigas em termos de deslocamentos, deformação da armadura, fissuração, modo e carga de ruptura foram analisados. Foi possível verificar um aumento significativo de resistência das vigas reforçadas, confirmando a eficiência do reforço com laminados de CFRP. Um programa para dimensionamento de reforço de vigas de concreto armado com lâminas de CFRP também é apresentado.

Abstract: This work consists of an experimental study of the behaviour and performance of concrete beams reinforced with sheets of CFRP,submitted to normal requests (simple flex). Eight double-supported beams were studied. The beams, of same transversal section, armed and length were projected to show fissures and deformations due to efforts of max flex in the middle of length. One of the beams was not reinforced and was used as referral beam. The others were reinforced in the areas of max positive moments. Two beams were reinforced with CFRP sheet, attached according to usual procedure, without pre-stretch. Three beams were reinforced with CFRP sheet, pre-stretch before attachment, with deformation due to pre-tension corresponding to 0,2%, 0,5% and 0,7%. To try to reproduce a real situation, two beams were submitted to an initial load before the application of the reinforcement. The principal deformations caused by the initial load were of 0,3% and 0,15% and the pre-stretch of the fibers were of 0,5% and 0,7%, respectively. The beams were concreted, instrumented and rehearsed at the Concrete Laboratory of Itaipu Binacional, Foz do Iguaçu. The results obtained for the beams in terms of deflex, deformation of the armed, fissures, mode and charges of rupture were analised. It was possible to notice a significant increase of the reinforced beams, confirming the efficiency of the CFRP sheet. A program for the design reinforcement of concrete beams with CFRP is also presented.