[pt] O problema tratado nesta dissertação é o da modelagem da excitação, propagação e sensoriamento de ondas acústicas de alta frequência em compósitos piezoelétricos laminados. Empregou-se uma formulação de vigas baseada na teoria discreta de Reddy para compósitos laminados. Esta teoria tem como característica o emprego de funções de interpolação de ordem arbitrária para descrever a variação dos campos de deslocamento e do potencial elétrico ao longo da espessura do laminado. A utilização deste tipo de teoria possibilita a representação de campos de deslocamento que variam rapidamente ao longo da espessura, e que na faixa de altas frequências, são representativos daqueles associados com ondas guiadas em compósitos laminados. No domínio da frequência, o sistema de equações que descreve a resposta eletromecânica do laminado piezoelétrico é colocado na forma de uma equação de estado. A técnica de solução utilizada é baseada no método da imersão invariante, também conhecido como método da varredura ou método de Riccati. Para avaliar os limites da faixa de frequências onde diferentes aproximações são válidas, empregou-se uma técnica baseada na comparação entre o espectro de dispersão exato e aquele previsto pela teoria aproximada. Os resultados destas comparações, mostram que utilizando-se o número de funções de interpolação apropriado, a teoria discreta de Reddy é capaz de representar ondas de comprimento até quatro vezes menores que a espessura da viga. Na faixa de baixas frequências, os resultados são comparados com soluções numéricas fornecidas pelo método dos elementos finitos. Também são apresentados resultados que mostram a variação na resposta eletro-mecânica da viga quando descontinuidades são introduzidas nesta, bem como resultados de experimentos que envolvem a utilização de piezoelétricos como atuadores e sensores. / [en] The proposed contribution adresses the problem of modeling high- frequency excitation, propagation, and sensing, of structural waves in composites containing piezoelectric sensors and actuators. The model for the active composite beam proposed here is based on Reddy’s discrete layerwise laminate theory. The displacement and electric potential are interpolated in the through-thickness direction using piecewise linear functions. In the frequency domain, the governing equations are written in a state space form. Comparisons between approximate and exact wave dispersion spectra are performed in order to assess the efficiency of the layerwise theory in a given frequency range. It is shown that by employing the proper interpolation, Reddy s theory is able to describe the dynamic response of the composite at frequencies where the associated wavelengths are of the same order or even shorter than the thickness of the piezoelectric layers. Next, the solution for the state space equation is obtained by employing an algorithm based on a discrete version of the Riccati transformation, It is shown that the algorithm is stable over a wide range of frequencies. In the low frequency range, the analytical results are compared with finite element results. Also are shown the change in the electrical and mechanical response when discontinuites are introduced in the beam, as well as basic experiments involving piezoelectric sensors and actuators.

[pt] Compósitos são materiais tipicamente não homogêneos e anisotrópicos,tanto do ponto de vista microestrutural quanto de suas propriedadesmecânicas. Os mecanismos de falha são afetados pela distribuição espacial e pela qualidade da adesão na interface reforço-matriz. As técnicas tradicionais de caracterização microscópica são bastante limitadas para caracterizar este tipo de material, já que seções ou projeções bidimensionais podem não revelar completamente a microestrutura anisotrópica. Quando se busca entender a origem de mecanismos de falha, estas limitações são ainda mais importantes. Nesta dissertação foi desenvolvida uma metodologia de caracterização tridimensional baseada em microtomografia de raios-x. O material avaliado foi um compósito de matriz epóxi reforçado com fibras de vidro alinhadas unidirecionalmente. Corpos de prova (CP) foram tomografados antes e depois de ensaios de flexão em diferentes níveis de tensão. As imagens 3D foram analisadas para visualizar e quantificar vazios e trincas, tanto originados no processo de fabricação como gerados durante o ensaio mecânico. Para visualizar a evolução de defeitos com a tensão/deformação, foi estabelecido um procedimento de registro 3D entre as imagens dos CP´s como recebidos, após ensaio no regime elástico e após a falha. Uma avaliação da incerteza do procedimento foi realizada tomografando mais do que uma vez o CP, registrando e comparando as imagens 3D. Os resultados indicaram um crescimento do volume de defeitos após a falha do material. A visualização 3D de regiões específicas das tomografias permitiram identificar a formação e o crescimento de defeitos gerados pelo esforço mecânico. / [en] Composites are typically no homogeneous and anisotropic materials, both from the point of microstructural view as well mechanical properties. The failure mechanisms are affected by the spatial distribution and quality of the adhesion the interface matrix-reinforcement. The traditional techniques of microscopic characterization are enough limited to characterize this type of material since sections or two-dimensional projections may not fully reveal the anisotropic microstructure. When search to understand the origin of failure mechanisms, these limitations are even more important. In the present work, a three-dimensional characterization methodology based on X-ray microtomography was developed. The material evaluated was an epoxy matrix composite reinforced with glass fibers unidirectionally aligned. The samples (CP) were tomographed before and after the bending tests at different loads. The 3D images were analyzed to identify and quantify voids and cracks, both defects were originated in the process of manufacturing as were generated during the mechanical tests. A 3D registration procedure was developed between the sample images obtained before and after the bending tests, in the elastic range and after the failure. An assessment of the uncertainty of the procedure was performed doing more than one tomography of the samples as received, registering and comparing the resulting 3D images. The results showed a clear increase in the volume of the defects after material failure. The 3D visualization of specific regions of the tomographies allowed the identification of the formation and the growth of these defects generated by the mechanical stress.

[pt] No Brasil, o dimensionamento de estruturas de concreto armado segue as recomendações da norma brasileira NBR 6118-2003. A norma brasileira, usa a metodologia de dimensionamento semi-probabilístico que não quantifica a probabilidade de falha de um elemento estrutural. A análise de confiabilidade de estruturas é uma ferramenta que possibilita o cálculo da probabilidade de falha associada a um estado limite e também um dimensionamento para uma determinada probabilidade de falha denominada probabilidade de falha alvo. Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia que possibilite o dimensionamento baseado em confiabilidade de seções de vigas de concreto armado sem e com reforço com compósitos de fibras de carbono. Na análise de confiabilidade desenvolvida foram consideradas como variáveis aleatórias o carregamento, as resistências do aço e do concreto, e a resistência à tração dos compósitos de fibras de carbono com propriedades estatísticas determinadas com base nos resultados dos ensaios realizados no laboratório de Estruturas e Materiais do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio (LEM-DEC). Exemplos de dimensionamento de seções de vigas de concreto armado submetidas à força cortante e à flexão foram realizados inicialmente por métodos semi-probabilísticos e depois utilizando a metodologia proposta baseada em confiabilidade. A análise dos resultados mostra a viabilidade de um projeto baseado em confiabilidade usando um índice de probabilidade de falha determinado para cada tipo de projeto aliando economia e segurança. / [en] In Brazil, the design of reinforced concrete structures follows the recommendations of Brazilian standard NBR 6118-2003. The Brazilian standard uses the methodology of semi-probabilistic design that does not quantify the probability of failure of a structural element. The reliability analysis of structures is a tool that allows the calculation of probability of failure associated with a limit state and also the design for a given probability of failure. This work aims to develop a methodology that enables the Reliability-based-design of concrete beams sections with and without strengthening with carbon fiber composites. In the reliability analysis were considered as random variables the loads, the compression concrete strenght, yield strenght, and tensile strength of carbon fiber composites with certain statistical properties based on the results of tests performed in the Structures and Materials laboratory at PUC-Rio (LEM-DEC). Examples of reinforced concrete beams strengthened with CFC were performed initially by semi-probabilistic methods and then using the proposed methodology based on reliability. The analysis shows the feasibility of a Reliability-baseddesign using a reliability index of failure probability determined for each type of project combining economy and safety.

[pt] O presente trabalho propõe um novo tipo de ligação entre perfis pultrudados que não exija furação do material, seja leve e fabricado por manufatura aditiva. Para isso, fez-se uma revisão do estado da arte no âmbito das ligações entre perfis de compósitos, abordando ligações parafusadas simples, cujos parafusos estão sujeitos apenas ao corte, bem como as ligações semirrígidas, que são menos contempladas pela literatura atual. Além disso, tratou-se do uso de otimização topológica em componentes mecânicos voltados à impressão 3D. Posteriormente, define-se a geometria básica do componente proposto e o respectivo modelo numérico adotado no processo de otimização topológica, expondo todas as condições de contorno, carregamento e otimização. A fim de verificar experimentalmente o comportamento do componente apresentado, ensaios momento-rotação foram realizados em três grupos, sendo um composto por exemplares com a geometria original básica e os demais por componentes otimizados (com e sem reforço). Por fim, foi observado que o caminho de fibras estabelecido foi coerente com as solicitações às quais o componente está submetido, haja vista a maior eficiência manifestada pelo aumento de resistência e rigidez por unidade de massa. A mesma constatação se aplica ao processo de otimização e ajuste. No mais, a utilização do reforço com fibras implicou numa maior repetibilidade na resposta mecânica da ligação. / [en] The current work proposes a new type of joint between pultruded profiles that does not require drilling, is lightweight and build by additive manufacturing. To accomplish that, a state of art review on pultruded profiles joints was carried, addressing simple bolted joints which have their bolts only subjected to shear, as well as semi-rigid joints. Besides, the use of topology optimization on 3D-printed mechanical components is also addressed. Posteriorly, the basic geometry of the proposed component is defined and its respective numeric model used within the topology optimization, presenting their boundary, load and optimization conditions. In order to experimentally verify the behaviour of the component, moment-rotation tests were carried in three groups, namely, the original geometry group, the simple optimized group and the reinforced optimized group. In the end, it was observed that the defined fibre path is consistent with the stresses acting within the component, regarding the greatest efficiency shown in terms of strength and stiffness per unit mass for the reinforced specimens. The same applies to the optimization and adjusting processes. Furthermore, the use of fibre reinforcement led to a greater repeatability of mechanical response.

[pt] Neste estudo diferentes concretos a base de cimento aluminoso foram desenvolvidos e caracterizados em termos de seu comportamento termomecânico para uma ampla faixa de temperaturas (25-1200 graus Celsius). Primeiramente, três refratários com diferentes teores de alumina (51, 71 e 90 porcento em peso) foram estudados para caracterizar seus comportamentos químico e mecânico em diferentes temperaturas. Para isso vários tipos de ensaios experimentais, após aquecimento e resfriamento, foram realizados: ensaios microestruturais, químicos, de compressão uniaxial, tração direta e flexão em três pontos. Com esses resultados foi desenvolvido, através de simulações numéricas, um novo tipo de revestimento combinando os três refratários em camadas. A solução mais eficiente em termos de gradiente térmico foi a combinação que usou o refratário com 90 porcento de alumina como camada interna e os refratários de 71 porcento e 51 porcento como as camadas média e externa, respectivamente. Um material compósito refratário reforçado com fibras de aço inoxidável foi também desenvolvido. Para isso o concreto refratário com 51 porcento de alumina foi selecionado, pois apresentou o melhor comportamento mecânico nas temperaturas analisadas (até 1200 graus Celsius). Três tipos de fibras foram consideradas: lisa, ondulada e recartilhada. Além da realização dos mesmos tipos de ensaios feitos para a matriz refratária, foram também realizados ensaios cíclicos, de arrancamento de fibras e estruturais (painéis circulares). Os ensaios forneceram os parâmetros necessários para o modelo constitutivo de dano plástico disponível no programa de elementos finitos ABAQUS. O modelo constitutivo foi validado através de simulações termomecânicas do ensaio do painel circular. Concluiu-se que o comportamento termomecânico dos compósitos refratários com a adição de fibras de aço inoxidável foi significativamente melhor do que do refratário sem reforço. O compósito com a fibra recartilhada foi o que teve o melhor desempenho devido à forte aderência da fibra com a matriz. Os resultados experimentais e as simulações numéricas mostraram que o efeito de reforço beneficia o comportamento mecânico pré-pico e pós-pico dos compósitos refratários. A influência do endurecimento por deformação observada na fase inicial das curvas e do abrandamento (softening) pós-pico indicam a importância desses parâmetros para projetos estruturais. O dano do compósito refratário foi analisado através da análise de correlação digital de imagem para estudar a propagação da fissura nas várias temperaturas. Observou-se que com o aumento de temperatura a propagação da fissura fica mais lenta e a abertura da fissura fica menos acentuada. Conclui-se então que esses materiais são apropriados para utilização em aplicações que envolvem temperaturas elevadas. / [en] In this study different concretes based on aluminous cement were developed and characterized in terms of their thermomechanical behavior over a wide temperature range (25-1200 Celsius degrees). First, three refractories with different alumina contents (51, 71 and 90wt. percent) were studied to characterize their chemical and mechanical behavior at different temperatures. For this, several types of experimental tests, after heating and cooling, were carried out: microstructural, chemical, uniaxial compression tests, direct tensile tests and three-point bending test. With these results, a new type of coating was developed through numerical simulations combining the three refractories in layers. The most efficient solution in terms of thermal gradient was the combination that used the refractory with 90 percent of alumina as the inner layer and the refractories of 71 percent and 51 percent as the middle and outer layers, respectively. A refractory composite material reinforced with stainless steel fibers was developed. For this, the refractory concrete with 51 percent of alumina was selected, since it presented the best mechanical behavior at the analyzed temperatures (up to 1200 Celsius degrees). Three types of fibers were considered: straight, wavy and knurled. In addition to performing the same types of tests for the refractory matrix, cyclic, fiber pullout and structural tests (round panels) were also performed. The tests provided the parameters for the Damage Plasticity constitutive model available in the finite element software ABAQUS. The constitutive model was validated through thermomechanical simulations of the round panel test. It was concluded that the thermo-mechanical behavior of the refractory composites with the addition of stainless steel fibers was significantly better than the non-reinforced refractory. The composite with the knurled fiber was the one that had the best performance due to the strong bond of the fiber to the matrix. The experimental results and numerical simulations showed that the reinforcement effect benefits the pre-peak and post-peak mechanical behavior of the refractory composites. The influence of the strain-hardening observed in the initial phase of the curves and the softening post-peak indicated the importance of these parameters for structural projects. The damage of the refractory composite was analyzed through digital image correlation to study the crack propagation at various temperatures. It has been observed that with the increase in temperature the propagation of the crack becomes slower and the opening of the crack becomes less pronounced. It is therefore concluded that such materials are suitable for use in applications involving high temperatures.

[pt] A utilização de materiais de construção civil a base de cimento reforçado com fibras vem aumentando rapidamente nos últimos anos. No Brasil um vasto programa experimental para avaliar o comportamento mecânico desses materiais através de ensaios de flexão monotônicos e de compressão, vem sendo desenvolvidos na PUC/RIO desde 1979. Este trabalho procura dar continuidade a essa linha de pesquisa, sendo o primeiro a estudar o comportamento em fadiga de compósitos cimentícios reforçados com polpa de bambu, através de curvas de vida-fadiga S-N e da cinética de crescimento de trincas. As curvas S-N foram levantadas para compósitos entalhados e não entalhados, contendo 6% em massa de polpa em relação a massa de cimento. Essas curvas foram modeladas, com base nas propriedades mecânicas básicas levantadas nos ensaios de compressão e flexão. Com o objetivo de verificar a aplicabilidade da lei de Paris à cinética de crescimento de trincas de fadiga nesses compósitos, foi levantada a relação entre o comprimento da trinca a e o número de ciclos N durante a propagação estável da mesma, adotando-se teores de reforço de 6 e 14% em relação a massa de cimento. Finalmente as superfícies de fratura foram avaliadas por meio de microscópio eletrônico de varredura. / [en] The use of fiber reinforced cementious composites as construction materials in civil engineering has rapidly grown in the last few years. In Brasil, a large experimental program for evaluating the mechanical behavior of these materials has been developed in PUC-RIO since 1979. The present study has the purpose of evaluating the fatigue behavior of cementitious composites by means of determining the S-N curves for notched and unnotched specimens. The fatigue curves were modeled using basic mechanical properties determined by means of compression and slow bend tests. With the purpose of verifying the applicability of Paris law to the fatigue crack growth kinetics, the crack length was determined as a function of the number of cycles N during stable crack propagation, for composites containing 6% and 14% weight percentage of bamboo pulp relative to the weight of cement. Finally, the fracture surface was analyzed by means of scanning electron microscopy.

[pt] O presente trabalho tem como objetivo o estudo do comportamento mecânico, os mecanismos de fissuração e a autocicatrização de compósitos cimentícios reforçados com fibras de curauá. Desenvolveram-se três tipos de compósitos distintos, cada um reforçado com uma, três ou cinco camadas de tecido unidirecional de curauá. O comportamento mecânico foi avaliado por meio de ensaios de tração direta e flexão a quatro pontos. Estudaram-se os mecanismos de fissuração por meio de fotografias obtidas ao longo dos ensaios, além de análises por correlação digital de imagens (Digital Image Correlation - DIC). Estágios de carregamento foram identificados e associados com o espaçamento entre as fissuras formadas. Os corpos de prova de flexão foram instrumentados com strain gauges nas faces inferior e superior, a fim de medir as deformações de tração e compressão. Dessa forma, foi possível realizar um estudo sobre o desenvolvimento da linha neutra e correlacionar as deformações com espaçamento entre fissuras. A capacidade de autocicatrização dos compósitos foi avaliada por meio de ensaios mecânicos cíclicos e de carregamento contínuo, e também por acompanhamento da evolução das fissuras. Estas foram monitoradas com o auxílio de microscópio estereoscópico. As amostras foram expostas a diferentes ambientes (seco, ciclos de água borrifada, imersão em água) e a influência deles foi avaliada. Todos os compósitos apresentaram strain/deflection hardening com formação de múltiplas microfissuras. Fissuras na presença de água apresentaram cicatrização total e parcial, demostrando que o material desenvolvido é promissor para a ocorrência de autocicatrização. / [en] The present work aims to study the mechanical behavior, cracking mechanisms and the autogenous healing capability of cementitious composites reinforced with curauá fabric. Composites with one, three and five fabric layers were produced. Their mechanical behavior was evaluated through direct tensile and four point bending tests. The cracking mechanisms were studied using image analysis of both photographs took during the tests and Digital Image Correlation (DIC). Various stages of loading were identified and associate with the crack formation. The effect of flexural cracking on the composite neutral axis position was analyzed using strain-gages and correlated with the crack spacing. The autogenous healing capability of the three layered composite system was analyzed by means of the mechanical behavior, in cyclic bending and constant load tests. The crack evolution was follow with microscope stereoscope. The samples were subject to several conditions (RH of 55 percent, cycles of spayed water, water immersion) and their influence was evaluated. All the composites presented strain/deflection hardening behavior with multiple microcrack formation. Cracks exposed to water were partially or totally healed, demonstrating that three layered composite is a promising material for autogenous healing.

[pt] Este trabalho experimental tem como objetivo estudar a ductilidade de vigas retangulares de concreto armado reforçadas à flexão utilizando compósitos com tecido de fibras de carbono. No estudo realizado são apresentados os conceitos clássicos de ductilidade e é proposta uma nova sistemática para obtenção do índice de ductilidade, baseada nas considerações da energia elástica e da energia inelástica. A ductilidade é determinada por meio de um índice energético, que se caracteriza como uma forma mais eficiente para a determinação e análise da ductilidade em elementos estruturais. O programa experimental consistiu no ensaio de sete vigas bi-apoiadas, sendo uma viga de referência e as demais reforçadas à flexão com tecido de fibras de carbono. Todas as vigas possuem as mesmas características mecânicas e geométricas e foram dimensionadas de modo a garantir a ruptura por flexão. A viga de referência, a primeira ensaiada, não foi reforçada e serviu para comparações de incremento de rigidez e resistência após a aplicação do reforço. As vigas reforçadas foram divididas em dois grupos. O grupo A é constituído de duas vigas, reforçadas inicialmente com uma e duas camadas de tecido de fibra de carbono. O grupo B é constituído por quatro vigas que foram reforçadas após um carregamento inicial. Neste grupo, duas vigas foram reforçadas com uma camada de tecido de fibra de carbono e as outras duas foram reforçadas com duas camadas de tecido de fibras de carbono, correspondendo à mesma área total de reforço das anteriores. Todas as vigas foram concretadas, instrumentadas e ensaiadas no Laboratório de Estruturas e Materiais da PUC-Rio. Os ensaios das vigas do grupo B foram realizados com as vigas pré-ensaiadas, reforçadas sob deformação constante e em seguida levadas à ruptura. A deformação foi mantida constante durante a aplicação e o período de cura do reforço. Os resultados obtidos em termos de carga, flecha, momento, curvatura, ductilidade energética e rotação plástica foram analisados. Os estudos realizados mostraram que o reforço com compósitos de fibras de carbono é uma técnica eficaz, que as vigas apresentam ductilidade adequada e que os índices energéticos propostos são adequados para este tipo de estudo. / [en] The objective of this experimental work is to study the ductility of reinforced concrete beams strengthened in flexure using externally bonded carbon fiber fabric composites. This study presents the classic concepts of ductility and proposes a new systematic to obtain the ductility index, which is based on the considerations of elastic and inelastic energy. The ductility was determined by an energetic index, which has seen to be a more efficient method to establish and analyze the ductility of structural elements. The experimental program consisted of seven beams tests. One was used as a control beam without external reinforcement and the others were strengthened with carbon fibers in order to resist flexural load. All the beams had the same mechanical and geometrical characteristics and were designed to fail in flexure. The control beam was not strengthened and its purpose was to compare the stiffness increase and resistance after the strength. The strengthened beams were divided in two groups. Group A was constituted by two beams, initially strengthened by one and two layers of carbon fiber fabric. Group B was formed by four beams which were strengthened after the application of an initial load. In this group, two beams were strengthened by one layer of carbon fiber fabric and the other two were strengthened by two layers, which corresponded to the same area of the others. All the beams were cast, instrumented and tested in the Structural and Materials Laboratory at PUC-Rio. Group B tests were performed with the pretested beams strengthened under constant strain, and then loaded up to rupture. The strain was kept constant during the application and cure of the external reinforcement. The results obtained in terms of load, deflection, resistant moment, curvature, energetic ductility indexes and plastic rotation were analyzed. The study showed that the reinforcement using carbon fiber fabric composites is an efficient technique, the beams presented adequate ductility and the proposed energetic ductility indexes are consistent formulae for this kind of study.

[pt] A busca por novos materiais que possibilitem a construção de estruturas mais esbeltas, leves e de menor custo vem crescendo nos últimos anos. Concretos têxteis reforçados com tecido de carbono aparecem como uma solução interessante capaz de atingir resultados mecânicos elevados. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o comportamento mecânico de concretos têxteis reforçados com tecidos de carbono no âmbito estrutural e material. O comportamento do material compósito foi avaliado por meio de ensaios de tração direta, flexão e arrancamento. As variáveis utilizadas foram: tipo do tecido de carbono (flexível e rígido), número de camadas (1 ou 2), e adição ou não de coating de resina epóxi e areia. Os compósitos reforçados com tecido rígido apresentaram desempenho mecânico superior. A utilização do coating gerou melhores resultados para ambos os tecidos, ainda que sua influência tenha sido mais significativa na impregnação de tecidos flexíveis. Estas superioridades foram comprovadas por meio dos resultados de arrancamento. O aumento da fração volumétrica também gerou uma melhora no desempenho final do compósito. Além disso, foi realizada uma analise do comportamento do concreto têxtil estrutural por meio de vigas curtas submetidas a flexão. Utilizou-se uma matriz autoadensável, com e sem a incorporação de fibras curtas de aço. Novamente, foram utilizados os dois tipos de tecidos de carbono na direção longitudinal. A influência da utilização de reforço têxtil na direção transversal também foi analisada. As vigas reforçadas com tecido rígido apresentaram maior rigidez para pequenas deflexões. A incorporação de fibras curtas de aço aumentou as cargas de primeira fissura e ultima, ainda que não tenham impedido totalmente a ruptura por cisalhamento. A adição do reforço têxtil transversal alterou o modo de ruptura para flexão, e elevou a carga ultima. / [en] The search for new materials that allow the construction of thinner, lighter and less expensive structures has grown considerably in the last years. Carbon textile reinforced concretes appear as interesting solutions capable of reaching higher mechanical results. The aim of this research was to evaluate the mechanical behavior of carbon textile reinforced concretes regarding their material and structural aspects. The behavior of the composite was evaluated through direct tensile, bending and pullout tests. The variables used were: the type of fabric (flexible and rigid), number of reinforcement layers (1 or 2), and the impregnation or not with a coating made with epoxy resin and sand. The composites reinforced with the rigid fabric showed superior mechanical performance. The use of the coating provided better results for both textiles, even though its influence appeared to be most significant in the impregnation of flexible fabrics. These superiorities were confirmed by pullout results. The increment of reinforcement layers also resulted in an improvement in the composite final behavior. Furthermore, an analysis of structural textile reinforced concrete was performed with short beams subjected to bending tests. A self-consolidating concrete with and without the incorporation of short steel fibers was used as matrix. Once again, the carbon fabrics were used as reinforcement in the longitudinal direction. The influence of the textile reinforcement in the transversal direction was also analyzed. The beams reinforced with rigid fabrics showed higher stiffness in small deflections. The incorporation of short steel fibers enhanced the first crack and ultimate loads, even though they were not able to prevent the shear failure of the beams. The addition of the transversal textile reinforcement modified the failure mode to a flexural one, and increased the ultimate load.

[pt] O desenvolvimento, caracterização mecânica e fluência de compósitos cimentícios têxteis reforçados com fibra de sisal foram realizados neste trabalho. Os compósitos foram fabricados utilizando uma matriz com baixo teor de hidróxido de cálcio, obtida pela substituição parcial do cimento por cinza volante e metacaulim. Foram desenvolvidos três tipos de compósitos, cada um com três ou cinco camadas de tecido unidirecional de sisal. Os compósitos com três camadas foram reforçados variando a condição das fibras em saturadas e com umidade natural. O comportamento mecânico foi avaliado por meio de ensaios de tração direta e flexão a quatro pontos. Estudaram-se os mecanismos de fissuração por meio de fotografias obtidas ao longo dos ensaios, além de análises por correlação digital de imagens - DIC. Todos os compósitos apresentaram comportamento strain/deflection hardening com formação de múltiplas fissuras. Ensaios de fluência à tração e à flexão foram realizados nos compósitos pré-fissurados a fim de estudar as respostas dependentes do tempo. As amostras reforçadas com fibras saturadas apresentaram deformações superiores na tração devido às propriedades da interface fibra-matriz e níveis de deflexão inferiores, além da diminuição da tensão máxima resistida e redução da capacidade de deflexão/deformação. A evolução das fissuras foi monitorada durante todo o ensaio de fluência com o auxílio de um microscópio estereoscópico. Para uma melhor compreensão do mecanismo de fluência dos compósitos, foram realizados ensaios de tração de uma única fibra sob carga sustentada. Além disso, ensaios de fluência à compressão e retração da matriz com diferentes níveis de substituição do cimento por metacaulim foram realizados para entender o seu efeito ao longo do tempo. / [en] In the present work, the development, mechanical characterization and creep of textile reinforced cementitious composites reinforced with sisal fiber were investigated. The composites were manufactured using a matrix with a low calcium hydroxide content, obtained by partially replacing the cement by fly ash and metakaolin. Three types of composites were developed, each with three or five layers of unidirectional sisal fabric. The composites with three layers were reinforced varying the condition of the fibers in saturated and with natural humidity. The mechanical behavior was evaluated through direct tension and four-point flexural tests. Cracking mechanisms were studied through photographs obtained during the tests, as well as analyzes by digital image correlation - DIC. All composites presented strain/deflection hardening behavior with formation of multiple cracks. Tensile and flexural creep tests were performed on pre-cracked composites in order to study time-dependent responses. The samples reinforced with saturated fibers showed higher strain in tension due to the properties of the fiber-matrix interface and lower deflection levels, in addition to the reduction of the ultimate stress and deflection/deformation capacity. The evolution of cracks was monitored throughout the creep test with a stereoscopic microscope. For a better understanding of creep mechanism of the composites, tensile tests of a single fiber were carried out under sustained load at different levels of loading. In addition, compression creep and shrinkage tests of the matrix with different levels of cement replacement with metakaolin were performed to understand its effect over time.