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Tabuleiros de pontes FRP: um material revolucionário na construção de pontes
08/12/2023 17:29:17
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O uso de tabuleiros de pontes de polímero reforçado com fibra (FRP) está transformando o cenário da construção de pontes.
As pontes tradicionais feitas de concreto armado e estruturas de aço há muito são afetadas pela ferrugem e pela degradação do concreto, não apenas encurtando a vida útil das pontes, mas também potencialmente levando a graves riscos de segurança. Esta questão é particularmente grave em zonas costeiras com elevada concentração de iões cloreto, onde a corrosão das pontes é um problema significativo. Assim, melhorar a durabilidade dos tabuleiros das pontes tornou-se um grande desafio na engenharia de pontes.
O FRP é considerado um material ideal para aumentar a durabilidade das pontes devido à sua excelente resistência à corrosão. Os sistemas de pontes FRP geralmente vêm em dois tipos: estruturas totalmente FRP e plataformas compostas de concreto FRP, com uma variedade de formas de seção transversal. Em comparação com os tabuleiros tradicionais de betão armado, os tabuleiros FRP oferecem inúmeras vantagens: são pré-fabricados em fábricas, leves e rápidos de instalar; eles resistem efetivamente à corrosão causada por sal gelado, água do mar e íons cloreto, reduzindo os custos de manutenção; seu peso leve reduz a carga nas estruturas de suporte; por serem um material elástico, podem retornar ao seu estado original sob sobrecargas ocasionais; e possuem bom desempenho em fadiga. Em aplicações práticas, os sistemas de tabuleiros FRP não são apenas utilizados em novas construções de pontes, mas também são adequados para a renovação de pontes antigas, substituindo os tradicionais tabuleiros de betão. Isto não só reduz o peso do tabuleiro, mas também aumenta a capacidade de carga e a resistência à corrosão da ponte.
As características de suporte de carga dos tabuleiros de pontes FRP incluem principalmente momentos fletores, forças de cisalhamento e pressão localizada. Um deck totalmente FRP normalmente consiste em revestimentos de FRP superiores e inferiores e uma alma, com o revestimento superior suportando a compressão, a tensão de suporte do revestimento inferior e a alma resistindo principalmente às forças de cisalhamento enquanto conecta os revestimentos superior e inferior. Em decks compostos de FRP-concreto/madeira, o concreto ou a madeira são colocados na zona de compressão, enquanto o FRP suporta principalmente a tensão. As forças de cisalhamento entre eles são transferidas através de conectores de cisalhamento ou métodos adesivos. Sob cargas localizadas, os decks de FRP também sofrem forças de flexão, punção ou esmagamento; cargas assimétricas também geram torção na seção. Como o FRP é um material anisotrópico e não homogêneo, seus parâmetros de desempenho mecânico precisam ser determinados através do projeto do laminado, tornando o projeto de decks de FRP relativamente complexo, exigindo estreita colaboração entre projetistas e fornecedores profissionais de FRP.
Existem vários tipos de tabuleiros de ponte FRP, que podem ser categorizados em cinco tipos principais: Tipo A são painéis sanduíche FRP; O tipo B é montado em lajes vazadas de perfis FRP; O Tipo C são folhas frontais de FRP com painéis ocos com núcleo perfilado; O tipo D são painéis compostos de concreto/madeira FRP; e o Tipo E são superestruturas totalmente FRP. Esses tipos de sistemas de ponte FRP foram aplicados em vários projetos de engenharia.
As vantagens dos sistemas de ponte FRP incluem leveza, forte resistência à corrosão, instalação rápida, alta resistência estrutural e baixos custos gerais de manutenção. Particularmente em termos de peso, os tabuleiros de pontes FRP são 10% a 20% mais leves do que os tabuleiros tradicionais de betão armado, o que significa que podem aumentar a capacidade de carga e a vida útil das pontes. Além disso, devido à resistência à corrosão do FRP, os decks funcionam excepcionalmente bem contra desafios de gelo, neve ou água salgada utilizados para degelo em regiões frias, com uma vida útil esperada de 75 a 100 anos. Além disso, devido à elevada resistência dos materiais FRP, os seus requisitos de design são muitas vezes mais rigorosos do que os dos materiais tradicionais, mas os dados de testes reais mostram que o desempenho dos tabuleiros de pontes FRP excede em muito os requisitos específicos, garantindo um elevado factor de segurança.
No entanto, existem algumas desvantagens nos tabuleiros de pontes FRP, como os elevados custos de matéria-prima e cada ponte que exige um design individual. Como a tecnologia FRP é relativamente nova, isso significa que são necessários custos adicionais de projeto. Além disso, devido às diferenças estruturais significativas nos tabuleiros de pontes FRP para cada ponte, os fabricantes precisam criar moldes individuais ou desenvolver processos de fabricação para cada projeto, levando a volumes de produção mais baixos. Apesar destes desafios, a aplicação de tabuleiros de pontes FRP na engenharia de pontes ainda apresenta uma ampla perspectiva de desenvolvimento.