Concreto reforçado com fibras não é simplesmente melhor do que o vergalhão, e o vergalhão não é simplesmente melhor do que o concreto reforçado com fibra. Eles fazem trabalhos diferentes. No sentido mais claro da engenharia, o vergalhão ainda é a melhor opção para o reforço de tensão primária contínua em muitas vigas, paredes, colunas e lajes suspensas, porque a ACI explica que o reforço é usado para fornecer resistência adicional onde é necessário e que o aço fornece a resistência à tração em vigas e lajes, complementa a compressão em colunas e paredes e adiciona resistência ao cisalhamento em vigas. Ao mesmo tempo, o guia da ACI para FRC explica que as fibras podem complementar e reduzir as barras de reforço em vários membros estruturais e, em algumas aplicações, como lajes sobre o solo, pavimentos, revestimentos, revestimentos de concreto projetado, lajes sobre estacas e algumas unidades pré-moldadas, as fibras podem ser usadas como o único reforço.
Portanto, a resposta correta para o título é a seguinte: O concreto reforçado com fibra é melhor quando o projeto precisa de controle de fissuras distribuídas, resistência, resistência residual pós-fissura, instalação mais rápida ou manuseio de malha menos convencional; o vergalhão é melhor quando a estrutura precisa de reforço de tração contínuo, ancorado e familiarizado com o código através de suportes e seções críticas. Em muitos projetos reais, a melhor resposta não é uma ou outra. É ambas. O ACI 544.4R inclui explicitamente reforço híbrido, que significa barra de reforço mais fibras, como uma área de aplicação definida para o projeto.
Elas não estão competindo exatamente da mesma forma
Um dos motivos pelos quais essa pergunta causa confusão é que o “concreto reforçado com fibra” abrange vários materiais diferentes. A ASTM C1116 classifica o FRC por tipo de fibra: aço, vidro resistente a álcalis, sintético, e fibras naturais de celulose. Nem todas têm o mesmo desempenho. Uma microfibra sintética de baixa dosagem usada para o controle da retração plástica não é equivalente a uma macrofibra de aço de alto desempenho usada para substituir o reforço de arame soldado em uma laje. A norma ASTM também deixa claro que o FRC ainda é o concreto fornecido como um material misto, e não um sistema estrutural separado que substitui automaticamente os vergalhões em todos os lugares.
O vergalhão também é um tipo muito específico de reforço. Ele é contínuo, colocado antes do vazamento e detalhado em locais exatos para que possa cruzar suportes, ancorar em regiões críticas, fornecer continuidade por meio de juntas e resistir a forças de tração conhecidas. É por isso que ele ainda é o padrão para muitos membros estruturais. As fibras são diferentes. Elas são elementos curtos e discretos misturados ao longo do concreto, de modo que fornecem reforço tridimensional distribuído em vez de um caminho de reforço contínuo. Essa diferença é o cerne da comparação.
Onde o vergalhão é claramente melhor
O vergalhão é claramente melhor quando a estrutura precisa de reforço primário contínuo de tração. O ACI 544.4R diz que, como uma abordagem conservadora e justificável, em membros estruturais como vigas, colunas, paredes e lajes suspensas elevadas, as barras de reforço devem ser usadas para suportar as cargas totais de tração. Essa única frase já responde a uma grande parte da pergunta. Se o projeto for um membro de estrutura normal, o vergalhão ainda é a resposta padrão mais segura.
Isso também é verdadeiro quando o projeto depende da continuidade do reforço por meio de suportes, juntas, bordas e zonas de tensão localizadas. As orientações da Concrete Society para pisos suspensos de aço/concreto explicam que as fibras podem substituir o tecido de aço nominal em algumas lajes compostas, mas qualquer reforço adicional necessário para fins estruturais, como barras em U para vigas de borda, ainda precisa permanecer, e o reforço também é necessário para fornecer continuidade por meio de juntas de construção. Essa é uma maneira prática de ver a questão. As fibras podem fazer parte do trabalho, mas não eliminam automaticamente a necessidade de barras colocadas adequadamente onde a continuidade é importante.
O vergalhão também é a melhor resposta quando a equipe de projeto deseja o caminho de código mais familiar e a menor ambiguidade sobre o comportamento de longo prazo. A Concrete Society observa que as macrofibras sintéticas não substituem o aço estrutural, que seu desempenho estrutural de longo prazo sob tensões mais elevadas e sustentadas não é tão bem compreendido e que a fluência se torna um problema significativo de projeto quando o desempenho do serviço depende da capacidade da fibra após a fissuração. Ele também adverte que as macrofibras sintéticas amolecem e derretem no fogo, perdendo a capacidade estrutural. Esse é um forte motivo pelo qual o vergalhão continua sendo a melhor resposta para muitos membros permanentes de edifícios sob carga sustentada e requisitos de projeto contra incêndio.
Onde o concreto reforçado com fibra é melhor
O concreto reforçado com fibra é melhor quando o projeto precisa de reforço distribuído por todo o volume de concreto, especialmente para controle de rachaduras e resistência. O ACI 544.4R afirma que as fibras controlam de forma confiável as rachaduras e melhoram a resistência à deterioração causada por fadiga, impacto, retração e tensões térmicas. Ele também explica que as fibras melhoram o desempenho de duas maneiras principais: resistindo a tensões de tração e desempenhando um papel estrutural ou controlando o desenvolvimento de rachaduras e melhorando a durabilidade. Essa é a verdadeira força do FRC. O vergalhão é forte onde é colocado. As fibras ajudam em todas as partes da seção.
O FRC também costuma ser melhor do ponto de vista da capacidade de construção. Como as fibras são misturadas ao concreto, elas evitam muitos dos problemas relacionados à colocação da tela de arame soldado ou do reforço convencional leve no local correto. A Concrete Society observa que, em lajes de suporte de solo, a substituição da tela soldada convencional por fibras de aço pode compensar o custo da fibra por meio da economia de mão de obra e pode evitar problemas causados pelo posicionamento incorreto do aço convencional na profundidade da laje. A FRCA também destaca a construção mais rápida, menos riscos de tropeços, métodos de descarga mais flexíveis e menor custo no local como benefícios comuns quando as fibras são usadas em vez do reforço secundário convencional.
Outra área em que o FRC costuma ser melhor é o desempenho da laje e do pavimento. A FRCA diz que o uso de reforço de fibra no lugar de reforço de arame soldado e barras de pequeno diâmetro usadas para reforço de temperatura e retração provou ser economicamente viável, e que macrofibras sintéticas e de aço de alto volume foram usadas com sucesso para aumentar o espaçamento das juntas em lajes sobre o solo, às vezes eliminando as juntas de contração. O guia de projeto de FRC da ACI e sua especificação para 2023 também apontam diretamente para as lajes sobre o solo e as sobreposições como aplicações principais em que as macrofibras de aço, sintéticas e de vidro podem substituir as barras de aço de reforço e o reforço de arame soldado quando os requisitos de desempenho são atendidos.
Quando as fibras podem substituir alguns vergalhões
A resposta mais honesta é que as fibras podem substituir alguns vergalhões em alguns aplicações, nem todos os vergalhões em todos os concretos. A ACI SPEC-544.12-23 é especialmente útil aqui porque é atual e muito específica. Ela abrange o concreto reforçado com fibras com base no desempenho para lajes sobre o solo e sobreposições e diz que se aplica a macrofibras de aço, sintéticas e de vidro usadas para substituir barras de aço de reforço e reforço de arame soldado. Essa é uma declaração direta baseada em padrões de que as fibras podem substituir o reforço convencional nessas aplicações.
O ACI 544.4R apresenta a mesma ideia em um projeto mais amplo. Ele afirma que, quando o reforço contínuo não é essencial para a segurança e a integridade da estrutura, como lajes sobre o solo, pavimentos, revestimentos, revestimentos de concreto projetado, lajes sobre estacas e algumas unidades pré-moldadas, as fibras podem ser usadas como o único meio de reforço. É por isso que pisos industriais, áreas externas pavimentadas, concreto projetado e alguns produtos pré-moldados são mercados tão fortes para fibras de aço e macrofibras sintéticas.
Há também casos especiais em que o FRC pode substituir o reforço tradicional mesmo em aplicações mais exigentes. O relatório da ACI sobre segmentos de túneis de concreto pré-moldado diz que o reforço de fibra surgiu como uma alternativa às barras de reforço tradicionais e à malha de arame soldado nesse campo devido ao melhor comportamento pós-fissuração e ao controle de fissuras. Isso é importante porque mostra que as fibras não se limitam a usos em serviços leves. Mas essa ainda é uma aplicação especializada e projetada com sua própria orientação, e não uma regra geral para todo o concreto estrutural.
Nem todas as fibras podem substituir o vergalhão
Essa é uma das partes mais importantes do artigo. Nem todas as fibras são substitutas de vergalhões. A FRCA explica que as microfibras sintéticas de baixo volume e as fibras naturais são usadas principalmente para controlar a fissuração por retração plástica e, em geral, oferecem pouco ou nenhum benefício no concreto endurecido, exceto em alguns casos limitados de microfibras fibriladas que substituem a armadura de arame soldado de menor espessura em lajes no solo. A especificação da ACI para lajes com base no desempenho também faz essa distinção de forma muito clara, dizendo que ela se aplica a macrofibras usadas para substituir barras de aço de reforço e reforço de arame soldado, e que as microfibras para controle da largura da fissura por retração plástica não são cobertas.
Portanto, se alguém comparar o “concreto reforçado com fibra” com o vergalhão sem nomear o tipo de fibra, a comparação estará incompleta. Uma laje com baixa dosagem de microfibra de polipropileno não está competindo frente a frente com uma laje reforçada por vergalhões estruturais. Uma laje de fibra de aço ou de macrofibra sintética projetada adequadamente pode competir com o reforço de arame soldado ou com o reforço de barra nominal na aplicação correta. O tipo de fibra, a dosagem e os dados de teste decidem a resposta.
Quando o vergalhão ainda deve permanecer
Mesmo quando as fibras são usadas, muitas vezes o vergalhão ainda precisa permanecer no projeto quando a estrutura tem forças de tração concentradas, fortes demandas de continuidade ou condições críticas de borda e suporte. A orientação da Concrete Society para pisos suspensos é muito prática nesse ponto: as fibras podem substituir o tecido nominal, mas o reforço estrutural extra e o reforço de continuidade ainda permanecem onde forem necessários. Isso corresponde à posição mais ampla da ACI de que o vergalhão deve suportar cargas de tração total em vigas, paredes, colunas e muitas lajes elevadas.
Há também um motivo simples relacionado à confiança no projeto. Os vergalhões são colocados exatamente onde o projetista deseja obter resistência à tração. As fibras são distribuídas aleatoriamente, mesmo que bem misturadas. Essa distribuição aleatória é um ponto forte para o controle de rachaduras, mas nem sempre é a melhor resposta quando os caminhos da força são muito específicos. A nota “Fibras vs. Reforço Convencional” da FRCA diz que, com a tecnologia atual, o aço estrutural projetado de acordo com o ACI 318 em vigas, colunas, sistemas de decks suspensos e seções cantilever não pode ser reduzido ou substituído por macrofibras, embora o ACI 318 permita a qualificação de fibras de aço como reforço de cisalhamento em determinados casos. Esse é um bom exemplo da verdadeira linha de limite: as fibras estão ganhando funções estruturais, mas o vergalhão ainda controla a maior parte do projeto de reforço primário.
Por que a melhor resposta geralmente é ambas
Em muitos projetos modernos de concreto, a resposta mais forte é reforço híbrido. O ACI 544.4R lista explicitamente o reforço híbrido, ou seja, barras de reforço mais fibras, entre as principais áreas de aplicação discutidas em seu guia de projeto. Ele também diz que as fibras podem complementar e reduzir os vergalhões de reforço em vários membros estruturais. Em geral, essa é a maneira mais equilibrada de usar o FRC na construção civil. O vergalhão lida com o conhecido caminho de tração contínua. As fibras melhoram o controle de trincas, a tenacidade, a resistência ao encolhimento e o comportamento pós-trincas em toda a seção.
Essa lógica híbrida também aparece em pesquisas sobre rachaduras em tabuleiros de pontes. Uma pesquisa publicada pela ACI sobre tabuleiros de pontes de concreto reforçado constatou que a adição de fibras sem alterar os detalhes do reforço interno de aço reduziu a gravidade e a extensão das fissuras, aumentou a carga de fissuração e produziu fissuras menores em comparação com amostras idênticas sem fibras. Isso não significa que as barras foram removidas. Significa que as fibras melhoraram o desempenho de um sistema reforçado com vergalhões. Para muitos engenheiros, essa é a maneira mais realista de comparar o FRC e o vergalhão: não como inimigos, mas como materiais que geralmente apresentam melhor desempenho juntos.
Na Ecocretefiber™, essa é a maneira prática de explicarmos o mercado. Os clientes geralmente perguntam se devem “mudar do vergalhão para a fibra”. A melhor pergunta geralmente é: “Qual parte do trabalho de reforço a fibra pode fazer bem neste projeto e qual parte ainda precisa de vergalhões?” A Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. apoia essa maneira de escolher os materiais com base no desempenho, pois ela resulta em melhores lajes, melhor concreto projetado, melhores unidades pré-moldadas e menos substituições erradas.
A regra mais prática de compra e design
Uma boa regra é muito simples. Se o trabalho for principalmente sobre Controle de encolhimento de plástico, controle distribuído de rachaduras, maior resistência, construção de lajes mais rápida, manuseio reduzido da malha, ou substituição do reforço nominal em lajes sobre o solo, sobreposições, concreto projetado e alguns elementos pré-moldados, Se o concreto reforçado com fibra for mais resistente, pode ser melhor do que o vergalhão para essa finalidade. Se o trabalho for principalmente sobre tensão estrutural contínua, continuidade do suporte, ação do cantilever, projeto da estrutura, ou caminhos de carga primária de alta confiança, Se o trabalho exigir controle de rachaduras e forte continuidade estrutural, o vergalhão geralmente é melhor. Se o trabalho precisar tanto de controle de rachaduras quanto de forte continuidade estrutural, a melhor resposta geralmente é um sistema híbrido.
É também por isso que os documentos de projeto são mais importantes do que os slogans. A ACI, a ASTM e a Concrete Society apontam para a seleção baseada no desempenho, não para a substituição generalizada. As fibras podem ser um excelente reforço. Mas elas não são um atalho universal para o projeto estrutural, e o vergalhão nem sempre é a escolha mais inteligente para cada laje ou revestimento de túnel. A escolha certa depende da função do reforço naquele elemento exato.
Conclusão
O concreto reforçado com fibra não é melhor do que o vergalhão em um sentido geral. Ele é melhor para alguns trabalhos, e o vergalhão é melhor para outros. O vergalhão continua sendo a melhor opção para o reforço primário de tração contínua em muitas vigas, paredes, colunas, cantilevers e lajes suspensas elevadas. O concreto reforçado com fibras costuma ser a melhor opção para o controle de rachaduras distribuídas, tenacidade, resistência ao impacto e à fadiga e para substituir o arame soldado ou o reforço nominal em muitas lajes no solo, pavimentos, revestimentos, revestimentos de concreto projetado e algumas aplicações de pré-moldados ou túneis.
Portanto, a resposta final mais precisa é a seguinte: o concreto reforçado com fibra não é um substituto universal para o vergalhão, mas pode superar o vergalhão em funções específicas de reforço, especialmente em aplicações de controle de fissuras e lajes. Em muitos projetos reais, o melhor projeto utiliza ambos. Essa é a posição apoiada pela ACI atual e pela orientação do setor, e é também a posição que apoiamos na Ecocretefiber™. Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. acredita que a melhor solução de reforço é aquela que corresponde à função exata que o concreto precisa desempenhar.
