19 de julho de 2019

Concreto de carbono pode revolucionar a construção de pontes

VDI Brasil
Construir e reformar pontes são ações necessárias que exigem altos investimentos. Pensando nisso, engenheiros civis da Universidade Técnica de Berlim (TU Berlim), na Alemanha, estão desenvolvendo uma solução para prolongar a vida útil das estruturas com um material de construção composto: o concreto de carbono.

A queda de uma parte da ponte de uma rodovia na cidade italiana de Gênova ilustra a fragilidade de certos edifícios, tornando evidente que até mesmo grandes construções podem suportar somente cargas de peso limitadas. Isso acontece por conta da deterioração dos materiais utilizados na construção, que são expostos a influências ambientais significativas – um dos maiores problemas dos edifícios existentes é a corrosão progressiva causada pela água.

Os pesquisadores da Universidade Técnica de Berlim estão, portanto, experimentando o concreto de carbono composto como material de construção. A grande vantagem dessa solução está no fato de que o carbono não corrói com o tempo, portanto, a substância possui um potencial considerável para duração a longo prazo.

Composto com carbono ao invés de concreto armado 
Pontes são naturalmente parte do nosso sistema de transporte. Na Alemanha, existem cerca de 40.000 pontes em rodovias. No entanto, não há uma preocupação em relação às cargas pesadas que trafegam nesses edifícios. O fato é que o tráfego se multiplicou nas últimas décadas e grande parte das pontes foram construídas entre 1960 e 1985. Elas somente irão suportar as cargas crescentes por um período limitado de tempo e terão que ser substituídas em um futuro próximo.

Uma razão para a exigência de renovação é o material mais importante: o concreto armado. Ao longo dos anos e décadas, o concreto é danificado por conta do seu uso ininterrupto. Não é raro de se encontrar rachaduras nas pontes de concreto, e não é só na questão estética que isso é um problema. É por meio dessas trincas que a água penetra e provoca a corrosão da armação de aço.

No projeto conjunto denominado “C³ – Carbon Concrete Composite“, do Ministério Federal de Educação e Pesquisa da Alemanha (BMBF), os cientistas estão buscando parcerias industriais para desenvolver o material. A solução seria interessante não apenas para pontes, mas também para túneis, telhados, fachadas de edifícios e instalações de grande escala.

O concreto de carbono é econômico e durável
O concreto de carbono é um composto de concreto de alto desempenho com um reforço de fibra de carbono. As fibras de carbono fornecem leveza, flexibilidade e resistência.

Na próxima etapa, o fio de fibra de carbono é processado em uma máquina têxtil, que produz uma malha equipada com um revestimento estabilizador. Alternativamente, o uso de barras de carbono é possível.

Para os pesquisadores, o concreto com reforço de carbono tem muitos benefícios. O coordenador do projeto na TU Berlim, Alex Hückler, afirma que ele é forte, durável e conserva os recursos, e isso faz com que seja especialmente econômico.

Os cientistas esperam que o reforço de carbono seja até cinco vezes mais forte. A conclusão é de que o concreto de carbono poderia economizar tanto material, quanto dinheiro.

Protótipo para testes
Por mais que a solução apresente um potencial otimista, é necessária a realização de testes rigorosos para comprovar a sua eficiência. Para isso, foi construído um protótipo no Peter Behrens Hall, no Instituto de Engenharia Civil da Universidade de Berlim. A ponte tem 20 metros de comprimento e deve passar por vários testes. Entre as ações a serem tomadas, planeja-se colocar sobre o edifício toneladas de pesos ??por mais de um ano.

Para as observações, os fios de carbono estendidos estão localizados em um canal fino através da ponte. De tempos em tempos, minicâmeras permitem monitorar como o material dentro da ponte se comporta sob carga, quais sinais de fadiga ocorrem e outros fatores relevantes.

Aplicação no Brasil
Não há um número definido de quantas pontes de concreto existem no Brasil, as estimativas apontam que há cerca de 120 mil edifícios desse tipo cruzando o país. Segundo o Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes, vinculado ao Ministério dos Transportes, a cada cinco pontes brasileiras, uma necessita de reforma.

Recentemente, diversos casos de quedas de pontes intensificaram as discussões sobre a segurança desses edifícios. Nos últimos meses, três casos emblemáticos tornaram evidente os riscos apresentados pela falta de manutenção nesses materiais. As ocorrências aconteceram no Pará, com a queda de parte da ponte da Alça Viária, no Rio de Janeiro, com o desabamento da ciclovia Tim Maia (que também havia desabado em 2016, causando duas mortes), e em São Paulo, com o rompimento do viaduto na Marginal Pinheiros.

Ciro Vilela, chefe da Seção de Engenharia de Estruturas (SEE/CT-Obras), está desenvolvendo, atualmente, uma pesquisa no Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), que consiste em um programa experimental e numérico referente à flexão de vigas de concreto armado sustentadas com polímeros reforçados com fibras de carbono (PRFC), submetidas às altas temperaturas, sendo cuidadas com materiais de proteção passiva, tais como vermiculita expandida, pintura intumescente e geopolímero.

Sobre a aplicabilidade da composição em que está direcionada a sua pesquisa, Vilela afirma que “a técnica já é comumente adotada, porém, ainda são necessários estudos mais aprofundados desse tipo de estrutura reforçada em situações de altas temperaturas. Sua aplicabilidade consiste no reforço de estruturas existentes de concreto armado, a fim de propiciar aumento da capacidade resistente estrutural”.

A composição estudada no projeto “C³ – Carbon Concrete Composite” ainda está sendo trabalhada na Alemanha, portanto, não figura entre os temas de estudos no Brasil. Para Vilela, o material apresenta benefícios em relação ao peso de sua estrutura e a sua capacidade resistente estrutural, no entanto, para prevenção de acidentes, há diversos fatores a serem considerados. “Os acidentes geralmente estão associados às questões de falhas de projeto, de execução e de manutenção, sendo assim, se uma estrutura foi bem dimensionada e executada, e submetida a ações de manutenção ao longo de sua vida, não apresentará problemas com relação aos acidentes” finaliza.

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