[pt] Geopolímeros podem ser descritos como materiais aluminossilicatos estáveis e sintetizados, cujas propriedades apresentadas em estudos anteriores sugerem diversas vantagens quando comparados aos materiais à base de cimento Portland. Como, por exemplo, alta resistência inicial e bom desempenho quando expostos a altas temperaturas. Este trabalho apresenta um estudo experimental acerca do comportamento mecânico de matrizes geopoliméricas reforçadas com tecidos bidirecionais de juta em temperatura ambiente e quando submetidas a temperaturas elevadas. Geopolímeros à base de metacaulim, sílica ativa e escória de alto-forno foram produzidos com diferentes tipos de agregados (areia e chamote). Ensaios de compressão, tração e flexão foram realizados a fim de se determinar a resposta mecânica das diferentes matrizes e compósitos, e seu comportamento de fissuração, antes e depois da exposição a altas temperaturas. A interface fibra-matriz também foi analisada por meio de ensaios de arrancamento. Todos os compósitos exibiram comportamento de strain/deflection-hardening e múltipla fissuração. No geral, as matrizes contendo escória apresentaram maiores resistências, enquanto as matrizes de sílica e as combinações da matriz de metacaulim com agregados alternativos apresentaram aumento na tenacidade dos compósitos, permitindo uma maior tolerância à temperatura. Análises de DRX, TG e MEV foram utilizadas para investigar as características químicas e microestruturais dos materiais estudados. / [en] Geopolymers may be described as stable and synthesized aluminosilicate materials whose properties presented in previous studies suggest several advantages when compared to materials based on Portland cement, such as, high initial strength and good performance when exposed to elevated temperatures. This work presents an experimental study about the mechanical behavior of geopolymeric matrices reinforced with bi-directional jute fabrics under controlled lab conditions and high temperatures. Geopolymers based on metakaolin, silica and blast furnace slag were produced with different types of aggregates (sand and chamotte). Compression, tensile and flexural tests were performed in order to determine the mechanical response of different matrices and composites, along with their cracking behavior, before and after exposure to high temperatures. The fiber-matrix interface was also analyzed by pullout tests. All composites exhibited strain/deflection-hardening and multiple cracking behavior. In general, the matrix containing slag and sand showed higher strengths. Silica matrices and combinations of the metacaulim matrix with alternative aggregates showed an increase in the composites toughness, allowing a higher temperature tolerance. XRD, TGA and SEM were used to investigate the chemical and microstructural characteristics of the studied materials.

[pt] A utilização de materiais compósitos de matriz polimérica em plataformas de petróleo é impulsionada pela necessidade de aumentar a vida útil dos componentes em ambientes corrosivos, contribuindo para uma menor demanda de manutenção e uma maior continuidade operacional. No entanto, estes materiais têm limitações quando são expostos a altas temperaturas e esta aplicação em navios e plataformas flutuantes está sujeita às regras das Sociedades Classificadoras. Um dos requisitos é a demonstração de que as grades em compósito retêm um nível significativo de integridade mecânica após exposição a temperaturas elevadas, típica de um incêndio. No Brasil, a aplicação de grades de piso em material compósito para plataformas de petróleo teve início em meados dos anos 90. Durante os primeiros anos, estas grades eram fornecidas com matriz de resina poliéster, pois, além de atender aos requisitos de desempenho da época, tinham um custo mais favorável. Atualmente, para convés aberto, onde pessoas podem permanecer como um refúgio seguro temporário ou estações de embarque de botes salva-vidas, os critérios de segurança das Sociedades Classificadoras são mais restritivos e apenas grades de piso em resina fenólica podem ser utilizadas. Este estudo tem como objetivo avaliar o comportamento mecânico de dois materiais compósitos após exposição a uma temperatura de 250 graus Celsius. O primeiro material consiste de um compósito de matriz poliéster isoftálica e o segundo de resina fenólica, ambos reforçados com fibra de vidro. Análise termogravimétrica foi aplicada para avaliar a estabilidade térmica dos s materiais. As microestruturas foram caracterizadas pelas técnicas de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Corpos de provas dos materiais como recebido e após degradação térmica foram submetidos a ensaios de flexão em três pontos. / [en] The use of non-metallic composites floor gratings in offshore platforms is driven by the need of increased component life in corrosive environments. As a result, these floor gratings contribute to a lower demand of maintenance and greater operational continuity. However, these composite materials have limitations when are exposed to high temperatures. The application of these floor gratings on ships and floating offshore platforms is subject to the acceptance of Classification Societies rules. One of the requirements is to demonstrate that the gratings retain a significant level of mechanical integrity during and after a high temperature exposure, as a fire scenario. In Brazil, in the mid - 90s, polyester resin was chosen as matrix for composite floor gratings. Nowadays, for open decks on oil exploration platforms where groups of people are likely to assemble such as temporary safe refuge or lifeboat embarkation area, due to more restrictive safety criteria as smoke density, gas toxicity and mechanical integrity in fires, only phenolic-based gratings are acceptable. This study aims to evaluate and compare the mechanical behavior of two composite materials after being exposed to a thermal degradation. One material consists of an isophthalic polyester resin and the other of a phenolic resin. Thermogravimetric analysis was applied to evaluate the thermal stability of materials. Evaluation of flexural mechanical properties of these composites, as received and after being exposed to 250 Celsius degrees, were performed. The microstructures of the two polymeric glass fiber-reinforced composites were characterized using optical microscopy and also by scanning electron microscopy.

[pt] O objetivo deste trabalho foi produzir, caracterizar e avaliar o comportamento mecânico de um compósito de matriz termoplástica (ABS) reforçado por fibras de carbono para uso futuro em manufatura aditiva. Misturas foram produzidas contendo diferentes quantidades (0 por cento, 5 por cento e 16,7 por cento) e comprimentos (3 mm e 6 mm) de fibras. Cada mistura foi processada através de uma extrusora dupla rosca para a produção de pellets. Os pellets de cada mistura (incluindo pellets de ABS puro) foram analisados para a caracterização do material processado. Posteriormente, corpos de prova foram extrusados para a determinação das propriedades mecânicas e análise da superfície de fratura. As técnicas utilizadas para a caracterização do material foram: espectroscopia no infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), reometria capilar e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Para a avaliação do comportamento mecânico, os corpos de prova extrusados foram ensaiados para a determinação da resistência à tração, módulo de elasticidade e ductilidade. Em seguida, as superfícies de fratura dos corpos de prova foram analisadas no MEV. Foi verificada a possibilidade de degradação da matriz polimérica e formação de vazios durante o processamento inicial do material, que foram eliminados após a segunda extrusão. As fibras de carbono causaram aumento no módulo de elasticidade e diminuição da ductilidade do compósito, apesar de pouco influenciarem as propriedades reológicas. Além disto, pequenas variações na estabilidade térmica foram observadas. Ao final, em anexo, foi elaborado um panorama sobre a Manufatura Aditiva (MA) e a oportunidade de utilização de compósitos em técnicas de impressão 3D. / [en] The goal of this work was to produce, characterize and analyze the mechanical behavior of a carbon fiber reinforced thermoplastic composite with future applications in additive manufacturing. Mixtures were produced with varying carbon fiber content (0 per cent, 5 per cent, and 16,7 per cent) and initial length (3 mm and 6 mm). Each mixture was processed via a twin-screw extruder to produce pellets. Pellets from each mixture (including pure ABS) were analyzed to investigate the processed material properties. Afterwards, test specimens were extruded from each mixture s pellets for mechanical testing and fracture surface analysis. The following techniques were used for material characterization: Fourrier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetric Analysis (TGA), capillary rheology and Scanning Electron Microscopy (SEM). For the evaluation of mechanical properties, the extruded test specimens yield strength, Young s modulus and ductility were determined. Also, the fracture surfaces were observed using SEM. The effects of processing parameters and of the introduction of carbon fibers in the ABS polymer were determined. Results pointed out the possibility of degradation during initial processing and the formation of voids in the pellets structure, which were eliminated during the second extrusion. Results also showed an increase in modulus and a decrease in ductility of the composite, whereas rheological properties seemed largely unaffected. Additionally, small variations in thermal stability were observed with varying carbon fiber content and length. Finally, as an annex, a brief overview of Additive Manufacturing and the opportunities for using carbon fiber reinforced thermoplastics in 3D printing techniques is presented.

[pt] A utilização de compósitos de matriz ferrosa com pré-forma cerâmica oferece a possibilidade de redução do desgaste abrasivo em aplicações onde as ligas usuais não são efetivas. Nesta tese, foi desenvolvido um estudo voltado para a obtenção de um compósito de matriz metálica com ênfase na caracterização e previsão da infiltração espontânea de um ferro fundido nodular através de uma préforma granulada porosa de óxido de alumínio. O processo de infiltração de pré-forma porosa constituída de óxido de alumínio, em três granulometrias distintas (12#, 16# e 42#), por um ferro fundido nodular de composição eutética (3,9 graus Celsius) foi realizado em três temperaturas de vazamento diferentes (1403 graus Celsius, 1299 graus Celsius e 1250 graus Celsius), desde a elaboração das pré-formas passando pela infiltração do metal, até a caracterização microestrutural. Os resultados dos ensaios de compressão com as pré-formas foram processados por análise fatorial e mostraram que, dentro dos níveis estudados, o percentual utilizado de ligante (silicato de sódio) e o tempo de cura influenciam positivamente e de forma mais significativa do que a granulometria do óxido de alumínio. A microestrutura da matriz foi afetada pelos grãos cerâmicos da préforma, fato este caracterizado pela presença de veios de grafita no lugar de nódulos em uma extensão variável entre 10 micrômetros e 60 micrômetros a partir da superfície do grão. Após a permeabilidade da pré-forma cerâmica ter sido estimada por processamento digital de imagens em 3D, foi desenvolvido um modelo matemático voltado para a identificação da penetração máxima da fase metálica levando em consideração as temperaturas de vazamento e de solidificação do ferro fundido. As curvas do modelo mostraram boa correlação quando comparados com os resultados experimentais. / [en] Iron metal matrix composites in aluminium oxide offers an outstanding possibility to reduce abrasive wear where usual alloys are not working well. For the present study the composite was obtained by carrying out an spontaneous infiltration of an eutectic (3,9 degrees Celsius) nodular iron in a preform made with three aluminiun oxide granulometries (#12, #16 and #42), in three different pouring temperatures (1403 degrees Celsius, 1299 degrees Celsius e 1250 degrees Celsius). The preforms compression tests results were processed by factorial analysis and showed a greater influence of the sodium silicate amount and the curing time over the aluminium oxide granulometry. After the estimation of the ceramic phase permeability by 3D image digital processing it was developed a mathematical model to predict the maximum infiltration of the ferrous melt through the ceramic phase. It was based on the pouring and alloy solidification temperatures and produced a good agreement with the experimental results. The matrix microstructure was affected by the ceramic grains. This was characterized by the presence of lamellar graphite instead of the expected nodules in an extension between 10 micrometers and 60 micrometers from the border of the composite.

[pt] Este trabalho de natureza experimental tem como objetivo estudar o comportamento de vigas de concreto submetidas à torção e reforçadas externamente com compósitos de fibras de carbono (CFC). Treze vigas de concreto com 2,0 m de comprimento e seção transversal de 30 cm х 60 cm foram testadas no Laboratório de Estruturas e Materiais do Departamento de Engenharia Civil (LEM/DEC) da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio). As vigas foram divididas em quatro séries, sendo uma de referência, composta por quatro vigas sem reforço externo, e outras três séries constituídas por três vigas que foram reforçadas externamente com taxas crescentes de estribos de CFC. Com o propósito de estudar a contribuição do concreto e do reforço de CFC na resistência à torção de vigas, a armadura interna só foi colocada na região de aplicação de cargas e nos apoios para evitar a ruptura local e possibilitar o estudo da região central sem a parcela resistente devida à armadura interna de aço. Os resultados dos ensaios mostraram que as vigas reforçadas apresentaram aumento de carga de fissuração entre 16 por cento e 56 por cento e um acréscimo de resistência à ruptura entre 19 por cento e 47 por cento quando comparadas às vigas de referência. A rigidez das vigas na ruptura aumentou proporcionalmente ao crescimento da taxa de reforço como observado em outros ensaios encontrados na literatura. / [en] This research is an experimental study of torsion strengthening of concrete beams with carbon fibers composites. Thirteen concrete beams with 2.0 long and 30 x 60 cm cross section were tested in the Structures and Materials Laboratory of the Civil Engineering Department (LEM/DEC) of Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUC-Rio). The beams were divided in four series, the first one was called the reference series and consisted of four beams without external strengthening and each of the other three series was composed of three beams strengthened with increasing rates of external carbon fibers composites stirrups. In oder to allow the study of the central region without the contribution of the steel reinforcement, the internal steel reinforcement was placed only at points of loads application and supports to prevent the local rupture. The tests results showed that the strengthened beams had an increase of the cracking load between 16 per cent and 56 per cent, and an increase of the rupture load between 19 per cent and 47 per cent when compared to the reference beams. The ultimate resistance of the beams increased proportionally to the rate of external carbon fibers composites strengthening, as was observed by other researchers.

[pt] O bambu é um material compósito lignocelulósico natural, local, renovável e abundante, importante para o sequestro de carbono da atmosfera, caracterizado pela classificação funcional multidimensional e pela matriz consideravelmente porosa reforçada por fibras longas. Tais configurações proporcionam baixa densidade aliada a propriedades mecânicas adequadas à construção civil. Este trabalho propõe combinar aproveitamento adequado e alto desempenho, aplicando configurações diferenciadas a compósitos laminados, utilizando material proveniente de diferentes trechos da parede do colmo, de acordo com os requerimentos estruturais, de uma maneira viável para o desenvolvimento de formas complexas. Foram sistematizadas e propostas novas configurações para normas de ensaios de controle bem como procedimentos e ensaios específicos para a caracterização mecânica de lâminas, e para compósitos laminados de bambu. No intuito de quantificar e caracterizar a organização morfológica do bambu, principalmente relacionada à sua alta porosidade, foram conduzidas análises microestruturais diversas. Os dados foram correlacionados com as propriedades mecânicas obtidas experimentalmente de regiões similares. Desenvolveu-se ainda um método simplificado para estimar o teor total de vazios em lâminas baseado em ensaios de variação de umidade. Observou-se que a fração de vazios varia de acordo com uma classificação funcional e influencia, não somente na densidade do material, mas também em suas propriedades mecânicas. Os empacotamentos propostos para os laminados foram analisados em programa comercial de Elementos Finitos. / [en] Bamboo is a natural, local, renewable and abundant lignocellulosic material, important to mitigate greenhouse gases emissions. It is characterized by the multidimensional functionally graded structure and for its long fiber reinforced porous matrix. Such configurations provide the combination of low density and high mechanical properties, which are compatible with the ones of usual construction materials. Laminated bamboo composites are currently produced aiming either high productivity and complex geometry with low performance, or simple geometry for structural purposes with a very low productivity. This work proposes a protocol to combine productivity, possibility of complex geometry and high performance, by applying laminae obtained from different parts of the culm wall, regarding to the radial axis, according to the structural requirements. New configurations for standard mechanical test methods were proposed for material s compliance checking and both for laminae and laminates characterization. In parallel, aiming to quantify and morphologically characterize, mainly the bamboo porosity variation, several microstructural analyzes have been used. The results were compared with the ones obtained on the experimental mechanical characterization protocol. A simplified method to quantify bamboo porosity based on humidity variation tests has been developed and validated by the comparison with digital image processing. It has been observed that bamboo s porous volume fraction is functionally graded and has influence on the material s density as long as on its mechanical properties. The proposed laminate configuratons were analyzed on a commercial Finite Element Method software.

[pt] Ameaças contra a vida, principalmente por disparos de armas de fogo, impulsionam a pesquisa de novos materiais para fabricação de soluções para proteção balística individual. Os compósitos poliméricos reforçados por fibras de polietileno de ultra alto peso molecular revolucionaram esse campo nos últimos 15 anos e têm sido extensivamente estudados, principalmente por suas excepcionais propriedades mecânicas e baixa densidade, visando desenvolver materiais com alta capacidade específica de absorção de energia. Em desacordo, a produção desses compósitos é dominada por poucas empresas no mundo, e sua disponibilidade relativamente limitada, além do fato das placas balísticas serem materiais controlados e de domínio de fabricação restrito, o que dificultou a obtenção de informações. Neste sentido, a presente pesquisa buscou projetar, fabricar e caracterizar seis modelos de placas balísticas para proteção contra disparo de munição de fuzil, utilizando diferentes tipos de compósitos (préimpregnados) com a adição de camada da liga de titânio. A caracterização contou com ensaios de FTIR do CBPF, TGA e DSC da PUC-Rio, ensaio de tração (EMT) das fibras, de dureza, MEV e metalografia no CTEx. A análise do desempenho das placas foi realizada no CAEx e contou com câmera de ultra alta velocidade, equipamentos para ensaios balísticos e equipamento de varredura 3D a laser. Os resultados dos ensaios foram mensurados pela velocidade dos disparos e pela profundidade da deformação da face posterior de 16 placas. Foi possível concluir que a fabricação de protótipos mantendo os valores de espessura ou densidade de área da solução semelhante a de placas controle somente em pré-impregnado foi eficiente. O emprego da chapa da liga de Ti-6Al-4V com espessura de apenas 1mm se deu em substituição de até 30 por cento do material pré-impregnado. Na situação limite, foi possível obter placas que resistiram aos impactos de munição de fuzil com cerca de 95 por cento da velocidade especificada na norma, dentro da tolerância de deformação posterior. / [en] Life threats, mainly from firearms, incentive research into new materials for manufacturing personal ballistic protection. Polymer composites reinforced with ultra high molecular weight polyethylene fiber have revolutionized this field over the last 15 years and have been extensively studied, especially for their exceptional mechanical properties and low density, to develop materials with high specific energy absorption capacity. In disagreement, the production of these composites is dominated by few companies in the world, and their availability is relatively limited, besides the fact that ballistic plates are controlled materials and restricted manufacturing domain, which made it difficult to obtain information. In this sense, the present research aims to design, manufacture and characterize six models of ballistic plates for protection against firing of rifle ammunition, using different types of composites (prepregs) with the addition of a titanium alloy layer. The characterization included FTIR at CBPF, TGA and DSC tests at PUC-Rio, fiber tensile strength, SEM, and metallography at CTEx. The plate performance analysis was performed at CAEx and included an ultra high speed camera, ballistic testing equipment and 3D laser scanning equipment. Test results were measured by firing speed and depth of the back face deformation of 16 plates. It was possible to conclude that the prototyping keeping the thickness or areal density values of the solution similar to control plates only in prepreg was efficient. The use of Ti-6Al-4V alloy plate with thickness of only 1mm by replacing up to 30 percent of prepreg material. In the border situation, it was possible to obtain plates that withstood the impact of rifle ammunition at about 95 percent of the speed specified in the standard, within the back face deformation tolerance.

[pt] O presente trabalho apresenta evidências e visa confirmar as tendências gerais de que reparos feitos de materiais compósitos podem ser utilizados para restaurar completamente a integridade estrutural, desconsiderando efeitos de tempo, de segmentos de dutos que apresentam anomalias (defeitos) de perda de metal em sua superfície externa, causados por corrosão ou erosão. Sete espécimes tubulares de API 5L Gr. B e dez espécimes tubulares de API 5L X65 foram testados até a ruptura por meio de testes hidrostáticos monotônicos, com diâmetro externo nominal de 323,9 mm e espessura nominal de 8,38 mm. Duas amostras testadas não tinham defeitos. Seis espécimes apresentavam defeitos e não foram reparados. Nove espécimes apresentavam defeitos e foram reparados usando três sistemas de reparo de compósito diferentes. Os defeitos continham profundidades variando entre 40 por cento, 55 por cento e 70 por cento da espessura do tubo. Os reparos foram baseados em compósitos de epóxi e fibra de carbono, epóxi e fibra de vidro, e poliuretano e fibra de vidro. (FREIRE, VIEIRA, et al., 2019) Para a constatação dos resultados experimentais foram implementadas metodologias analíticas e numéricas. O método analítico utiliza equações normativas semiempíricas (ISO 24817) e da teoria de reparos para dutos (Equação de Equilíbrio). A avaliação numérica consiste no método de elementos finitos para modelagem do problema através do software ANSYS (marca registrada). Os sistemas de reparo dos três fornecedores mostraram ser eficazes e que reparos de compósitos podem restaurar completamente a integridade estrutural de dutos com defeito externo, desconsiderando efeitos de tempo, conforme o Fator de Resistência Remanescente (RSF) calculado. Os resultados dos testes mostraram que métodos analíticos e numéricos podem ser usados para compreensão do comportamento mecânico do problema. / [en] The present work presents evidence and aims to confirm general trends that repairs made of composite materials can be used to completely restore the structural integrity, disregarding the effects of aging, of pipeline segments that show anomalies (defects) in metal loss on their external surface, as a result by corrosion or erosion. Seven tubular specimens of API 5L Gr. B and ten tubular specimens of API 5L X65 were tested to rupture using monotonic hydrostatic tests, with a nominal external diameter of 323.9 mm and a nominal thickness of 8.38 mm. Two samples tested had no defects. Six specimens were defective and were not repaired. Nine specimens were defective and were repaired using three different composite repair systems. The defects contained depths ranging from 40 percent, 55 percent and 70 percent of the tube thickness. The repair systems were based on composites of epoxy and carbon fiber, epoxy and fiberglass, and polyurethane and fiberglass. (FREIRE, VIEIRA, et al., 2019) To verify the experimental results, analytical and numerical methodologies were implemented. The analytical method uses semi-empirical normative equations (ISO 24817 and ASME PCC-2) and repair theory for pipelines (Equilibrium Equation). Numerical evaluation consists of the finite element method for modeling the problem using ANSYS (trademark) software. The repair systems of the three suppliers proved to be effective according to the Remaining Resistance Factor (RSF) calculated, disregarding the effect of aging. The test results showed that analytical and numerical methods can be used to understand the mechanical behavior of the problem and that composite repairs can completely restore the structural integrity of pipelines with a loss in external wall thickness, avoiding production downtime and reducing the risk of accidents.

[pt] Com a constatação dos malefícios causados pelo asbesto durante sua extração e no seu manuseio durante o processo de fabricação dos componentes de cimento amianto, este material tem sofrido restrições ao seu uso em diversos países, tendo sido em alguns casos até proibido por legislação oficial, como no caso dos EUA, Canadá, México e da Comunidade Européia. Infelizmente, o cimento-amianto é um dos materiais de construção mais utilizados no Brasil. Com o objetivo de substituir este material por outro de baixo custo e grande disponibilidade local, tem-se pesquisado os compósitos de argamassa com fibras vegetais. Neste trabalho o comportamento à fratura de matrizes à base de cimento, reforçadas com fibras curtas de sisal distribuídas aleatoriamente, é estudado. Para tanto, foram utilizados espécimes prismáticos com entalhes tipo U de diferentes raios de curvatura na ponta, submetidos à flexão pura. Para estabelecer as propriedades do compósito desenvolvido, os ensaios foram realizados em: matriz plena de argamassa de cimento, compósitos de argamassa com 3%, em volume, de fibras de sisal com 25mm de comprimento e compósitos com fibras de 45mm. Em trabalhos anteriores[14], o campo de tensões na ponta do entalhe foi estudado utilizando-se extensômetros de resistência elétrica, o que não forneceu bons resultados. Isto por causa da impossibilidade de se trabalhar com extensômetros que sejam compatíveis com o tamanho do grão do compósito e com o tamanho da zona de concentração de tensões. Então, para este trabalho, o método da fotoelasticidade foi escolhido para estabelecer o campo de tensões na ponta dos entalhes de maneira a se determinar KI e kt. A aplicação da fotoelasticidade na forma de suas duas técnicas convencionais, que são os métodos de transmissão e reflexão, conduziu a bons resultados quando utilizados modelos fotoelásticos de policarbonato. No entanto, quando o método de reflexão foi utilizado em uma placa de policarbonato colada ao espécimes de compósito, a ordem de franja não se mostrou bem definida. Isto tornou difícil a determinação da magnitude das tensões. Desta forma, não foi possível se estimar KI e kt com precisão satisfatória. É recomendado que outros métodos como método de Moire sejam estudados para este propósito. / [en] Once recognised that asbestos can cause harm during its extraction and its handling during the fabrication process - which turns it into asbestos-cement - the use of this material has been restricted in some countries and in others prohibited by law, as in the case of the United States of America ,Canada, Mexico and the European Community. Unfortunately asbesto-cement is one of the most commonly used constructional material in Brazil. With the objective to substitute this material with any other of low cost and abundantly available, local material composites of mortar with vegetable fibres are being investigated. In this work the fracture behaviour of composites of cement mortar matrix, reinforced with short sisal fibres randomly distributed, is studied. Four points bending specimens have been used with a "U" type notch of different curvature radii at the root, submitted to pure bending moment. To establish the properties of the developed composite, tests were carried out on: pure cement mortar matrix, composites of mortar with 3% of volume of sisal fibres with 25 mm length and composites with 45 mm fibre length. In a previous work, the stress field at the root of the notches was studied using electrical strain gauges, which did not give good results because it is not possible to find a strain gauge which could be compatible both with the grain size of the composite and the size of the stress concentration zone. Therefore the method of photoelasticity, was chosen in this work to establish the stress field at the root of the notch in order to determine KI and kt . The methods of transmission and reflection photoelasticity applied to polycarbonate material sheet, produced satisfactory results. However, when the reflection method was used with a thin sheet of polycarbonate material together applied to the surface of the test specimens, the fringe order was not well defined. This made it difficult to establish the magnitude of the stresses. Therefore it was not possible to estimate the values KI and kt with satisfactory accuracy. It is recommended that other methods such as shadow Moire to be used for the purpose. / [es] Con la constatación de los daños causados por el asbesto durante la extracción y en la manipulación subsecuente del proceso de fabricación de los componentes de cemento amianto, este material ha sufrido restricciones en su uso en diversos países y; en algunos casos ha sido prohibido por legislación oficial, como es el caso de los EUA, Canadá, México y de la Comunidad Europea. Infelizmente, el cemento-amianto es uno de los materiales de construcción más utilizados en Brasil. Con el objetivo de substituir este material por otro de bajo costo y gran disponibilidad local, se han invetigado los compuesto de argamasa con fibras vegetales. En este trabajo se estudia el comportamiento de la fractura de matrizes a base de cemento, reforzadas con fibras cortas de sisal distribuidas aleatoriamente. Para ello se utilizaron espécimenes prismáticos con soportes tipo U de diferentes rayos de curvatura en la punta, sometidos a flexión pura. Para establecer las propriedades del compuesto desarrollado, se realizaron ensayos en: matriz plena de argamasa de cemento, compuestos de argamasa con 3%, en volumen, de fibras de sisal con 25mm de largo y compuestos con fibras de 45mm. En trabajos anteriores[14], el campo de tensiones en la punta del soporte fue estudiado utilizando extensolómetros de resistencia eléctrica, que no dieron buenos resultados. Esto se debió a la imposibilidad de trabajar con extensolómetros compatibles con el tamaño del grión del compuesto y con el tamaño de la zona de concentración de tensiones. Entonces, para este trabajo se seleccionó el método de la fotoelasticidad para establecer el campo de tensiones en la punta de los soportes, determinando Ki y Kt. La aplicación de la fotoelasticidad a través de dos técnicas convencionales (métodos de transmisión y reflexión) condujo a buenos resultados al utilizar modelos fotoelásticos de policarbonato. Sin embargo, cuando se utilizó el método de reflexión en una placa de policarbonato colada a espécimenes del compuesto, el orden de la franja no se mostró bien definido. Ésto hizo difícil la determinación de la magnitud de las tensiones. De esta forma, no fue posible estimar Ki y Kt con una precisión satisfactoria. Se recomienda que otros métodos como el Método de Moire sean estudiados con este propósito.

[pt] Esta dissertação mostra estudos de aplicações e revestimento do fibrobarro em diferentes contextos dentro do Estado do Rio de Janeiro. Através da pesquisa efetuada dentro e fora do Laboratório de Investigação em Livre Desenho (LILD) foram desenvolvidas possibilidades de aplicação do fibrobarro aproveitando os recursos disponíveis. A pesquisa relata alguns materiais já utilizados para a cobertura de construções em materiais biocompatíveis. Durante o processo da pesquisa avergou-se possibilidades para a fabricação de compósitos, principalmente na abrangência de possíveis fibras quando o fibrobarro não for utilizado como principal elemento estrutural. O revestimento também é pesquisado com destaque para o uso da pasta de cal hidratada. Ao efetuar a pesquisa de campo em paralelo aos estudos em laboratório foi possível perceber a importância do gestual no ato de fazer artesanalmente objetos que buscam ser perenes respeitando o ambiente local e considerando-se o seu descarte. Durante o processo de pesquisa também foi observado a construção dos objetos arquitetônicos com voluntários de diferentes contextos socioeconômicos o que possibilitou perceber a importância dessa diversidade para atingir a convivencialidade (Illich, 1976) e como uma metodologia atenta e sensível, fundamental para desenvolvermos uma verdadeira ciência de construção respeitando as características sociais e ambientais de cada região. / [en] This master thesis studies shows applications and finishes of fibersoil in different contexts inside the State of Rio de Janeiro. Through the work done inside and outside the Laboratory of Research in Free Drawing (LILD) investigate possible applications of fibersoil using the resources available. At the beginning of the work trace is already some materials used for covering buildings made with biocompatible materials inside and outside the LILD. During the process of research we discovered some possibilities for the manufacture of composites, especially in the range of possible using of fibers when it is not used as the main structural element. We also researched some possibilities for finishing construction of fibrosoil more careful in the use of hydrated lime paste. When we make the field research in parallel with laboratory studies we realized the importance of the gestures in the act of making objects that seek to be a evergreen respecting the local environment and considering your disposal. During the research process we also observed the construction of architectural objects with volunteers from different socioeconomic contexts which enabled us to realize the importance of gesture and an attentive and sensitive methodology is important to develop a true science of construction respecting the social and environmental characteristics of each region.