Pesquisadores do Laboratório de Engenharia Estrutural, Departamento de Arquitetura e Engenharia Civil, A Toyohashi University of Technology desenvolveu um novo conceito para o reforço do aço em estruturas de edifícios críticas, usando laminados de plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP) livre de ligação para melhorar o desempenho de flambagem de elementos de aço estruturais. Este método não requer tratamento de superfície de aço antes da aplicação CFRP porque o CFRP não está ligado à superfície, o que contribui para a resistência estrutural por meio de sua rigidez flexural. Os resultados da pesquisa foram publicados em Construção e materiais de construção no início de 2020.

Após seu sucesso em relação ao reforço de concreto na área de engenharia civil, O CFRP agora foi desenvolvido como um meio para fortalecer membros de aço em vez de placas de aço convencionais sendo usadas. CFRP é preferido porque oferece várias vantagens, como peso leve, alta relação resistência-peso, e excelentes resistências à fadiga e corrosão. A data, Contudo, a pesquisa e o desenvolvimento no reforço do aço usando CFRP se concentraram principalmente em técnicas de colagem envolvendo o CFRP sendo fixado a superfícies de aço usando um adesivo. O reforço colado apresenta desvantagens, pois são necessários tratamentos de superfície complexos e demorados antes da instalação do CFRP. Além disso, o desempenho da força de ligação entre o aço e CFRP, que é o aspecto chave desta técnica de fortalecimento, também pode diminuir significativamente devido à exposição ambiental ao longo da vida útil. Substituir esta abordagem por outra nova técnica CFRP ligada não é uma solução particularmente apropriada porque é improvável que seja econômica.

A equipe de pesquisa desenvolveu seu método de reforço de aço usando CFRP, para o qual não o ligaram à superfície de aço. Este método demonstrou atrasar a flambagem e aumentar a capacidade de compressão das barras de aço, onde o ganho de capacidade é afetado pelo número de camadas de fibra de carbono usadas.

"Como uma alternativa ao método de reforço do aço usando CFRP que é ligado à superfície do aço, desenvolvemos este método CFRP não ligado, "explicou o autor principal, Fengky Satria Yoresta. "As principais vantagens deste método são que é mais fácil e menos demorado de implementar, especialmente quando é aplicado aos elementos existentes de estruturas de construção. Não são necessários mais tratamentos de superfície de aço problemáticos, como jato de areia, jateamento de areia, ou moagem manual, e isso leva a economias de custo significativas, " ele disse.

Professor Associado Yukihiro Matsumoto, o líder da equipe de pesquisa, adicionado, "Quase todos os estudos anteriores usaram juntas adesivas para fortalecer membros de aço com CFRP. Este método é bastante complexo porque tratamentos de superfície de aço apropriados são necessários antes da aplicação de CFRP para obter uma ligação aceitável entre o CFRP e a superfície de aço. A superfície as condições de tratamento também afetam a resistência da união. "

"Além disso, não podemos estimar perfeitamente os efeitos da exposição ambiental durante a vida útil sobre o desempenho da ligação entre o CFRP e o aço. Como tal, buscamos melhorar os métodos convencionais, desenvolvendo nosso próprio método de fortalecimento livre de ligações. "

"O método de fortalecimento não ligado é útil, fácil de aplicar, e administrável, "disse ele." No entanto, nosso método não transfere o estresse suavemente, portanto, um modelo mecânico apropriado precisava ser estabelecido. Consequentemente, realizamos simulações mecânicas e experimentos para demonstrar isso, " ele adicionou.

As descobertas de seu trabalho fazem os membros da equipe de pesquisa acreditarem que o método CFRP livre de obrigações pode ser aplicado não apenas na engenharia civil, mas também para outros campos, como o aeroespacial, automotivo, e indústrias marítimas. Espera-se que este novo método promissor seja adotado para produzir rapidamente produtos inovadores, produtos de alta qualidade.