TCC FIBRA DE CARBONO

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TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO 
UNIVERSIDADE PAULISTA
POLO: INSTITUTO CUIABÁ DE ENSINO E CULTURA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM 
ENGENHARIA CIVIL
FIBRA DE CARBONO: UMA ALTERNATIVA PARA REFORÇO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
CECÍLIA DA SILVA MEDEIROS 
JULIANA CARVALHO,
 MAIRA ALMEIDA DOS SANTOS, 
YARA MAGDA SILVA SANTOS
ORIENTADOR (A): ABNER JUSTINIANO SILVA PEDRAÇA
3
UNIP
 
PROBLEMA
OBJETIVOS
RESULTADOS E DISCUÇÕES 
CONSIDERAÇÕES FINAIS
METODOLOGIA
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Fibra de Carbono o 
 que é?
Fibra de carbono é uma fibra sintética composta de finos filamentos de 5 a 10 micrometros de diâmetro e composta principalmente de carbono.[1] Cada filamento é a união de diversos milhares de fibras de carbono. É uma fibra sintética porque é feita a partir de poliacrilonitrila. Possui propriedades mecânicas semelhantes às do aço e é leve como madeira ou plástico. Por sua dureza tem maior resistência ao impacto do que o aço.
Sua principal aplicação é a fabricação de polímeros de fibra de carbono reforçados. Na maioria dos casos, cerca de 75% - com polímeros termofixos. O polímero é geralmente resina epóxi do tipo termofixa, mas também pode ser associado com outros polímeros, tais como poliéster ou viniléster.
Fibra de carbono: uma alternativa para reforço em estruturas de concreto armado
Com o aumento da quantidade de construções de grande porte nas cidades do mundo todo, devido à demanda de centros comerciais e residenciais. É natural surgir à necessidade de reforço estrutural nas edificações, tanto por deterioração das mais antigas, quanto por erros derivados do processo construtivo, ou ainda, em casos que sem haver patologias e anomalias, a estrutura precisa suportar mais esforços do que projetado originalmente. 
A fibra de carbono é apresentada como alternativa para aplicação em partes específicas da construção como vigas e pilares, de forma eficiente e objetiva, de forma a contribuir para não ocorrer demolição de construções civis.
Um método utilizado como reforço à flexão e à força cortante foram chapas de aço coladas com resina epóxi na Europa e África do Sul. Porém, apresentou aspectos negativos de durabilidade interligados à corrosão. Desde então, a chapa de aço passou a ter concorrência de fortalecimento estrutural e capacidade de alta durabilidade empregando-se os Compósitos de Fibra de Carbono para melhorias, conhecidos por Fibre Reinforced Polymers (FRP) formados, basicamente, por fibras e matriz polimérica.
Os (CFC´s) compósitos de fibras de carbono começaram a ser comercializadas no início da década de 1960 após uma pesquisa desenvolvida na Inglaterra, Japão e Estados Unidos (Emmons etal., 1998b). O conceito de reforçar estruturas de concreto armado com CFC (Compósitos de Fibra de Carbono) surgiu na década de 1980, no Japão. Destruições causadas nas estruturas por tremores e terremotos na região da Ásia, mostraram a necessidade de restauração e reforço em pouco tempo. (Machado, 2004). A primeira aplicação nas construções com os polímeros de fribas de carbono como reforço estrutural no Brasil ocorreu no ano de 1998 em BH/Minas Gerais. 
Início do Comércio dos CFC´S
Por muito tempo, o concreto foi considerado um material extremamente durável, devido ao fato de que algumas obras de engenharia muito antiga ainda encontrar-se em bom estado. Porém, a deterioração precoce de estruturas recentes remete aos porquês das patologias do concreto.
Qualquer edificação está sujeita a apresentar um desempenho abaixo do mínimo pré-estabelecido.
 Podendo gerar problemas que serão evidenciados na forma de manifestação patológica. A partir da situação encontrada, é necessário entender a origem, o mecanismo de ocorrência, a causa, e consequências do problema.
Estrutura de concreto armado
O estudo é feito pelas ciência patológica das construções que visa estudar a correção e solução desses problemas patológicos, incluindo os de envelhecimento natural.
Acima a demonstração do sistema de surgimento mais comum do tipo de patologia associado a estruturas de concreto armado.
Patologias das construções 
Se os problemas patológicos são causados por falhas cometidas em alguma fase de um projeto: concepção, execução ou utilização.
As causas patológicas podem ser intrínseco ou extrínseco.
Intrínseco
As responsáveis pelas manifestações patológicas que surgem no próprio material (inerentes a ele), ou na peça toda, durante execução e/ou utilização da estrutura. 
Geradas por falhas humanas, falhas no período de utilização da estrutura, causas físicas como a insolação e causas biológicas.
Extrínseco
Já as causas extrínsecas são agentes que deterioram a estrutura e que independem da constituição do material, do processo de execução, ou da composição do concreto. 
Geradas pela utilização incorreta da estrutura, ações físicas, ações químicas e ações biológicas .
Tipos de patologias na construção civil
Pode-se apontar que as causas mais comuns de patologias no meio construtivo, podem ser decomposto em cinco fases. 
O Gráfico 01 nos permite identificar que as manifestações patológicas em fase de projeto (40%) e execução (28%) correspondem a grande maioria.
Origem dos problemas patológicos
É fundamental a adoção de um mecanismo de reparo para resolução da situação, já que as manifestações patológicas, em sua maioria, possuem comportamento evolutivo, tomando grandes proporções e maior dificuldade na correção. 
O ideal é que todas as estruturas possuíssem um programa de manutenção preventiva e periódica, prevenindo-as de uma série de complicações e os gastos desnecessários. 
Identificação das Patologias
INSPEÇÃO TÉCNICA
	A inspeção é uma atribuição técnica que abrange a coleta de itens de projeto e de construção, o exame minucioso da construção, a elaboração de relatórios, a avaliação do estado da obra e suas recomendações, que podem ser de nova vistoria, de obras de manutenção, de recuperação, de reforço ou de reabilitação da estrutura.
Após desempenhadas tal atividades os projetos de reforço estrutural são elaborados.
As intervenções de reforço estrutural podem acontecer ao longo da utilização ou nos estágios construtivos, o que acontece frequentemente devido aos erros que acontecem nessa etapa.
Os elementos que devem ser levados em consideração na escolha do trabalho de reforço são:
 
Estética, concepção original e história da estrutura;
Defeitos existentes ou quantificação das novas cargas exigidas;
Disponibilidade de mão de obra e materiais;
Formação técnica do projetista ou valores subjetivos como criatividade e experiência do mesmo.
METODOS DE REFORÇOS ESTRUTURAIS
A estratégia de reforço estrutural mais utilizada é a inclusão de materiais como:
Aumento da armadura de concreto na seção transversal;
Chapas de aço à estrutura;
Fibra de carbono à estrutura;
A mais utilizada em reforço de estrutura são as técnicas que envolvem a adição de chapas metálicas e as que incluem a adição de armadura e aumento da seção transversal do concreto. O processo de adição de fibra de carbono é novo e menos explorado no Brasil.
Reforço Estrutural
.
Vantagens:
Alta resistência mecânica e alta rigidez da fibra.
Melhor desempenho à fadiga;
Elevada resistência a diversos tipos de agentes químicos;
Não sofrem transformações físicas, químicas ou biológicas
Estabilidade térmica e reológica;
Alta leveza devido ao baixo peso específico do sistema.
Desvantagens:
Alto custo
Incompatibilidade com superfícies irregulares 
Vantagens x Desvantagens
Metodologia
A metodologia adotada neste estudo foi à pesquisa bibliográfica através de livros, artigos, documentos de sites e outras várias publicações. 
Avaliação para escolha Fibra De Carbono
A qualificação da Fibra de carbono é verificadaatravés de testes determinados por instituições regulamentadoras que apresentam os padrões necessários para cumprir os requisitos. Segundo o Guia para o projeto e construção da Instituto Americano de Concreto, os principais requisitos são:
Folha para adesão de concreto (tração de tensão direta)
Dureza superficial
Coeficiente de expansão térmica
Fração de volume
Resistência à tração e módulo
Resistência ao cisalhamento 
Preparação da superfície para receber a fibra de carbono
É indispensável fazer uma verificação completa da estrutura antes da aplicação do material, descobrindo as fissuras, trincas e outras patologias existentes na estrutura. 
Posterior à recuperação de cada patologia, inicia-se o tratamento da superfície, para a aderência correta da fibra de carbono. Fazendo a limpeza, e abertura dos poros do concreto.
Aplicação da Fibra de Carbono na superfície da estrutura
Aplicação do Primer (resina epóxi): Aplicar ao mesmo tempo o primer com uso de rolo adequado, sobre a superfície do concreto, especificamente, no local demarcado para receber a manta de fibra de carbono. E simultaneamente, sobre a manta de fibra de carbono.
Colar a manta na estrutura: Unir a manta fibra de carbono com a superfície da estrutura. 
Passar um rolo para tirar as bolhas que podem se formar no processo de aderência.
Primeiramente faz-se o escoramento da estrutura; 
Remove-se a região problemática para ter acesso às armaduras possibilitando, assim, o tratamento com inibidor de ferrugem;
Para aderência do concreto a resina epóxi faz-se o grauteamento em camadas da área recuperada; 
E então, após a recuperação, vem o reforço com a aplicação das lâminas de compósito de fibra de carbono nas direções horizontais, com ação de confinamento, e verticais, para esforço das cargas atuantes. (INÁCIO, MATEUS, SILVA, SILVA, & TAGLIAFERRO, 2019)
Aplicação da Fibra de Carbono na superfície da estrutura
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O reforço de estruturas com uso de fibra de carbono é uma opção dentre muitas já desenvolvidas, e são indicados para diversas situações
Vantagens: A facilidade de aplicação gera economia de gastos e agilidade na aplicação, o que reflete na redução de tempo da obra.
Quanto às desvantagens, a principal dificuldade esta relacionado ao valor do material.
Logo depende dos avanços tecnológicos para tornar o material mais acessível.
Fase da construçãoMeios de identificação
Apartirdeumbomcontrolede
qualidade;
DuranteFiscalização das etapas de construção;
 
Controletecnológicodosmateriais
utilizados.
Apartirdetrincas,infiltrações,
exposição/oxidaçãodeferragem,
degradação do concreto;
Eoutrosfatoresobserváveisquegerem
transtornos aos usuários da construção.
Identificaçao das Patologias
Concluída
Propriedade
Método (s) de 
teste ASTM[1]
Método de teste 
ACI[2] 440.3R
Resumo das diferenças
D2538
D2240 
D3418
Coeficiente de 
expansão térmica
D696— Nenhum método ACI desenvolvido.
D3171
D2584
O método ACI fornece requisitos específicos para a preparação de 
amostras
não encontrado no método ASTM
O método ACI fornece métodos para calcular a resistência à tração 
e módulo em seção transversal bruta e área efetiva de fibra.
A seção 3.3.1 do ACI 440.2R é usada para calcular os valores do 
projeto.
D3165
D3528
Resistência ao 
cisalhamento da 
volta
L.3 
O método ACI fornece requisitos específicos para a preparação de 
amostras.
Folha para 
adesão de 
concreto (tração 
de tensão direta)
D4551L.1
Resistência à 
tração e módulo
D3039L.2
Métodos de teste para folhas, pré-impregnados e laminados
Dureza superficial— Nenhum método ACI desenvolvido.
Fração de volume— Nenhum método ACI desenvolvido.