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Materiais Compósitos Fibrosos A humanidade usa compósitos reforçados com fibras há milhares de anos. Os exemplos incluem uso de palhas em tijolos, como nos reportam as Sagradas Escrituras. “Naquele mesmo dia o Faraó deu esta ordem aos inspetores do povo e aos capatazes: não continueis a fornecer palha ao povo, como antes, para o fabrico de tijolos” (Êxodo 5, 6-7), e crina de cavalo reforçando materiais cimentados.

Desde então várias fibras foram utilizadas para fornecer ductilidade a materiais essencialmente frágeis. Atualmente é grande a diversidade da utilização dos compósitos, a construção civil encontramos telhas, painéis de vedação vertical e estruturas de concreto como túneis e pavimentos, onde Swipe to nex: page o concreto reforçado Os FRP são materiais mp org matriz e as fibras (fila to view superior às outras du acordo com a aplicaç ando sua aplicação. or duas fases: a dimensões é muito várias formas de bras contínuas, descontinuas ou agrupadas de modo multidirecional). Estas fibras fornecem basicamente duas características importantes ao material: tendem a reforça-lo sobre todos os modos de carregamento que induzem tensões de tração, isto é, retração estringida, tração direta ou na flexão e cisalhamento, e, secundariamente, elas melhoram a ductilidade e a tenacidade de uma matriz frágil.

Os principais parâmetros relacionados com o desempenho dos materiais compositos cimentados são o teor (confere maior resistência pós-fissuração e menor dimensão das fissuras), módulo de elasticidade (quanto maior o módulo de elasticidade maior a probabllidade de haver o arrancamento das fibras), aderência (uma alta aderência entra a fibra e a matriz reduz o tamanho das fissuras e amplia sua distribuição pelo compósito) resistência aumentando a resistência das fibras aumenta também a ductilidade do compósito) e a deformabilidade da fibra (a ductilidade pode ser aumentada com a utilização de fibras que apresentem alta deformação de ruptura), as variações das propriedades citadas são atingidas independentemente. Além disso, a orientação de uma fibra relativa ao plano de ruptura, ou fissura, influencia fortemente a sua habilidade em transmitir carga.

Uma fibra que se posiciona paralela ao plano de ruptura não tem efeito, enquanto que uma perpendicular tem efeito máximo. Quanto ao tamanho da fibra (associado diretamente à relação de forma), pode-se afirmar que, em geral, está ligado ao ganho em propriedades. Fibras longas apresentam maiores ganhos em propriedades, pois, apesar de terem continuidade, estão alinhadas e distribuídas uniformemente em todo o compósito, favorecendo o aumento da resistência, enquanto fibras curtas acrescentam menores ganhos, já que estão dispostas aleatoriamente e necessitam ter um comprimento adequado para que possa haver a devida transferência de tensões por parte da matriz.

Apesar de mais eficientes fibras longas requerem tipos e processamento especiais que fogem da infraestrutura tra eficientes fibras longas requerem tipos de processamento especiais que fogem da infraestrutura tradicional com ele relacionada. Aplicação na construção civil Recentemente materiais reforçados com fibras começaram a ser utilizados em aplicações com importância na indústria da construção. As fibras que se têm utilizado nestas aplicações são as metálicas, as de vidro, as sintéticas, as naturais e, mais recentemente, as de carbono. Fibras de Amianto Fibras de amianto numa matriz de pasta de cimento reforçada om fibras de amianto formam o fibrocimento, isto é, dois materiais de característica frágeis trabalhando em conjunto. Utiliza se um elevado teor de fibras de forma que aumente a capacidade resistente do compósito.

Isto é possível graças à elevada resistência e módulo de elasticidade da fibra em conjunto com a elevada aderência que ela desenvolve com a matriz. Esta tecnologia permite produzir componentes esbeltos, leves e baratos como telhas e caixas d’água, ainda largamente empregados no Brasil. Fibras Vegetais Além das fibras de amianto, também são aplicadas as de ase orgânica que podem ser sintéticas e de origem vegetal. São fibras de sisal, casca de coco, celulose, etc. normalmente empregadas na produção de componentes como tijolos, telhas e cochos. As fibras vegetais podem ser uma boa alternativa para as fibras de amianto, uma vez que estas são conhecidas por seu poder deletério sobre a saúde humana (na maioria dos países desenvolvidos, o uso do amianto já foi banido).

Apesar das fibras vegetais não apresentarem garantia de durab PAGF3rl(F8 Apesar das fibras vegetais não apresentarem garantia de durabilidade satisfatória quando aplicadas em meios alcalinos, omo é o caso das matrizes de base de cimento, elas podem representar uma alternativa muito interessante para a construção no meio rural ou até de habitações populares onde as exigências de desempenho não são muito elevadas. Além disso, elas têm baixa densidade, provêm de fontes renováveis, são obtidas com pouco consumo de energia e a criação desse novo mercado pode vir a beneficiar a economia das regiões produtoras de plantas fornecedoras de fibras. Os países de clima tropical, como o Brasil, costumam apresentar abundância de culturas vegetais fornecedoras de fibras.

A diversidade de plantas que podem fornecer fibras torna numerosas as possibilidades de produção e aplicação de componentes construtivos. Fibras de Aço Os concretos reforçados com fibras de aço são uma possibilidade tecnológica muito útil. As fibras de aço são elementos descontínuos produzidos com uma variada gama de formatos, dimensões e mesmo de tipos de aço. Quando adicionadas ao concreto minimizam o comportamento frágil característico do concreto, pois dificultam a propagação das fissuras devido ao seu elevado módulo de elasticidade, e este passa a ser um material seudo-dúctil, ou seja, continua apresentando uma resistência residual esforços nele aplicado mesmo após sua fissuração.

Estas fibras permitem uma redistribuição de esforços no material mesmo quando utilizada em baixos teores, isto é par PAGF de esforços no material mesmo quando utilizada em baixos teores, isto é particularmente interessante em estruturas contínuas como os pavimentos e os revestimentos de túneis. No caso do concreto simples uma fissura Irá representar uma barreira à propagação de tensões. Este desvio irá implicar numa oncentração de tensões na extremidade da fissura e, no caso desta tensão superar a resistência da matriz, acontecerá a ruptura abrupta do material. Caso o esforço seja cíclico, pode- se interpretar a ruptura por fadiga da mesma forma, ou seja, para cada ciclo há uma pequena propagação das microfissuras e, consequentemente, um aumento progressivo na concentração de tensões em sua extremidade até o momento da ruptura do material.

Assim, a partir do momento em que se abre a fissura no concreto ele rompe abruptamente, caracterizando um comportamento tipicamente frágil. Ou seja, não se pode contar om nenhuma capacidade resistente do concreto fissurado. Quando se adicionam fibras de aço ao concreto, este deixa de ter o caráter marcadamente frágil. Isto ocorre pelo fato da fibra servir como ponte de transferência de tensões pelas fissuras, minimizando a concentração de tensões nas extremidades das mesmas. Fibras de Carbono Existem outras fibras utilizadas na engenharia civil, mas por último salientamos a fibra de carbono, comparando com outros dois tipos de fibras contínuas muito correntes em aplicações: as fibras de vidro e de aramida.

Entre estes tipos as de carbono ão as que apresentam melhores propriedades mecânicas, elas possuem elevada resistência de carbono são as que apresentam melhores propriedades mecânicas, elas possuem elevada resistência à tração, baixo peso específico, elevada resistência à corrosão e à fadiga, propriedades anticorrosivas e facilidade de transporte e aplicação. As de vidro são as de menor custo, possuem maior peso específico, apresentam grande sensibilidade a meios alcalinos e menor resistência a ações de fadiga. As fibras de aramida apresentam dificuldades de moldagem, baixa resistência à compressão, ão sensíveis à fluência, à ação dos raios ultravioletas e às temperaturas elevadas.

As inúmeras vantagens que as fibras de carbono apresentam, em relação às de aramida e às de vidro, justificam que sejam as mais utilizadas na execução de reforços estruturais com materiais compósitos. O reforço estrutural com fibras de carbono é uma moderna tecnologia em reforço estrutural disponível atualmente. É um subproduto e materiais com base em poliacrilonitrila, oriundo da indústria de refinação, oxidado a 1 500 0 C. O resultado é um material com base em carbono, em forma de fibra, na ual os átomos ficam perfeitamente alinhados ao longo da fibra. As primeiras pesquisas foram desenvolvidas no Japão, há aproximadamente 25 anos, devido aos problemas que o pais enfrenta com abalos sísmlcos.

Eles costumam reforçar as cabeças dos pilares com a fibra de carbono para enrijecer os nós das estruturas, evitando assim a liquefação, que é o efeito causado pelo abalo sísmico. Atualmente o reforço é colocado em estruturas novas para evitar que estas venham a ruir em virtude de abalos. reforço é colocado em estruturas novas para evitar que estas venham a ruir em virtude de abalos. Os Plásticos Reforçados com Fibras de Carbono (CFRP) têm Sldo bastante utillzados para melhorar o funcionamento dos pilares de pontes e viadutos e para o aumento da capacidade de resistência à flexão e ao esforço transverso de vigas e lajes. O reforço pode ser definido como o melhoramento de estruturas já existentes ou em projeto. A reabilitação pode ser entendida como a recuperação estrutural.

São várias as causas que conduzem ao reforço elou reabilitação: aumento de tráfego (no caso de pontes), degradação dos materiais . com o tempo), alteração a arquitetura que obriga à reestruturação inicial, corrosão das armaduras, fragmentação do cimento, erros no projeto de estabilidade ou durante a fase de execução, agentes químicos e físicos agressivos, ações acidentais sobre as estruturas (explosões e incêndios) e Sismos. O sucesso da técnica de reforço com Fibras de Carbono (CFRP) depende do comportamento da resina (cola) e da ligação do compósito com o elemento de cimento, de modo a não reduzir o ganho em resistência e ductilidade do sistema estrutural, por efeitos de excessivo escorregamento entre o reforço e o cmento.

Assm, o reforço com compósitos de fibras de carbono tem, atualmente, sido objeto de diversas investigações, com o intuito de aprofundar o conhecimento dos mecanismos que estão envolvidos no melhoramento do comportamento resistente dos elementos de cimentos reforçados. A teoria dos materiais compósitos A teoria dos materiais compósitos é uma teoria bem conhecida desde há algum tempo. Contudo, o conhecimento do comportamento à fratura destes materiais, se bem que tenha sofrido um grande desenvolvimento nos últimos anos, não é ainda completamente conhecido, pois, devido à interação de númeras variáveis a sua fenomenologia é bastante complexa. Propriedades como a resistência à tração longitudinal, a tração transversal, a compressão, ao corte, módulo de elasticidade longitudinal, transversal, tenacidade, resistência à fadiga, etc. ão fortemente influenciadas por variáveis que incluem entre outras, percentagem em volume de fibras, comprimento, esbeltez e orientação das fibras, qualidade da adesão da fibra à matriz, porosidades, número, sequência de estratificação e espessura das laminas, no caso de estratificados e, evidentemente, aracterísticas mecânicas, físicas e químicas da matriz e das fibras. A implementação efetiva de materiais compósitos de FRP na construção civil é relativamente recente em virtude do pouco conhecimento técnico, da ausência de normas e do preço elevado dos materiais. Contudo, há algum tempo tem-se assistido a um enorme esforço da comunidade científica nacional e internacional para avaliar as verdadeiras potencialidades da aplicação destes materiais no reforço de estruturas. Tal esforço tem conduzido a uma crescente utilização destes materiais na construção civil. PAGF8rl(F8