O concreto armado com barras de aço é uma técnica amplamente utilizada na construção, mas enfrenta desafios como manutenções periódicas e custos adicionais elevados. 

Esses elementos têm menor módulo de elasticidade em comparação ao aço, o que pode restringir o dimensionamento devido a deformações e fissuras. 

Além disso, é crucial evitar o colapso frágil em vigas de concreto armado, priorizando o escoamento do aço antes do concreto atingir sua resistência máxima. 

Uma alternativa para melhorar essa situação é a incorporação de fibras de polipropileno no concreto, que proporcionam maior rigidez, controle de fissuras e comportamento mais dúctil.

Continue a leitura e entenda a influência das Fibras de Polipropileno no reforço de estruturas de concreto armado com barras de GFRP.

Fibras de Polipropileno como Solução

As fibras de polipropileno têm se mostrado uma solução eficaz para melhorar o desempenho do concreto. 

Elas são comercializadas globalmente e podem substituir, em certa medida, as telas soldadas. 

Além disso, as fibras têm sido usadas em revestimentos secundários de túneis. 

Sua resistência a temperaturas elevadas, evitando desplacamentos, as torna ideais para aplicações diversas. 

No âmbito da construção, as barras de GFRP (polímero reforçado com fibras de vidro) têm ganhado destaque, especialmente em ambientes agressivos.

Melhoria das Propriedades Mecânicas

As fibras dispersas no concreto têm o potencial de combater fissuras, melhorar o comportamento do concreto tracionado e aumentar a resistência à tração. 

Elas atuam como “pontes” para transmitir forças de tração através das fissuras. 

O uso de fibras de polipropileno, por exemplo, é capaz de substituir as telas soldadas em certas situações. 

Essas fibras, quando incorporadas em proporções específicas, proporcionam um aumento na deformação sem afetar significativamente a resistência, ou até mesmo um ganho em resistência e deformação após a fissuração.

Fibras e Barras de GFRP no Reforço de Estruturas de Concreto

A utilização de barras de GFRP como reforço tem se expandido na construção civil. 

Entretanto, sua aderência com o concreto não é tão eficiente quanto as barras de aço. 

Nesse sentido, as fibras podem atuar como elementos que melhoram a ligação entre o concreto e as barras de GFRP. 

Isso é essencial para promover o comportamento conjunto entre os materiais, garantindo a transferência adequada de esforços e evitando falhas prematuras.

Contribuição do Concreto na Rigidez e Ductilidade

O enrijecimento à tração é um fenômeno crucial para o comportamento das estruturas de concreto armado. 

Elementos reforçados com GFRP apresentam um comportamento não linear do concreto comprimido, tornando necessário compreender as contribuições da rigidez e ductilidade do concreto. 

Estudos mostram que o concreto desempenha um papel significativo na rigidez global das estruturas, especialmente em barras com módulos de elasticidade mais baixos. 

A introdução de fibras de polipropileno também aumenta a ductilidade das vigas, evitando rupturas frágeis.

Como melhorar as deficiências do concreto armado reforçados com barras de GFRP 

Em pesquisa experimental, realizada na Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC- Rio), foi explorada uma solução para melhorar as deficiências de elementos de concreto armado reforçados com barras de GFRP por meio da adição de fibras de polipropileno. 

A pesquisa envolveu vários testes e análises, com os seguintes resultados principais:

Como se deram os experimentos? 

Incorporação de Fibras de Polipropileno: 

Foi estudada a adição de uma fração volumétrica de 1% de fibras de polipropileno ao concreto armado com barras de GFRP.

Novo Método de Teste

Foi desenvolvida e testada uma nova abordagem para ensaios de arrancamento direto em diferentes corpos de prova. 

Um total de 15 corpos de prova foram usados, sendo 12 de concreto com e sem fibras de polipropileno e barras de GFRP, e 3 de concreto sem fibra com barras de aço.

Ensaios de Tração Direta em Prisma

Foram realizados 7 ensaios de tração direta em prismas para entender a influência das fibras na fissuração e no comportamento de tração em elementos de concreto armado com barras de GFRP. 

Foi observado que a adição de fibras inicialmente reduziu a rigidez do concreto antes da fissuração devido a imperfeições e baixo módulo de elasticidade da fibra, mas em conjunto com as barras de GFRP, resultou em maior resistência e rigidez após a fissuração.

O que os resultados mostraram?

Efeito nas Vigas de Concreto Armado

Os resultados mostraram que a adição de fibras de polipropileno teve efeitos positivos na rigidez, resistência à fissuração e ductilidade das vigas de concreto armado com barras de GFRP. 

Comparado com vigas armadas com barras de aço, as vigas com fibras de polipropileno apresentaram rigidez 13% maior, mas resistência inicialmente inferior.

Comportamento Estrutural

Os testes de flexão em quatro pontos indicaram um comportamento mais rígido das vigas com fibras de polipropileno, resultando em fissuras menores e ausência de localização de trincas, em contraste com vigas armadas com aço.

Contribuição das Fibras de Polipropileno

A pesquisa concluiu que a adição de 1% de fibras de polipropileno dispersas foi eficaz para melhorar o comportamento de fissuração, rigidez e ductilidade dos elementos de concreto armado reforçados com barras de GFRP. 

Embora a rigidez tenha sido inicialmente reduzida devido às fibras, seu efeito positivo após a fissuração e sua combinação com as barras de GFRP resultaram em melhorias gerais.

Em outras palavras, o estudo investigou a adição de fibras de polipropileno como reforço em concreto armado com barras de GFRP, analisou seu efeito em diferentes tipos de testes e demonstrou que essa abordagem pode melhorar significativamente o desempenho estrutural e a resposta à fissuração desses elementos.

Conclusão

A utilização de fibras de polipropileno como reforço de estruturas de concreto armado com barras de GFRP é uma estratégia eficaz para melhorar o comportamento estrutural. 

As fibras promovem maior rigidez, controle de fissuras e contribuem para a ductilidade do concreto. 

Além disso, elas podem melhorar a aderência entre o concreto e as barras de GFRP, garantindo um desempenho conjunto mais eficiente. 

Compreender as propriedades mecânicas do concreto, das fibras e das barras de GFRP é essencial para projetar estruturas mais duráveis e seguras. 

A evolução das tecnologias e pesquisas nesse campo continua a abrir novas possibilidades para a construção civil, buscando soluções que unam eficiência e sustentabilidade.

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