VIGAS COMPOSTAS HÍBRIDAS

Por ACI/CI Magazine

As Vigas Compostas Híbridas (VCH), ou HCB - Hybrid Composite Beams, chegam como uma nova tecnologia para construção civil, que vem ganhando espaço nas soluções de vigas em pontes ferroviárias nos EUA. As vigas são compostas por um núcleo composto por elementos comprimidos de concreto, moldados por uma fôrma de materiais poliméricos, que isolam o arco comprimido, atirantado por armaduras, ou outros materiais tracionados, que encontram-se na zona tracionada da peça. O espaço vazio é ocupado por materiais leves e inertes, como espuma. O concreto é bobeado para o interior da fôrma, tomando a forma de um arco. 

O modelo ilustrado foi desenvolvido por John R. Hillman, Fundador e Presidente da HC Bridge Company, tendo ganhado o 45th annual Award of Excellence por essas contribuições. Suas vigas foram incorporadas em uma séria de projetos pilotos de pontes ferroviárias nos EUA.

CARACTERÍSTICAS DAS VIGAS COMPOSTAS HÍBRIDAS

As HCB são compostas por três sub-componentes: um casca de FRP – Fiber-reinforced Polymer, polímero reforçado com fibras, um elemento comprimido em arco e tirantes. O elemento comprimido consiste em um arco de concreto alto-adensável que bombeado dentro de uma fôrma, ou conduto, dentro da casca da viga. O reforço à tração consiste em tirantes em aço de alta resistência, pré-tensionados, que são instalados na zona tracionada inferior da viga. Todos esses tirantes são encapsulados na casca de FRP, o que protege o aço dos processos de corrosão, e permite que a peça tenha uma capacidade adicional de carga.

As cascas das vigas são fabricadas usando um método onde a fôrma, em resina, é lacrada à vácuo. No processo, um tecido de fibra de vidro, o reforço de aço, e uma espuma de baixa densidade, que serve de núcleo inerte, são colocados dentro de uma fôrma metálica reutilizável de baixo custo. O molde é então selado, à vácuo, sob uma atmosfera de pressão, e a resina de Vinyl Ester, ou Epóxi, é bombeada dentro do molde para amolecer e consolidar a fibra de vidro, com a transformação do conjunto composto pela espuma, tirantes, e as resinas em uma unidade monolítica.  O processo inteiro de fabricação das vigas dura no máximo 5 horas para a infusão.

   

Entre as principais vantagens do uso das vigas está a diminuição do uso de materiais como concreto, e o próprio aço, utilizados de forma racional nos locais onde são efetivamente necessários. A busca da forma ideal do arco irá depender das solicitações de projeto. Todavia, é possível empregar os métodos de cálculo usuais para as estruturas de concreto armado, onde a base do arco corresponde ao limite da zona comprimida de concreto.

A UESC, em parceria com a UFPA, está estudando o problema e desenvolve os primeiras análises para criação de uma protótipo do sistema de menor custo, com vistas em aplicações de pontes ferroviárias e rodoviárias. No momento atual, os estudos teóricos sobre os arranjos mais eficientes estão em curso.

Para saber mais: ACI Intenational e http://hcbridge.net/.