OS PRINCIPAIS MÉTODOS PARA REFORÇO ESTRUTURAL DE PILARES EM CONCRETO ARMADO

Prévia do material em texto

FACULDADE ÚNICA DE IPATINGA (FUNIP) 
FERNANDO APARECIDO DE OLIVEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OS PRINCIPAIS MÉTODOS PARA REFORÇO ESTRUTURAL DE PILARES EM 
CONCRETO ARMADO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
IPATINGA - MG 
2021 
 
 
FACULDADE ÚNICA DE IPATINGA (FUNIP) 
FERNANDO APARECIDO DE OLIVEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OS PRINCIPAIS MÉTODOS PARA REFORÇO ESTRUTURAL DE PILARES EM 
CONCRETO ARMADO 
 
 
Artigo Científico apresentado à Faculdade 
Única de Ipatinga (FUNIP), como parte das 
exigências para a obtenção do título de 
Especialista em Engenharia de Estruturas de 
Concreto Armado. 
 
 
 
 
 
 
IPATINGA - MG 
2021 
 
 
OS PRINCIPAIS MÉTODOS PARA REFORÇO ESTRUTURAL DE PILARES EM 
CONCRETO ARMADO 
 
Fernando Aparecido de Oliveira 
 
RESUMO 
Diante da crescente demanda por obras de reforço estrutural em estruturas de concreto armado, 
motivada principalmente pela necessidade de aumentar a capacidade resistente em obras antigas ou 
em reformas de ampliação, além de considerar que não há conhecimento da existência de norma 
técnica específica que traga diretrizes para essa prática no Brasil (devido à dificuldade em se definir 
padrões de execução em meio a diversidade de situações que podem ocorrer) torna-se ainda de 
maior relevância a existência de obras cientificas com essa temática. Com essa demanda, este artigo 
cientifico tem como objetivo expor quais são os principais métodos para reforço estrutural de pilares 
construídos com concreto armado, utilizando como instrumento de pesquisa a revisão de bibliografias 
cientificas já escritas sobre o assunto, buscando, simultaneamente, também expor pontos positivos e 
negativos sobre cada um desses métodos de forma a dar subsídios para a escolha dos profissionais 
de engenharia que atuam nesse ramo. 
 
Palavras chave: Reforço. Estrutura. Concreto. Armado. Pilares. 
 
1. Introdução 
 
Desde a sua descoberta, o concreto armado vem sendo amplamente 
utilizado na construção de edificações comerciais, industriais e residenciais por ser 
um método de execução muito tradicional. Os sistemas estruturais, de forma geral, 
conforme a ABNT NBR 15575-1/2013, devem ser projetados para ter Vida Útil de 
Projeto (VUP) Mínima igual ou maior que 50 anos, assim como também VUP 
Superior igual ou maior que 75 anos. Portanto, é possível notar que, com o tempo, 
inevitavelmente, as estruturas de concreto armado precisam de manutenção. 
Quando a estrutura não está com desempenho satisfatório, Souza e Ripper 
(1998) sugerem que se realize uma avaliação do desempenho e apresentam como 
alternativas para a solução do problema: a recuperação, o reforço, a limitação de 
utilização ou a demolição (em estruturas mais comprometidas). Conforme é possível 
visualizar no organograma da Figura 1. 
Figura 1 - Hipóteses para reconversão de estruturas com desempenho 
insatisfatório. 
 
 
 
Fonte: Souza e Ripper (1998). 
Dentre as opções citadas acima, este trabalho abordará especificamente as 
técnicas de reforço estrutural, tendo em vista ser uma intervenção bastante utilizada. 
Como exemplos de aplicação, pode-se citar obras de estruturas de concreto armado 
que, apesar de novas, necessitam de reforço estrutural para reparar falhas de 
execução ou até mesmo para possibilitar a ampliações em um imóvel, nesse 
segundo caso aumentando a capacidade de carga da estrutura para suportar 
esforços adicionais não previstos no projeto estrutural original, como, por exemplo: 
uma edificação projetada para ser térrea, mas em que, posteriormente, o proprietário 
resolveu ampliar a residência por meio da construção de um novo pavimento). 
Diante do exposto, torna-se de grande valia estudos acadêmicos publicados 
que abordem os principais métodos de reforço estrutural existentes aplicadas a 
estruturas de concreto armado, ainda mais considerando que, conforme aponta Reis 
(2001), não há norma de reforço estrutural devido à dificuldade de definir parâmetros 
de danos e diante da ampla possibilidade de variação entre cada ocorrência. 
 Nesse contexto, o presente trabalho, objetiva fazer uma revisão bibliográfica 
sobre esse tema e expor o conhecimento de forma clara e objetiva, mais 
especificamente abordando as principais técnicas de reforço estrutural de pilares, já 
que “os pilares são os elementos estruturais de maior importância nas estruturas, 
tanto do ponto de vista da capacidade resistente dos edifícios quanto no aspecto de 
segurança.” (BASTOS, 2019, p. 76). 
 
 
 
2. Desenvolvimento 
 
2.1 A importância do projeto estrutural para reforço de pilares 
Conforme Souza e Ripper (1998), embora considerada desnecessária por 
parte de alguns contratantes, a elaboração de projetos estruturais é essencial para a 
fundamentação das escolhas técnicas. Adentrando na elaboração do projeto 
estrutural em si, para a seleção do sistema de reforço, Souza (2008) cita que é 
importante levar em consideração fatores como custo da intervenção, limitações 
arquitetônicas, vida útil da estrutura, ambiente de exposição, disponibilidade de mão-
de-obra qualificada e o detalhamento das ações. 
Segundo Souza e Ripper (1998), o reforço de pilares, do ponto de vista de 
projeto, é mais complexo do que o reforço de vigas e lajes, devido a função que ele 
executa, sendo o último elemento de sustentação antes da fundação. Ambos ainda 
complementam mostrando a complexidade do procedimento da análise para reforço 
de pilares, conforme trecho a seguir. 
O procedimento a ser adotado para o reforço de pilares dependerá das 
causas que levaram à necessidade do reforço, do posicionamento do pilar 
na edificação, de razões estéticas e do material disponível. Há casos em 
que é suficiente aumentar apenas a seção transversal da armadura, 
enquanto em outros será também necessário aumentar a seção de 
concreto. Pode-se também utilizar perfis metálicos para o reforço (...) O 
posicionamento do pilar na edificação é um fator determinante, haja vista 
que há casos em que não se tem acesso a todas as faces do pilar, 
obrigando que o trabalho de reforço seja feito apenas em algumas faces. 
(SOUZA e RIPPER, 1998, p. 165). 
2.2 Métodos com a utilização de concreto armado e materiais similares 
Conforme Takeuti (1999), pode-se citar como vantagens do uso de concreto 
o custo e a rapidez de execução, embora seja uma desvantagem o tempo de espera 
após a concretagem para que se atinja a resistência característica. O autor ainda 
cita que essa opção costuma gerar um aumento significativo das dimensões das 
estruturas. 
Dessa forma, sempre se deve levar em consideração os impactos 
arquitetônicos referentes a perda de espaço, um exemplo que pode ser citado é a 
 
 
possibilidade de prejuízo a funcionalidade de estacionamentos após aumento da 
seção dos pilotis. 
2.2.1 Localização do reforço no pilar 
2.2.1.1 Encamisamento completo 
Sobre o encamisamento, Souza e Ripper (1998) explicam que é uma técnica 
que consiste no aumento das seções de concreto e armadura existentes, e é a mais 
utilizada no Brasil, devido a dois fatores: baixo custo dos materiais e a tradição do 
uso do concreto armado no país. 
No caso de pilares de seção transversal quadrada, embora seja possível 
encamisar o elemento mantendo essa mesma geometria, conforme mostra a Figura 
2, Souza e Ripper (1998) afirmam que o ideal é executar o encamisamento com 
seção circular, pois gera-se um cintamento mais eficiente. Takeuti (1999) define 
esse procedimento como o ato de envolver toda a seção do pilar com estribos em 
forma helicoidal ou circular, combinando essa armadura transversal adicional com 
concreto, formando uma envoltória cilíndrica de concreto armado que fortalece a 
resistência transversal do pilar. 
Figura 2 – Reforço de pilar por encamisamento. 
 
Fonte: Souza e Ripper (1998). 
2.2.1.2 Reforço localizado 
Essa opção surge como opção viável quando por limitações arquitetônicas 
não se pode reforçar toda a seção do pilar.Sobre isso, Takeuti (1999) diz que o 
ideal é que seja feito um estudo sobre a posição do pilar, as posições de acesso e 
as cargas atuantes a fim de definir qual distribuição do reforço é a ideal, conforme as 
opções apresentadas na Figura 3. 
 
 
Figura 3 – Configurações possíveis de reforço localizado. 
 
Fonte: Modificado de Valle1 (1983 apud TAKEUTI, 1999). 
Quando há limitações arquitetônicas, uma outra opção viável existente, 
citada por Reis (2001), é a substituição do concreto convencional por concreto de 
alto desempenho a fim de reduzir a espessura final do elemento reforçado. 
2.2.2 Técnicas de concretagem 
2.2.2.1 Técnica convencional com emprego de formas 
Takeuti (1999) cita, em sua dissertação, que no caso de pequenos volumes 
de concreto pode-se utilizar o sistema tradicional de concretagem com o uso de 
formas. Nesse caso, conforme demostrado na Figura 4, Souza e Ripper (1998) 
mostram que a concretagem pode ser feita pelo topo do pilar. 
Figura 4 – Concretagem pelo topo do pilar. 
 
Fonte: Souza e Ripper (1998). 
Acerca do material a ser utilizado, Helene (1992) apresenta como opção o 
Graute Base Cimento e o Microconcreto Fluido, sendo indicados para estruturas que 
tenham espessura da seção transversal igual ou maior que 6 cm, já o Graute Base 
Epóxi pode ser utilizado a partir de 1 cm de espessura. Outra opção citada pelo 
 
1 VALLE, E. G. Estruturas de homigón armado: refuerzo mediante homigón y estructura 
metálica. In: Curso de rehabilitacion: 5. La Estructura. p.173-179. Colégio Oficial de Arquitectos de 
Madrid. Madrid, 1983. 
 
 
autor é a Injeção de Concreto, porém nesse caso o concreto só pode ser aplicado 
em elementos que tenham dimensões de no mínimo 6 cm. 
2.2.2.2 Técnica do concreto projetado 
Já o concreto projetado, segundo Helene (1992), não tem limitação quanto a 
dimensão transversal do elemento, o que condiz com Takeuti (1999), que afirma que 
no caso de grandes volumes de concretagem pode-se usar o concreto projetado, 
sistema ilustrado na Figura 5. 
Figura 5 – Reforço com a utilização de concreto projetado. 
 
Fonte: Modificado de Helene (1992 apud Takeuti, 1999). 
2.3 Métodos de reforço de pilares por utilização de elementos metálicos 
Dentro das opções de elementos metálicos que podem ser citadas, Reis 
(2001) destaca o emprego de perfis metálicos, ilustrado na Figura 6, (em sua 
colocação pode-se utilizar chumbadores com buchas expansivas ou com 
preenchimento de resinas injetáveis) e o emprego de chapas de aço coladas, 
apresentado na Figura 7, (geralmente fixadas com uso de material adesivo ou 
parafusos auto-fixantes). Ainda conforme, Reis (2001) deve-se tomar o cuidado de 
executar o reforço de forma que haja a continuidade do reforço nos pavimentos 
adjacentes para a adequada transmissão de esforços. 
Figura 6 – reforço de perfis metálicos por chumbamento. 
 
 
 
Fonte: Souza e Ripper (1998). 
Figura 7 – Reforço com chapas metálicas por colagem (a) e por chumbadores 
(b). 
 
 a) b) 
Fonte: Souza e Ripper (1998). 
Acerca das vantagens, Takeuti (1999) expõe que o uso de perfis metálicos 
tem como principais vantagens a rapidez de execução e o fato de, por ser elemento 
pré-fabricado, estar pronto para receber cargas logo após sua execução, ao 
contrário dos reforços de concreto armado que necessitam de vários dias para 
conseguir atingir a resistência característica. Assim, pode ser uma ótima vantagem 
para situações emergências que precisam de um reforço com ação imediata. 
“Quando se trata de adicionar capacidade resistente, uma opção muito 
utilizada e de rápida execução, recomendada principalmente para situações 
que requerem emergência ou não permitem grandes alterações na 
geometria das peças, é a do reforço exterior por colagem – ou 
chumbamento – de chapas metálicas ou por chumbamento de perfis, com 
ajuda de resinas injetadas” (SOUZA e RIPPER, 1998, p. 148). 
Já acerca das desvantagens, Cánovas2 (1988 apud TAKEUTI, 1999) destaca 
que esse reforço deve estar bem solidário a estrutura de concreto, pois se assim não 
estiver, há o risco de que a estrutura metálica só receba esforços após a ruptura do 
pilar de concreto armado. Complementando, Valle3 (1983 apud TAKEUTI, 1999) cita 
que o ideal é somente utilizar reforço com perfis metálicos se realmente não for 
possível utilizar concreto, pois para o uso ser correto, necessita-se de estudo 
 
2 CÁNOVAS, M. F. (1988). Patologia e terapia do concreto armado. 1. ed. São Paulo: PINI 
3 VALLE, E. G. Estruturas de homigón armado: refuerzo mediante homigón y estructura 
metálica. In: Curso de rehabilitacion: 5. La Estructura. p.173-179. Colégio Oficial de Arquitectos de 
Madrid. Madrid, 1983. 
 
 
detalhado dos nós e pontos de transmissão entre estrutural original de concreto 
armado e o reforço metálico. Portanto como principal desvantagem pode-se citar o 
desafio de projetar de modo que o elemento metálico seja solidária aos outros 
pilares de concreto armado existentes. 
2.4 Métodos de reforço com utilização de armadura de protensão exterior 
Segundo Souza e Ripper (1998), normalmente introduz-se armaduras 
protendidas externamente para compensar a ocorrência de tensões internas 
indesejáveis ou propriamente aumentar a capacidade resistente do pilar, mais os 
autores citam mais outra funcionalidade interessante desse método: fazer a 
redistribuição dos esforços de um pilar para outros que estejam próximos, conforme 
é possível visualizar na Figura 8. 
Para Reis (2001) esse método é de alto custo e exige uma intervenção 
arquitetônica significativa, sendo assim mais adotado em obras de grande porte, 
como pontes e viadutos. 
Figura 8 - Redistribuição de esforços pela aplicação de protensão exterior. 
 
Fonte: Modificado de Cánovas (1988 apud TAKEUTI, 1999). 
2.5 Métodos de reforço com emprego de compósitos de fibras de carbono 
(CFRP) 
Segundo Takeuti (1999), essa tecnologia é resultado de trabalhos do 
governo Japonês em criar um material para reforçar pilares de pontes e viadutos 
contra sismos. O método consiste em reforçar a estrutura de concreto armado com 
emprego localizado de compósitos de fibra de carbono (CFRP), o CFRP é maleável 
e garante a perfeita moldagem na superfície, gerando um confinamento do local e 
 
 
assim o aumento da ductibilidade do elemento. Além disso, Reis (2001) destaca a 
vantagem de eliminar problemas com corrosão (já que não há armaduras), além 
disso Souza e Ripper (1998) também citam como pontos positivos a alta resistência 
do material e o simples método de execução. 
Souza (2008), em sua dissertação, contribui com o tema ao expor que o 
material pode ser aplicado de duas formas: por meio de lâminas pré-fabricas (Figura 
9) ou por meio de fio, manta ou tecido a ser curado “in-situ” (Figura 10). 
Figura 9 - Colagem das lâminas de compósito de fibra de carbono em direção 
horizontal para confinamento e vertical para reforço 
 
Fonte: Gênova engenharia e construção civil (2015).4 
Figura 10 – Reforço de pilares com mantas (a), tecidos (b) e fios (c) de CFRP. 
 
 a) b) c) 
Fonte: Souza (2008). 
3. Conclusão 
Por fim, com todas informações expostas anteriormente, a revisão 
bibliográfica apontou a existência de 4 grandes grupos de métodos de reforço de 
pilares, listando-se abaixo algumas das principais características desses. 
 
4 Disponível em: <https://www.construtoragenova.com.br/midia/techne_recuperacao_estrutural/>. Acesso em 
28 de fevereiro de 2021. 
 
 
Primeiramente, pode-se cita os métodos com a utilização de concreto 
armado e materiais similares, os quais são os mais populares devido a tradiçãodo 
uso desse material e a existência de mão-de-obra farta. Esses se destacam por 
serem um método de baixo custo e de fácil execução, porém apresentam como 
inconvenientes o aumento considerável da seção transversal, podendo levar a 
prejuízos arquitetônicos, além do tempo de espera necessário para o concreto 
chegar a sua resistência de projeto. 
Partindo para outros métodos de reforço de pilares têm-se os por os utilizam 
elementos metálicos. Por esse material ser pré-fabricado, ele tem a vantagem do 
elemento já vir pronto para reforçar a estrutura, mas uma ressalva muito importante 
a ser feita é que o seu uso exige um cuidado especial no sistema solidarização entre 
o pilar de concreto armado e o elemento metálico adicionado, sob pena da total 
ineficiência na transmissão de esforços, caso haja erros de execução quanto a isso. 
Adentrando nos métodos de reforço com utilização de armadura de 
protensão exterior, destaca-se como uma grande vantagem em relação aos outros a 
possibilidade de redistribuir as cargas de um pilar para outros pilares vizinhos, dessa 
forma pode ser uma alternativa emergencial para aliviar os esforços sobre um pilar 
comprometido, porém deve-se empregar cuidados especiais para evitar a corrosão, 
caso a armadura fique exposta. 
Já os métodos de reforço com emprego de compósitos de fibras de carbono 
(CFRP), eliminam totalmente o risco de corrosão (já que não tem armadura), além 
de apresentar diversas vantagens como a rapidez de execução, a ação imediata na 
estrutura, um aumento quase insignificativo nas dimensões do pilar e a possibilidade 
de emprego em pontos localizado. Apesar de tantas vantagens, há uma certa 
dificuldade em escolher esse método, pois tem como grandes desafios a 
disponibilidade de material, a mão de obra qualificada, além da necessidade de ter 
que encontrar um engenheiro civil projetista estrutural que saiba dimensionar tal 
tecnologia. 
Concluindo, nota-se que todas as 4 opções apresentadas são viáveis de 
serem utilizadas, pois todas apresentam pontos positivos e negativos, cabendo ao 
projetista estrutural tomar a decisão de qual delas irá escolher de acordo com as 
características da estrutura a ser reforçada e as prioridades definidas por ele. 
 
 
REFERÊNCIAS 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15575-1 - Edificações 
habitacionais - Desempenho - Parte 1: Requisitos gerais. Rio de Janeiro, ABNT, 
2013. 
VALLE, E. G. Estruturas de homigón armado: refuerzo mediante homigón y 
estructura metálica. In: Curso de rehabilitacion: 5. La Estructura. Colégio Oficial de 
Arquitectos de Madrid. Madrid, 1983. 
CÁNOVAS, M. F. Patologia e terapia do concreto armado. 1ª Ed. PINI. São Paulo, 
1988. 
SOUZA, V. C. M. de; RIPPER, T. Patologia, recuperação e reforço de estruturas 
de concreto. 1. ed. (3. tiragem). São Paulo: Pini, 1998 (tiragem 2001). 
HELENE, P.R.L. Manual para reparo, reforço e proteção de estruturas de 
concreto. 2ª ed. São Paulo: PINI, 1992. 
REIS, L. S. N. Sobre a recuperação e reforço das estruturas de concreto 
armado. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) – Programa e Pós-
Graduação em Engenharia de Estruturas, Universidade Federal de Minas Gerais, 
Belo Horizonte, 2001. Disponível em: <http://pos.dees.ufmg.br/defesas/82M.PDF>. 
Acesso em: 15 de março de 2021. 
TAKEUTI, A. R. Reforço de pilares de concreto armado por meio de 
encamisamento com concreto de alto desempenho. Dissertação (Mestre em 
Engenharia de Estruturas) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de 
São Paulo, São Carlos, 1999. Disponível em: < 
https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-
03112003113505/publico/Takeuti.pdf>. Acesso em 15 de março de 2021. 
SOUSA, A. F. V. S. Reparação, Reabilitação e Reforço de Estruturas de Betão 
Armado. 2008. 114f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil – Especialização 
em Estruturas) – Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2008. Disponível em: 
<https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/58292/1/000129827.pdf>. Acesso 
em 15 de março de 2021. 
 
 
SACHS, A. Recuperação de estruturas de concreto armado exige planejamento 
e documentação dos serviços. Gênova engenharia e construção civil, 2015. 
Disponível em: 
<https://www.construtoragenova.com.br/midia/techne_recuperacao_estrutural/>. 
Acesso em 15 de março de 2021. 
BASTOS, P. S. dos S. Fundamentos Do Concreto Armado. Notas de aulas, 
Universidade Estadual Paulista (UNESP), Bauru, 2019. Disponível em: 
<https://wwwp.feb.unesp.br/pbastos/concreto1/Fundamentos%20CA.pdf>. Acesso 
em 15 de março de 2021.