Estudo de Vigas de Concreto Armado

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UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAU – UVA 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA – CCET 
GRADUAÇÃO BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MARIANA MEDEIROS XIMENES 
 
 
 
 
ESTUDO TEORICO-EXPERIMENTAL DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO 
REFORÇADAS COM CHAPAS DE AÇO COLADAS POR MEIO DE ADESIVO 
EPOXI E PARAFUSADAS. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SOBRAL - CE 
2016
MARIANA MEDEIROS XIMENES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTUDO TEORICO-EXPERIMENTAL DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO 
REFORÇADAS COM CHAPAS DE AÇO COLADAS POR MEIO DE ADESIVO 
EPOXI E PARAFUSADAS 
 
 
 
 
Monografia apresentada como requisito parcial à 
Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA para 
obtenção do título de Engenheiro Civil, sob 
orientação do Prof. Dr. Ricardo José Carvalho Silva. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SOBRAL - CE 
2016 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Monografia apresentada como requisito necessário para obtenção do título de 
Engenheiro Civil. Qualquer citação atenderá às normas da ética científica. 
 
 
 
________________________________________________________ 
Mariana Medeiros Ximenes 
 
 
 
 
Monografia aprovada em ____/____/____ 
 
 
 
_____________________________________________________________ 
Orientador: Prof. Dr. Ricardo José Carvalho Silva 
 
 
 
_____________________________________________________________ 
1º Examinador: Prof (a). Me. Aldecira Gadelha Diogenes 
 
 
 
_____________________________________________________________ 
2º Examinador: Prof (a). Me. Mauro Cézar Nogueira 
 
 
 
_____________________________________________________________ 
Coordenador do Curso Prof. Me. Caio Sander Andrade Portella 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico em primeiro lugar a Deus. Aos meus pais e minha 
irmã por todo amor e incentivo. A minha amada amiga 
Myrlla Passos Lopes (IN MEMORIAN). 
AGRADECIMENTOS 
 
Agradeço em primeiro lugar a Deus pela vida, saúde, por toda sabedoria, por 
sempre me mostrar que está presente em minha vida me proporcionando momentos 
bons ao lado de pessoas maravilhosas e por me mostrar que todo esforço vale a 
pena. 
 
A minha mãe e ao meu pai que são a minha base, que apesar de todas as 
dificuldades não desistiram de ver esse sonho virar realidade, por todo incentivo, 
apoio, amor e dedicação que tiveram e tem por mim. 
 
A minha irmã que sempre foi um exemplo para mim, pelo apoio e incentivo. 
 
À minha Vó Tereza e meu Vô Amadeu por toda atenção e por terem me ajudado 
muito quando eu precisei, durante a minha jornada estudantil. 
 
Ao meu namorado por todo amor, paciência e compreensão, por estar ao meu lado 
sempre me dando apoio nos momentos que mais precisei. 
 
Ao Prof. Ricardo José Carvalho Silva pela excelente orientação, pela dedicação e 
paciência que teve comigo, por ter me ajudado a desenvolver um projeto de 
pesquisa e me tornar uma bolsista do CNPq. 
 
A Carla Simone, pois foi quem me ajudou a entrar no Grupo de Estudos de 
Estruturas e Materiais (GEM) e graças a isso desenvolvi uma pesquisa muito 
interessante que contribuiu muito para minha formação e também a realização 
dessa pesquisa. Além de todo incentivo e apoio. 
 
 À Jennifer que sempre me ajudou no decorrer da graduação. 
 
Ao Syllas, que foi quem furou quase todas as minhas vigas, além disso, me ajudou 
muito nos ensaios, sempre muito otimista. 
 
Ao Carlos que também me ajudou com a furadeira, na hora dos ensaios e em todos 
os momentos que surgiam algumas dúvidas em relação aos diversos trabalhos. 
Ao Miguel que além de ajudar a furar as vigas me ajudou na modelagem 
computacional das vigas. 
 
A todos demais que fazem parte do Grupo de Estudos de Estruturas e Materiais. 
 
À coordenadora do laboratório de Materiais e Estruturas, Aldecira Gadelha com 
quem tive a honra desenvolver dois semestres de monitoria e pela indicação para 
ingresso no GEM. 
 
Aos demais professores da Engenharia Civil, que muito contribuíram, não somente 
na realização deste trabalho, mas desde o início do curso. 
 
À Construtora CALTECH pelo fornecimento do aço usado na armadura das vigas e 
pela confecção das mesmas. 
 
À construtora CAMERON que me forneceram as fôrmas e o concreto para 
confecção das minhas vigas. 
 
À Juiany pelo companheirismo e por sempre estar pronta a ajudar, apesar disso foi 
quem me ajudou a levar as vigas para o laboratório de materiais da UVA. 
 
Aos demais colegas de turma que tive o prazer de conhecer e que fizeram parte da 
minha formação acadêmica. 
 
À Universidade Estadual Vale do Acaraú - UVA, por todo o suporte. 
 
A todos que de uma maneira ou de outra, direta ou indiretamente, contribuíram para 
a realização deste trabalho e para minha formação acadêmica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Sonhos determinam o que você quer. Ação determina o 
que você conquista.” 
(Aldo Novak) 
http://pensador.uol.com.br/autor/aldo_novak/
RESUMO 
 
O reforço em estruturas de concreto armado está sendo utilizado com mais 
frequência na construção civil, pois é muito comum ocorrer manifestações 
patológicas, associada a diversos fatores. Em estruturas de concreto armado, o 
reforço é um procedimento frequente, visto que ele tem a finalidade de aumentar a 
capacidade da peça. Portanto o presente trabalho tem como objetivo analisar a 
eficiência de um tipo reforço estrutural em vigas de concreto armado através de 
chapas de aço, de diferentes dimensões, coladas com adesivo estrutural e como 
forma de auxiliar na ancoragem foram introduzidos parafusos. Para isso foram 
ensaiadas experimentalmente, cinco vigas, que receberam denominações de X1, 
X2, X3, X4 e X5. A viga X1 não recebeu reforço, servindo somente como referência 
para as demais e as outras quatro receberam reforço. Das quatro vigas com reforço, 
duas são reforçadas com chapas coladas com adesivo epóxi com parafusos para 
ajudar na ancoragem das chapas nas vigas, que são a X3 e X5, e duas reforçadas 
com chapas somente coladas com adesivo epóxi, que são a X2 e X4. Além disso, as 
chapas possuem os comprimentos diferentes, mantendo iguais a largura e a 
espessura. Com os resultados obtidos nos ensaios, foram feitas comparações das 
vigas reforçadas com a viga de referência. A partir das comparações concluiu-se 
que o reforço se mostrou eficiente tanto a resistência como a aderência, visto que 
todas as vigas reforçadas romperam com carga maior do que a viga de referência. 
 
Palavras-chaves: Reforço. Vigas. Chapas de aço. Parafusos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABTRACT 
Strengthening of reinforced concrete structures is being used more frequently in 
construction, as is so often the case pathological manifestations associated with 
several factors. Reinforced concrete structures, reinforcement is a frequent 
procedure, since it is intended to increase the capacity of the piece. Therefore this 
study aims to analyze the efficiency of a structural reinforcement type in reinforced 
concrete beams using steel sheets of different dimensions, glued with structural 
adhesive and as an aid in anchoring screws were introduced. To this were 
experimentally tested five beams, receiving designations X1, X2, X3, X4 and X5. The 
X1 beam did not receive reinforcement, serving only as a reference for the other and 
the other four received reinforcement. The four beams with reinforcement, two are 
reinforced with plates glued with epoxy adhesive with screws to help anchor the 
plates on the beams, which are the X3 and X5, and two reinforced plates only glued 
with epoxy adhesive, which are the X2 and X4 . Moreover, the plates have different 
lengths while maintaining the same width and thickness. With the results obtained in 
the tests, comparisons of the beams reinforced with the reference beam were made. 
From the comparisons it was concludedna 
resistência mecânica da viga, e a aderência do reforço ao concreto. 
46 
 
Para esse estudo Muniz ensaiou cinco vigas de concreto armado com seção 
transversal em forma retangular. Das cinco peças, uma não receberia o reforço, 
servindo apenas como referência para as demais. O experimento foi realizado 
através do método de “ensaio de Stuttgart”, onde foram ensaiadas cinco vigas de 
concreto armado. As vigas estudadas por Muniz receberam denominações de M1, 
M2, M3, M4 e M5 todas com as mesmas dimensões 80 cm x 15 cm x 10 cm, como 
mostra a Figura 2.29, elas se diferenciam no ensaio, por ter uma viga referência a 
qual não vai ser reforçada, e as demais pelas variações do reforço que são o 
tamanho e a espessura das chapas metálicas. 
 
Figura 2.29 – Esquema das dimensões das vigas. 
Fonte - Muniz (2015). 
 
Para a armadura das vigas Muniz utilizou barras de aço CA50 de 6,3 mm 
diâmetro tanto para a armadura longitudinal, à flexão, quanto para armadura 
transversal, ao esforço cortante, em todas as vigas, como mostra a Figura 2.30. 
 
Figura 2.30 – Detalhamento das vigas. 
Fonte - Muniz (2015). 
 
Na primeira etapa de ensaios as quatro vigas que seriam reforçadas M2, M3, 
M4 e M5, foram pré-fissuradas com uma carga de 50 kN que foi aplicada de forma 
gradativa e uniformemente para em seguida reabilita-la, este procedimento foi 
realizado nas quatro peças distintamente e na seguinte ordem: M2, M3, M4 e M5. As 
47 
 
fissuras encontradas foram marcadas com pincel na cor azul, de modo a identificar a 
fissura e marcar a carga em kN que causou esta fissura. 
O reforço das vigas M2, M3, M4 e M5 foi feito através da adição de chapas de 
aço de diferentes tamanhos e espessuras, a chapa utilizada na viga M2 tinha 
dimensões de 4 cm x 50 cm e espessura de 2 mm, a chapa utilizada na viga M3 
tinha dimensões iguais a da viga M2 porém a sua espessura é de 3 mm, a chapa 
utilizada na viga M4 tinha dimensões de 8 cm x 50 cm e espessura de 2 mm, a 
chapa utilizada na viga M5 tinha dimensões iguais a da viga M4 porém com 
espessura de 3 mm, todas fixadas com adesivo estrutural de base epóxi, Sikadur 31. 
O procedimento de reabilitação das peças ocorreu logo após o pré-
fissuramento das mesmas, que em seguida receberam uma limpeza na sua face 
inferior a qual iria receber o reforço e a demarcação da posição das chapas, a Figura 
2.31 mostra as vigas de Muniz já reforçadas em fase de cura. 
 
Figura 2.31 – Vigas já reforçadas em fase de cura. 
Fonte - Muniz (2015). 
 
Seis dias após a reabilitação das vigas de Muniz, que foram pré-fissuradas, 
tempo necessário para a cura final do adesivo estrutural, ocorreu o ensaio até a 
ruptura, com todas as vigas, inclusive a de referência. O procedimento de ensaio foi 
o mesmo, no início repetiu-se a aplicação de uma carga inicial de 5 kN, 
posteriormente a carga foi aplicada de maneira gradativa e uniforme de 10 em 10 kN 
verificava-se o surgimento de fissuras, como também, a evolução das fissuras já 
existentes, sempre as demarcando a principio com um pincel de cor azul e para a 
continuação das fissuras nas peças reabilitadas um pincel de cor preta, Foram 
analisados também os mecanismos de ruptura das vigas. 
48 
 
Muniz também realizou ensaios de resistência por compressão axial em três 
corpos de prova moldados no mesmo dia da concretagem das vigas, a fim de saber 
a resistência do concreto utilizado nas vigas, e também realizou ensaio de 
resistência à tração pelo “brazilian test” em três corpos de prova moldados no dia da 
concretagem das vigas. 
A primeira viga a ser ensaiada até a ruptura foi a viga de referência, sem 
reforço, que apresentou carga máxima de 60 kN e o modo de ruptura foi por flexão, 
como mostra a Figura 2.32. 
 
Figura 2.32 – Viga M1 após a ruptura. 
Fonte - Muniz (2015). 
 
A viga M2 que foi inicialmente pré-fissurada, quanto à resistência aos 
carregamentos e a quantidade de fissuras, ela não se diferenciou muito da viga M1 e 
rompeu-se ao atingir a carga de 52 kN por desprendimento da chapa de aço do 
substrato de concreto, o que, segundo Muniz (2014), sugere que o adesivo estrutural 
não proporcionou aderência eficiente ao reforço. A Figura 2.33 mostra a viga M2 
após a ruptura. 
 
Figura 2.33 – Viga M2 após a ruptura. 
Fonte - Muniz (2015). 
 
A viga M3 que também foi inicialmente pré-fissurada, quando submetida ao 
ensaio até a ruptura suportou carga máxima de 53 kN e se rompeu por 
desprendimento da chapa de aço do substrato de concreto, o que, segundo Muniz 
(2014), sugere que o adesivo estrutural não proporcionou aderência suficiente ao 
49 
 
reforço, Muniz também afirma que este tipo de reforço necessita ainda de uma 
ancoragem auxiliar, como por exemplo, a utilização de parafusos prendendo a chapa 
na viga. A Figura 2.34 apresenta a viga M3 após a deformação. 
 
Figura 2.34 – Viga M3 após a ruptura. 
Fonte - Muniz (2015). 
 
A viga M4 também foi inicialmente pré-fissurada e quando submetida ao 
ensaio até a ruptura suportou carga máxima de 60 kN, conforme mostra a Figura 
2.35, e se rompeu também por desprendimento da chapa de aço do substrato de 
concreto, o que, segundo Muniz (2014), o que concretiza que somente o adesivo 
estrutural não proporciona aderência eficiente ao reforço. 
 
Figura 2.35 – Viga M4 após a ruptura. 
Fonte - Muniz (2015). 
 
 Por fim a viga M5 foi ensaiada até a ruptura e não diferente das demais vigas 
reforçadas já ensaiadas rompeu-se ao atingir uma carga de 63 kN por 
desprendimento da chapa de aço do substrato de concreto, o que, segundo Muniz 
(2014), demostra que o adesivo estrutural não proporcionou aderência eficiente ao 
reforço, além de que nenhuma das vigas atingiu a mesma carga de ruptura da viga 
referência. A Figura 2.36 mostra a viga M5 após a deformação. 
50 
 
 
Figura 2.36 – Viga M5 após a ruptura. 
Fonte - Muniz (2015). 
 
Através dos resultados do estudo experimental, Muniz pôde concluir que as 
vantagens de se utilizar o reforço por adição de chapa de aço e adesivo epóxi em 
relação a outros métodos são, que não há necessidade de se cortar a viga 
preservando suas armaduras longitudinal e transversal, a mudança geométrica da 
viga, ou seja, o aumento de seção é praticamente irrelevante, a aplicação do reforço 
é rápida e não necessita de mão de obra especializada como outros métodos e 
também têm a vantagem de não apresentar vibrações ou ruídos durante sua 
aplicação. E que esse método de reforço se mostrou pouco eficiente, tendo em vista 
que todas as vigas que foram reabilitadas romperam por desprendimento da chapa 
de aço do substrato, além disso, o colapso de todas se deu com uma carga inferior a 
carga da viga referência. Por conta disso Muniz sugere que ao utilizar este tipo de 
reforço, deve-se também utilizar meios auxiliares de ancoragem da chapa de aço no 
elemento estrutural, de modo que o reforço não se desloque ou desprenda, podendo 
o mesmo proporcionar a eficiência pretendida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
51 
 
3.0 PROGRAMA EXPERIMENTAL 
Esse capítulo apresenta como foi realizado o estudo experimental das vigas 
reforçadas, bem como a geometria e o detalhamento delas, os materiais utilizados 
para suas confecções e os tipos de ensaios realizados. Para realização da pesquisa 
foram ensaiadas cinco vigas sendo uma sem reforço, que serviu como referência, e 
as outras quatro seriam reforçadas. Das quatro vigas reforçadas, duas foram 
reforçadas somente com chapa de aço colada com adesivo epóxi e as outras duas 
foram reforçadas com chapa de aço colada com adesivo epóxi e quatro parafusos 
para auxiliarem na aderência entre a chapa e a viga. Além disso, as chapas 
possuem os comprimentos diferentes, mantendo iguais a largura e a espessura. 
 
3.1 Materiais 
3.1.1 Concreto 
Para a confecção das cinco vigas foi utilizado um concreto com o respectivo 
traço em massa de 1: 2: 2 (cimento; areia; brita). Essa dosagem tinhao objetivo de 
chegar a uma resistência característica à compressão do concreto aos 28 dias (fck) 
de 30 MPa (megapascal). Os materiais utilizados foram: cimento CP-II-Z-32 da 
marca Poty, areia de rio lavada e uma brita com dimensão máxima de 19 mm 
oriunda de rocha calcária e água potável, mostrados na Figura 3.1. A Tabela 1 
mostra as características dos materiais utilizados, diâmetro máximo do agregado 
graúdo, massa unitária, massa específica e módulo de finura do agregado miúdo. 
Tabela 1 – Características dos materiais utilizados na confecção do concreto. 
MATERIAIS CIMENTO BRITA 1 AREIA 
Dmáx (mm) - 19 - 
Massa Unitário 
(kg/dm³) 
1,42 1,4 1,5 
Massa Específica 
(kg/dm³) 
3,15 2,72 2,58 
MF - - 2,8 
 
52 
 
 
Figura 3.1 – Materiais utilizados na confecção do concreto. 
Fonte - Autor (2016). 
 
3.1.2 Barras de aço 
Os vergalhões usados foram de CA-50 para todas as armaduras. Tanto para 
as armaduras longitudinais como para as transversais utilizaram-se vergalhões de 
6,3 mm de diâmetro, para a secundária também foram usados vergalhões com 
diâmetro de 6,3 mm. Na Tabela 2 têm-se as propriedades características dos 
vergalhões de aço utilizado como armadura das vigas. 
Tabela 2 – Características do aço utilizado nas vigas. 
Diâmetro 
Nominal 
(DN)(mm) 
 
CA 
Massa 
Nominal 
Resistência 
característica 
de 
escoamento 
(fy) (Mpa) 
Limite de 
resistência 
(Mpa) 
 
Alongamento 
mínimo 10Ø 
 
6,3 50 0,245 500 550 8% 
 
3.1.3 Chapas de aço 
As chapas de aço utilizadas no reforço das vigas vêm de dois lotes distintos e 
suas características estão representadas na Tabela 3, dos dados da tabela retira-se 
a sua tensão média de escoamento que é fy = 371 MPa e sua tensão média de 
ruptura que é frupt = 523,5 MPa e a Figura 3.2 mostra as chapas de aço e os 
parafusos utilizados no reforço. 
Tabela 3 – Características das chapas utilizadas no reforço. 
Lote fy (MPa) frupt (MPa) fy/frupt 
D850650101 327 470 0,70 
D850650501 415 577 0,72 
 
53 
 
 
Figura 3.2 – Chapas de aço e os parafusos utilizados no reforço. 
Fonte – Autor (2016). 
 
3.1.4 Adesivo epóxi 
O adesivo estrutural utilizado foi o Sikadur 31, como mostra a Figura 3.3, pois 
o mesmo oferece uma consistência ideal para reforço em elementos tanto verticais 
como horizontais e é especialmente formulado para ancoragens em geral e colagens 
de concreto velho em concreto novo e chapas metálicas ao concreto. 
Esse adesivo epóxi vem em uma embalagem com dois materiais separados: 
A que é uma resina epóxi e B que é um endurecedor. Para sua utilização, o 
fabricante aconselha que faça uma homogeneização dos componentes A e B 
separadamente e em seguida misture os dois por cinco minutos até o produto atingir 
uma coloração homogênea e sem a presença de grumos e assim pode ser aplicado 
no reforço. Algumas de suas propriedades são: 
 mistura (a+b): cinza escuro; 
 densidade (a+b): 1,68 kg/l; 
 relação, em volume, a:b = 1:1; 
 vida útil da mistura (pot-life): 50 minutos a 23°c; 
 tempo aberto: 30 minutos a 35°c (adesividade após a aplicação); 
 Consumo (a+b): 1,7 kg/m² por mm de espessura; 
 Cura inicial: 24 horas; 
54 
 
 Cura final: 7 dias. 
As resistências Mecânicas (14 dias a 23°C) aproximadas: 
 compressão: 74 MPa; 
 flexotração: 50 MPa; 
 aderência: 3,5 MPa (falha no concreto); 
 aderência: 15 MPa (Aço); 
 módulo de elasticidade: 4,3 GPa. 
 
 
Figura 3.3 – Adesivo epóxi utilizado no reforço. 
Fonte – Autor (2016). 
 
3.2 Detalhamento das vigas ensaiadas 
3.2.1 Geometria das vigas ensaiadas 
Para o desenvolvimento deste trabalho foram ensaiadas pelo método de 
“Ensaio de Stuttgart” cinco vigas de seções transversais retangulares medindo 10 x 
15 cm e com um comprimento de 80cm, como mostra a Figura 3.4. Deste modo, foi 
possível estudar o reforço na região submetida à flexo-compressão sem a presença 
do esforço cortante, no segmento central do vão, e nas regiões submetidas ao 
esforço cortante constante, nos segmentos externos da viga. 
55 
 
 
Figura 3.4 – Geometria das vigas. 
Fonte – Autor (2016). 
3.2.2.1 Armaduras 
No detalhamento das vigas foram utilizados na armadura longitudinal principal 
(tração) duas barras de aço de diâmetro de 6,3mm, assim como na armadura 
secundária (compressão) e na armadura transversal, cujo espaçamento é de 6 cm 
entre os estribos e 2 cm das extremidades. A Figura 3.5, mostra o detalhamento das 
vigas, que são todas iguais e a Figura 3.6 mostra as armaduras longitudinais e 
transversais montadas antes da concretagem das vigas. 
 
Figura 3.5 – Detalhamento das vigas. 
Fonte – Autor (2016). 
56 
 
 
Figura 3.6 – Armadura das vigas. 
Fonte – Autor (2016). 
 
3.2.2.2 Concretagem das vigas 
A confecção das vigas ensaiadas foi com concreto convencional dosado in 
situ, seguindo um procedimento rigoroso de acordo com a norma visando atingir a 
resistência mecânica desejada. Todas as peças tinham a mesma dosagem e foram 
produzidas com material de mesmo lote em um único dia, visto que a finalidade era 
analisá-las de forma comparativa. A fim de assegurar o cobrimento ideal, foram 
utilizados espaçadores de 1 cm presos as armaduras longitudinais antes da 
concretagem. 
No interior das fôrmas foi aplicado um óleo desmoldante para facilitar o 
processo de desforma e em seguida as armaduras foram inseridas cuidadosamente. 
As fôrmas foram posicionadas próximas ao local de produção do concreto de 
modo a facilitar o transporte e a introdução deste nas fôrmas se deu através do uso 
de pá e colher de pedreiro. Em seguida prosseguiu-se com o adensamento manual 
do concreto que foi realizado com auxílio de uma haste metálica de acordo com as 
especificações da NBR 5738 (ABNT, 2007), a fim de evitar segregação do material e 
ninhos de concretagem. Após a concretagem, as vigas foram submetidas a cura 
úmida em intervalos regulares a fim de evitar a retração plástica e garantir o 
processo de hidratação do cimento. 
A Figura 3.7 ilustra toda a etapa de concretagem desde a montagem das 
peças, produção do concreto e introdução do concreto nas fôrmas. 
57 
 
 
Figura 3.7 – Processo de concretagem das vigas. 
Fonte – Autor (2016). 
 
3.3 Montagem dos ensaios 
Os ensaios foram realizados no Laboratório de Materiais e Estruturas do 
Departamento de Engenharia da Universidade Estadual Vale do Acaraú. As vigas 
foram ensaiadas em uma prensa universal com a utilização de adaptadores, que são 
formas metálicas, padrão, existentes com dois apoios flexíveis distantes entre si 62 
cm, e um dispositivo para a distribuição da carga em dois pontos simétricos. A 
Figura 3.8 mostra a prensa utilizada nos ensaios, a Figura 3.9 mostra detalhes da 
prensa e a Figura 3.10 mostra detalhes dos adaptadores. O experimento foi feito 
através do ensaio de cinco vigas de concreto armado pelo método de “Ensaio de 
Sttutgart”. 
58 
 
 
Figura 3.8 – Prensa utilizada nos ensaios das vigas. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Figura 3.9 – Detalhes da prensa utilizada nos ensaios. 
Fonte – Pontes (2013). 
59 
 
 
Figura 3.10 – Detalhes dos adaptadores utilizados na prensa. 
Fonte – Pontes (2013). 
 
3.3.1 Ensaio de Stuttgart 
Para compreender como funciona a distribuição de tensões em uma viga de 
concreto armado, na maioria dos ensaios experimentais, é utilizado o ensaio de 
Stuttgart. Para explicar essa configuração de carregamento deve-se recorrer aos 
estudos sobre o concreto armado feitos pelos pesquisadores Leonhardt e Walther, 
na Alemanha, no início do século passado. Foram esses pesquisadores que 
desenvolveram o ensaio de Stuttgart, através de ensaios experimentais com vigas 
de concreto armado biapoiadas. O método do ensaio tem o objetivo de criar na viga 
ensaiada, um trecho com flexão pura, sem cisalhamento, como é o caso do trecho 
BC, através de duas cargas concentradas simétricas em uma viga biapoiada, assim 
como estabelece trechos solicitados àflexão simples, como é o caso dos trechos AB 
e CD, mostrados na Figura 3.11. 
60 
 
 
Figura 3.11 – Configuração do ensaio de Stuttgart. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Na prensa utilizada nos ensaios realizados para esta pesquisa foram 
utilizados adaptadores que serviriam como apoios e como pontos de aplicação das 
cargas, para realização do ensaio de Stuttgart e a Figura 3.12 ilustra o esquema de 
aplicação das cargas e dos apoios realizadas nas vigas. 
 
Figura 3.12 – Esquema de aplicação de cargas. 
Fonte – Autor (2016). 
 
 
61 
 
3.3.2 Ensaio à compressão axial 
O ensaio de resistência à compressão axial foi realizado a fim de verificar a 
resistência das vigas ensaiadas, para isso foram moldados seis corpos de prova 
(CP) cilíndricos de 10x20cm no momento da concretagem das vigas, de acordo com 
a NBR 5738 (ABNT, 2003). O adensamento foi executado manualmente com o 
auxílio de uma haste metálica. Para isto foram inseridas nos moldes duas camadas 
de concreto com aproximadamente a mesma espessura, cada camada recebeu 
quinze golpes, sempre aplicados pela mesma pessoa visando à uniformidade do 
adensamento. Após 24 horas os corpos de prova foram desmoldados e submetidos 
à cura úmida, onde foram mergulhados em um tanque com água. No período de 
cura, um dos seis CP desapareceu, restando, portanto somente cinco que seriam 
submetidos somente ao ensaio de resistência à compressão axial. 
Os ensaios foram realizados seguindo os preceitos da NBR 5739 (ABNT, 
2007), que consiste em centralizar o CP nas faces dos pratos de carga, de maneira 
que a carga aplicada fosse o mais uniforme possível. Após a ruptura do corpo de 
prova, utilizou-se a carga que foi dividida pela área de seção axial da amostra 
ensaiada, para obter a tensão de ruptura em MPa, formula indicada pela NBR 5739. 
A Figura 3.13 ilustra a realização do ensaio. 
 
Figura 3.13 – Ensaio de corpo de prova à compressão axial. 
Fonte – Autor (2016). 
62 
 
3.4 Procedimentos de ensaio das vigas 
Antes de iniciar os ensaios as cinco vigas foram marcadas com as seguintes 
denominações de X1, X2, X3, X4, e X5. A viga X1 não receberia o reforço, pois 
serviria somente como referência para as demais e as outras quatro receberam 
reforço. Das quatro vigas com reforço, duas seriam coladas com adesivo epóxi com 
parafusos para ajudar na ancoragem das chapas nas vigas, que seriam a X3 e X5, 
e duas receberiam reforço somente com chapas coladas com adesivo epóxi, que 
seriam a X2 e X4. Além disso, as chapas possuíam os comprimentos diferentes, 
mantendo iguais a largura e a espessura. 
 
3.4.1 Pré-fissuração 
A primeira etapa dos ensaios foi a pré-fissuração, onde as vigas que 
receberiam o reforço seriam pré-fissuradas para posteriormente, em outra etapa, 
serem reforçadas. 
A carga de pré-fissuração das vigas que receberiam o reforço foi cerca de 
70% do valor da carga de ruptura das mesmas, portanto as vigas foram pré-
fissuradas com uma carga de 50 kN. 
Então, as quatro vigas que seriam reforçadas foram devidamente 
posicionadas na prensa hidráulica, como mostra as Figuras 3.14, 3.15, 3.16 e 3.17, 
onde receberam uma carga inicial de 5 kN que foi retirada logo em seguida, esse 
procedimento foi realizado a fim de acomodar os materiais da viga e garantir a 
eficácia nos resultados do ensaio. 
 
Figura 3.14 – Vista lateral da viga X2 devidamente posicionada na prensa hidráulica. 
Fonte – Autor (2016). 
63 
 
 
Figura 3.15 – Vista lateral da viga X3 devidamente posicionada na prensa hidráulica. 
Fonte – Autor (2016). 
 
 
Figura 3.16 – Vista lateral da viga X4 devidamente posicionada na prensa hidráulica. 
Fonte – Autor (2016). 
64 
 
 
Figura 3.17 – Vista lateral da viga X5 devidamente posicionada na prensa hidráulica. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Posteriormente, aplicou-se carga de forma progressiva até atingir o valor 50 
kN com o intuito de pré-fissurar as vigas, uma de cada vez, na seguinte ordem X2, 
X3, X4 e X5. As fissuras encontradas foram marcadas com pincel na cor azul. As 
Figuras 3.18, 3.19, 3.20 e 3.21 ilustram as vigas após a pré-fissuração com as 
marcações das fissuras encontradas. 
 
Figura 3.18 – Viga X2 pré-fissurada. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Figura 3.19 – Viga X3 pré-fissurada. 
Fonte – Autor (2016). 
65 
 
 
Figura 3.20 – Viga X4 pré-fissurada. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Figura 3.21 – Viga X5 pré-fissurada. 
Fonte – Autor (2016). 
3.4.2 Reforço das vigas 
Após a pré-fissuração as vigas seriam reabilitadas para então ser reforçadas. 
Das quatro vigas que receberiam o reforço com chapas coladas duas delas 
receberiam também parafusos para auxiliar na aderência entra a chapa e a viga. As 
chapas utilizadas no reforço tinham comprimentos diferentes, mantenho iguais a 
largura e espessura, que era de 10 cm e 3 mm, respectivamente. A viga X2 recebeu 
reforço com a chapa de aço somente colada com dimensões de 50 cm de 
comprimento, 10 cm de largura e 3 mm de espessura. A viga X3 recebeu reforço 
com a chapa de aço colada e parafusada com dimensões também de 50 cm de 
comprimento, 10 cm de largura, 3 mm de espessura e 4 furos com diâmetros de 6,3 
mm. A viga X4 recebeu reforço com a chapa de aço somente colada com dimensões 
de 30 cm de comprimento, 10 cm de largura e 3mm de espessura. E a viga X5 
recebeu reforço com a chapa de aço colada e parafusada com dimensões também 
de 30 cm de comprimento, 10 cm de largura, 3 mm de espessura e 4 furos com 
diâmetros de 6,3 mm. A Figura 3.22 mostra o detalhamento das chapas de aço e a 
Figura 3.23 mostra o detalhamento das vigas com o reforço. 
66 
 
 
Figura 3.22 – Detalhamento das chapas utilizadas nos reforços. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Figura 3.23 – Detalhamento das vigas com o reforço. 
Fonte – Autor (2016). 
 
 Antes de receberem o reforço as vigas foram marcadas no local onde seria 
feita a colagem e os furos. Esse procedimento foi realizado para que não houvesse 
erros no momento da colagem e colocação dos parafusos nas vigas. Após as 
marcações, as vigas foram hachuradas, no local onde seria feita a colagem das 
chapas, com esmerilhadeira e as vigas que receberiam parafusos foram furadas 
com furadeira, como mostra a Figura 3.24. As Figuras 3.25, 3.26, 3.27 e 3.28 
mostram as vigas já com as hachuras e com os furos. 
67 
 
 
Figura 3.24 – Viga X3 sendo furada com furadeira. 
Fonte – Autor (2016). 
 
 
Figura 3.25 – Vista inferior da viga X2 hachurada. 
Fonte – Autor (2016). 
 
 
Figura 3.26 – Vista inferior da viga X3 hachurada e furada. 
Fonte – Autor (2016). 
68 
 
 
Figura 3.27 – Vista inferior da viga X4 hachurada. 
Fonte – Autor (2016). 
 
 
Figura 3.28 – Vista inferior da viga X5 hachurada e furada. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Após as marcações as vigas estavam prontas para receberem o reforço. Para 
aplicação do reforço nas cinco vigas foi utilizada uma embalagem (A + B) de 1 kg do 
produto. Inicialmente efetuou-se a homogeneização dos componentes A e B 
separadamente, em seguida foi feita a mistura de ambos em sua totalidade até obter 
um material uniforme e homogêneo. 
A mistura da resina de base epóxi (embalagem A) com o endurecedor 
(embalagem B) foi realizada manualmente por cinco minutos após abertura das 
embalagens de acordo com as indicações do fabricante. Em seguida o adesivo foi 
aplicado nas chapas, por meio de uma espátula metálica, com uma camada de 
aproximadamente 2 mm e logo depois, quando a chapa já estava com o adesivo, ela 
foi posta no local marcado nas vigas e levemente pressionada para melhor contato 
entre a chapa e a viga. Nas vigas furadas foi introduzido adesivo estrutural dentro 
dos furos e após a colagem das chapas, os parafusos foram inseridos no local dos 
furos, a Figura 3.29 mostra as vigas já reforçadas. 
69 
 
 
Figura 3.29 – Vista inferior das vigas reforçadas. 
Fonte – Autor (2016). 
 
3.4.3 Ensaio até a ruptura 
Sete dias após a realização do reforço, temponecessário para cura final do 
adesivo epóxi, as cinco vigas foram ensaiadas até a sua ruptura. No início do ensaio 
se repetiu a aplicação de uma carga inicial de 5 kN, como na primeira etapa, com o 
objetivo de acomodar a viga, que logo após foi retirada. Posteriormente foi aplicado 
carga de maneira progressiva e uniforme, de 10 em 10 kN verificava-se o 
surgimento de fissuras, como também, a evolução das fissuras já existentes, 
procedendo dessa forma até a ruptura. As fissuras que iam surgindo eram marcadas 
com pincel de cor preta para diferenciar das fissuras já existentes, pois na pré-
fissuração utilizou-se pincel de cor azul, conforme ilustras as Figuras 3.30, 3.31, 
3.32, 3.33 e 3.34. Desse modo foi possível verificar a aderência do reforço, a 
resistência mecânica das mesmas e fazer uma análise do modo de ruptura. 
 
Figura 3.30 – Viga X1 após a ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
70 
 
 
 
 
Figura 3.31 – Viga X2 após a ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Figura 3.32 – Viga X3 após a ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Figura 3.33 – Viga X4 após a ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Figura 3.34 – Viga X5 após a ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
71 
 
3.5 Análises computacionais das vigas ensaiadas 
A análise computacional foi realizada por meio do software Abaqus versão 
6.13 que é baseado em elementos finitos. Foram analisadas como se comportaram 
as vigas X2, X3, X4 e X5 que foram reforçadas com chapas de aço coladas com 
resina epóxi e parafusadas bem como a X1 que não recebeu reforço, servindo 
apenas como referência. A análise computacional tem como objetivo analisar as 
tensões principais de tração e compressão para que possa entender e/ou justificar o 
modo de ruptura das vigas ensaiadas experimentalmente. 
Para a estruturação da modelagem foram feitas algumas inclusões de dados 
para que o programa pudesse trabalhar com a viga de acordo com a realidade, 
portanto na aba materiais, o gráfico tensão-deformação de tração e compressão do 
concreto foi estimado empiricamente pelo método descrito no item 2.1.4.4 do CEB-
FIP Model Code 1990, adotando-se um fck = 30 MPa. Já no gráfico adotado para o 
aço foi o descrito no item 8.3.6 da ABNT NBR 6118: 2004, com uma patamar de 
escoamento igual a 500 MPa. 
O módulo de elasticidade utilizado para o concreto de 30 MPa foi 26,07159 
GPa e para o aço, que inclui as armaduras longitudinal e transversal, os parafusos e 
a chapa de aço, foi de 200 GPa. A densidade utilizada para o concreto foi de 2400 
kg/m³ e para o aço foi de 7800 Kg/m³. O coeficiente de Poisson utilizado para o 
concreto foi de 0,2 e para o aço foi de 0,33. Para a interação entre os materiais, foi 
utilizado um coeficiente de atrito entre o concreto e aço (chapa, armaduras e 
parafusos) de 0,7, a Tabela 4 mostra as características dos materiais tanto do 
concreto como do aço, que inclui as armaduras, os parafusos e as chapas de aço. 
Tabela 4 – Características dos materiais usados no Abaqus. 
CARACTERÍSTICAS CONCRETO AÇO 
MÓDULO DE 
ELASTICIDADE 
26,07159 GPa 200 GPa 
DENSIDADE 2400 kg/m³ 7800 Kg/m³ 
COEFICIENTE DE 
POISSON 
0,2 0,33 
ELEMENTOS (TIPO) C3D4 C3D6 
 
72 
 
Para o concreto, armadura longitudinal e transversal e parafusos foi utilizado 
o tipo de elemento C3D4, um tetraedro linear com 4 nós, exemplificado na Figura 
3.35. Quanto as dimensões dos elementos para o concreto utilizou-se dimensão de 
aproximadamente 2 cm, para armadura longitudinal e transversal utilizou-se 
dimensão de aproximadamente 1 cm e para os parafusos utilizou-se dimensão de 
aproximadamente 0,3 cm. 
 
Figura 3.35 - Elemento C3D4 utilizado para o concreto, armaduras e parafusos. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Para a chapa de aço, o tipo de elemento utilizado foi o C3D6, um prisma 
triangular linear com 6 nós, mostrado na Figura 3.36. A dimensão utilizada para a 
chapa de aço foi de aproximadamente 1 cm. As dimensões são aproximadas porque 
o Abaqus gera a malha de modo que fique o mais próximo possível do valor 
estipulado. No entanto, ainda há alguns elementos que ficam bastante distorcidos. 
 
Figura 3.36 - Elemento C3D6 utilizado para a chapa de aço. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Para as análises das vigas primeiramente foi informado ao software as 
características dos elementos para que o programa pudesse trabalhar o mais 
próximo da realidade, após a informação das características aplicou-se uma carga 
de 30 kN nos pontos de aplicação de carga de acordo com o ensaio de Stuttgart, 
que é quando a viga está na iminência de fissurar, e observou-se as tensões 
principais de tração e compressão das vigas. 
73 
 
4.0 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Neste capítulo são apresentados os resultados obtidos nos ensaios 
experimentais, mostrando os valores de resistência à compressão axial do concreto, 
através do ensaio dos corpos de prova, bem como os mecanismos de ruptura das 
vigas submetidas ao ensaio de Stuttgart. A partir desses resultados foi possível 
verificar as causas de ruptura do elemento estrutural e avaliar a eficiência do reforço 
aplicado. 
 
4.1 Resistência a compressão axial 
Através dos resultados obtidos pelo ensaio de resistência à compressão axial 
de corpos-de-prova cilíndricos verificou-se que as amostras atingiram resistência 
média de 30,3 MPa, um resultado satisfatório considerando que a resistência 
mínima pretendida era de 30 MPa. Foram ensaiados cinco corpos de prova à 
compressão axial e para o cálculo da resistência média foram retirados os dois que 
apresentaram maiores desvios nos resultados, portanto a resistência média foi 
calculada a partir dos três corpos de prova restantes, seguindo as recomendações 
da NBR 5739 (2007). A Tabela 5 apresenta as cargas de ruptura para os três corpos 
de prova, através da divisão desta carga pela área da seção circular do CP obtém-
se a resistência à compressão axial de cada corpo de prova e fazendo uma média 
aritmética dos três tem-se o valor da resistência média. 
TABELA 5 - Cargas de ruptura e resistências à compressão dos corpos de prova 
CP 
CARGA DE 
RUPTURA (kN) 
ÁREA DA SEÇÃO 
TRANSVERSAL 
(cm²) 
RESISTÊNCIA 
(MPa) 
CP 1 238 78,5 30,32 
CP 2 226 78,5 28,79 
CP 3 249 78,5 31,72 
Resistência média à compressão = 30,3 MPa 
 
4.2 Ensaio de stuttgart realizado 
Nos “Ensaios de Stuttgart” reproduzidos em laboratório ficou possível verificar 
os mecanismos de ruptura nas vigas estudadas e também a carga de ruptura. As 
quatro vigas que seriam reforçadas foram submetidas a um ensaio de pré-fissuração 
74 
 
com aplicação de uma carga de 50 KN, posteriormente foram reabilitadas e após o 
período de cura foram submetidas ao ensaio de ruptura, em quanto à viga de 
referência, sem reforço, foi submetida apenas ao ensaio de ruptura. 
 
4.2.1 Viga X1 no ensaio de Stuttgart 
 A viga X1, ilustrada na Figura 4.1, servirá apenas como referência para as 
vigas reforçadas, ela não recebeu reforço e nem foi submetida ao ensaio de pré-
fissuração. É através dessa referência que será analisado se o reforço é eficiente. 
 
Figura 4.1 – Viga X1 antes da ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Dando inicio ao ensaio, a viga foi devidamente posicionada na prensa 
hidráulica onde recebeu uma carga de 5 kN que logo foi retirada, essa carga foi 
aplicada a fim de acomodar os materiais da viga e garantir a eficácia nos resultados 
do ensaio, a seguir foi aplicado carga de 10 kN em 10 kN, a cada intervalo analisa-
se o estádio em que se encontrava a mesma. Até atingir o carregamento de 30 kN a 
viga ainda não apresentava nenhuma fissura visível, ou seja, até este momento a 
viga encontrava-se no estádio I. Com o acréscimo no carregamento até 40 kN o 
concreto esgotou sua resistência á tração, sofreu plastificação e apresentou as 
primeiras fissuras. A partir desse momento a viga encontrava-se no estádio II e a 
armadura longitudinal passaria a absorver as tensões normais de tração da viga, 
seguindo com o ensaionovas fissuras foram aparecendo e as existentes foram 
intensificadas. 
A viga manteve-se no estádio II até atingir 90 kN. Ao intensificar a carga, a 
viga sofreu a ruptura, entrando no estádio III, com uma carga de 111 kN e passou a 
apresentar 14 fissuras visíveis. A viga chegou à ruptura por flexão com deformação 
plástica excessiva do aço, como esperado, e a Figura 4.2 mostra a viga X1 após a 
ruptura. 
75 
 
 
Figura 4.2 – Viga X1 após a ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
4.2.2 Viga X2 no ensaio de Stuttgart 
 
Figura 4.3 – Viga X2 antes da ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
A viga X2 mostrada na Figura 4.3, foi inicialmente submetida ao ensaio de 
pré-fissuração com um carregamento de 50 kN onde surgiram 4 fissuras como 
apresentado na Figura 4.4, logo em seguida a peça foi reabilitada com a adição de 
uma chapa de aço, de 10 cm de largura, 50 cm de comprimento e 3 mm de 
espessura, colada com adesivo estrutural de base epóxi. A chapa foi colada na face 
inferior onde já havia sido marcada anteriormente. 
 
Figura 4.4 – Viga X2 pré-fissurada. 
Fonte – Autor (2016). 
 
76 
 
Na última etapa do ensaio a viga X2 recebeu carga até a sua ruptura. Esta se 
manteve no estádio I até a aplicação da carga de 30 KN. Com 40 kN as fissuras já 
marcadas na pré-fissuração começaram a se abrir e a viga entrou no estádio II, 
mantendo-se neste até alcançar a carga de 110 kN com 14 fissuras visíveis. Ao 
prosseguir com o ensaio a viga não abria mais fissuras, mas ainda suportou uma 
carga de 115 kN quando se rompeu e atingiu o estádio III, ainda com as 14 fissuras, 
como mostra a Figura 4.5. Vale salientar que com a carga de 55 kN o reforço 
descolou na extremidade esquerda, portanto a carga de ruptura foi suportada 
apenas pela armadura longitudinal, logo o mecanismo de ruptura da viga X2 foi 
flexão com deformação plástica excessiva com descolamento da chapa. 
 
FIGURA 4.5 – Viga X2 após a ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
O que se pode destacar da viga X2 em comparação com a viga X1 é o fato de 
não ter surgido fissuras na região de flexão pura devido à adição do reforço. Quanto 
à carga de ruptura, a viga X2 se mostrou mais resistente, pois se rompeu com uma 
carga superior a da viga X1. 
 
4.2.3 Viga X3 no ensaio de Stuttgart 
 
Figura 4.6 – Viga X3 antes da ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
77 
 
A viga X3 mostrada na Figura 4.6 também foi inicialmente pré-fissurada com 
um carregamento de 50 kN onde surgiram 3 fissuras como apresentado na Figura 
4.7. Logo em seguida a peça foi reabilitada com a adição de uma chapa de aço de 
10 cm de largura, 50 cm de comprimento e 3 mm de espessura, colada com adesivo 
estrutural de base epóxi e com 4 parafusos. A chapa e os parafusos foram 
posicionados na face inferior onde já havia sido marcada anteriormente. 
 
Figura 4.7 – Viga X3 pré-fissurada. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Na última etapa dos ensaios a viga X3 recebeu carga até a sua ruptura. Esta 
se manteve no estádio I até a aplicação da carga de 40 KN entrando para o estádio 
II ao receber a carga de 50 KN quando apareceram as primeiras fissuras no local 
marcado na pré-fissuração, mantendo-se neste estádio até alcançar a carga de 110 
kN com 18 fissuras visíveis. A partir desse momento a viga não apresentou mais 
fissuras, porém suportou o carregamento de 132 kN quando se rompeu, entrando no 
estádio III ainda com 18 fissuras como mostra a Figura 4.8. Vale salientar que à 
medida que ia sendo aplicada a carga o reforço ia se descolando da viga e que os 
parafusos geraram campos de tensões fazendo a viga se romper por cisalhamento 
por compressão diagonal (esmagamento da biela), porém a viga se mostrou muito 
dúctil, até antes do esmagamento da biela, pois suportou uma grande deformação. A 
Figura 4.9 mostra a biela esmagada e o reforço descolado. 
 
78 
 
 
Figura 4.8 – Viga X3 após a ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
 
Figura 4.9 – Esmagamento da biela e reforço descolado da viga X3 após a ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
O que se pode destacar da viga X3, assim como na viga X2 em comparação 
com a viga X1 é o fato de não ter surgido fissuras na região de flexão pura devido à 
adição do reforço. Quanto à carga de ruptura, a viga X3 se mostrou mais resistente 
do que a viga de referência e também mais resistente que a viga X2, pois se rompeu 
com uma carga superior. Isso pode ser explicado pelo fato de o parafuso ter 
auxiliado na ancoragem, porém induziu a viga a se romper por cisalhamento por 
compressão diagonal (esmagamento da biela), um mecanismo de ruptura que não é 
muito comum de acontecer. 
 
 
4.2.4 Viga X4 no ensaio de Stuttgart 
79 
 
 
Figura 4.10 – Viga X4 antes da ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
A viga X4 mostrada na Figura 4.10 também foi inicialmente pré-fissurada com 
um carregamento de 50 kN onde surgiram 3 fissuras como apresentado na Figura 
4.11. Logo em seguida a peça foi reabilitada com a adição de uma chapa de aço de 
10 cm de largura, 30 cm de comprimento e 3 mm de espessura colada com adesivo 
estrutural de base epóxi. A chapa foi colada na face inferior onde já havia sido 
marcada anteriormente. 
 
Figura 4.11 – Viga X4 pré-fissurada. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Após a reabilitação a viga X4 foi submetida ao ensaio onde recebeu carga até 
sua ruptura. Esta se manteve no estádio I até a aplicação da carga de 40 kN 
entrando para o estádio II ao receber a carga de 50 kN quando apareceu a primeira 
fissura mantendo-se neste até alcançar a carga de 130 kN com 21 fissuras visíveis. 
Ao atingir a carga de 135 kN ocorreu a ruptura e a viga entrou no estádio III com 22 
fissuras como mostra a Figura 4.12. Vale salientar que surgiram várias fissuras entre 
os pontos de aplicação de carga, no entanto o reforço não deslocou como mostra a 
Figura 4.13. À medida que ia sendo aplicada a carga, a viga ia deformando e como o 
reforço não havia descolado, mostrando que teve boa aderência à viga, ele puxou 
consigo a região em que estava colado, como mostra a Figura 4.14. Portanto não se 
pode dizer que a viga X4 se rompeu por flexão com deformação plástica excessiva 
80 
 
do aço, porque como o reforço não descolou da viga, ele ainda estava suportando a 
carga. O reforço suportou a carga aplicada até o concreto atingir sua deformação 
máxima. Logo o mecanismo de ruptura da viga X4 foi flexão por esmagamento da 
zona comprimida. 
 
Figura 4.12 – Viga X4 após a ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
 
Figura 4.13 – Reforço da viga X4 após a ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
 
Figura 4.14 – Reforço da viga X4 puxando a região em que está colado. 
Fonte – Autor (2016). 
81 
 
O que se pode destacar da viga X4 em comparação com a viga X1 é o 
surgimento de muitas fissuras na região de flexão pura, devido à aderência da chapa 
ao concreto ter sido eficiente e o reforço não ter descolado e sim puxado a região 
em que ele estava colado, gerando as fissuras. Quanto à carga de ruptura a X4 se 
mostrou mais resistente do que a X1 e também mais resistente do que as vigas X2 e 
X3, pois apresentou uma carga superior e o seu reforço não descolou. O fato da viga 
X4 ter suportado uma carga superior que as demais vigas ensaiadas foi devido a 
aderência entre a chapa e a viga ter se mostrado muito eficiente. 
 
4.2.5 Viga X5 no ensaio de Stuttgart 
 
Figura 4.15 – Viga X5 antes da ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
A viga X5 mostrada na Figura 4.15 também foi inicialmente pré-fissurada com 
um carregamento de 50 kN onde surgiram 2 fissuras como apresentado na Figura 
4.16, logo em seguida a peça foi reabilitada com a adição de uma chapa de aço de 
10 cm de largura, 50 cm de comprimento e 3 mm de espessura colada com adesivo 
estrutural de base epóxi e com 4 parafusos. A chapa e os parafusos foram 
posicionados na face inferior onde já havia sido marcada anteriormente. 
 
Figura 4.16 – Viga X5 pré-fissurada. 
Fonte – Autor (2016).82 
 
Após a reabilitação a viga X5 foi submetida ao ensaio onde recebeu carga até 
sua ruptura. Esta se manteve no estádio I até a aplicação da carga de 30 kN 
entrando para o estádio II ao receber a carga de 40 kN quando apareceu a primeira 
fissura mantendo-se neste até alcançar a carga de 120 kN com 18 fissuras visíveis. 
Ao atingir a carga de 125 kN ocorreu a ruptura e a viga entrou no estádio III com 
ainda 18 fissuras como mostra a Figura 4.17. Vale salientar que o reforço não 
descolou da viga, como mostra a Figura 4.18, mas os parafusos geraram campos de 
tensões induzindo a formação de fissuras na região onde eles estavam, como 
mostra a Figura 4.19, fazendo a viga se romper por flexo-cisalhamento. 
 
Figura 4.17 – Viga X5 após a ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
 
Figura 4.18 – Reforço da viga X5 após a ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
83 
 
 
Figura 4.19 – Formação de fissuras na região dos parafusos na viga X5 após a 
ruptura. 
Fonte – Autor (2016). 
 
O que se pode destacar da viga X5 em comparação com a viga X1 é que não 
houve formação de fissuras na região de flexão pura devido os parafusos terem 
induzido o surgimento das fissuras na região onde eles estavam, assim como 
ocorreu com a viga X3, porém na viga X5 não houve esmagamento da biela. Quanto 
à carga de ruptura a viga X5 se mostrou mais resistente que a viga de referência, 
pois se rompeu com uma carga superior, porém se mostrou menos resistente que a 
viga X4 mostrando que o auxilio da ancoragem com o uso de parafusos para a 
chapa de aço de menor comprimento não foi eficiente. 
 
4.3 Análises das tensões das vigas através do software abaqus 
A análise computacional foi realizada por meio do software Abaqus CAE 
versão 6.13 que é baseado em elementos finitos, no entanto Para as vigas X1, X2, 
X3, X4 e X5 foram feitas somente análises lineares para uma simples orientação dos 
campos de compressão (bielas) e campos de tração (tirantes). 
 
4.3.1 Viga X1 na análise do software 
Através da análise computacional feita na viga X1 é possível observar que os 
campos de tração surgiram na região da armadura longitudinal e campos de 
compressão na região entre os pontos de aplicação da carga, porém como a viga 
está dimensionada no domínio 2 a resistência a tração é menor do que a resistência 
a compressão e devido a isso a viga se rompeu por flexão com deformação plástica 
excessiva, como pode ser visto na Figura 4.20. 
84 
 
 
 
Figura 4.20 – Viga X1 rompida e com as tensões principais de compressão e de 
tração. 
Fonte – Autor (2016). 
 
 
 
 
 
Viga X1 – carga de ruptura = 111 kN 
Ruptura por flexão com deformação plástica 
excessiva 
Tensões de compressão 
 
Tensões de tração 
85 
 
4.3.2 Viga X2 na análise do software 
Na análise computacional da viga X2 apareceram campos de tensões de 
compressão e de tração assim como na viga X1, só que na viga X2 devido a 
colagem da chapa de aço surgiram campos de tensão de tração e compressão 
também entre a chapa e a viga. Logo com a formação desses campos de tensões 
entre a viga e a chapa, o reforço não resistiu e descolou e então a viga se rompeu 
por flexão com deformação plástica excessiva com descolamento da chapa, como 
pode ser visto na Figura 4.21. 
 
 
Figura 4.21 – Viga X2 rompida e com as tensões principais de compressão e de 
tração. 
Fonte – Autor (2016). 
 
Viga X2 – carga de ruptura = 115 kN 
Ruptura por flexão com deformação plástica 
excessiva com descolamento da chapa 
Tensões de compressão 
 
Tensões de tração 
86 
 
4.3.3 Viga X3 na análise do software 
Na análise computacional da viga X3 é possível observar a formação dos 
campos de tensão de tração e compressão. Inclusive, na região em que o parafuso 
está ancorado ao reforço é possível observar que há o surgimento de uma biela que 
se sobrepõe com a biela principal causando a ruptura por compressão diagonal, 
visto que essa região já sofre com a ação do cisalhamento, como mostra a figura 
4.22. 
 
Figura 4.22 – Viga X3 rompida e com as tensões principais de compressão e de 
tração. 
Fonte – Autor (2016). 
 
 
Viga X3 – carga de ruptura = 132 kN 
Ruptura por cisalhamento por compressão 
diagonal 
Tensões de compressão 
 
Tensões de tração 
87 
 
4.3.4 Viga X4 na análise do software 
Na análise computacional da viga X4 assim como na viga X1 é possível 
observar que os campos tensão de tração surgiram na região da armadura 
longitudinal e os campos de tensão de compressão na região entre os pontos de 
aplicação da carga e da mesma forma que na viga X2 surgiram campos de tensão 
de tração e compressão também entre a chapa e a viga, porém na viga X4 não 
houve descolamento da chapa e então a viga veio a se romper por flexão por 
esmagamento da zona comprimida, pois o reforço resistiu as tensões geradas de 
acordo com o aumento da carga, como mostrado na Figura 4.23. 
 
Figura 4.23 – Viga X4 rompida e com as tensões principais de compressão e de 
tração. 
Fonte – Autor (2016). 
Viga X4 – carga de ruptura = 135 kN 
Ruptura por flexão com esmagamento da 
zona comprimida 
Tensões de compressão 
 
Tensões de tração 
88 
 
4.3.5 Viga X5 na análise do software 
Na análise computacional da viga X5 assim como nas demais vigas é 
possível observar a formação de campos de tensão de tração e compressão e na 
região onde o parafuso está ancorado ao reforço é possível observar que há o 
surgimento de uma biela que se uni com a biela principal, no entanto como a chapa 
de aço colada na viga X5 tem comprimento menor que a da X3 e por essa região 
não ter ação do cisalhamento isso teria gerado um campo de tensão que induziu a 
viga a se romper por flexo-cisalhamento, como mostrado na Figura 4.24. 
 
Figura 4.24 – Viga X5 rompida e com as tensões principais de compressão e de 
tração. 
Fonte – Autor (2016). 
Viga X5 – carga de ruptura = 125 kN 
Ruptura por flexo-cisalhamento 
Tensões de compressão 
 
Tensões de tração 
89 
 
5.0 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS 
 
5.1 Conclusões 
O principal objetivo desta pesquisa é verificar a eficiência dos reforços 
utilizados em vigas de concreto armado através da adição de chapas de aço coladas 
com adesivo estrutural de base epóxi e através da adição de chapas de aço coladas 
com adesivo epóxi e parafusadas considerando a influência na resistência mecânica 
da viga e a aderência do reforço ao concreto, analisando as vantagens e 
desvantagens entre eles. 
Através dos resultados obtidos nos ensaios pode-se concluir que esse 
objetivo foi cumprido, pois o reforço se mostrou eficiente visto que todas as vigas se 
romperam com uma carga superior a da viga de referência. Porém, houve diferenças 
nos resultados quando comparadas as vigas somente coladas com as coladas e 
parafusada e também em relação ao comprimento do reforço. 
 Quando comparados os resultados das vigas é possível perceber que a viga 
X4, que foi reforçada com uma chapa de comprimento menor e somente colada, se 
mostrou a mais eficiente quanto à resistência e quanto a aderência, pois suportou 
uma carga superior que a carga da viga de referência e demais vigas. Ela suportou 
uma carga cerca de 22% maior que a da viga de referência e seu reforço não 
descolou, mostrando que a aderência também foi eficiente. 
 Com relação aos furos através dos resultados foi possível concluir que é uma 
boa forma de ancoragem para esse tipo de reforço só que a posição na qual ele for 
colocado tem que ser levada em consideração, pois ele gera uma sobreposição de 
tensões. Na viga X3, que tem reforço com chapa de maior comprimento colada e 
parafusada, os parafusos, que estavam em uma região de cisalhamento se 
mostraram eficiente, pois a viga se rompeu com uma carga considerável em relação 
a viga de referencia e as demais vigas, porém eles induziram a ruptura por 
cisalhamento por compressão diagonal, esmagamento da biela comprimida, que é 
um tipo de rupturaque não é muito comum de ocorrer. Já no casa da viga X5, que 
tem o reforço com chapa de aço de comprimento menor colada e parafusada, o 
parafuso também gerou uma sobreposição de tensões, deixando a região onde ele 
estava ancorado frágil induzindo a viga a se romper por flexo-cisalhamento. 
Portanto o reforço de vigas de concreto armado por meio de chapas de aço 
coladas além de ter se mostrado eficiente tem as vantagens de que não há 
90 
 
necessidade de se cortar a viga preservando suas armaduras longitudinal e 
transversal, não há mudança geométrica da viga, ou seja, o aumento de seção é 
praticamente irrelevante, a aplicação do reforço é rápida e não necessita de mão de 
obra especializada como em outros métodos, também têm a vantagem de não 
apresentar vibrações ou ruídos durante sua aplicação, o que não acontece com o 
reforço por meio de chapas de aço com a utilização de parafusos para auxiliar na 
ancoragem, pois é preciso furar as vigas e isso gera muita vibração além do 
desgaste físico de quem está furando. 
 
5.2 Sugestões para trabalhos futuros 
Como uma forma de explorar o conhecimento sobre reforço em vigas e visto 
que é um tema bem abrangente, a seguir são apresentadas algumas sugestões para 
trabalhos futuros, nesta área de pesquisa: 
 Uso de reforço sem parafuso para auxiliar na ancoragem, no caso melhorar a 
aderência no reforço com chapas de aço coladas, visto que é um tipo de 
reforço de fácil execução; 
 Ou se houver mesmo a necessidade de um mecanismo auxiliar para 
ancoragem, mudar a posição do parafuso de modo que ele não gere tensões; 
 Adotar outros tipos de reforço como no caso o reforço com fibra de carbono. 
 
 
91 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
ALMEIDA, T. G. M. de. Reforço de vigas de concreto armado por meio de cabos 
externos protendidos. Universidade de São Paulo. São Carlos, 2001. 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 5738: 
Concreto - Procedimentos para moldagem e cura de corpos-de-prova. Rio de 
Janeiro: ABNT, 2008. 
 
______. NBR 5739: Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-prova 
cilíndricos. Rio de Janeiro: ABNT, 2007. 
 
______. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. Rio de 
Janeiro: ABNT, 2014. 
 
BARROS, A. R. de. Avaliação do comportamento de vigas de concreto auto-
densável reforçado com fibras de aço. Universidade Federal de Alagoas. Centro 
de Tecnologia. Maceió, 2009. 
 
BASTOS, P. S. dos S., Fundamentos do concreto armado. Notas de aula, 
UNESP, Bauru, 2006. 
 
BEBER, A. J. Avaliação do desempenho de vigas de concreto armado 
reforçadas com lâminas de fibras de carbono. Porto Alegre: CPGEP/UFRGS, 
1999. 
 
CÁNOVAS, M. F. Patologia e Terapia do Concreto Armado. São Paulo, Pini, 
1988. 
 
CARNEIRO, M. D. Estudo téorico-experimental do reforço de vigas através da 
adição de barras de aço e adesivo epóxi. Projeto de Graduação - Universidade 
Estadual Vale do Acaraú, Sobral, 2013. 
 
CARNEIRO, R. J. de F. M. Análise de vigas protendidas de pontes reforçadas à 
flexão com polímeros estruturados com fibras de carbono submetidas a 
carregamento estático e cíclico. Universidade de Brasília. Brasília, 2006. 
 
CLÍMACO, J. C. T. de S. Estruturas de concreto armado: Fundamento de 
projetos, dimensionamento e verificação. 2ª Ed. Revisada. Brasília, Finatec, 
2008. 
 
FUSCO, P. B. Estruturas de concreto: Solicitações tangenciais. Ed. Pini. São 
Paulo, 2008. 
 
MACHADO, A. de P. Reforço de estruturas de concreto armado com fibras de 
carbono. São Paulo, 2002. 
MUNIZ, R. H. do N. Estudo téorico-experimental do reforço de vigas através da 
adição de chapas de aço e adesivo epóxi. Projeto de Graduação - Universidade 
Estadual Vale do Acaraú, Sobral, 2013. 
92 
 
 
PERELLES, D. H. Estudo analítico do comportamento de uma viga biapoiada de 
concreto armado reforçada com um compósito de fibra de carbono. 
Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2013. 
 
PIMENTA, T. M. Comportamento estrutural de vigas de concreto armado 
reforçadas com chapas metálicas, coadas com geopolímero, e com mantas de 
sisal coladas com resina epóxi. Projeto de Graduação - Universidade Federal da 
Paraíba, João Pessoa, 2012. 
 
PONTES, A. E. de A. Análise experimental da influência de furos verticais em 
vigas de concreto armado. Universidade Estadual Vale do Acaraú, Sobral, 2013. 
 
REIS, A. P. A. Reforço de vigas de concreto armado por meio de barras de aço 
adicionadas ou chapas de aço e argamassa de alto desempenho. Dissertação 
(Mestrado) - Universidade de São Paulo, São Paulo, 1998. 
 
REIS, L. S. N. Sobre a recuperação e reforço de estruturas de concreto armado. 
Tese (Mestrado em Engenharia de Estruturas) – Escola de Engenharia, 
Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2001. 
 
SILVA, E. A. da. Técnicas de recuperação e reforço de estruturas de concreto 
armada. Universidade Anhaembi Morumbi, São Paulo, 2006. 
 
SILVA, P. A. S. C. M. Comportamento de estruturas de betão reforçadas por 
colagem exterior de sistemas de CFRP. Faculdade de Engenharia da 
Universidade do Porto, Porto, 2008.that the reinforcement has proved effective 
both resistance and adhesion, since all beams reinforced with broken load greater 
than the reference beam. 
Keywords: Reinforcement. Beams. Steel plates. Screws. 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
mm milímetro 
cm centímetro 
m Metro 
dm³ Decímetro ao cubo 
m² Metro ao quadrado 
cm² Centímetro ao quadrado 
l Litro 
kg Quilograma 
N Newton 
kN Quilonewton 
kg/dm³ Quilograma por decímetro ao cubo 
kg/l Quilograma por litro 
kg/m² Quilograma por metro quadrado 
kNm Quilonewton metro 
MPa Megapascal 
GPa Gigapascal 
NBR Norma Brasileira Regulamentadora 
ELU Estado Limite último 
PRF Polímero Reforçado com fibra 
CEN Comité Europeu de Normalização 
CP-II-Z Cimento Portland composto com pozolana 
CP Corpo de prova 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 2.1 - Fissuração de vigas contínuas sujeitas a cargas concentradas............ 24 
Figura 2.2 - Modelo resistente global de vigas de concreto armado......................... 24 
Figura 2.3 - Força na armadura transversal.............................................................. 24 
Figura 2.4 - Estádio Ia e Ib das seções de concreto armado sob flexão pura.......... 25 
Figura 2.5 - Estádio II das seções de concreto armado sob flexão pura.................. 26 
Figura 2.6 - Estádio III das seções de concreto armado sob flexão pura ................ 27 
Figura 2.7 - Diagrama dos domínios de deformações.............................................. 27 
Figura 2.8 - Tração uniforme na reta A..................................................................... 28 
Figura 2.9 - Tração não uniforme no domínio 1........................................................ 28 
Figura 2.10 - Casos de solicitação e diagrama genérico de deformações do domínio 
2 ........................................................................................................................... ..... 29 
Figura 2.11 - Casos de solicitação e diagrama genérico de deformações do domínio 
3................................................................................................................................. 30 
Figura 2.12 - Casos de solicitação e diagrama genérico de deformações do domínio 
4................................................................................................................................. 30 
Figura 2.13 - Casos de solicitação e diagrama genérico de deformações do domínio 
4A.............................................................................................. ................................ 31 
Figura 2.14 - Compressão não uniforme no domínio 5............................................. 32 
Figura 2.15 - Compressão uniforme na reta b........................................................... 32 
Figura 2.16 - Viga com ruptura por flexão com deformação plástica excessiva do 
aço...................................................................................................................... ....... 33 
Figura 2.17 - Viga com ruptura por flexão com esmagamento da zona 
comprimida................................................................................................................ 34 
Figura 2.18 - Viga com ruptura por cisalhamento por tração diagonal..................... 34 
Figura 2.19 - Viga com ruptura por cisalhamento por compressão diagonal............ 35 
Figura 2.20 - Viga com ruptura por esmagamento da mesa devido ao esforço 
cortante..................................................................................................................... . 36 
Figura 2.21 - Viga com ruptura por deficiência da ancoragem da armadura 
longitudinal......................................................................................................... ....... 36 
Figura 2.22 - Viga com ruptura por deficiência de ancoragem da armadura de 
reforço..................................................................................................................... .. 37 
Figura 2.23 - Reforço realizado por meio de aço e adesivo estrutural...................... 38 
Figura 2.24 - Reforço realizado por meio de chapas de aço coladas e 
parafusadas............................................................................................................... 41 
Figura 2.25 - Dimensões das vigas em estudo......................................................... 43 
Figura 2.26 - Extensômetro locado no centro da viga............................................... 43 
Figura 2.27 - Descolamento da chapa de aço da viga.............................................. 44 
Figura 2.28 - Fissuração da viga reforçada com manta de sisal............................... 45 
Figura 2.29 - Esquema das dimensões das vigas..................................................... 46 
Figura 2.30 – Detalhamento das vigas...................................................................... 46 
Figura 2.31 - Vigas já reforçadas em fase de cura.................................................... 47 
Figura 2.32 - Viga M1 após a ruptura........................................................................ 48 
Figura 2.33 - Viga M2 após a ruptura........................................................................ 48 
Figura 2.34 - Viga M3 após a ruptura........................................................................ 49 
Figura 2.35 - Viga M4 após a ruptura........................................................................ 49 
Figura 2.36 - Viga M5 após a ruptura........................................................................ 50 
Figura 3.1 - Materiais utilizados na confecção do concreto...................................... 52 
Figura 3.2 - Chapas de aço e os parafusos utilizados no reforço............................. 53 
Figura 3.3 - Adesivo epóxi utilizado no reforço......................................................... 54 
Figura 3.4 - Geometria das vigas.............................................................................. 55 
Figura 3.5 - Detalhamento das vigas......................................................................... 55 
Figura 3.6 - Armadura das vigas............................................................................... 56 
Figura 3.7 - Processo de concretagem das vigas..................................................... 57 
Figura 3.8 - Prensa utilizada nos ensaios das vigas................................................. 58 
Figura 3.9 - Detalhes da prensa utilizada nos ensaios.............................................. 58 
Figura 3.10 - Detalhes dos adaptadores utilizados na prensa.................................. 59 
Figura 3.11 - Configuração do ensaio de Stuttgart.................................................... 60 
Figura 3.12 - Esquema de aplicação de cargas........................................................ 60 
Figura 3.13 - Ensaio de corpo de prova à compressão axial.................................... 61 
Figura 3.14 - Vista lateral da viga X2 devidamente posicionada na prensa 
hidráulica................................................................................................................... 62 
Figura 3.15 - Vista lateral da viga X3 devidamente posicionada na prensa 
hidráulica................................................................................................................... 63 
Figura 3.16 - Vista lateral da viga X4 devidamente posicionada na prensa 
hidráulica................................................................................................................... 63 
 
Figura 3.17 - Vista lateral da viga X5 devidamente posicionada na prensa 
hidráulica................................................................................................................... 64 
Figura 3.18 - Viga X2 pré-fissurada........................................................................... 64 
Figura 3.19 - Viga X3 pré-fissurada...........................................................................64 
Figura 3.20 - Viga X4 pré-fissurada........................................................................... 65 
Figura 3.21 - Viga X5 pré-fissurada........................................................................... 65 
Figura 3.22 - Detalhamento das chapas utilizadas nos reforços.............................. 66 
Figura 3.23 - Detalhamento das vigas com o reforço................................................ 66 
Figura 3.24 - Viga X3 sendo furada com furadeira.................................................... 67 
Figura 3.25 - Vista inferior da viga X2 hachurada..................................................... 67 
Figura 3.26 - Vista inferior da viga X3 hachurada e furada....................................... 67 
Figura 3.27 - Vista inferior da viga X4 hachurada..................................................... 68 
Figura 3.28 - Vista inferior da viga X5 hachurada e furada....................................... 68 
Figura 3.29 - Vista inferior das vigas reforçadas....................................................... 69 
Figura 3.30 - Viga X1 após a ruptura........................................................................ 69 
Figura 3.31 - Viga X2 após a ruptura........................................................................ 70 
Figura 3.32 - Viga X3 após a ruptura........................................................................ 70 
Figura 3.33 - Viga X4 após a ruptura........................................................................ 70 
Figura 3.34 - Viga X5 após a ruptura........................................................................ 70 
Figura 3.35 - Elemento C3D4 utilizado para o concreto, armaduras e parafusos.... 72 
Figura 3.36 - Elemento C3D6 utilizado para a chapa de aço.................................... 72 
Figura 4.1 - Viga X1 antes da ruptura....................................................................... 74 
Figura 4.2 - Viga X1 após a ruptura.......................................................................... 75 
Figura 4.3 - Viga X2 antes da ruptura....................................................................... 75 
Figura 4.4 - Viga X2 pré-fissurada............................................................................. 75 
Figura 4.5 - Viga X2 após a ruptura.......................................................................... 76 
Figura 4.6 – Viga X3 antes da ruptura....................................................................... 76 
Figura 4.7 - Viga X3 pré-fissurada............................................................................. 77 
Figura 4.8 - Viga X3 após a ruptura.......................................................................... 78 
Figura 4.9 - Esmagamento da biela e reforço descolado da viga X3 após a 
ruptura....................................................................................................................... 78 
Figura 4.10 - Viga X4 antes da ruptura..................................................................... 79 
Figura 4.11 - Viga X4 pré-fissurada........................................................................... 79 
Figura 4.12 - Viga X4 após a ruptura........................................................................ 80 
Figura 4.13 - Reforço da viga X4 após a ruptura...................................................... 80 
Figura 4.14 - Reforço da viga X4 puxando a região em que está colado................. 80 
Figura 4.15 - Viga X5 antes da ruptura..................................................................... 81 
Figura 4.16 - Viga X5 pré-fissurada.......................................................................... 81 
Figura 4.17 - Viga X5 após a ruptura........................................................................ 82 
Figura 4.18 - Reforço da viga X5 após a ruptura...................................................... 82 
Figura 4.19 - Formação de fissuras na região dos parafusos na viga X5 após a 
ruptura...................................................................................................................... . 83 
Figura 4.20 - Viga X1 rompida e com as tensões principais de compressão e de 
tração........................................................................................................................ . 84 
Figura 4.21 - Viga X2 rompida e com as tensões principais de compressão e de 
tração........................................................................................................................ . 85 
Figura 4.22 - Viga X3 rompida e com as tensões principais de compressão e de 
tração........................................................................................................................ . 86 
Figura 4.23 - Viga X4 rompida e com as tensões principais de compressão e de 
tração......................................................................................................................... 87 
Figura 4.24 - Viga X5 rompida e com as tensões principais de compressão e de 
tração.................................................................................................................... ..... 88 
 
 
LISTA DE SÍMBOLOS 
 
σt tensão normal de tração 
σc tensão normal de compressão 
d altura útil 
h altura da viga 
≤ menor ou igual que 
εs deformação especifica do aço 
εyd deformação de início de escoamento do aço 
fyd resistência de cálculo ao escoamento do aço da armadura 
∞ infinito 
bw base da viga 
fc resistência característica do concreto 
fck resistência característica à compressão do concreto 
fy tensão de escoamento 
frupt tensão de ruptura 
‰ por mil 
°c Graus Celsius 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 01 - Características dos materiais utilizados na confecção do concreto....... 51 
Tabela 02 - Características do aço utilizado nas vigas............................................. 52 
Tabela 03 - Características das chapas utilizadas no reforço................................... 52 
Tabela 04 - Características dos materiais usados no Abaqus.................................. 71 
Tabela 05 - Cargas de ruptura e resistências à compressão dos corpos de 
prova.......................................................................................................................... 73 
 
 
SUMÁRIO 
 
RESUMO................................................................................................................ ..... 7 
ABTRACT................................................................................................................... 8 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS..................................................................... 9 
LISTA DE FIGURAS................................................................................................. 10 
LISTA DE SÍMBOLOS.............................................................................................. 14 
LISTA DE TABELAS................................................................................................ 15 
1.0 INTRODUÇÃO..................................................................................................... 19 
1.1 Objetivos............................................................................................................ 20 
1.1.1 Geral............................................................................................... .................. 20 
1.1.2 Especifico......................................................................................................... 20 
1.2 Justificativa........................................................................................................ 20 
1.3 Estrutura do trabalho........................................................................................ 20 
2.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................................................................... 22 
2.1 Considerações iniciais......................................................................................22 
2.2 Comportamento de vigas na flexão................................................................. 23 
2.3 Estádios de carregamento................................................................................ 25 
2.4 Domínios de deformação.................................................................................. 27 
2.4.1 Reta A................................................................................................ ............... 27 
2.4.2 Domínio 1......................................................................................................... 28 
2.4.3 Domínio 2......................................................................................................... 29 
2.4.4 Domínio 3......................................................................................................... 29 
2.4.5 domínio 4.......................................................................................................... 30 
2.4.6 Domínio 4A....................................................................................................... 31 
2.4.7 Domínio 5..................................................................................................... .... 31 
2.4.8 Reta B..................................................................................................... .......... 32 
2.5 Mecanismos de ruptura.................................................................................... 32 
2.5.1 Ruptura por flexão............................................................................................ 33 
2.5.2 Ruptura de cisalhamento por tração diagonal.................................................. 34 
2.5.3 Ruptura de cisalhamento por compressão diagonal, por esmagamento da biela 
comprimida................................................................................................................ 35 
2.5.4 Ruptura por esmagamento da mesa devido ao esforço 
cortante...................................................................................................................... 35 
2.5.5 Ruptura por deficiência de ancoragem da armadura 
longitudinal................................................................................................................ 36 
2.5.6 Ruptura por deficiência de ancoragem da armadura de 
reforço....................................................................................................................... 36 
2.6 Tipos de reforço................................................................................................ 37 
2.6.1 Reforço por adição de barras de aço e adesivo epóxi..................................... 38 
2.6.2 Reforço por meio da aplicação de polímero reforçado com fibra de 
carbono...................................................................................................................... 38 
2.6.3 Reforço por meio de protensão........................................................................ 39 
2.6.4 Reforço por meio de chapas de aço colada e parafusadas............................. 40 
2.7 Instruções normativas sobre reforço em vigas.............................................. 41 
2.8 Trabalhos na área.............................................................................................. 42 
2.8.1 Estudo de Pimenta (2012)................................................................................ 42 
2.8.2 Estudo de Muniz (2015)................................................................................... 45 
3.0 PROGRAMA EXPERIMENTAL.......................................................................... 51 
3.1 Materiais............................................................................................................. 51 
3.1.1 Concreto........................................................................................................... 51 
3.1.2 Barras de aço................................................................................................... 52 
3.1.3 Chapas de aço................................................................................................. 52 
3.1.4 Adesivo epóxi................................................................................................... 53 
3.2 Detalhamento das vigas ensaiadas................................................................. 54 
3.2.1 Geometria das vigas ensaiadas....................................................................... 54 
3.2.2.1 Armaduras..................................................................................................... 55 
3.2.2.2 Concretagem das vigas................................................................................. 56 
3.3 Montagem dos ensaios..................................................................................... 57 
3.3.1 Ensaio de Stuttgart........................................................................................... 59 
3.3.2 Ensaio à compressão axial............................................................................... 61 
3.4 Procedimentos de ensaio das vigas................................................................ 62 
3.4.1 Pré-fissuração.................................................................................................. 62 
3.4.2 Reforço das vigas............................................................................................. 65 
3.4.3 Ensaio até a ruptura......................................................................................... 69 
3.5 Análises computacionais das vigas ensaiadas.............................................. 71 
4.0 RESULTADOS E DISCUSSÕES........................................................................ 73 
4.1 Resistência a compressão axial...................................................................... 73 
4.2 Ensaio de Stuttgart realizado........................................................................... 73 
4.2.1 Viga X1 no ensaio de Stuttgart......................................................................... 74 
4.2.2 Viga X2 no ensaio de Stuttgart......................................................................... 75 
4.2.3 Viga X3 no ensaio de Stuttgart......................................................................... 76 
4.2.4 Viga X4 no ensaio de Stuttgart......................................................................... 79 
4.2.5 Viga X5 no ensaio de Stuttgart......................................................................... 81 
4.3 Análises das tensões das vigas através do software abaqus...................... 83 
4.3.1 Viga X1 na análise do software........................................................................ 83 
4.3.2 Viga X2 na análise do software........................................................................ 85 
4.3.3 Viga X3 na análise do software........................................................................ 86 
4.3.4 Viga X4 na análise do software........................................................................ 87 
4.3.5 Viga X5 na análise do software........................................................................ 88 
5.0 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS................... 89 
5.1 Conclusões........................................................................................................ 89 
5.2 Sugestões para trabalhos futuros................................................................... 90 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................... 91 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
19 
 
1.0 INTRODUÇÃO 
As estruturas de concreto armado são projetadas e executadas para 
atenderem a determinadas solicitações, a que forem submetidas, com resistência 
necessária, de acordo com as finalidades do projeto e com as recomendações da 
norma. No entanto, a falta de manutenção ao longo da vida útil, muitas vezes, a 
insuficiênciade controle de qualidade das edificações e a má interpretação de 
projetos são situações indesejadas que podem ocorrer na construção e fazer com 
apareça inúmeros problemas patológicos e até fazer com que a peça não suporte a 
carga que lhe foi submetida. 
Diante da necessidade de intervenção para renovação da estrutura duas 
medidas podem ser tomadas: a demolição ou o reforço da estrutura. Para a escolha 
de umas das duas medidas vários fatores tem que ser levados em consideração, 
tais como o custo de cada alternativa, o tempo de duração da obra, a possibilidade 
de interrupção do uso da estrutura, entre outros. E geralmente a melhor opção é 
reforçar a estrutura. 
Existem diversas técnicas de reforço para o aumento da resistência em 
estruturas de concreto, dentre elas pode-se citar: reforço por adição de barras de 
aço e adesivo epóxi, reforço por adição de chapas de aço, reforço por meio da 
aplicação de polímero reforçado com fibra de carbono e reforço por meio de 
protensão. 
O presente trabalho consiste no estudo do reforço estrutural de vigas através 
da adição de chapas de aço, de diferentes espessuras e tamanhos, coladas com 
adesivo estrutural de base epóxi e parafusadas, para maior aderência entre a viga e 
a chapa de aço. Para realização deste estudo foram analisadas experimentalmente 
cinco vigas, sendo uma referencial, ou seja, uma viga comum sem reforço, duas 
vigas que foram reforçadas com chapas de aço coladas e outras duas que foram 
reforçadas com chapas de aço coladas e parafusadas. 
A escolha desse método de reforço se deu por conta do mesmo ser muito 
utilizado para reforço estrutural de obras tanto de pequeno quanto de grande porte, 
assim poderíamos verificar sua eficiência, outros fatores importantes para sua 
escolha foram à disponibilidade de material e mão de obra. 
Essa pesquisa tem como proposta, avaliar a eficiência dos reforços, tendo em 
vista sua resistência mecânica, bem como a aderência entre o reforço e o substrato, 
20 
 
contribuindo assim com mais resultados experimentais para comparação desse 
método de reforço. 
 
1.1 Objetivos 
1.1.1 Geral 
O objetivo deste trabalho é verificar a eficiência dos reforços utilizados em 
vigas de concreto armado através da adição de chapas de aço coladas com adesivo 
estrutural de base epóxi e através da adição de chapas de aço coladas com adesivo 
epóxi e parafusadas considerando a influência na resistência mecânica da viga e a 
aderência do reforço ao concreto, analisando as vantagens e desvantagens entre 
eles. 
 
1.1.2 Específico 
 Avaliar experimentalmente a eficiência das duas técnicas de reforço 
propostas para vigas de concreto armado, que consiste em adicionar chapas 
de aço coladas com adesivo epóxi com e sem parafusos. 
 Comparar as duas técnicas de reforço quanto ao aumento da resistência. 
 Analisar se os resultados foram satisfatórios quanto à aderência do adesivo 
epóxi e o concreto de ambas as técnicas de reforço. 
 Verificar a influência dos furos causados pelos parafusos nas vigas 
reforçadas com chapas de aço coladas e parafusadas. 
 Verificar se o reforço mudou o mecanismo de ruptura das vigas reforçadas. 
 
1.2 Justificativa 
O presente trabalho se justifica na necessidade de aprofundar os estudos 
sobre reforços em estruturas de concreto armado e complementar a bibliografia a 
respeito desse assunto, que ainda é escassa. Portanto esse estudo é importante 
para ampliação do conhecimento destas técnicas. 
 
1.3 Estrutura do trabalho 
Incluindo esse primeiro capítulo referente à introdução, que apresenta o 
trabalho de uma forma resumida destacando seus objetivos, o trabalho aqui 
apresentado divide-se em quatro capítulos, mais as referências bibliográficas. 
21 
 
O capítulo 2 contém uma revisão bibliográfica sobre concreto armado e as 
manifestações patológicas, seguido de uma explicação sobre o comportamento da 
viga na flexão com os estádios de carregamento e os domínios de deformação. 
Ainda nesse capítulo descrevem-se os mecanismos de ruptura de vigas de concreto 
armado, logo em seguida descrevem-se os tipos de reforços que são usados na 
reabilitação dessas vigas. Também é apresentada nesse capítulo uma instrução 
normativa Europeia e por fim alguns trabalhos na área de reforço estrutural de 
outros autores. 
O capítulo 3 traz é apresentado o programa experimental realizado, no qual 
se baseou os ensaios das cinco vigas, que inicialmente foram fissuradas e 
posteriormente reforçadas, e de cinco corpos de prova. Nesse capítulo são descritas 
as condições de confecção das vigas, o detalhamento das armaduras e dos 
reforços, a instrumentação dos ensaios, as características dos materiais utilizados e 
os procedimentos adotados. Também nesse capítulo são descritas análises 
computacionais feitas nas vigas ensaiadas através do software Abaqus CAE. 
O capítulo 4 apresenta os resultados obtidos dos ensaios e das análises 
computacionais realizadas nas vigas, além de algumas discussões e comparações 
em relação a esses resultados. 
O capítulo 5 apresenta as conclusões e sugestões para trabalhos futuros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
22 
 
2.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
O presente capítulo aborda alguns conceitos fundamentais para um melhor 
entendimento sobre reforço em vigas, apresentando os principais métodos, expondo 
suas vantagens, desvantagens e procedimento de aplicação. Serão conceituados 
temas como estádios de carregamento, domínios de deformação, mecanismos de 
ruptura e um resumo sobre trabalhos anteriores da mesma linha de pesquisa. 
 
2.1 Considerações iniciais 
Os problemas patológicos e a necessidade de reforçar as estruturas 
dependem principalmente da qualidade da edificação construída. Entretanto, a 
necessidade de reabilitar certas estruturas pode ser causada por uma série de 
fatores, que podem estar relacionados com a qualidade ou a durabilidade da 
edificação, tais como: 
 Falta de manutenção da edificação, ou mesmo a utilização incorreta e 
envelhecimento; 
 Projeto inadequado ou método construtivo incorreto; 
 Erro humano em uma ou mais fases do projeto e/ou construção; 
 Aumento das exigências de segurança; 
 Agressividade do meio onde está a edificação, o que pode comprometer o 
correto desempenho dos materiais utilizados com o passar do tempo; 
 Ocorrência de acidentes de causa humana (explosões, choques, incêndios, 
entre outros) ou naturais; 
 Aumento das cargas destinadas à estrutura, tanto por sobrecarga quanto por 
mudança da utilização da construção. 
A maioria destas causas podem gerar problemas patológicos e dentre esses 
fatores, o ultimo citado está ocorrendo com maior frequência até mesmo antes do 
término da obra. De acordo com Machado (2002) as deficiências de execução e de 
projeto somam mais de 50 % das principais origens dos problemas patológicos em 
uma estrutura. 
Segundo Reis (1998), é importante compreender alguns conceitos utilizados 
na área de patologia e terapia das construções para um melhor entendimento 
quanto ao tipo de intervenção a que à estrutura deverá ser submetida, tais como: 
23 
 
 Durabilidade é a aptidão de uma construção em desempenhar as funções 
para as quais foi concebida durante um determinado período de tempo, sem 
que sejam necessários gastos imprevistos para manutenção e reparo. 
 Reparo é a correção localizada de problemas patológicos. 
 Reforço é a correção de problemas patológicos com aumento da resistência 
ou aumento da capacidade portante das estruturas. 
 Recuperação é a correção dos problemas patológicos de forma a restituir total 
ou parcialmente o desempenho original da peça. 
 Reabilitação ou intervenção abrange as situações em geral envolvendo tanto 
o reparo simples como a recuperação e o reforço. Sendo assim pode ser 
definida como a ação necessária para habilitar à estrutura a cumprir 
novamente suas funções originais ou habilitar a estrutura a responderas 
novas condições de uso. 
Com isso, as manifestações patológicas e a estrutura original devem ser bem 
estudadas para a aplicação da melhor forma de reforço. 
 
2.2 Comportamento de vigas na flexão 
Segundo Carneiro (2013), a viga é uma estrutura linear que trabalha em 
posição horizontal ou inclinada, assentada em um ou mais apoios e que tem a 
função de suportar carregamentos perpendiculares a seu eixo longitudinal. 
Segundo a NBR 6118 (ABNT, 2014), vigas são elementos lineares em que a 
flexão é preponderante, onde elementos lineares são aqueles em que o 
comprimento longitudinal supera em pelo menos três vezes a maior dimensão da 
seção transversal, sendo também denominadas barras e a flexão é o esforço físico 
que ocorre perpendicularmente ao eixo do corpo. 
Segundo Fusco (2008) nas vigas de concreto armado submetidas à flexão 
simples, as armaduras devem obedecer simultaneamente aos requisitos decorrentes 
de momentos fletores e de forças-cortantes. Logo, existem dois modelos 
simultâneos de comportamento da peça, o comportamento de viga com o leque de 
fissuração (Figura 2.1) e o comportamento de treliça do modelo de bielas e tirantes 
originado pelas inclinações das fissuras (Figura 2.2). 
24 
 
 
Figura 2.1 – Fissuração de vigas contínuas sujeitas a cargas concentradas. 
Fonte – Fusco (2008) 
 
Figura 2.2 – Modelo resistente global de vigas de concreto armado. 
Fonte – Fusco (2008) 
 
Na ruptura seja por flexão ou por cisalhamento, há um equilíbrio dos esforços 
externos com os internos conforme apresentado na Figura 2.3. 
 
Figura 2.3 – Força na armadura transversal. 
Fonte – Fusco (2008) 
2.3 Estádios de carregamento 
25 
 
Ao analisar o carregamento em uma viga de concreto armado pode-se 
observar algumas fases bem definidas no comportamento da mesma, que foram 
denominados, na literatura técnica brasileira como estádios de carregamento. 
A primeira fase, também denominada de estádio I, é caracterizada por ser o 
inicio do carregamento, antes do surgimento de qualquer fissura visível, nessa fase 
as tensões normais que surgem são de baixa magnitude de forma que o concreto 
consegue resistir às tensões de tração e compressão ainda no regime elástico e os 
valores de momento fletor não são muito elevados. O estádio I é dividido em duas 
etapas, o estádio Ia onde a peça não apresenta nenhuma fissura, e o estádio Ib 
onde a viga está na iminência de apresentar fissuras. 
De acordo com Clímaco (2008), o estádio I corresponde à fase inicial do 
ensaio, para valores do momento fletor pouco elevados MI. As tensões normais têm 
variação linear em relação a sua distância da linha neutra em cada ponto da seção. 
Quanto à zona de tração nesta fase, a tensão máxima σt é inferior à resistência à 
tração do concreto, e a tensão máxima na zona comprimida, σc, está distante de 
atingir a resistência à compressão do concreto. 
No estádio Ib, com a intensificação das cargas, a um determinado valor de 
carregamento, as tensões de tração perdem a linearidade e superam a resistência 
do concreto à tração, já na iminência de fissurar. Ao final do estádio I, o mesmo 
sofre plastificação na zona de tração, ocorre a deformação no concreto tracionado, 
como ilustrado na Figura 2.4. 
 
Figura 2.4 - Estádio Ia e Ib das seções de concreto armado sob flexão pura. 
Fonte - Clímaco (2008). 
 
O estádio II é caracterizado pelo aparecimento da primeira fissura até a 
ruptura da mesma. Nessa fase o concreto não resiste mais à tração e a seção 
26 
 
encontra-se fissurada na região da tração. Segundo Clímaco (2008), o estádio II 
compreende a fase de cargas em que o concreto esgota sua resistência à tração, 
passando as tensões normais de tração a serem absorvidas somente pela armadura 
longitudinal. 
Mesmo que a peça já esteja fissurada, o aço tracionado, com σcde zero até a deformação de início de escoamento do 
aço (εyd), o que implica que a tensão na armadura é menor que a máxima permitida, 
fyd, é o que mostra a Figura 2.12. 
 
Figura 2.12 – Casos de solicitação e diagrama genérico de deformações do domínio 
4. 
Fonte – Bastos (2006). 
 
 
 
31 
 
2.4.6 Domínio 4A 
No domínio 4A os esforços que atuam são força normal de compressão e o 
momento fletor. A seção transversal tem uma pequena parte tracionada e a maior 
parte comprimida. Esse domínio é caracterizado pela deformação de encurtamento 
máxima fixada em 3,5 ‰ no concreto da borda comprimida e a deformação do aço 
varia entre d a h (d≤ εs ≤h), sendo d a altura útil da seção e h a altura da peça. A 
linha neutra está dentro da seção transversal, na região de cobrimento da armadura 
menos comprimida (As2), ou seja, d ≤ x ≤ h, como pode ser visto na Figura 2.13. 
 
Figura 2.13 – Casos de solicitação e diagrama genérico de deformações do domínio 
4A. 
Fonte – Bastos (2006). 
 
2.4.7 Domínio 5 
Segundo Bastos (2006), no domínio 5 ocorre a compressão não uniforme ou 
flexo-compressão com pequena excentricidade (flexão composta), a linha neutra não 
corta a seção transversal, que está completamente comprimida, embora com 
deformações diferentes e as duas armaduras também estão comprimidas. A Figura 
2.14 mostra os limites do domínio 5. 
32 
 
 
Figura 2.14 – Compressão não uniforme no domínio 5. 
Fonte – Bastos (2006). 
 
2.4.8 Reta B 
Os esforços que atuam nessa seção é a compressão simples, com a força 
normal de compressão aplicada no centro de gravidade da seção transversal, como 
mostra a Figura 2.15. A posição da linha neutra está + ∞, todos os pontos da seção 
estão com deformação de encurtamento igual a 2 ‰ e as duas armaduras, portanto, 
estão sob a mesma deformação e a mesma tensão de compressão. 
 
Figura 2.15 – Compressão uniforme na reta b. 
Fonte – Bastos (2006). 
 
2.5 Mecanismos de ruptura 
Os mecanismos de ruptura em uma viga de concreto armado podem ser e 
analisados de acordo com as fissuras que ela apresentar, quando submetida ao 
“ensaio de Stuttgart” e com isso é possível saber as causas da ruptura da peça. O 
“ensaio de Stuttgart” consiste num sucessivo carregamento de uma viga biapoiada, 
onde as cargas são concentradas e simétricas. 
33 
 
A ruptura é causada por basicamente dois tipos de esforços que são os 
esforços normais (ação de momento fletor) e esforços tangenciais (ação da força 
cortante) que podem levar a viga ao estado limite último, cada um desses esforços 
geram mecanismos de ruptura diferentes de acordo com a taxa de armadura 
longitudinal e transversal. 
 
2.5.1 Ruptura por flexão 
Segundo Barros (2009) a ruína por flexão de uma viga de concreto armado 
ocorre quando, pelo menos, um dos materiais, aço ou concreto, atinge seu limite de 
deformação. É quando ocorre alongamento último do aço de 10‰ e encurtamento 
último do concreto de 3,5‰ na flexão, e 2‰ na compressão simples. 
O primeiro caso é denominado ruptura por deformação excessiva do aço, 
ocorre quando a viga está subarmada, onde tensões como tração e flexão 
conseguem induzir grandes deformações na peça (flechas) e muitas fissuras. Esse 
modo de ruína pode ocorrer nas situações dos domínios 1 e 2, no domínio 1 o aço 
encontra-se com uma deformação específica constante de 10‰ e o concreto com 
uma deformação específica variando entre 10‰ e zero e no domínio 2 o aço da 
armadura apresenta uma deformação específica constante de 10‰ e o 
encurtamento do concreto da borda superior da seção varia entre zero e 3,5‰. A 
Figura 2.16 mostra um exemplo de uma viga com ruptura por flexão com 
deformação plástica excessiva do aço. 
 
Figura 2.16 – Viga com ruptura por flexão com deformação plástica excessiva do 
aço. 
Fonte – Autor (2016). 
 
34 
 
O segundo caso ocorre quando a peça está superarmada, onde o concreto 
atinge a deformação máxima de encurtamento antes de o aço atingir seu limite de 
deformação e ocorre sem aviso prévio, de maneira brusca, até mesmo em concretos 
de boa qualidade e boa resistência. Esse tipo de ruina acontece no domínio 4 onde 
o concreto atinge o limite de deformação de 3,5‰ e a peça se rompe bruscamente, 
por isso o dimensionamento nesse domínio deve ser evitado. A Figura 2.17 ilustra 
uma viga com ruptura por flexão com esmagamento da mesa comprimida. 
 
Figura 2.17 – Viga com ruptura por flexão com esmagamento da zona comprimida. 
Fonte – Autor (2016). 
 
2.5.2 Ruptura de cisalhamento por tração diagonal 
Esse tipo de ruptura acontece quando a armadura transversal é deficiente e a 
ruptura acontece pelo rompimento dos estribos, também pode ocorrer esmagamento 
do banzo comprimido e ruptura por flexão da armadura longitudinal. É o tipo mais 
comum de ruptura por cisalhamento e a Figura 2.18 ilustra uma viga com esse tipo 
de ruptura. 
 
Figura 2.18 – Viga com ruptura por cisalhamento por tração diagonal. 
Fonte – Autor (2016). 
 
35 
 
2.5.3 Ruptura de cisalhamento por compressão diagonal, por esmagamento da biela 
comprimida 
Quando solicitado simultaneamente por tração perpendicular (estado duplo), 
larguras bw muito reduzidas, face às solicitações atuantes, as tensões principais de 
compressão poderão atingir valores excessivamente elevados, incompatíveis com a 
capacidade de resistência do concreto por compressão. Teremos, então, uma 
ruptura por esmagamento de concreto (como se houvesse um pilar inclinado no 
interior da viga), como mostra a Figura 2.19. 
 
Figura 2.19 – Viga com ruptura por cisalhamento por compressão diagonal. 
Fonte – Autor (2016). 
 
2.5.4 Ruptura por esmagamento da mesa devido ao esforço cortante 
A insuficiência da armadura transversal, além da ruptura típica de tração pode 
gerar uma ruptura por compressão na mesa superior, isso se explica pelo fato de a 
armadura de cisalhamento ser baixa e o aço logo atingir o limite de escoamento. O 
que acarreta fissuração do concreto (fissuras inclinadas) ao longo de seu 
comprimento, as fissuras penetram na região da mesa comprimida pela flexão que 
assim debilitada, pode entrar em processo de ruptura por esmagamento do 
concreto, mesmo a seção a que pertence estar submetida a momento fletor inferior 
àquele que atua no meio do vão da viga. A Figura 2.20 mostra uma viga com esse 
tipo de ruptura. 
36 
 
 
Figura 2.20 – Viga com ruptura por esmagamento da mesa devido ao esforço 
cortante. 
Fonte – Autor (2016). 
 
2.5.5 Ruptura por deficiência de ancoragem da armadura longitudinal 
A armação principal de tração da viga está solicitada sobre o apoio (onde 
teoricamente se pensaria em solicitação nula), de modo que precisa ser 
convenientemente ancorada, sob pena de ocorrência de um tipo de ruptura em que 
a peça entra bruscamente em colapso devido a um deslizamento da armadura 
longitudinal, usualmente se propagando e provocando também uma ruptura ao longo 
da altura da viga e a Figura 2.21 mostra um exemplo de viga com esse tipo de 
ruptura. 
 
 
Figura 2.21 – Viga com ruptura por deficiência da ancoragem da armadura 
longitudinal. 
Fonte – Autor (2016). 
 
2.5.6 Ruptura por deficiência de ancoragem da armadura de reforço 
Esse tipo de ruptura ocorre em viga que já tenham sido reforçadas através da 
colagem de chapa de aço ou adição de barras de aço e que por alguma falha na 
37 
 
execução esse reforço não teve uma boa ancoragem junto a viga, fazendo com que 
o reforço se descole e não suporte a carga submetida a ele. Nesse tipo de ruptura 
as fissuras costumam contorna a região do reforço surgindo nas extremidades do 
mesmo, como mostra a Figura 2.22. 
 
Figura 2.22 – Viga com ruptura por deficiência de ancoragem da armadura de 
reforço. 
Fonte – Autor (2016). 
 
2.6 Tipos de reforço 
Reforços estruturais são utilizados com intuito de aumentar a capacidade 
resistente de um elemento estrutural, que por algum motivo não atendem mais assuas condições originais ou novas necessidades da estrutura. De acordo com 
Almeida (2001) são muitas as causas que podem levar uma viga de concreto 
armado necessitar de reabilitação, porém independente destas, pode-se distinguir 
dois tipos de reforço: o reforço ao momento fletor e o reforço ao esforço cortante. No 
primeiro caso do momento fletor a necessidade de reabilitação pode surgir por 
deficiência da armadura longitudinal (de tração) ou por deficiência de mecanismos 
resistentes à compressão, quer seja pela baixa resistência do concreto ou por 
insuficiência de armadura na zona comprimida. No caso do esforço cortante é mais 
comum que o problema ocorra por deficiência dos estribos. 
Segundo Reis (1998), quando se faz a opção por recuperar uma estrutura de 
concreto, deve-se procurar empregar técnicas e materiais que proporcionem as 
propriedades mecânicas desejadas e o maior período de vida útil possível. A seguir 
serão apresentados alguns tipos de reforços. 
 
 
 
38 
 
2.6.1 Reforço por adição de barras de aço e adesivo epóxi 
 Esse tipo de reforço consiste na adição de barras de aço na viga sem 
aumento da seção transversal, não interferindo na estética da estrutura, nem 
intervindo em outros elementos estruturais para realização da reabilitação. O reforço 
deve ser realizado por meio da abertura de sulcos longitudinais na face da viga que 
apresenta deficiência de armaduras, como pode ser observado na Figura 2.23 e 
nesses sulcos são introduzidas as armaduras de reforço, preenchendo-se, 
posteriormente, os espaços vazios com adesivo estrutural epóxi ou com argamassa 
expansiva de alta resistência, para evitar retração. As barras de aço podem ser 
adicionadas na face superior quando faltam armaduras de compressão ou de tração 
(devido ao momento fletor negativo) e na face inferior quando faltam armaduras de 
tração (devido ao momento fletor positivo). 
 
Figura 2.23 - Reforço realizado por meio de aço e adesivo estrutural. 
Fonte - Reis (1998). 
 Segundo Carneiro (2013) dentre as principais vantagens desse reforço 
destaca-se: 
 O amplo conhecimento dos materiais e das técnicas utilizadas; 
 O baixo custo quando comparado a outras técnicas de reforço, 
 Rapidez na execução; 
 Não aumento da altura da viga. 
 
 
2.6.2 Reforço por meio da aplicação de polímero reforçado com fibra de carbono 
A combinação de fibras e polímeros permite que o elemento de reforço seja 
confeccionado para atender a uma solução particular, tanto em relação a sua 
geometria quanto as suas propriedades mecânicas (BEBER, 1999). Dentre as 
principais vantagens destacam-se: resistência elevada, baixo peso próprio, a grande 
39 
 
durabilidade, a capacidade de adquirir formas complexas e a facilidade de aplicação. 
Soma-se a isto a resistência à corrosão (diferentemente da colagem de chapas 
metálicas), a baixa expansão térmica, a facilidade de transporte e a resistência à 
fadiga (PERELLES, 2013). 
O reforço com polímeros reforçados por fibras (PRF) é utilizado tanto em 
estruturas novas quanto em estruturas antigas, com execução rápida até mesmo 
sem interromper o uso da edificação, e, de acordo com Reis (2001) pode melhorar 
as condições de ductilidade, resistência, flexão e cisalhamento. 
O uso desse tipo de reforço também apresenta algumas desvantagens, como 
a dificuldade de visualização de fissuras, devido o tecido, custo elevado, coeficiente 
de dilatação diferente do concreto e possibilidade de destacamento prematuro nas 
bordas devido às tensões. 
 
2.6.3 Reforço por meio de protensão 
O reforço por meios de cabos protendidos se diferencia das outras técnicas 
de reforço porque não é necessário que a viga se deforme para que o reforço 
comece a atuar sobre ela, é um reforço com caráter ativo. 
Segundo Almeida (2001) essa técnica de reforço vem sendo largamente 
utilizada desde 1950 para o reforço de vigas de pontes de diversos tipos: de 
concreto armado, de concreto protendido, de aço e mistas. 
Dentre as principais vantagens deste método são destaca-se: melhor 
comportamento em serviço, aumento da capacidade portante das vigas, não há 
necessidade de descarregar a estrutura para que seja feita a execução do reforço, o 
resultado do reforço é alcançado após a conclusão do trabalho de protensão e 
podem ser eliminadas grande parte das deformações existentes no elemento ao se 
aplicar a protensão. 
Outro aspecto importante que deve ser considerado, é que o aumento da 
resistência à flexão e ao esforço cortante vem acompanhado de uma redução da 
ductilidade das vigas, fato que pode mudar o modo de ruptura, pois a ruína se dá por 
ruptura do concreto e geralmente sem que os cabos de protensão entrem em 
escoamento. 
 
 
 
40 
 
2.6.4 Reforço por meio de chapas de aço colada e parafusadas 
A reabilitação de vigas através da colagem de chapas de aço e adesivo 
estrutural de base epóxi é objeto principal desse trabalho e consiste na colagem de 
chapas de aço, na superfície dos elementos de concreto armado, utilizando adesivo 
epóxi e para esta pesquisa foram introduzidos parafusos para auxiliarem na 
ancoragem. 
A colagem de chapas metálicas, geralmente aplicadas em vigas e lajes, é 
uma técnica especialmente adequada quando há deficiência nas armaduras 
existentes e as dimensões dos elementos estruturais e a qualidade do concreto são 
consideradas adequadas. Para execução desse método utilizam-se finas chapas de 
aço coladas com resina epóxi ao concreto, onde as espessuras da camada de 
resina epóxi e das chapas de aço devem respeitar limites máximos de 1,5 mm e 3,0 
mm, respectivamente. Trata-se de uma técnica bastante eficiente quando o trabalho 
é bem executado. Aplica-se, sobretudo em vigas no reforço ao momento fletor, 
momento torsor e esforço cortante. 
A eficiência dessa técnica é considerada por Cánovas (1988), de alta eficácia, 
sendo raras às vezes em que ocorrem falhas por aderência, e sendo essas 
exceções em sua maioria ocasionadas por uma deficiência no processo de 
execução, o reforço ter sido mal projetado ou o concreto não ser adequado ao 
trabalho, ou, ainda, o que segundo ele é mais frequente, devido à formulação da 
resina epóxi não ser a correta. 
Um dos problemas apresentados por este tipo de reforço é a ancoragem das 
chapas coladas na face inferior das vigas para reforço à flexão. Nessa região a 
tensão de cisalhamento é intensa, de modo que o concreto pode não resistir à 
tração, havendo um descolamento na extremidade da chapa, devido a isso se 
pensou no uso dos parafusos, para auxiliarem na ancoragem. Para evitar este tipo 
perigoso de ruptura, também podem ser utilizadas chapas transversais nas laterais 
das vigas soldadas ou chumbadores nas extremidades da viga para favorecer a 
ancoragem. 
Segundo Silva (2006), a superfície de concreto onde a chapa será colada 
deve ser escareada e limpa, retirando-se a camada superficial e pedaços soltos de 
concreto. A superfície da chapa de aço deve ser esmerilhada, para aumento da 
aderência e retirada de escaras e oxidação. Devem também ser removidos os óleos 
e a gordura. Após o tratamento das superfícies de contato, é feita a aplicação 
41 
 
homogênea do adesivo na chapa de aço e no concreto. Devendo-se ter o cuidado 
de no momento da colagem, aplicar uma pressão uniforme sobre a chapa até o 
adesivo epóxi ganhar resistência, de modo que este apresente a espessura 
desejada. 
Outra grande preocupação é a corrosão. Estudos mostram que, após longos 
períodos de exposição, a corrosão do aço é evidente, concentrada principalmente 
nas extremidades e nos cantos da chapa, e na interface chapa/adesivo/concreto, o 
que pode comprometer a aderência entre os elementos. É recomendável, portanto, 
que imediatamente após a instalação, o reforço seja devidamente protegido Carneiro 
(2006). 
A Figura 2.24 ilustra os dois métodos de fixação da chapa de aço colada e 
parafusada. 
 
Figura 2.24 - Reforço realizadopor meio de chapas de aço coladas e parafusadas. 
Fonte - Autor (2016). 
 
2.7 Instruções normativas sobre reforço em vigas 
 No Brasil, apesar da indústria da construção civil estar cada vez mais se 
dedicando ao reforço, restauro e recuperação de diversas obras, não há um 
documento que estabeleça regras, diretrizes, ou características sobre reforços em 
estruturas de concreto armado. Logo na Europa, devido o crescente reconhecimento 
da importância da manutenção e reabilitação estrutural, no decorrer da década de 
80 o Comité Europeu de Normalização (CEN) iniciou a preparação de um conjunto 
de normas referentes à reparação e proteção de estruturas de betão (concreto 
armado) que resultou na Norma NP EN 1504 sob o título de “Produtos e sistemas 
para a proteção e reparação de estruturas de betão”. Esta reúne toda a informação 
sobre produtos e sistemas para manutenção e proteção, reabilitação e reforço de 
estruturas de betão (SILVA, 2008). 
42 
 
A norma criada pelo CEN NP EN 1504 tem o objetivo de informar e orientar 
como realizar operações de reabilitação e/ou reforço de estruturas de concreto 
armado, para isso ela descreve os principais produtos para cada tipo de reforço, seja 
ele por colagem, por injeção, superficial, entre outros. A referida norma está dividida 
em 10 partes, inicia-se nas definições e objetivos da norma na parte 1. Nas partes 2 
à 7 são referidos os sistemas e produtos que permitem realizar as intervenções de 
reabilitação e/ou reforço, com o estabelecimento de valores para as propriedades 
que estes devem apresentar em função da aplicação. As partes 8 e 10 tratam 
respectivamente, da avaliação da conformidade e da aplicação e controle da 
qualidade. A parte 9 apresenta os princípios gerais para a utilização de produtos e 
sistemas. 
A parte 4 da NP EN 1504 especifica os requisitos e critérios de conformidade 
para a identificação, comportamento e segurança de produtos e sistemas para 
colagem estrutural de materiais de construção a estruturas de concreto. Dentre 
estes requisitos e critérios esta contida a colagem de placas de aço ou de outros 
materiais à superfície do concreto, para efeito de reforço, que é justamente o reforço 
usado nesta pesquisa. 
 Como não há no Brasil uma norma específica para reforço em estruturas de 
concreto armado uma alternativa seria se basear na norma NP EN 1504, pois ela 
contém muitas informações importantes sobre reforço estrutural de diversos tipos, 
inclusive o reforço por colagem de chapas metálica a superfície do concreto. 
 
2.8 Trabalhos na área 
2.8.1 Estudo de Pimenta (2012) 
Pimenta (2012) realizou estudos sobre o comportamento estrutural de vigas 
de concreto armado reforçadas com chapas metálicas, coladas com geopolímero, e 
com manta de sisal colada com resina epóxi que tinha como objetivo apresentar dois 
métodos de reforços inovadores, associando um material convencional a um 
material não convencional. Para isso Pimenta fez um estudo experimental 
comparativo de três vigas, igualmente armadas, uma delas de referência, outra 
reforçada com chapa de aço, colada com geopolímero e a terceira reforçada com 
manta de sisal, colada com adesivo compound, a base de resina epóxi. As vigas 
tinha dimensões de 10 cm x 20 cm x 220 cm, com concreto de classe C30 e com 
cobrimento de 2 cm. A Figura 2.25 ilustra as dimensões finais da viga acabada. 
43 
 
 
Figura 2.25 - Dimensões das vigas em estudo. 
Fonte - Pimenta (2014). 
 
 Para dimensionamento da armadura da viga Pimenta realizou os cálculos 
baseado na NBR 6118. Para a armadura longitudinal, à flexão, utilizou duas barras 
de aço CA50 de 10 mm de diâmetro e para a armadura transversal, ao esforço 
cortante, que foi dimensionado pelo modelo I da norma ele utilizou barras de aço 
CA50 de 5 mm de diâmetro a cada 10 cm. 
 O primeiro reforço a ser testado, foi a chapa de aço (material convencional) 
colada com geopolímero (material não convencional), a chapa possuía espessura de 
2mm, comprimento de 2 m e largura de 10cm. No segundo método de reforço foi 
utilizada como elemento de reforço a manta de sisal (material não convencional) 
colada com adesivo de base epóxi (material convencional). Os dois reforços foram 
analisados e comparados com uma viga referência, sem reforço. 
 Para os ensaios foi posto um extensômetro, abaixo e no centro das vigas, 
como mostra a Figura 2.26, para medir a deflexão da viga e fazer os comparativos. 
E através de um leitor de carga, verificou-se a carga aplicada até sua ruptura. 
 
Figura 2.26 - Extensômetro locado no centro da viga. 
Fonte - Pimenta (2014). 
44 
 
 A primeira viga a ser ensaiada foi a viga de referência, sem reforço, que 
apresentou carga máxima de 50,45 kN e ela correspondeu a um momento máximo 
de 16,39 kNm, sendo que o momento teórico era de cálculo era de 10,94 kNm. 
O segundo ensaio foi na viga reforçada com chapa de aço, colada com 
geopolímero, que apresentou carga máxima foi de 49,35 kN e ela correspondeu a 
um momento máximo de 16,04 kNm. Mostrando que não houve nenhum aumento da 
resistência à flexão da viga e a explicação mais cabível, para esse ocorrido, 
segundo Pimenta (2014) é que o geopolímero não proporcionou a aderência 
necessária entre os dois materiais, estando, a chapa de aço, ao final do ensaio, 
praticamente intacta, não apresentando nenhuma deformação, como mostra a 
Figura 2.27. A aderência é caracterizada pela resistência as forças de cisalhamento 
que se dão entre os materiais colados, logo o geopolímero utilizado não 
proporcionou essa resistência ao cisalhamento. E ainda segundo Pimenta (2014) 
falta dessa aderência, pode ter se dado devido a alta viscosidade do geopolímero, o 
que dificulta sua mistura manual e sua trabalhabilidade na hora da colagem. 
 
Figura 2.27 - Descolamento da chapa de aço da viga. 
Fonte - Pimenta (2014). 
 
O terceiro ensaio a ser realizado foi na viga reforçada com manta de sisal, 
colada com adesivo epóxi que apresentou carga máxima de 52,68 kN e ela 
corresponde a um momento máximo de 17,12 kNm. Isto nos mostra que não houve 
nenhum aumento considerável da resistência a flexão da viga. De acordo com 
Pimenta (2014) nesse caso, o adesivo compound proporcionou a aderência e 
resistência ao cisalhamento necessárias a colagem, no entanto verificou-se que a 
manta de sisal não forneceu capacidade resistente a flexão, não conferindo aumento 
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de carga considerável a viga de concreto armado. Logo, Pimenta (2014) conclui que 
não é cabível utilizar esse tipo de material no reforço de vigas solicitadas a flexão. A 
Figura 2.28 mostra a fissuração na viga reforçada com manta de sisal colada com 
adesivo compound. 
 
Figura 2.28 - Fissuração da viga reforçada com manta de sisal. 
Fonte - Pimenta (2014). 
 
Ao final desse estudo Pimenta concluiu que apesar de os resultados da sua 
pesquisa não terem sido satisfatórios, não sendo possível a aplicação de nenhum 
dos dois métodos sugeridos no reforço de vigas em flexão, ele acredita que ela 
tenha contribuído para possíveis aprofundamentos no tema, servindo de parâmetros 
para estudos futuros que possam realmente trazer resultados na área. Ele ainda 
sugere que seja repensado o uso do reforço com manta de sisal, uma vez que foi 
utilizado um adesivo convencional de mercado, com bons resultados comprovados, 
mas mesmo assim, o reforço não proporcionou aumento de capacidade de carga da 
viga, sendo sua maior potencialidade observada quando usada em reforço de 
estruturas de madeira, que possui módulo de elasticidade mais compatível com os 
das mantas de sisal. 
 
2.8.2 Estudo de Muniz (2015) 
Muniz (2015) realizou trabalho sobre reforço de vigas através da adição de 
chapas de aço e adesivo epóxi com o objetivo de verificar a eficiência do reforço de 
vigas de concreto armado através da técnica de reforço por meio da adição de 
chapas de aço e adesivo estrutural de base epóxi, considerando a influência