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[pt] COMPORTAMENTO MECÂNICO DE COMPÓSITOS CIMENTÍCIOS REFORÇADOS COM TECIDO DE FIBRAS DE VIDRO E SISAL: ASPECTOS ESTRUTURAIS E DURABILIDADE / [en] MECHANICAL BEHAVIOR OF CEMENT BASED COMPOSITES REINFORCED WITH GLASS AND SISAL FABRIC: STRUCTURAL ASPECTS AND DURABILITYRENNAN LIBERATO RODRIGUES 09 June 2022 (has links)
[pt] A necessidade de estruturas mais leves e esbeltas tem motivado a pesquisa
por materiais alternativos, o que levou, nas últimas décadas, ao concreto têxtil
(TRC) ou argamassa de cimento reforçada com tecido (FRCM). Além da leveza e
finura, vale ressaltar a alta ductilidade deste tipo de compósito. No entanto, ainda
são poucos os estudos sobre o comportamento mecânico desse material,
principalmente quando submetido a situações de alta agressividade ambiental.
Portanto, o objetivo deste estudo é analisar o comportamento mecânico de
compósitos cimentícios reforçados com fibras naturais e tecido de fibra sintética.
Para isso, foram desenvolvidos compósitos em formato de placas e vigas de seção
I fabricados com dois tipos de matrizes, que variavam quanto ao teor de hidróxido
de cálcio, reforçados com diferentes porcentagens de tecido de fibra de vidro álcali
resistente e de fibra de sisal. As amostras foram submetidas a ensaios de tração
direta e flexão a quatro pontos tanto em condições normais quanto após
envelhecimento acelerado em câmara de névoa salina. Concluiu-se que, embora os
elementos reforçados com tecido de fibra de vidro apresentem um desempenho
satisfatório em condições normais de ensaio, quando colocados em ambientes
salinos há uma degradação considerável tanto da fibra quanto da interface entre o
tecido e a matriz, prejudicando a performance do compósito. Observou-se também
que a matriz com baixo teor de hidróxido de cálcio auxiliou na preservação da
capacidade resistente dos tecidos utilizados no estudo, com destaque para o
desempenho compósito reforçado com fibra de vidro ensaiado em condições
normais e o reforçado com fibra de sisal nas duas condições de ensaio propostas. / [en] The need for lighter and slender structures has led civil engineers to look for
alternative materials, which has led, in recent decades, to cementitious composites
reinforced with fabrics. This new type of material is known as textile reinforced
concrete (TRC) or Fabric Reinforced Cement Mortar (FRCM). In addition to the
lightness and slimness, it is worth mentioning the high ductility of the material.
Nevertheless, there are still only a few studies on durability and mechanical
mechanisms when it occurs in situations with high environmental aggressiveness,
such as coastal areas. Therefore, the objective of this study is to analyze the
influence of saline environments on cementitious composites reinforced with
natural sisal and alkali resistant glass fabrics. Two types of matrices were
developed: one with a high calcium hydroxide content, only with Portland cement
and the other with a lower content, due to the partial replacement of Portland cement
by Metacaulim and fly ash. The TRC specimens were placed for accelerated aging
in a salt steam walk-in chamber with a concentration of 3.5 percent NaCl and 70 degree Celsius . After
1000 hours of aging, the specimens were removed from the chamber and subjected
to direct tensile tests. The degradation mechanisms were discussed and a
comparison between the mechanical behavior of the two composite systems were
addressed.
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[pt] ESTUDO TEÓRICO-EXPERIMENTAL DO REFORÇO À FLEXÃO EM VIGAS DE MADEIRA DA ESPÉCIE PINUS OOCARPA COM FIBRAS DE JUTA E VIDRO EM MATRIZ EPOXÍDICA / [en] THEORETICAL-EXPERIMENTAL STUDY OF BENDING REINFORCEMENT IN WOOD BEAMS OF PINUS OOCARPA S SPECIES WITH JUTE AND GLASS FIBERS IN EPOXY MATRIXAMANDA DO MONTE MAURO 30 October 2024 (has links)
[pt] Este estudo teórico-experimental tem como objetivo a análise do comportamento
até a ruptura de vigas de madeira da espécie Pinus oocarpa reforçadas externamente à
flexão com compósitos de base epoxídica reforçados por fibras de vidro e juta. No
programa experimental foi investigado o desempenho mecânico do Pinus Oocarpa
quando submetido a temperaturas elevadas. Uma tendência à redução do módulo de
elasticidade e da resistência à compressão foi verificada com o aumento da temperatura,
fato que pode ser comprovado através de análises com difração de raios-x. Ensaios de
tração nos compósitos reforçados com fibras de vidro e juta foram realizados
demonstrando comportamento frágil, linear-elástico até ruptura. Além disso, vinte e duas
vigas, com seção transversal de 10x15cm e 300 cm de comprimento foram ensaiadas à
flexão. Essas vigas foram divididas em cinco séries, sendo cinco vigas de referência sem
reforço, cinco reforçadas com uma camada de fibra de vidro, seis com três camadas de
fibra de vidro, uma com uma camada de fibra de juta e, por fim, cinco com três camadas
de fibra de juta. No estudo teórico foi aplicado o modelo básico de seção composta para o
regime elástico e dois modelos bilineares elasto-plásticos. A partir dos resultados
numéricos e para as considerações adotadas, comparou-se com os valores encontrados
experimentalmente concluindo-se que o primeiro modelo é o melhor deles para o
dimensionamento. Verificou-se que todas as vigas reforçadas apresentaram um acréscimo
de força última variando de 16-26 por cento quando considerados os compósitos de juta e 54-81 por cento
para os de vidro em relação às vigas de referência. Verificou-se, também, que, com o
acréscimo das fibras ocorreu uma modificação no modo de ruptura, ou seja, as peças
continuaram rompendo nas fibras tracionadas, só que com uma pequena plastificação nas
fibras comprimidas. Observou-se, também, que os compósitos de fibra de juta alteram
consideravelmente a rigidez das peças fletidas mesmo com ganho inferior na resistência. / [en] The work in hand aims the theoretical-experimental investigation of the mechanical
behavior until rupture of Pinus oocarpa s wood beams reinforced externally for bending
with glass and jute epoxy-based composites. In the experimental program, the mechanical behavior under elevated temperatures of Pinus oocarpa was investigated. A tendency to reduce the elastic modulus and the compressive strength was verified with the increase of the temperature, which was traced back to the x-ray diffraction analysis. Tension tests on glass and jute fiber reinforced composites were performed showing a brittle and linear elastic behavior until rupture. Beside this, twenty two beams, with cross section of 10x15cm and 300 cm of length, was tested. The beams were divided into five groups: five non-reinforced beams, five reinforced beams with one fiberglass layer, six with three fiberglass layers, one with one layer of jute fiber and five with three layers of jute fiber. In the theoretical study, a basic model of the composite section for the elastic range was applied and two bilinear elasto-plastic models. From the comparison of the experimental and theoretical results, it was concluded that the first model is the best one to be applied in project. It was verified that all the reinforced beams presented an increase of the ultimate force varying from 16 to 26 per cent when considering the jute composites and from 54 to 81 per cent for the glass ones. It has been found that, with the addition of glass fibers, a change in the mode of rupture was observed. Without the reinforcement, the beams fractured with pure tension. When the composites were used as external reinforcement, some beams presented a small plastification on the compression zone. It was also observed that the jute fiber composites considerably modified the stiffness of the beams even with a lower gain in the load bearing resistance.
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