Muitas estruturas construídas antes dos códigos sísmicos modernos compartilham as mesmas fraquezas: pilares com pouca armadura transversal, emendas por transpasse curtas, juntas viga-pilar fracas e paredes que não suportam cisalhamento no plano. Em um terremoto, esses detalhes falham de forma frágil. O reforço com fibra de carbono visa exatamente esses problemas, adicionando resistência e, tão importante quanto, ductilidade, a capacidade de deformar sem colapsar.
Confinamento de pilares
O uso sísmico mais comum do CFRP é o envelopamento de pilares. Uma camisa de tecido aplicada com fibras ao redor do pilar coloca o concreto em estado de confinamento. O concreto confinado pode sustentar deformações muito maiores antes de esmagar, o que aumenta tanto a capacidade axial quanto a capacidade do pilar de absorver energia através de ciclos de carga repetidos. Um envelopamento fino de carbono pode fornecer confinamento comparável a uma camisa de aço pesada, adicionando quase nenhuma dimensão e nenhum risco de corrosão.
Correção de emendas por transpasse e cisalhamento
Pilares mais antigos frequentemente têm emendas por transpasse de armadura muito curtas e localizadas na zona da rótula plástica. Um envelopamento circunferencial prende a emenda e impede o deslizamento das barras. O mesmo envelopamento fornece reforço ao cisalhamento, prevenindo as falhas diagonais por cisalhamento que estão entre as mais perigosas em um terremoto, pois ocorrem repentinamente e com pouco aviso.
Paredes, vigas e juntas
Além de pilares, o tecido de CFRP reforça paredes de alvenaria não armada e concreto contra forças no plano e fora do plano, reforça vigas de acoplamento e é usado em esquemas detalhados ao redor de juntas viga-pilar. Como o material é fino e aderido, pode frequentemente ser escondido atrás de acabamentos e aplicado enquanto o edifício permanece parcialmente em uso — uma grande vantagem sobre encamisamento ou adição de paredes de cisalhamento.
Considerações de projeto
O reforço sísmico é baseado em desempenho e exigente. O reforço deve ser compatível com a resposta de toda a estrutura: adicionar resistência no lugar errado pode deslocar a falha para um mecanismo mais frágil, então o objetivo geralmente é um aumento equilibrado em resistência e ductilidade. A ancoragem do FRP é crítica — envelopamentos e lâminas devem ser detalhados para que não descolem em suas extremidades sob carga cíclica. Conexões, diafragmas e fundações devem ser verificados como parte do sistema. Este trabalho pertence a um engenheiro estrutural qualificado seguindo o código sísmico vigente e a orientação sobre FRP, como a ACI 440.2R.
Feito corretamente, o confinamento com fibra de carbono é uma das maneiras mais eficazes e menos disruptivas de trazer uma estrutura de concreto mais antiga para as expectativas sísmicas modernas.