Vergalhões

Barras de Polímeros Reforçados com Fibras de Basalto e/ou de vidro (Bfrp/Gfrp)

NANOTECNOLOGIA A SERVIÇO DA PRODUÇÃO

A possibilidade utilização de barras estruturais e telas construídas a partir de Polímeros Reforçados com Fibras, FRP, é um assunto que desperta grande interesse, pois é um material que NÃO OXIDA.

O aço se comporta bem em ambientes não agressivos. Contudo, qualquer estrutura que esteja em contato direto ou indireto com a água, que enfrente ciclos úmidos e secos ou que se encontre em ambiente agressivo, enfrentará problemas pela corrosão.

Os estudos e análises sobre a durabilidade de vários métodos para a proteção do aço em elementos de concreto armado, têm demonstrado que esses métodos não resolvem totalmente o problema da corrosão.

Em diversos países desenvolvidos, muitas construções utilizam as barras de FRP, mas até agora não foram amplamente utilizadas no Brasil devido aos altos custos das matérias primas e da tecnologia de produção. Vale dizer que no Ocidente sua ampla difusão começou nos anos 90, especialmente na construção de obras em condições ambientais agressivas, nas quais as barras de aço sofreriam rápida corrosão. Também foram utilizadas com o objetivo de aumentar sua eficiência do reforço da estrutura.

Pode-se dizer que chegou o momento dos materiais compósitos. Eles se movimentam progressivamente no mercado da construção, chegando onde o aço não consegue e substituindo-o em algumas situações. Tecnologias únicas permitem obter materiais super-resistentes, pouco exigentes e de alta qualidade, que cumprem todos os requisitos de qualidade, segurança e confiabilidade, e que além disso, não agridem o meio ambiente e competem em preços com os materiais tradicionais.

Processo industrial

Os Vergalhões de Polímeros Reforçados com Fibras de Vidro (GFRP) fornecidos pela HAIZER, são produzidos pelo processo de pultrusão de fibras e resinas epóxis (matriz polimérica, com endurecedor e pigmentação), com fórmula patenteada pelo fabricante.

Certificados e amplamente utilizados há mais de 30 anos em países como Canadá, Estados Unidos, Itália, Alemanha, Rússia e França. Não se trata mais de inovação, mas sim do auge da tecnologia.

O material é muito leve e de fácil aplicação, mas sua principal característica é a não oxidação, o que garante uma vida útil muito maior para qualquer obra. Até mesmo em locais mais agressivos como os marinhos, ele não oxida. Somando isso ao fato de não serem tóxicos, os Polímeros Reforçados com Fibras evitam prejuízos à vida e, portanto, da sua mineração até o seu descarte, não contaminam o meio ambiente.

A HAIZER promove a utilização do FRP visando a evolução, através da construção de obras mais leves, de forma mais simples, com redução de custos e sem agredir o meio ambiente.

Principais características

Resistência à corrosão e a substâncias químicas
Alta resistência à tração
Alta resistência à fadiga
Baixa condutividade térmica
Não conduz eletricidade
Não tóxico
Muito leve
Elevada durabilidade

Principais normas atendidas

ACI 440
GOST 31938
ISO 10406-1:2015

Comercialização

Padrão: Barras de 12 metros, podendo ser entregue na medida necessária, de acordo com o projeto (cortado e dobrado).

Rolos: Até 12mm podem ser produzidas em rolos, o que não afeta sua estrutura física, não tendo limite de comprimento. Não tem memória e, portanto, não é necessário equipamento especial para desenrolar.

Bitolas produzidas e peso por metro linear

Propriedades física-mecânicas

Elementos dobrados

Por se tratar de um produto produzido através de pultrusão, as barras não podem ser dobradas no local da obra, portanto é necessário enviar à fábrica a especificação dos elementos dobrados, para que possam ser produzidos.

Principais benefícios

Coeficiente de dilatação térmica muito próximos aos indicadores do concreto
Fácil manuseio
Permite utilizar diâmetros pequenos para poder aplicar revestimentos menores e utilizar menos material
Não necessita de barreiras físicas de proteção contra a corrosão
Diminuição do custo de mão de obra e transporte
Preços competitivos

Aplicações típicas

Estruturas de concreto armado de residências, edifícios, pontes, viadutos, barragens, rodovias, etc.;
Estruturas pré-moldadas e pré-fabricadas em geral.
Obras costeiras e marítimas
Obras em ambientes muito agressivos
Recobrimento de canais, taludes e túneis
Infraestrutura de indústrias químicas, etc.

Transformação de área ou diâmetro da barra de aço tradicional em barra equivalente de gfrp para uma viga

O princípio que rege essa transformação é o da equivalência entre as forças com que ambos os materiais, aço e GFRP, entram em equilíbrio resistivo da secção, quando se alcança uma condição limite de resistência, tanto da força de tração quanto de compressão.

Na verdade, apesar da função básica de qualquer material que se utilize como reforço de concreto seja tomar os esforços de tração que originam as cargas exteriores, há ocasiões em que esse reforço deve desempenhar também outro papel, que é de tirar a carga do concreto em sua altura comprimida, assumindo parte dessas compressões, caso em que se deve ter atenção ao potencial de estabilidade perdido.

Assim sendo, a transformação que se busca deve considerar dois princípios:

1. o aço estrutural tradicional, utilizado como reforço do concreto, tem igual resistência à compressão e à tração;

2. o reforço GFRP se produz com uma variedade única em relação ao seu limite de resistência apresentando valores diferentes à compressão e à tração;

Dessa forma, a seguir são apresentados os princípios analíticos e os resultados dessa analogia.

Princípio de igualdade da força:

Onde: Ns, As, fs representam Força, Área e Tensão no aço e

N(pv), A(pv), f(pv) representam Força, Área e Tensão, respectivamente, no reforço de GFRP

A última igualdade expressada em (1) permite definir a seguinte condição:

Sendo

É prática estabelecida que quando se trata da flexão simples e se reforça o concreto com aço dúctil, o desenho garante deformação suficiente neste material para assegurar que alcance a fluência, ou seja, fs=fy. Porém, as propriedades mecânicas do reforço GFRP não permitem que esse tipo de armadura alcance a fluência sob as mesmas condições, mas se o cumprimento da compatibilidade das deformações entre o dito reforço e o concreto que o rodeia é uma condição inevitável do projeto, a solução é considerar que sua tensão garantida não permita um ponto de ruptura menor e seja dada por:

Tração:

Onde fy(pv) é a tensão de ruptura do GFRP a uma tração, yn é o coeficiente redutor para ter em conta o ponto de ruptura.

Dessa maneira o coeficiente x se transforma em:

Tração:

Na equação (3) ficaria:

Se preferir procurar uma relação entre os diâmetros das barras, em lugar das áreas, basta escrever a equação (2) em função do diâmetro.

Sendo:

Dessa maneira, o coeficiente K se transforma em:

Tração

O valor de n se estabelece igual a 0,65 para desenho hipo-reforçado (quantia inferior a balanceada) e de 0,75 para projeto hiper-reforçado (quantia superior à balanceada). Pelo que:

Definitivamente, a equação (7) torna-se:

Exemplo. Se compararmos o aço normal de fy = 390 MPa e GFRP de 800 MPa.

A área equivalente de GFRP seria pela equação (6)

para projeto hiper-reforçado

Valores sugeridos por ACI 440.1R-15: Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FIber Reinforced Polymer (FRP) Bars, EE.UU.

As barras de polímeros reforçados com fibras são produzidas de 2mm até 32mm de diâmetro.

Relação de peso entre aço e FRP