1

REFORÇO EM PILARES DE CONCRETO ARMADO

Caroline Madólen dos Santos Ferreira1 – UNITOLEDO

Júlia Cardoso Rogério2 – UNITOLEDO

Carlos Adriano Rufino da Silva3 – UNITOLEDO

RESUMO

Atualmente, nota-se a crescente demanda por projetos de reforço e recuperação estrutural de

pilares de concreto armado, decorrentes da mudança de uso em reformas ou retrofits de

estruturas antigas ou, ainda, em estruturas em construção a fim de corrigir erros de projeto,

falhas de execução, ou necessidade de aumento da resistência. Para isso é essencial

considerar os principais tipos de patologias, o ambiente em que o pilar está inserido e a sua

finalidade, analisando as técnicas de reforço disponíveis. Este artigo apresenta as principais

técnicas de reforço, suas características, procedimentos, vantagens e desvantagens a fim de

estabelecer as alternativas disponíveis para a escolha da técnica mais apropriada.

Palavra-Chave: Reforço de Pilares; Concreto Armado; Retrofit.

1 Graduando em Engenharia Civil pelo Centro Universitário Toledo (2018).

2 Graduando em Engenharia Civil pelo Centro Universitário Toledo (2018).

3 Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Estadual de São Paulo (2004).

2

1. INTRODUÇÃO

Nos últimos anos, a construção civil teve um grande avanço tecnológico seja por

meio de novos materiais, adoção de novas técnicas, ou melhoria das técnicas já existentes,

visando melhorar as patologias geradas a partir da má execução, falta de mão de obra

qualificada, e ausência de manutenção. Com o objetivo de ampliar a vida útil dos materiais

e consequentemente dos sistemas estruturais, surge um cenário voltado à recuperação e

reforço de estruturas.

Recuperação e reforço possuem conceitos intimamente relacionados. Define-se

recuperação como a restauração da capacidade portante (resistente) original de um

componente estrutural e, reforço, como a amplificação desta capacidade, utilizando

especialmente os materiais, as técnicas e os aspectos de projeto de métodos de reforço

(ARALDI, 2013).

Este artigo tem o objetivo fazer uma revisão bibliográfica mostrando as principais

técnicas para o reforço de elementos estruturais, suas características, procedimentos e

aplicabilidades permitindo a correção de falhas estruturais e melhorando a capacidade

portante dos pilares de concreto armado.

2. DESENVOLVIMENTO

2.1 Mecanismos de degradação do concreto armado

Mehta & Monteiro (1994 apud REIS 2001) destacam que vários processos químicos

e físicos de deterioração atuam ao mesmo tempo, podendo inclusive reforçar-se mutuamente.

Os efeitos químicos prejudiciais são: a lixiviação da pasta de cimento por soluções ácidas,

reações expansivas envolvendo ataque por sulfatos, reações álcali-agregados e corrosão das

armaduras no concreto. Os efeitos físicos incluem: desgaste da superfície, fissuras causadas

pela pressão de cristalização de sais nos poros e exposição a temperaturas extremas, tais

como congelamento ou fogo.

Conforme o projeto de revisão da Norma NBR 6118 (ABNT, 2014), apresentam-se

os mecanismos mais importantes de envelhecimento e deterioração da estrutura de concreto

no Quadro 1. Devem ser considerados ainda mecanismos relacionados com as ações

mecânicas, térmicas, impactos, deformação lenta, entre outros (REIS, 2001).

3

QUADRO 1: Principais mecanismos de envelhecimento e deterioração das estruturas de concreto

armado.

Fonte: REIS (2001).

Para Souza e Ripper (1998, p. 142), os principais motivos variam – além do aumento

ou regeneração da capacidade portante – desde correções de falhas durante as etapas de

projeto da estrutura original ou de sua execução até modificações da concepção estrutural

por decisão arquitetônica ou de utilização.

2.2 Patologias em Pilares

Entende-se por Patologia das Construções a parte das Ciências da Engenharia que

estuda as causas, mecanismos de ocorrência, manifestações e consequências dos defeitos nas

construções civis ou nas situações em que a construção não apresente um desempenho

mínimo preestabelecido pelo usuário (TAKEUTI, 1999).

Considerando uma análise adequada, notam-se diferentes tipos de soluções, das quais

adota-se qual o tipo de intervenção a ser utilizada e qual o método mais viável a ser aplicado,

tendo em vista assegurar um desempenho satisfatório da estrutura ou elemento (TAKEUTI,

1999).

4

Segundo Cánovas (1988 apud TAKEUTI, 1999), as patologias mais frequentes são:

corrosão do concreto pelas ações químicas das águas, que podem ocorrer por meio da

carbonatação, com dissolução e precipitação de carbonato de cálcio; ação dos sais de amônia

sobre a cal hidratada, mediante a ação dos cloretos e sulfatos de magnésio sobre a cal

hidratada; ou ainda a ação dos sulfatos sobre o aluminato tricálcico hidratado para formação

de etringita.

Takeuti (1999) destaca que a necessidade da execução do reforço é causada por: falta

de qualidade dos materiais empregados na execução; defeitos de projeto: erros de concepção,

avaliação inadequada das ações, métodos de cálculo inadequados, mau detalhamento;

defeitos de execução: cura deficiente, concreto deficiente, desaprumo, desalinhamento,

velocidade alta de construção, montagem errada das armaduras; efeitos das condições

climáticas, como por exemplo, ação do frio e do calor; ação do fogo, sismos e acidentes

(choques), havendo, ainda, a possibilidade de mudança do uso da estrutura, que pode exigir

uma intervenção de reforço.

2.3 Métodos de reforço de pilares

De acordo com Cánovas (1988), o reforço também visa corrigir erros cometidos na

avaliação das ações atuantes, bem como adequar os elementos estruturais que sofreram com

a deficiência na dosagem de concreto, ou passaram por uma cura inadequada.

Segundo Valle (1983), há variáveis que condicionam a mobilização de esforços

resistentes sendo necessário avaliar as seguintes variáveis: deformabilidade da estrutura,

características mecânicas dos materiais do elemento a ser reforçado, aderência entre os

materiais originais e de reforço, e outros fatores como a umidade, temperatura, as condições

de estabilidade dimensional ou, ainda, materiais da estrutura.

Araldi (2013) destaca a extrema importância do cálculo estrutural nos serviços de

reforço para a escolha adequada das melhores técnicas a serem empregadas para cada

situação, visando ao menor custo e maior eficiência a partir do conhecimento prévio do

projeto e de suas reais necessidades, definindo o seu comportamento estrutural,

inspecionando a estrutura danificada e obtendo sua capacidade resistente.

2.3.1 Reforço com o uso de concreto armado

Esse tipo de reforço para pilares é o mais empregado, pois é o método de execução

mais econômico e rápido, todavia, possui elementos finais de dimensões muito superiores às

5

iniciais, previstas no projeto, tendo como outro ponto negativo o fato da liberação de ações,

na parte estrutural reforçada, serem retardadas devido ao tempo de espera necessário para

que o reforço atinja a idade e a resistência adequada (TAKEUTI, 1999).

Quando o reforço requer adição de armadura o elemento a ser reforçado necessita

que as cargas a que está submetido sejam aliviadas, evitando assim que as que as armaduras

existentes não estejam pré-tensionadas em relação às armaduras adicionadas (ZUCCHI,

2015).

Segundo Zucchi (2015), o encamisamento (Figura 1) é uma técnica de reforço com

aumento de seção que consiste em envolver a seção existente com concreto novo e a

armadura necessária para o reparo, podendo ser utilizado também concreto projetado (Figura

2). Essa técnica é a mais utilizada por ser mais econômica e acessível em relação a materiais

e a mão de obra, porém possui como desvantagem o fato de haver aumento significativo da

seção interferindo, assim, na arquitetura da peça, além de, em alguns casos, a estrutura, para

ser liberada para serviço, necessitar de um tempo consideradamente longo.

Reis (2001) sugere o concreto de alto desempenho no reforço como uma alternativa

ao concreto convencional, pois resulta na adoção de espessuras menores, podendo não serem

necessárias alterações significativas nas dimensões dos elementos reforçados.

Figura 1 – Sequência de fotos de Figura 2 – Esquema de reforço com

encamisamento do pilar. utilização de concreto projetado

Fonte: Blog Zona de Risco (2018). Fonte: modificação de HELENE (1992 apud TAKEUTI, 1999).

Reis (2001) ressalta que a superfície da armadura, antes da colocação do material

dever ser limpa, retirando-se todos os produtos de corrosão. Todo concreto alterado deverá

ser removido juntamente com aquele que está em volta do perímetro da armadura na região

6

da corrosão. Deve haver uma boa aderência entre o concreto novo e o velho para que

ocorra a transferência de tensões entre os mesmos.

A lavagem da superfície do concreto pode ser feita com jatos d’água e com utilização

de soluções alcalinas, visando remover diversos tipos de resíduos, tais como ferrugens e

graxas, com o objetivo de preparar o substrato para a recepção do material do reparo

(SILVA, 2006).

Para limpezas especiais, Zucchi (2015) indica a utilização de jatos de ar comprimido

com aplicação através de movimentos sucessivos verticais e horizontais. O jato de ar

comprimido é muito utilizado para secagem de superfícies em limpezas de furos profundos

e para limpeza de fissuras.

Sousa (2008) salienta que a aderência é fundamental para o bom funcionamento do

reforço, podendo esta ser melhorada com a aplicação de adesivo à base de epóxi na superfície

de concreto previamente preparada. O adesivo epóxi apresenta excelente adesão para

colagem de concreto velho e novo, e alta resistência física.

Segundo Reis (2001), utiliza-se ainda como recurso para limpeza a escovação

manual, as escovas de cerdas de aço, ou ainda, o apicoamento ou escarificação manual com

talhadeira, ponteiro e marreta (Figura 3), o desbaste através de lixadeira industrial com disco

para grandes superfícies ou, ainda, o apicoamento ou escarificação mecânica (Figura 4) pelo

uso de martelos pneumáticos ou elétricos. Neste último caso, deve-se prever o cimbramento

adequado da estrutura, quando necessário.

Figura 3 – Foto de apicoamento manual e Figura 4 – Foto de apicoamento mecânico

remoção dos detritos. com martelo pneumático.

Fonte: ZUCCHI (2015). Fonte: ZUCCHI (2015).

7

De acordo com Silva (2006), para a remoção da camada mais profunda do concreto

degradado é necessário que seja feito o corte do concreto com discos de corte comuns, pelo

menos 2 cm, ou o diâmetro da barra, de profundidade, além das barras, para garantir que a

armadura será envolvida em meio alcalino.

“A superfície interna deverá ter suas arestas arredondadas, para que a aderência entre

as camadas de concreto seja mais eficiente, evitando regiões pontiagudas que indicam

tendência de fragilidade na ligação” (SOUZA E RIPPER, 1998 apud SILVA, 2006).

Terminado o corte a superfície do concreto deverá seguir uma sequência de

limpeza. Há ocasiões em que se necessita o escoramento da estrutura onde será

realizado o corte. Deve-se estar atento para a remoção total dos agentes nocivos à

armadura e evitar retirar camadas sadias de concreto (ZUCCHI, 2015).

Quando a armadura apresenta condições de corrosão (Figura 5), será necessário

também o tratamento da armadura, em que a remoção da corrosão será realizada através do

lixamento. Reis (2001) cita a execução de pintura das armaduras com um primer epóxi com

zinco (Figura 6), como uma alternativa a ser empregada para assegurar a resistência à

corrosão do componente ou peça e, consequentemente, a proteção e a durabilidade das

armaduras em locais contaminados com cloretos e em reparos e reforços estruturais.

Figura 5 – Foto do Pilar em estado crítico Figura 6 – Foto de aplicação de pintura

de corrosão de natureza eletroquímica epóxi com zinco.

causada pela corrosão da armadura do Fonte: ZUCCHI (2015)

concreto pelos íons cloretos e a

carbonatação do concreto

Fonte: Associação Brasileira de Química - ABQ (2018).

Conforme citado por Zucchi (2015), uma vez que a superfície do concreto existente

estiver preparada, e as armaduras, se corroídas, tratadas, são adicionadas as armaduras de

8

reforço no entorno do elemento. A armadura de reforço deverá estar bem ancorada na região

próxima aos apoios.

Segundo Reis (1998), os estribos também deverão ser dimensionados para suportar

os esforços tangenciais que podem gerar deslizamento entre o substrato e o material de

reforço. Assim que as armaduras de reforço forem colocadas, são fixadas as formas para

concretagem - formas cachimbo - ou concretagem pela laje. O excesso de concreto deve ser

retirado posteriormente ao seu endurecimento.

Recomenda-se fazer furos de 20 mm para a passagem dos estribos, que devem ser

preenchidos com pasta de cimento com relação água-cimento (a/c) não superior a

0,40, e que as armaduras de reforço devem ser posicionadas o mais próximo

possível das barras existentes, para assim minimizar as distâncias dos planos dos

baricentros das duas armaduras (REIS, 1998 apud ZUCCHI 2015).

2.3.2 Reforço de pilar com extremidades reforçadas e núcleo mantido

Em casos de não conformidade do concreto nos elementos onde a resistência não

atingiu o patamar mínimo de segurança, os projetistas estruturais aconselham que seja feita

a substituição parcial do concreto, fazendo uso de uma técnica diferente do encamisamento

mencionado anteriormente. Utilizando-se o reforço por substituição do concreto das

extremidades do pilar e mantendo seu núcleo, realizando a verificação estrutural dos pilares

com partes de sua seção transversal com diferentes módulos e resistências, não sendo

necessário fazer a substituição total do concreto de uma seção para que se tenha a envoltória

resistente do pilar reestabelecida e reforçada (COUTO 2016).

Segundo Helene (2003 apud COUTO, 2016), para que este tipo de recuperação

ocorra é necessário que haja um sistema correto de escoramento da estrutura, que o pilar seja

demolido por etapas, e que se execute o preenchimento de cada trecho, com concreto de

resistência compatível com a especificada em projeto, até que 100% do pilar esteja com

concreto considerado adequado. Pode-se obter resistências de até 80MPa, com uso de

grautes e microconcretos industrializados.

Segundo Couto (2016), em certos casos, onde se requer a demolição parcial de

determinados elementos da estrutura, antes do início da execução do reforço, deverá haver

uma avaliação cuidadosa para se evitar situações críticas, com nível de segurança abaixo dos

limites normativos. Destaca-se, assim, a importância de se analisar o impacto da demolição

de parte do elemento em função da carga atuante no pilar.

9

Para que a demolição de trechos de ancoragem não cause impactos negativos no

restante da estrutura, as vigas e lajes devem ser escoradas. Cada trecho deve ser executado

isoladamente, ou seja, não se deve demolir mais de um trecho até que o anterior tenha

resistência adequada para contribuir na sustentação da carga atuante no pilar (COUTO,

2016).

Segundo Couto (2016), o ciclo de execução do reforço seria: escoramento no andar

localizado e demarcação dos trechos a serem demolidos; demolição do primeiro trecho

(Etapa 1); montagem das formas providas de cachimbo; concretagem do primeiro trecho

com material indicado em projeto; repetição do mesmo ciclo para a Etapa 2. Após a primeira

etapa apresentar a resistência exigida, inicia-se o mesmo procedimento para o próximo

trecho, e assim sucessivamente até o termino do reforço conforme observado na figura 7.

Figura 7 – a) Demarcação e escoramento localizado do pilar; b) Demolição do primeiro

trecho do reforço; c) Primeiro trecho do reforço executado; d) Demolição do segundo

trecho do reforço; e) Concretagem do segundo trecho do reforço; f) Pilar finalizado com

extremidades reforçadas e núcleo mantido.

Fonte: COUTO (2016).

10

O processo, portanto, é uma alternativa viável em casos em que as restrições

arquitetônicas impedem alterações geométricas da estrutura, além de não ser necessário

aumento nas dimensões do pilar, devido ao rápido ganho de resistência do material

empregado o que possibilita uma execução veloz. Contudo esse método se torna inviável em

pilares de pequenas dimensões, sendo recomendável a utilização de outra técnica (COUTO,

2016).

2.3.3 Reforço com o uso de elementos metálicos

Segundo Beber (2004), o reforço com chapas de aço em pilares tem se mostrado uma

técnica alternativa e interessante devido ao alto desempenho dos adesivos com base epóxi,

sendo ainda um método eficiente e de fácil execução, além de não haver necessidade de

grandes aumentos das dimensões do elemento estrutural, provocando baixos níveis de ruído

e não havendo a necessidade de interromper nenhuma atividade.

Souza e Ripper (1998 apud SILVA, 2006) destacam algumas considerações a serem

seguidas para o reforço com chapas coladas: Espessura máxima de cola: 1,5 mm; espessura

máxima das chapas de 3 mm, salvo quando utilizados dispositivos especiais de ancoragem,

como parafusos parabolt; não superar em 50% o incremento nos reforços resistentes,

comparada à situação anterior ao reforço.

A resistência à flexão e a resistência à compressão podem ser melhoradas através de

encamisamento, do uso de chapas metálicas e cantoneiras, colocadas com adesivo epóxi.

Além da colagem com adesivo injetado, a ligação pode ser complementada com soldagem

dos perfis às armaduras iniciais. A utilização do parabolt só é viável quando estas não

colidirem com a armadura inicial (APPLETON e GOMES, 1997).

Os perfis de aço e as chapas necessitarão ser protegidos contra a ação do fogo através

de barreiras de proteção ou pinturas que garantam proteção de, no mínimo, 30 minutos

(JUVANDES, 2002).

Segundo Cánovas (1988) os pilares costumam ser reforçados conforme modo a

seguir: Passo 1: eliminar os cantos vivos dos pilares de concreto, para facilitar o encaixe das

cantoneiras; Passo 2: colocação das cantoneiras nos quatro cantos do pilar com resina epóxi,

unidas lateralmente por presilhas soldadas; Passo 3: União do pilar as vigas ou lajes ou

fundação através de cantoneiras metálicas e ponteamento com solda nessas uniões; Passo 4:

Travamento com pontos de solda de todo o conjunto.

11

Takeuti (1999) recomenda que o reforço dos pilares deverá ser continuo até a

fundação atravessando vigas e lajes. Caso contrário deve-se se avaliar como o concreto das

vigas e lajes serão afetadas pelos esforços transmitidos das bases e topos dos pilares. Nota-

se, na figura 8, que o reforço é executado com cantoneiras dispostas nos cantos, coladas ao

concreto com uma resina epóxi injetada. As cantoneiras são ligadas entre si por barras

soldadas ao perfil. Já a figura 9 destaca uma zona delicada de ligação entre os pilares e as

vigas ou lajes. Sendo importante ser cuidadoso quando o reforço não é contínuo durante toda

a estrutura até a fundação, pois deve-se analisar como os esforços transmitidos pelos capitéis

e pelas bases vão afetar o concreto.

A figura 10 apresenta a ligação do reforço de um pilar com a fundação. Sendo esta

realizada por meio de esquadros metálicos soldados aos perfis, fixos à fundação por

chumbadores

Figura 8 – Pilar reforçado Figura 9 – Zona delicada Figura 10 – Detalhe da ligação

com armaduras exteriores. do reforço em pilares com do reforço no pilar à fundação.

Fonte: TAKEUTI (1999) chapas de aço. Fonte: SOUSA (2008)

Fonte: TAKEUTI (1999)

Bento (2003) destaca que o encamisamento metálico tem como função aumentar

a resistência ao esforço transverso, ductilidade e resistência à compressão por confinamento,

sendo utilizado principalmente em pilares com a finalidade de melhorar o comportamento

das estruturas às ações sísmicas.

Higashi (2016) destaca que a ligação entre as chapas e o pilar é realizada com uma

argamassa não retrátil e parafusos metálicos que são assegurados por meio de resina epóxi.

Na figura 11(a) observa-se que no pilar encamisado com chapa de aço, suas seções são

12

significativamente afetadas geometricamente. E na figura 11(b) nota-se que foram

executadas cantoneiras metálicas, fixadas com chumbadores na base ligando o reforço com

a fundação do pilar.

Figura 11 Encamisamento de um pilar com chapas metálicas

Fonte: HIGASHI (2016)

2.3.4 Reforço com materiais poliméricos reforçados com fibras (PRF)

Na engenharia, estrutural Beber (2003) salienta que outro tipo de reforço vem se

destacando entre os tipos de compósitos; são os polímeros reforçados com fibras (PRF) ou

fibre reinforced polymers – (FRP). O tipo de fibra, a matriz polimérica e a interface entre

essas duas definem a resistência e a rigidez dos compósitos de PRF. O desempenho

satisfatório do compósito dependerá de um conjunto de características que cada um destes

componentes deve apresentar.

Segundo Beber (2003), a matriz polimérica tem como uma de suas funções formar

uma camada para proteger as fibras contra meios agressivos. O posicionamento deve estar

correto para que a matriz polimérica consiga transmitir as solicitações externas às fibras,

evitando assim a propagação de fissuras e, consequente, a ruptura do compósito.

“As fibras são um material filamentar com alta razão entre comprimento e

diâmetro, cujas moléculas são alinhadas fortalecendo sua atração intermolecular,

resultando em alta resistência à tração” (BEBER, 2003).

De acordo com Zucchi (2015), combinando as fibras e os polímeros, obtém-se um

reforço de alta resistência, durabilidade elevada, baixo peso próprio e ainda não se restringe

a uma determinada forma geométrica. A direção das fibras nos compósitos serve para

13

aumentar na orientação desejada a rigidez e a resistência, sendo, estas, ainda, determinadas

pelo tipo fibra e pela fração volumétrica do material compósito.

Juvandes (2002) salienta que a orientação unidirecional das fibras confere ao

laminado a maximização da resistência e da rigidez na direção longitudinal. O sistema pré-

fabricado (laminado unidirecional) consiste em uma camada contínua de fibras impregnadas

por um adesivo com espessura e largura determinada, onde o laminado deve ser limpo com

um produto para evitar a não aderência entre a superfície existente e a lâmina do compósito.

2.3.4.1 Polímeros reforçados com fibras de carbono (PRFC)

Segundo Juvandes (2002), os sistemas com fibras de carbono são os que melhor se

ajustam às exigências do reforço de estruturas, pois o valor do módulo de elasticidade

longitudinal é o mais próximo ao do aço e ainda possuem maiores resistência à tração e à

compressão.

Os compósitos de PRFC são produzidos em forma de mantas, tecidos ou laminados

por permitirem uma menor interferência nas dimensões dos elementos e maior relação entre

ganho de resistência e peso próprio, sendo, ainda, mais utilizados em estruturas de concreto

armado (ZUCCHI, 2015).

Juvandes (2002) salienta que os reforços com mantas ou tecidos de PRFC têm a

função de transferir os esforços da estrutura para o compósito, devem ser realizados em uma

superfície lisa e aplicados sobre um adesivo epóxi previamente aplicado sobre a superfície

de concreto preparada.

Para isso, é possível a imprimação do substrato através do primer que melhora a

propriedade adesiva da superfície para receber o adesivo, e ainda, a utilização de

produtos para eliminar pequenas irregularidades na superfície, evitando assim, que

o ar fique aprisionado entre a manta e o substrato. Com a superfície preparada,

aplica-se o adesivo de colagem e a manta de fibras de carbono, seguida de uma

camada final de adesivo para o recobrimento das fibras, conforme indica sequência

de imagens da figura 12 (ZUCCHI, 2015).

De acordo Silva (2006), para o acabamento final da superfície poderá ser utilizado o

revestimento de proteção à ação do fogo.

14

Figura 12 – Processo de aplicação do sistema PRFC sobre pilares

Fonte: Adaptação de SILVA, 2006.

Garcez (2007) destaca as características que definem as fibras de carbono como uma

das melhores alternativas para a formação de compósitos estruturais de reforço: elevada

razão resistência/peso, podendo ser cinco vezes mais leves que o aço, com resistências à

tração 8 a 10 vezes mais altas; módulo de elasticidade e resistência à tração mais altos dentre

as fibras (carbono, aramida e vidro), proporcionando boa rigidez ao reforço; excelente

comportamento à fadiga, fundamental em aplicações de cargas cíclicas; não são afetadas por

solventes, ácidos e bases, à temperatura ambiente; são capazes de manter seu módulo de

elasticidade e resistência à tração quando submetidas a altas temperaturas, no entanto,

oxidam e se degradam quando submetidas a altas temperaturas; são imunes à corrosão,

podendo ser aplicadas em ambiente marinho sem prejudicar a durabilidade do sistema.

15

2.3.4.2 Polímeros reforçados com fibras de vidro (PRFV)

Segundo Zucchi (2015), a fibra de vidro é um material leve e forte, boa resistência à

tração, baixo peso específico e bom módulo de elasticidade, apresentam bom

comportamento quando submetidos a ciclos de gelo-degelo, porém considerado mais frágil,

se comparado com a fibra de carbono, entretanto, a sua matéria prima é muito mais barata

sendo uma alternativa viável e interessante se for compatível com as suas características e

alcançar a resistência pretendida.

O material compósito é constituído por fibras de vidro alinhadas e cercadas por uma

matriz de polímero. Em ensaios e testes realizados por Trejo, Gardoni, Kim e Zidek (2009),

notou-se que a resistência à tração diminuiu ao longo do tempo devido à “corrosão” das

fibras de vidro resultante da presença de umidade e/ou solução alcalina. Por se tratar de uma

reação química, a literatura tem estabelecido que a taxa das reações de degradação aumenta

em temperaturas elevadas. No entanto, se em serviço as cargas aplicadas quebrarem a matriz

polimérica, prejudicam sua capacidade de resistência precocemente, pois a umidade e outras

soluções deletérias podem ser transportados para as fibras de vidro a uma velocidade mais

rápida.

De acordo com Garcez (2007), os danos nas fibras causados pela umidade no vidro

são iniciados pela extração de íons da fibra pela água formando bases que atacam as fibras

afetam sua resistência, resultando em fraturas prematuras. Utilizando fibras com

revestimento orgânico ou controlando a umidade do ambiente, pode-se reduzir esta perda de

resistência. Zucchi (2015) ressalta que as mantas de fibra de vidro devem ser feitas sobre

uma superfície tratada e lisa, adequadamente preparada com a aplicação de adesivo para

colagem da manta (Figura 13).

Figura 13 – Diferentes aspectos das fibras de vidro para reforço de polímeros.

Fonte: ZUCCHI (2015)

16

2.3.4.3 Polímeros reforçados com fibras de aramida (PRFA)

De acordo com Bernardi (2003), quando a aramida é adicionada a um adesivo epóxi,

promove-se uma resistência ao calor em torno de 400ºC (Figura 14), não sendo este valor

concebível para a matriz. As fibras de aramida apresentam resistências à tração próximas a

3000 Mpa e módulo de elasticidade em torno de 120 GPa.

Os reforços com mantas ou tecidos são aplicados sobre um adesivo epóxi

previamente aplicado sobre a superfície de concreto preparada (Figura 15).

Figura 14 – Teste em tecido resistente ao fogo. Figura 15 – Aplicação de tecido de aramida em pilar

Fonte: ZUCCHI, 2015. Fonte: ZUCCHI, 2015.

Além disso, Bernardi (2003) as considera bastante duráveis por apresentarem

excelente resistência química, sendo resistentes à corrosão na presença da maioria dos

produtos químicos, solventes, combustíveis, detergentes e ao ataque da água do mar, sendo

essa durabilidade inerente à corrosão das fibras de aramida uma das mais importantes

vantagens competitivas que justifiquem a sua utilização. Contudo, podem ocorrer problemas

de aderência ou de durabilidade, pois as fibras de aramida absorvem de água, o que pode

causar o inchamento das fibras a longo prazo.

Bernardi (2003) salienta a potencialidade de utilização dessa fibra para formação de

compósitos resistentes ao impacto e propõe a produção de concretos especiais com

incorporação de fibra de aramida tipo Kevlar a uma matriz de cimento, sendo possível obter

um concreto com peso específico menor, e ainda incrementar seu comportamento mecânico,

mostrando-se uma alternativa viável e promissora no reforço de matrizes com bases

cimentícias.

17

3. DISCUSSÃO

O reforço com o concreto armado é o mais utilizado por ser um método de fácil e

execução e mais econômico. Entretanto, pode apresentar dimensões finais superiores às

iniciais previstas em projeto outro ponto a ser avaliado é o fator tempo, pois será necessário

que o reforço atinja a idade e a resistência adequada para a utilização da estrutura.

O método de substituição parcial do concreto, reforçando as extremidades com um

concreto de alto desempenho, mantendo o núcleo com o concreto original, tem como

vantagem principal o não aumento da seção transversal preservando sua arquitetura sendo

um método rápido de execução devido ao ganho de resistência, porém é um método que só

pode ser utilizado em pilares paredes e se torna inviável em pilares de pequenas dimensões.

Nos reforços com placas e perfis metálicos, deve-se atentar para a dificuldade da

identificação de novas fissuras no concreto, pois a chapa ou perfil metálico bloqueiam a

visibilidade da estrutura original, sendo necessário manutenção recorrente.

As fibras de carbono apresentam resistência e módulo de elasticidade superior, maior

resistência à fadiga, resistência à umidade e boa resistência à corrosão, no entanto, seu custo

elevado abre mercado competitivo para uso da aramida ou do vidro quando não forem

requeridas grandes magnitudes de resistência de reforço. A aramida, além de ter desempenho

excelente em resistência à tração, apresenta baixa densidade, é o principal produto para

reforço em situações de impacto, além de seu comportamento menos frágil na ruptura

apresentando bom comportamento ao fogo e boa resistência química. O vidro como reforço

é menos resistente que a aramida e o carbono, porém, muitas vezes, mais resistente que o

aço. É um material com boa aderência à matriz, e de preço mais acessível. De acordo com

sua necessidade de resistência, avaliando o ambiente ao qual será exposto e sua função,

define-se qual tipo de fibra é viável ser adotada no reforço do pilar avaliando o seu custo

benefício.

De todas as técnicas de reforço mencionadas, o PRF é uma alternativa promissora

que vem ganhando cada vez mais espaço, pois possui uma grande resistência, inúmeras

vantagens e praticidade de execução sendo a melhor opção para a substituição dos métodos

tradicionais de reforços.

18

4. CONCLUSÃO

O reforço surge neste cenário atual como uma alternativa promissora a ser explorada

para restabelecer a capacidade portante da estrutura ou aumentá-la. Além das informações,

deve-se considerar o cálculo estrutural como parâmetro nos serviços de reforço. Observa-se

o uso restrito dos métodos de ensaio e testes no meio técnico, devido ao desconhecimento e

ausência de normatização brasileira, onde a partir de contribuições de pesquisadores, obteve-

se uma ampla visão da necessidade e importância da recuperação e reforço das estruturas de

concreto armado e das problemáticas envolvidas.

Ao se definir a técnica mais eficiente para a recuperação de uma estrutura, nota-se

que mais de uma técnica de reforço pode ser utilizada, sendo determinante avaliar a

associação de fatores como a possibilidade de interrupção do uso da estrutura. O prazo de

execução e utilização da estrutura, o custo do reparo em si e os custos de manutenção a serem

realizados, sua finalidade, ou seja, o local, e a quais agentes agressivos a que estará exposto,

qual a necessidade de resistência que o reforço deve portar e quais esforços deverá resistir,

se há possibilidade ou não de mudança na estética da peça estrutural, considerar os riscos

envolvendo cada técnica e a análise do comportamento global da estrutura, devido às

intervenções em suas partes. Cabe ao profissional um conhecimento prévio na área de

reforço estrutural e experiência para visualizar a melhor alternativa a longo prazo.

5. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS

ABQ – Associação Brasileira de Química. Fonte: http://www.abq.org.br/cbq/2014/trabalhos/5/4940-

16756.html. Acesso em 14/17/2018.

APPLETON, J.; GOMES, A. Reforço de Estruturas de Betão Armado por Adição de Armaduras Exteriores

Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas (RPEE), Série I, nº 41, p. 15-20, 1997.

ARALDI, E. Reforço de Pilares por Encamisamento de Concreto Armado: Eficiência de Métodos de Cálculo

da Capacidade Resistente Comparativamente a Resultados Experimentais. 2013. 121f. Trabalho de Conclusão

de Curso (Graduação em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2013.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118 – Projeto de estruturas de concreto –

Procedimento. ABNT, Rio de Janeiro, 2014.

BEBER, A. J. Comportamento Estrutural de Vigas de Concreto Armado Reforçados com Compósitos de Fibra

Carbono. 2003. 317f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul,

Porto Alegre, 2003.

19

BEBER, A. REVISTA TÉCHNE. Reforço com chapas de aço em pilares de concreto armado. Pini, Edição 84,

2004. http://techne17.pini.com.br/engenharia-civil/84/artigo286279-2.aspx.

BENTO, F. J. B.; RODRGUES, J. P. B. Reforço de Pilares por Encamisamento Metálico. Brasil, 2003. 12 p.

BERNARDI, S. T. Avaliação do Comportamento de Materiais Compósitos de Matrizes Cimentícias

Reforçadas com Fibra de Aramida Kevlar. 2003. 179f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) –

Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2003.

BLOG ZONA DE RISCO. Incêndio Edifício Grande Avenida, São Paulo, 1981.

Fonte: http://zonaderisco.blogspot.com.br/2014/04/lembranca-incendio-do-edificio-grande.html. Acesso em

14/17/2018.

CÁNOVAS, M. F. Patologia e terapia do concreto armado. 1ª Ed. PINI. São Paulo, 1988.

COUTO, D. Como Reforçar Pilares em Concreto Armado, Sem Mudar a Sua Concepção Arquitetônica? 2016.

16f. ANAIS DO 58º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2016 – 58CBC2016, IBRACON,

Belo Horizonte, 2016.

GARCEZ, M. R. Alternativas para Melhoria no Desempenho de Estruturas de Concreto Armado Reforçadas

pela Colagem de Polímeros Reforçados com Fibras. 2007. 267f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) –

Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2007.

HELENE, P. R. L. Manual de reparo, reforço e proteção de estruturas de concreto.

Red Rehabilitar. São Paulo, 2003. 718 p.

HELENE, P.R.L. Manual para Reparo, Reforço e Proteção de Estruturas de Concreto, Editora

PINI, São Paulo, 1992.

HIGASHI, M.M.Y. Reforço de Estruturas de Betão Armado com Chapas de Aço. 2016. 102f. Dissertação

(Mestrado – Ramo de Estruturas) – Instituto Superior de Engenharia do Porto – ISEP, Portugal, Porto, 2016.

JUVANDES, L. F. P. Reforço e Reabilitação de Estruturas: Módulo 2. Faculdade de Engenharia da

Universidade do Porto, 2002. 184f. Formação Profissional – Ordem dos Engenheiros – Universidade do Porto,

Madeira, Portugal, 2002.

MEHTA, K. P., MONTEIRO, P. Concreto: Estrutura, Propriedades e Materiais. Tradução de P. R.

L. Helene et al.. São Paulo: Pini, 1994. 573p. Original em Inglês: Concrete: Structure, Properties

and Materials.

REIS, A. P. A. Reforço de Vigas de Concreto Armado por meio de Barras de Aço Adicionais ou Chapas de

Aço e Argamassa de Alto Desempenho. 1998. 239f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) –

Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, São Carlos, 1998.

REIS, L. S. N. Sobre a Recuperação e Reforço das Estruturas de Concreto Armado. 2001. 114f. Dissertação

(Mestrado em Engenharia de Estruturas) – Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2001.

20

SILVA, E. A. Técnicas de Recuperação e Reforço de Estruturas de Concreto Armado. 2006. 84f. Trabalho de

Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo, 2006.

SOUSA, A. F. V. S. Reparação, Reabilitação e Reforço de Estruturas de Betão Armado. 2008. 114f.

Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil – Especialização em Estruturas) - Universidade do Porto, Porto,

Portugal, 2008.

SOUZA, V.C.M. de; RIPPER, T. (1998). Patologia, recuperação e reforço de estruturas de concreto. São

Paulo:PINI.

TAKEUTI, A. R. Reforço de Pilares de Concreto Armado por meio de Encamisamento com Concreto de Alto

Desempenho. 1999. 205f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) – Escola de Engenharia de São

Carlos da Universidade de São Paulo, São Carlos, 1999.

TREJO, D. et al. Long-term Performance of GFRP Reinforcement: Technical Report. 2009. 140f. Relatório

Técnico – Zachry Department of Civil Engineering, Texas A&M University, Texas Transportation Institute,

College Station, Texas, 2009.

VALLE, E. G. Estruturas de homigón armado: refuerzo mediante homigón y estructura metálica. In: Curso de

rehabilitacion: 5. La Estructura. p.173-179. Colégio Oficial de Arquitectos de Madrid. Madrid, 1983.

ZUCCHI, F. L. Técnicas para o Reforço de Elementos Estruturais.2015. 50f. Trabalho de Conclusão de Curso

(Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, Rio Grande

do Sul, 2015.