Conheça o Vergalhão FRP para Concreto Armado

Hoje apresentaremos para a maioria de vocês um novo material que vem ganhando espaço nas obras e que possui uma importância gigantesca dentro do campo da inovação tecnológica na Engenharia Civil no Brasil: o vergalhão FRP (polímeros reforçados com fibras). Criado a partir de compostos estruturais, este material possui uma tecnologia capaz de substituir o vergalhão de aço no concreto armado.

Embora possa surpreender você, o vergalhão da FRP tem obtido grande sucesso há mais de trinta anos e está presente em mais de 450 obras no Canadá e nos Estados Unidos.

A Peace Bridge, no Canadá, foi construída utilizando essa tecnologia – https://www.tuf-bar.com/how-frp-composites-can-help-build-sustainable-concrete-infrastructure/

Considerando-se o mercado global, produtos similares já são utilizados em escala comercial em vários países como Alemanha, Canadá, China, Japão, Nova Zelândia, Rússia, Suécia e Ucrânia.

Fibra de Vidro - Nycon
Fibra de Vidro – Nycon – https://nycon.com/

Segundo a empresa Axfiber: “No Brasil o produto ainda é pouco conhecido e os mercados onde atuamos são o setor elétrico, como armadura de artefatos de concreto tais como postes e cruzetas; e no setor da construção civil na produção de painéis de fachada, pisos industriais e elevados, auto drenante. Possui grande potencial de redução tanto nos custos de instalação como nos de manutenção de obras portuárias e de saneamento (ETAs e ETEs). A fim de se evitar a corrosão da armadura metálica uma série de cuidados tais como maior recobrimento da armadura, implicando maior consumo de concreto; utilização de vergalhões com cobertura em resina epóxi ou de vergalhões galvanizados, etc. representam um alto custo apresentando eficiência questionável.”

Catalogos | axfiber

FRP é a sigla para Fiber Reinforced Polymer. O vergalhão FRP é composto de dois elementos: usualmente a fibra de vidro + resina matriz (poliéster, epóxi ou éster vinílico). O papel da matriz de resina é segurar, proteger e transferir a carga entre as fibras. Então, como o produto final, o vergalhão FRP, difere do vergalhão de aço?

Há polímeros reforçados com fibras (FRP) de outros materiais como as de basalto, alumínio ou carbono. A combinação pode ser variada, entre as fibras e as resinas, e cada barra com materiais diferentes proporciona um efeito e características específicas. O resultado dessa união de dois ou mais materiais, independente de qual fibra for trabalhada, é um produto que apresenta propriedades superiores às propriedades de cada componente individualmente.

Existem duas grandes diferenças que alguém notará imediatamente ao comparar as duas lado a lado.

Primeiro, o FRP é muito mais leve que o aço, até 7 vezes! Isso pode gerar economia no transporte! Por exemplo: Enquanto 12 metros de vergalhão de fibra de vidro (bitola de 8mm) pesam 960g, 12 metros de vergalhão de aço chegam a 4,74kg. Por isso, o transporte fica mais em conta e há necessidade de menos pessoas para o carregamento.

A segunda é que o vergalhão FRP é muito menos rígido, ou tecnicamente falando, o FRP tem um módulo de elasticidade que é 5 vezes menor que o do aço.

Além dessas duas principais características diferentes do aço, existem mais duas que são muito importantes: O vergalhão FRP é resistente à corrosão, ao contrário do aço, que, no processo de corrosão, irá enferrujar e “rachar” o concreto que deveria reforçar. Isto leva a uma vida estrutural que é até 2 vezes maior para estruturas que utilizam o FRP.

Além disso, o FRP tem maior resistência à tração do que o aço. Ele é, em média, duas vezes mais forte que o aço na questão da tração. Por exemplo, o vergalhão de aço resiste à tração de 600Mpa, enquanto o de FRP resiste a mais de 1000Mpa (dependendo da composição).

Outra diferença que precisamos levar em conta é que o vergalhão FRP é termicamente e eletricamente não condutor, ou seja, não podemos utilizá-lo para aterramento de estruturas como convencionalmente utilizamos o aço.

Catalogos | axfiber

Nas obras em que utilizamos o vergalhão de aço há a possibilidade de, ao entrar em contato com agentes agressivos, ocorrer reações químicas que danificam o concreto armado. Diferentemente do vergalhão de fibra de vidro. Desta forma, você consegue eliminar problemas de corrosão de armaduras e, além disso, terá uma estrutural mais durável, melhor protegida, com uma vida útil muito maior.

Hoje em dia, este material vem sendo mais utilizado em obras especiais, que possuem muito contato com agentes agressivos, como, por exemplo, obras litorâneas, onde a classe de agressividade é alta.

A utilização deste polímero reforçado com fibras de vidro é muito interessante e totalmente viável. E aqui vemos, mais uma vez, a tecnologia fazendo uma grande diferença na Engenharia Civil. Comparativamente a outras fibras, como a de carbono, as fibras de vidro têm um custo total mais baixo. Apesar do custo inferior, as fibras de vidro não perdem a qualidade e mantêm as características positivas: possuem alta resistência mecânica e ótimo desempenho quando submetidas a cargas dinâmicas.

Onde usar?

A utilização abrange desde obras portuárias sujeitas ao intemperismo e à corrosão salina, tuneis, pontes até a construção de guard-rails às margens das rodovias onde a elasticidade do produto agrega características desejáveis como a melhor absorção da energia cinética em caso de batida:

  • Estruturas de concreto suscetíveis à corrosão;
  • Corrosão de aço por cloretos / sais;
  • Agentes agressivos que baixam o Ph concreto;
  • Estruturas delgadas com cobertura mínima de concreto;
  • Estruturas que requerem reforço não ferroso devido a:
  1. Considerações eletromagnéticas;
  2. Não-condutividade térmica;
  3. Onde as máquinas irão “consumir” o membro de concreto armado (ou seja, mineração e escavação).
Principais Aplicações FRP – EngWeb

Como fazer o cálculo estrutural desse material?

Existem empresas como a Haizer, que possui engenheiros especialistas para auxiliá-lo a projetar a sua estrutura, sem compromisso e também possui material técnico para que você aprenda a fazer isso, caso tenha interesse. Caso esteja disposto a estudar um pouco e desenvolver os próprios projetos, procure observar os critérios de normas internacionais. Apesar de se tratar de um produto inovador, recente e de tecnologia avançada este têm sido muito estudado e já existem várias normas técnicas (ISO, ASTM, ACI) que orientam e regulamentam a produção, o controle de qualidade e a utilização do produto. No Brasil já foi criada a comissão técnica junto à ABNT para criar as normas brasileiras. Enquanto isso, podemos seguir os documentos abaixo:

  • ACI 440.1R
  • ACI 440.5R
  • CSA S806 & S-6
  • AASHTO
  • FIB
  • GOST 31938 – 2012

Características do FRP

Importante lembrar que as características podem varias de acordo com os materiais utilizados:

  • Comportamento elástico linear;
  • Resistência à tração 550-1300 MPa;
  • Tensão final de tração 1.1-2.2%;
  • E-módulo 45-60 GPa;
  • Densidade 1.8-2.1;
  • Material anisotrópico.
Fonte: Vergalhao, vergalhoes em prfv, rebar (axfiber.com.br)

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Fontes:

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