Ligação de barras de aço nervuradas e roscadas pós-instaladas em concreto considerando comprimento de aderência e tipo de adesivo

Consertando concreto cansado sem demolir

Ao redor do mundo, muitas pontes, edifícios e garagens estão envelhecendo mais rápido do que conseguimos substituí-los. Demolir e reconstruir completamente essas estruturas é caro e disruptivo, então os engenheiros buscam maneiras de reforçar o que já existe. Este estudo explora um desses métodos de reparo: perfurar orifícios no concreto endurecido, colar novas barras de aço com epóxi potente e usar essas barras “pós-instaladas” para dar novo fôlego ao concreto antigo.

Como o aço e a cola atuam juntos dentro do concreto

O concreto armado funciona porque as barras de aço ocultas dentro do concreto se prendem ao material circundante e compartilham as cargas. Tradicionalmente essas barras são colocadas na forma e o concreto é lançado ao redor delas. Em reparos, porém, o concreto já está endurecido, então é preciso perfurar orifícios, injetar um adesivo químico e inserir novas barras de aço como ancoragem. A segurança da estrutura reforçada depende de quão firmemente essas barras adicionadas estão “ligadas” ao concreto e ao adesivo, e de quanto elas escorregam quando puxadas. Os pesquisadores buscaram medir essa ligação de forma controlada e verificar como diferentes formas de barra, diâmetros de furo e adesivos afetam o desempenho.

Testando a resistência ao arrancamento em laboratório

Para reproduzir situações reais de reparo, a equipe moldou vinte e um cubos de concreto, cada um aproximadamente do tamanho de um pequeno paralelepípedo. Em três deles, barras nervuradas foram incorporadas de maneira tradicional durante a moldagem para servir como amostras de referência. Nos outros dezoito, as barras foram adicionadas depois: orifícios verticais foram perfurados, limpos, preenchidos com um dos dois produtos epóxi comerciais e então barras nervuradas ou totalmente roscadas foram inseridas a profundidades específicas. Os pesquisadores variaram três fatores-chave: o comprimento da barra em contato com o adesivo, o diâmetro do furo perfurado em relação à barra e se a superfície da barra era nervurada (com saliências descontínuas) ou roscada (com uma espiral contínua). Cada espécime foi então agarrado por um macaco hidráulico e a barra foi lentamente puxada enquanto instrumentos registravam força e deslizamento.

O que faz uma ancoragem forte e segura

Os ensaios mostraram que, na quase totalidade dos casos, a falha ocorreu pela barra de aço atingir sua resistência ao escoamento dentro de um cenário clássico de arrancamento, em vez de por cisalhamento ou fissuração do concreto. Isso significa que a junta de adesivo e o concreto circundante eram, em geral, mais fortes que a própria barra, um resultado desejável para o projeto. Barras instaladas com epóxi em orifícios moderadamente maiores que a barra (aproximadamente 60 a 80 por cento maiores em diâmetro) atingiram capacidades de arrancamento semelhantes ou ligeiramente superiores às barras moldadas in loco. Orifícios muito justos, apenas cerca de 20 por cento maiores, reduziram a resistência. Comprimentos de aderência maiores permitiram que a barra suportasse maior carga total, mas distribuíram essa carga, o que reduziu a tensão média de aderência ao longo da barra. Comparando formas de barra, as barras nervuradas convencionais desenvolveram consistentemente maior resistência de aderência do que as barras roscadas, principalmente porque suas nervuras mais rugosas proporcionaram melhor travamento mecânico no adesivo e no concreto.

Como rigidez e flexibilidade atuam em conjunto

Além da resistência máxima, o estudo também examinou quão rígida ou flexível a conexão era quando a barra começava a se mover. As âncoras coladas com epóxi foram, em geral, mais rígidas que as barras moldadas in loco no início do carregamento, o que significa que resistiam ao deslizamento inicial com mais vigor. No entanto, para muitas configurações, especialmente com comprimentos de aderência maiores, as barras pós-instaladas mostraram maior “ductilidade”: podiam deslizar de forma significativa após o escoamento sem perda súbita de capacidade. Os dois tipos de epóxi se comportaram de maneira semelhante em termos de resistência, embora um tendesse a produzir conexões ligeiramente mais rígidas e menos flexíveis e o outro permitisse mais deslizamento antes da falha. Barras roscadas, apesar de mais fracas em aderência máxima, frequentemente apresentaram maiores desalinhamentos sob cargas altas, indicando um processo de falha mais gradual e tolerante.

Transformando dados de ensaio em regras práticas de projeto

Usando o conjunto completo de medições, os autores desenvolveram uma equação simples que prevê a tensão máxima de aderência para barras pós-instaladas com base na resistência do concreto, diâmetro da barra, comprimento de aderência, tamanho do furo e geometria das nervuras da barra. Essa fórmula, verificada contra todos os resultados dos ensaios, produziu estimativas seguras e razoavelmente precisas. Para engenheiros, isso significa que a adição de barras de aço com adesivos modernos pode ser projetada com confiança, desde que os diâmetros dos furos, os comprimentos de ancoragem e os tipos de barra sejam escolhidos com critério. Para o público, a conclusão é que trabalhos laboratoriais cuidadosos como este sustentam muitos reparos “invisíveis”, permitindo que estruturas de concreto envelhecidas sejam reforçadas e mantidas em serviço por mais tempo sem o custo e a interrupção de uma substituição completa.

Citação: Fayed, S., Alkharisi, M.K., Bayoumi, ES.A. et al. Bond of ribbed and threaded steel reinforcement bars post-installed in concrete considering bonded length and adhesive type. Sci Rep 16, 10762 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42964-4

Palavras-chave: ancoras pós-instaladas, barras de vergalhão coladas com epóxi, reparação de concreto armado, resistência de aderência, retrofit estrutural