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Compósitos de carbono reforçam estruturas de concreto

Área Técnica, Inovação, Sobre Cimento, Sobre Concreto, Tendências construtivas 5 de outubro de 2012

Sistemas à base de fibras têm como função principal recuperar ou promover o aumento da capacidade portante das construções, em relação à concepção original

Por: Altair Santos

Compósitos com fibras de carbono têm se mostrado uma excelente alternativa como reforço de estruturas de concreto. Na maioria das vezes, são utilizados para recuperar a capacidade portante perdida por quaisquer danos ocorridos na estrutura ou promover aumento da capacidade portante em relação à originalmente concebida.

Michel Haddad, da Sika: compósitos corrigem problemas de projeto, falhas executivas ou com o fck do concreto fornecido.

No Brasil, especialmente sob o aspecto da agilidade com que podem ser executados, tendo em vista suas características de “sistema industrializado”, esses materiais começam a visualizar um mercado em expansão. Shopping centers e obras de infraestrutura, como pontes, têm sido os principais “clientes” no país.

Outro fator que tem feito os compósitos de carbono serem mais usados no Brasil é que, aos poucos, o mito do “alto custo” está se desfazendo. Atualmente, a aplicabilidade do material equivale a 25% do preço que custava quando ele foi apresentado ao mercado nacional. É o que explica o engenheiro civil Michel Haddad, na entrevista a seguir:

Como funcionam os sistemas compósitos de fibras de carbono para reforço de estruturas de concreto?
Basicamente, as fibras de carbono estão disponíveis no mercado mundial em forma de fios, os quais são empregados em sua grande maioria na indústria aeronáutica e aeroespacial. No mercado da construção civil, especificamente para o uso de reforço de estruturas de concreto, estes fios são manipulados para produção de dois tipos de sistemas: os tecidos uni e bidirecionais e os perfis laminados pultrudados. A forma de instalação destes tecidos e laminados é por colagem, de forma geral, com adesivos epóxidos, os quais devem possuir características diferenciadas daqueles normalmente empregados para colagens e ancoragens. Tais características se referem principalmente ao módulo de elasticidade, que deve ser mais alto em relação aos adesivos convencionais para melhorar o desempenho conjunto com a estrutura de concreto, altas resistências mecânicas nas primeiras idades (aproximadamente 80% das resistências finais nas primeiras 24 horas) para rápida liberação do sistema, resistência de aderência mínima para garantir a transferência de cargas entre a estrutura de concreto e o sistema de reforço (sendo esta a propriedade crítica para o funcionamento do sistema) e consistências adaptadas para melhor trabalhabilidade e impregnação das fibras.
Considerando-se a aderência e o módulo de elasticidade como fatores críticos para o dimensionamento e desempenho em serviço, é muito importante que os adesivos empregados tenham sido testados em conjunto com os materiais de fibra de carbono. Finalmente, citam-se características de desempenho em serviço muito importantes na escolha do sistema, tais como:
Sistema leve demanda menor mão de obra e propicia maior agilidade na aplicação.

– Não corrói. Portanto, apresenta excelente durabilidade em ambientes onde materiais metálicos entrariam facilmente em corrosão.
– Baixíssima ou nenhuma manutenção ao longo da vida útil.
– Não gera incremento na seção de elementos estruturais.
– Grande agilidade na aplicação e na liberação.

Em sua palestra no Concrete Show 2012, o senhor citou que esses sistemas têm sido usados em construções e ampliações de shopping centers e na adaptação de pontes e viadutos para a passagem de veículos com grande peso. Como é a aplicação para esse tipo de obra?
As estruturas mencionadas possuem características particulares ao ponto que demandam grande agilidade na aplicação e liberação para o uso. Em princípio, a forma de aplicação é a mesma para a grande maioria das estruturas, mas para esse tipo de projeto, os compósitos de fibra de carbono permitem grandes ganhos para o cliente final ao ponto que:

– Geram baixa interferência em termos de operação de aplicação.
– Podem ser aplicadas em horários alternativos sem interferir na operação do cliente em horários de grande fluxo de usuários.
– A estrutura é liberada para uso com as novas cargas em apenas 24 horas.
– Não gera desgastes de imagem do cliente com os seus usuários.

Eles são úteis também para construções habitacionais?
O espectro de utilização das fibras de carbono é bastante grande e, em princípio, qualquer estrutura poderia receber um reforço com este tipo de sistema, dependendo da necessidade e cargas envolvidas. O projetista de reforço estrutural (calculista) é o profissional qualificado para analisar esta e outras alternativas e avaliar o custo benefício em cada caso. Em obras de arquitetura diferenciada, a fibra de carbono pode ser uma alternativa bastante interessante, pois gera pouco ou nenhum impacto na arquitetura, podendo-se inclusive optar-se pelo embutimento dos perfis laminados na estrutura de concreto.

Que tipos de construções mais têm requerido a aplicação de compósitos de fibras de carbono?
Além de shopping centers e obras de infraestrutura, as indústrias têm cada vez mais optado por este tipo de sistema por apresentarem menor interferência em sua produção. Este tipo de cliente analisa o valor agregado do sistema e não somente o custo isolado dos materiais, pois entende que as perdas por dias parados de produção seriam muito maiores se optassem por métodos convencionais.

Os compósitos em fibra de carbono são recomendados apenas para reforçar estruturas já construídas ou eles podem fazer parte do projeto de uma estrutura que ainda está em construção?
O mais comum é encontrarmos a necessidade de reforçar uma estrutura recentemente concretada e ainda em execução, devido a problemas de projeto, falhas executivas ou problemas com o fck do concreto fornecido. Considerar o emprego das fibras de carbono já na concepção do projeto ainda é uma realidade um pouco distante quando consideramos o que foi mencionado anteriormente, de que o grande volume desses materiais ainda é destinado para outros tipos de indústria, ou seja, ainda é uma questão de oferta e demanda pela tecnologia.

Neste caso, qual a diferença de desempenho dos compósitos de uma estrutura para outra?
Acredito que tanto o comportamento como o dimensionamento estrutural teriam características específicas, ao ponto de o reforço estrutural, tal como é empregado atualmente, sempre contemplar um fator já mencionado referente à aderência, para a qual lançamos mão de adesivos epóxidos. No caso de uso das fibras de carbono em forma de barras, por exemplo, em substituição às armaduras de aço carbono, esta aderência com o concreto teria de ocorrer de outra forma. Questões como deformação dos elementos de concreto também teriam de ser verificadas.

Em termos de ampliar a vida útil de uma estrutura, qual o alongamento que os sistemas compósitos de fibras de carbono conseguem?
Os sistemas de fibras de carbono têm como função principal recuperar a capacidade portante perdida por quaisquer danos ocorridos na estrutura ou promover aumento da capacidade portante em relação à originalmente concebida, seja por alterações de uso da estrutura, para atender novas cargas e também eventos temporários. A questão de durabilidade das estruturas pode ser considerada com o uso de sistemas de fibras de carbono ao ponto que, no caso dos tecidos, criam-se áreas localizadas ou extensivas onde a camada de adesivo acaba por promover uma proteção por barreira ao ingresso de agentes agressivos. Mas esta não é a função principal, e sim uma possível consequência. Para durabilidade da estrutura, o reforço com fibras de carbono deve ser considerado como parte de um sistema mais amplo que pode contemplar argamassas de reparo, inibidores de corrosão, proteção catódica, hidrofugantes, pinturas e revestimentos especiais.

Os sistemas compósitos de fibras de carbono já estão no mercado há mais de 15 anos. No Brasil essa tecnologia está bem difundida?
Todo e qualquer projeto de reforço estrutural, bem como os sistemas escolhidos para atender esta necessidade, devem ser concebidos por profissionais habilitados em projeto estrutural (calculistas). Muito já se fez no Brasil com este tipo de sistema, porém é consenso de que muito mais poderia ter sido feito. Em parte, este cenário se deve ao desconhecimento de muitos profissionais de cálculo estrutural sobre os métodos de dimensionamento, desconhecimento quanto ao desempenho do sistema em serviço e finalmente pelo mito de que trata-se de um sistema de alto custo. A maior dificuldade atualmente para reverter este cenário se refere ao mito do “alto custo”, uma vez que muitos profissionais ainda não consideram todas as vantagens que o sistema oferece, o que chamamos de “valor agregado”, e que deveriam compor a análise de custo benefício ao cliente final. De qualquer forma, vale ressaltar que no início estes materiais eram orçados em moeda estrangeira e hoje em dia chegam a ser comercializados por 25% do valor que eram vendidos há 10 anos, por exemplo. Como muitos temas da construção, ainda se trata de uma mudança de paradigmas.

No caso de estruturas pré-moldadas, a aplicabilidade dos compósitos muda em relação aos sistemas convencionais?
Em geral, a aplicabilidade é a mesma. Como vantagem, pode-se comparar a agilidade com a qual estruturas pré-moldadas são executadas, o que demanda também sistemas rápidos para reforço, em caso de necessidade, para atender tanto ao perfil do projeto como o perfil do cliente final.

Também no Concrete Show 2012, o senhor fez uma abordagem sobre a forma como a construção civil brasileira tem encarado eventos trágicos envolvendo ruínas de edifícios. Qual sua visão sobre isso?
Vivemos um momento de transição econômica em que muitas obras da fase anterior passaram anos sem manutenção adequada e se apresentam em seus limites de vida útil de serviço. Em alguns casos, chegando à ruína. Além disso, o momento é propício ao desenvolvimento, e existe um grande volume de projetos em andamento com grande pressão por prazos e custos extremamente reduzidos, o que também gera muitas falhas de projeto e execução. Em ambas as situações, é preciso que o poder público e entidades de classe se organizem para evitar que mais tragédias ocorram. Atualmente, existem diversos projetos de lei tramitando em muitos municípios do país para instituir regras de fiscalização e inspeção de edificações existentes. Além disso, as principais associações e entidades de classe estão se movimentando e se organizando para criar grupos de profissionais capacitados em todo o país a fiscalizar o cumprimento da legislação que está por vir.

Entrevistado
Michel Haddad, coordenador técnico e responsável pelo mercado de recuperação e reforço estrutural da Sika Brasil S/A
Currículo
– Michel Haddad é engenheiro civil graduado pela Universidade Mackenzie, com pós graduação em longevidade de edificações pela Universidade Mackenzie e pós-graduando do curso de MBA em gerenciamento de projetos pela Fundação Getúlio Vargas
– Há 15 anos atua em obras de fiscalização e execução de recuperação estrutural, inspeção e avaliação de estruturas e consultoria técnica em produtos químicos para construção. Atuou em empresas como Recuperação, Brucken e Concremat
– Há 7 anos na Sika Brasil, atualmente é coordenador técnico e responsável pelo mercado de recuperação e reforço estrutural
Contato: haddad.michel@br.sika.com

Créditos foto: Divulgação /  Quakewrap

Jornalista responsável: Altair Santos – MTB 2330


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