[pt] O uso de fibras naturais como reforço em materiais compósitos vem ganhando destaque em diversos setores industriais, principalmente devido às restrições ambientais, que impõem requisitos legais relacionados ao uso de produtos sintéticos, visando a reutilização e substituição de matérias-primas não renováveis. As fibras naturais são biodegradáveis e apresentam propriedades e morfologia muito atraentes. Dentre elas, novas categorias de fibras estão sendo investigadas, como é o caso da fibra de piaçava, oriunda da palmeira Attalea funifera Martius. Sua fibra longa, lisa, resistente e de textura impermeável apresenta propriedades mecânicas semelhantes às fibras de coco, amplamente utilizadas pela indústria. Um dos desafios no uso dessas fibras como reforço em materiais compósitos é melhorar a interação entre a fibra e matriz polimérica, uma vez que as fibras naturais são hidrofílicas e as matrizes são hidrofóbicas, desenvolvendo interfaces fracas. Em alguns casos, tratamentos químicos específicos (por exemplo, o método de mercerização) podem melhorar esta interface, removendo parte da lignina e celulose de fibras, tornando a superfície rugosa compatível com a matriz polimérica. Neste trabalho, vários parâmetros foram avaliados através de MEV, microCT, FTIR e microscopia de varredura laser confocal (CLSM) da fibra de piassava antes e depois da mercerização em solução aquosa de NaOH a 10 por cento em peso. As análises permitiram avaliar que o tratamento alcalino promoveu uma limpeza profunda na superfície das fibras, removendo protrusões de sílicas do vegetal, com aumento do índice de cristalinidade, além de remover frações de lignina, hemicelulose, celulose, ceras e outras impurezas, causando desfibrilação do tecido. Também houve aumento da área superficial, rugosidade e porosidade das fibras após o tratamento químico. / [en] The use of natural fibers to reinforce composite materials has been gaining considerable notice in many industrial fields. This is mainly due to environmental restrictions, which impose legal requirements related to the use of synthetic products, aiming at the reuse and replacement of non-renewable raw materials, which cause less damage to the environment. Natural fibers are biodegradable, renewable resources with very attractive properties and morphology. Among them, new categories of fibers are being investigated, as the case of piassava fiber, from the palm of Attalea funifera Martius. Its long, smooth, sturdy and waterproof textured fiber has similar mechanical properties to the coconut fibers widely used in the industry. One of the challenges in using these fibers as reinforcement in composite materials is to improve the interaction between fiber and polymer matrix, since the natural fibers are hydrophilic and the matrices are hydrophobic, developing weak interfaces. In some cases, specific chemical treatments (eg the mercerization method) can improve this interface by removing part of the lignin and cellulose from fibers, making the rough surface compatible with the polymer matrix. In this work, several parameters were evaluated through MEV, microCT, FTIR and confocal laser scanning microscopy (CLSM) of piassava fibers, before and after mercerization with 10 percent by weight aqueous NaOH solution. The analyzes allowed to evaluate that the alkaline treatment promoted a deep cleaning on the surface of the fibers, removing protrusions of silica from the vegetable, besides removing lignin, hemicellulose, cellulose, waxes and other impurities, causing tissue defibrillation. Also, it was able to increase the surface area, roughness and porosity of the fibers after chemical treatment.

[pt] A pesquisa aborda e métodos e técnicas construtivas e acessíveis, denominadas de fibrobarro, direcionadas as comunidades rurais. Estas técnicas utilizam materiais encontrados na natureza e modos de fazer que não são próprios da região, seguindo a metodologia empírica, traduzida em novos conceitos de design participativo, que determina vivencias que influenciam as relações sociais de ensino e trabalho destas comunidades. O conjunto de métodos e técnicas abordados ajudou no desenvolvimento de uma caixa de água orgânica, servindo de alternativa ao atual modelo de desenvolvimento, no qual o consumo desenfreado dos recursos não renováveis mostrou-de inviável do ponto de vista sustentabilidade. No contexto acadêmico, o LILD (Laboratório de investigação em livre desenho) em seu ambiente de pesquisa é um dos locais para geração de novos materiais e técnicas que substituam as demandas objetivando a sustentabilidade no processo e no uso. Nos últimos 20 anos, o LILD estudou tecnologias limpas de baixo impacto ambiental e o uso de materiais regionais , atendendo a demandas reais na construção de objetos de design e de arquitetura, trabalhando com materiais compósitos de terra crua e fibras naturais. Detalhes sobre essas técnicas e compósitos desenvolvidos em modelos de laboratório e de campo são observados e estudados, no decorrer da pesquisa, apresentando também exemplos de construções feitas em comunidade rural. O Fibrobarro foi usado em experimentos, sendo ele composto de barro agregado a fibras combinadas entre si. Este compósito, quando seco foi impermeabilizado com resina de poliuretano vegetal, extraído do óleo de mamona. Tanto no ensaio com no desenvolvimento dos modelos reduzidos, foram verificadas algumas possibilidades de combinações entre fibras junto ao barro, a fim de se verificar a resistência, durabilidade e impermeabilidade dos novos compósitos oriundos dos ensaios, apropriados á aplicação do material na construção do reservatório de água, bem como em vedações arquitetônicas e em revestimentos. A pesquisa apresenta o resultado do processo de desenvolvimento de um objeto construído com esses compósitos, aplicando-se a metodologia projetual utilizada no LILD, visando o aproveitamento das águas pluviais. / [en] The survey covers constructive and accessible methods and techniques, called Fibrobarro, directed at rural communities. These use materials found in nature and ways of doing that are not from the region, following the empirical methodology, translated into new concepts of participatory design, which determines experiences influencing social relations and education work of these communities. The set of methods and techniques discussed helped in the development of an organic waterbox, serving as an alternative to the current development model, in which unrestrained consumption of non-renewable resources proved to be unviable in terms of sustainability in the process and use. In the last 20 years, the LILD studied clean technologies of low ambient impact and the use of regional materials, taking care of the real demands in the object construction of design and architecture working with composite materials of raw land and natural staple fibers. Details about these techniques and composites developed in laboratory and fields models are observed and studied in the course of research, and also examples of constructions made in the rural community. The Fibrobarro was used in experiments, and he composed of clay added to fibers combined with each other. This composite, when dry polyurethane resin was waterproofed with Vegetable, extracted from castor oil. Both during the tests and in the development of reduced models, some possibilities of combinations had been verified between the fibers along the clay in order to verify the strength, durability and water-resistance of the new composites drawn from the tests, the application of the material in the appropriate construction of the waterbox tank as well as fences and architectural coatings. The survey presents the result of the process of developing an object constructed with these composites, applying the methodology used in the project, with the aim of leveraging LILD rainwater.

[pt] A presente tese estuda as propriedades de curta e londa duração de argamassas de cimento reforçadas com fibras de coco e sisal. O trabalho experimental visou a determinação das propriedades físicas e mecânicas do reforço e o estudo da influência do tipo, fração volumétrica e tamanho de fibra, orientação e composição da matriz nas propriedades mecânicas do compósito. Estudos foram executados com o objetivo de se determinar a influência do reforço na retração plástica, com e sem restrições, das matrizes de argamassa. Fissurações resultantes da imposição das restrições e o fenômeno de cicatrização das fissuras foram também investigados. O modo de ruptura e as propriedades de aderência interfacial fibra-matriz foram determinados através de ensaios de arrancamento. As propriedades de longa duração dos compósitos foram determinadas através dos ensaios de fluência, retração e durabilidade. A influência da adição de várias frações volumétricas e tamanhos de fibras na fluência das matrizes de argamassa foi determinada usando-se corpos de prova, selados e não selados, submetidos a uma pressão de 14,4 MPa durante um período de 210-350 dias. Recuperações das deformações elásticas foram monitoradas por um período de 56-180 dias. A influência dos tipos de fibra, fração volumétrica, tamanho de fibra, tipo de cura, traço da argamassa e substituição parcial do cimento Portland por micro-sílica e escória de alto forno na estabilidade dimensional das matrizes de argamassa foi determinada com o uso de ensaios de retração por um período de 320 dias. A durabilidade das fibras de coco e sisal, imersas em soluções alcalinas de hidróxido de cálcio e de sódio e em água de torneira, foi determinada através da realização de ensaios de resistência à tração em idades variando de 30-420 dias. A durabilidade das argamassas reforçadas com fibras naturais após 320-360 dias imersas em água, expostas a ciclos de molhagem e secagem bem como ao ambiente natural foi determinada através de resultados de ensaios de flexão e de observações de imagens obtidas com o uso de microscopia eletrônica. Um mapeamento de elementos químicos foi realizado com o objetivo de se verificar possíveis migrações de produtos da matriz de cimento Portland para o lúmen e paredes das fibras. Tratamentos para garantir a durabilidade dos compósitos foram estudados, a saber: (a) modificações na matriz através da substituição parcial do cimento Portland por micro-sílica e escória de alto orno; (b) carbonatação da matriz de cimento Portland; (c) imersão das fibras em micro-sílica líquida antes de serem incorporadas à matriz de cimento Portand. / [en] This thesis studies both the short-term and long- term behaviour of sisal and coconut fibre reinforced mortar composites.The experimental work involved extensive laboratory testing to determine the physical and mechanical properties of the fibre reinforcement and to study the influence of fibre type, volume fraction, fibre length, fibre arrangement and matrix composition on the mechanical properties of the composite.Studies were also made to determine the influence of fibre reinforcement in controlling free and restrained shrinkage during the early age of mortar mixes. Cracking due to restraint and the phenomenon of crack self-healing were also investigated. The mode of failure and the properties of the resistance to fibre-matrix interfacial bonding were determined using the single fibre pull-out test.The long-term properties of the sisal and coconut fibre reinforced-mortar composites were assessed throughout creep, shrinkage and durability tests. The influence of the addition of sisal and coconut fibres, of various volume fraction and lengths, on the creep of a mortar matrix was determined using sealed and unsealed specimens subjected to a pressure of 14.4 MPa over a period of 210-350 days. Recovery strains were recorded for a period of 56-180 days.The influence of fibre types, volume fraction, fibre lengths, cure types, mix proportions and replacement of OPC by slag and silica fume on the dimensional stability of mortar matrices was determined using drying shrinkage tests for a period of 320 days. The durability of sisal and coconut fibres exposed to alkaline solutions of calcium and sodium hydroxide and stored in tap water was measured as strength loss over a period of 420 days. The durability of fibre-reinforced mortars after 320 to 360 days, stored under water, exposed to cycles of wetting and drying as well as to the natural weather,was assessed from results of flexural tests and from observations of the photomicrographs obtained using backscattered imaging and secondary electron imaging. Dotting maps of chemical elements were obtained in order to verify possible migration of cement products from the matrix to the lumen and voids within of the fibres. Treatments to enhance the durability performance of the composites were studied,including: (a) modifications to the matrix through the replacement of Portland cement by undensified silica fume and by blast-furnace slag; (b) carbonation of the cementitious matrix and (c) immersion of the fibres in slurry silica fume prior to being incorporated into the Portland cement matrix.

[pt] O presente trabalho tem como objetivo investigar o efeito da adição de fibras dispersas de polipropileno e de curauá na fluência básica a compressão e na retração autógena e por secagem de pastas de cimento nas primeiras idades. O comprimento das fibras de polipropileno e de curauá foi de 12 mm e a fração volumétrica variou de 0,03 a 0,30 por cento da massa do cimento. As pastas de cimento tinham relação água/cimento de 0,44. A retração autógena foi estudada pelo método do tubo corrugado, acompanhando a variação do comprimento desde as primeiras horas. A avaliação da retração por secagem livre se deu por meio da medição da variação de comprimento de primas durante os primeiros dias de idade. Utilizou-se o método do teste do anel para observação do comportamento das pastas sob retração restrita no intuito de se obter a idade de fissuração de cada pasta. A abertura dessas fissuras também foi acompanhada com auxílio de um microscópio. Testes de fluência a compressão foram realizados para determinar a deformação por fluência em idade jovem. Foi observada uma redução significativa da retração autógena nas pastas reforçadas com 0,30 por cento fibras de curauá. A adição de ambas as fibras reduziu ligeiramente a retração por secagem livre, não tendo diferença significativa entre os teores de fibras. Também foi observado atraso no desenvolvimento de fissuras e redução na abertura de fissuras para ambas as fibras independente do teor. As pastas com adição de fibras exibiram, no geral, uma ligeira melhora na deformação por fluência. / [en] The present research aims to investigate the effect of the addition of discrete polypropylene and curauá fibers on the early age autogenous and drying shrinkage and basic creep in compression in cement pastes. The length of the polypropylene and curauá fibers was 12 mm and the volume fraction varied from 0.03 to 0.30 percent of the mass content of cement. The cement pastes had water to cement ratio (w/c) of 0.44. Autogenous shrinkage tests were carried out following the Corrugated Tube Method, monitoring the length changes since casting. The evaluation of free drying shrinkage was given by measuring the length changes during the first days of age. The ring test method was used to determine the age when cracking occurred. The crack opening of the samples was also monitored by a microscope. Compressive creep tests were performed with cylindrical specimens to determine the early age creep strain. A significant reduction of the autogenous shrinkage was observed in the specimens with 0.30 perent of curauá fibers. The addition of both fibers slightly reduced the free drying shrinkage of the specimens and the fiber content did not appear to influence significantly the shrinkage behavior of the specimens. A delay in the development of cracks and a reduction in crack opening for specimens with both fibers were also observed. This behavior was similar for all fiber content. Pastes reinforced with fibers exhibited, overall, a slight improvement in creep strain. The addition of 0.30 percent of polypropylene fibers showed greater improvement in creep strain.

[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] Este trabalho apresenta um estudo experimental de vigas curtas de concreto com fibras de aço sujeitas à flexão. Foram ensaiadas no LEM-DEC da PUC-Rio 24 vigas de concreto com fibras de aço com variação do comprimento dos vãos e do consumo de fibras. As vigas foram divididas em dois grupos, sendo o grupo I composto de 12 vigas com consumo de fibras de 40 kg/m3 e o grupo II por 12 vigas com consumo de fibras de 60 kg/m3. Para cada grupo foram executadas quatro vigas com vão de 300 mm, quatro com vão de 500 mm e quatro com vão de 800 mm, com seção transversal de 15 cm x 15 cm para estudo do efeito escala. As vigas foram submetidas à flexão e, através de gráficos, foram avaliados o comportamento da tensão tangencial, momento de flexão, energia de deformação, tenacidade, efeito escala e energia de fratura. Os gráficos obtidos permitem avaliar a influência das fibras para cada parâmetro supracitado. O grupo II apresentou maior resistência, sendo essa diferença pouco significativa. Entretanto, observa-se que, quanto menor o vão maior a influência das fibras, sendo esse acréscimo de 35 porcento para o vão de 300 mm, 30 porcento para o vão de 500 mm e 24 porcento para o vão de 800 mm. O maior consumo de fibras conferiu à matriz maior resistência à flexão e ao cisalhamento, mostrando sempre maior influência para os vãos menores. A energia de deformação e a energia de fratura apresentam diferença considerável para os vãos menores, chegando quase a se igualar nos dois grupos para o vão de 800 mm. Um aumento de desempenho foi observado na análise da tenacidade para o maior vão e houve uma diminuição desse desempenho para o vão de 300 mm. O efeito escala está presente no estudo, mostrando diminuição na resistência à tração com o aumento do vão. / [en] This paper presents an experimental study on short concrete beams reinforced with steel fibers in bending stress. A total of 24 reinforced concrete beams with steel fibers was tested at the LEM-DEC PUC-Rio with variations of length and fiber volume fraction. Two groups were created, group I, consisting of 12 beams with 40 kg/m3 of steel fibers and group II with 12 beams with 60 kg/m3 of steel fibers. In each group four beams with a length of 300 mm, four beams with a length of 500 mm and four beams with a length of 800 mm with cross section of 15 cm x 15 cm were tested with the purpose of investigating the scale effect in this case. The beams were submitted to bending aiming at investigating shear stresses, bending stresses, strain energy, toughness, scale effect and fracture energy. Comparative graphics were made to analyze the influence of the fibers on the reinforced concrete behavior regarding each parameter selected. Group II showed higher resistance, but not significantly. However the smaller the length the larger the influence of the fibers; 35 percent for the length of 300 mm, 30 percent for the length of 500 mm and 24 percent for the length of 800 mm. The largest fiber volume fraction gave the concrete higher resistance when submitted to bending and shear, even more noticeable for the smaller lengths. The strain and fracture energy, however, shows considerable difference for smaller lengths, being almost the same in the two groups for the 800 mm beam. Toughness shows improvement in the longer beam and a decline in the shorter one from group II. The traction resistance shows decline as the length rises, presenting the scale effect in the study.

[pt] Este estudo apresenta o comportamento de um solo argiloso reforçado e não reforçado com fibras de coco verde (resíduo proveniente do consumo da água de coco), através da realização de ensaios de caracterização e ensaios mecânicos de compactação e de ensaios triaxiais isotropicamente drenados. A fibra de coco utilizada foi obtida por processo mecânico na empresa ECOFIBRA, que possui uma parceria com a Companhia de Limpeza Urbana da cidade do Rio de Janeiro (COMLURB) em projeto piloto de coleta seletiva das cascas de coco verde. O material recebido foi estudado de duas maneiras, as fibras foram inseridas ao solo moídas e cortadas (no comprimento aproximado de 2cm). O solo argiloso, de origem coluvionar, foi retirado do campo experimental da PUC-Rio. Busca-se estabelecer padrões de comportamento que possam explicar a influência da adição da fibra de coco verde, relacionando-a com os parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo e dos compósitos. Os ensaios foram realizados em amostras compactadas na densidade máxima e umidade ótima, com teores de fibra moída de 0,5 por cento e 1 por cento e teores de fibra cortada de 0,5 por cento, 0,75 por cento, 1 por cento, 1,25 por cento e 1,5 por cento, em relação ao peso seco do solo. Observa-se um incremento na resistência ao cisalhamento das misturas solo-fibra, uma vez que se observa um discreto aumento do ângulo de atrito e em um expressivo aumento da coesão das misturas reforçadas, em comparação aos dados obtidos para o solo puro. Os resultados se mostraram satisfatórios para aplicação do solo reforçado com fibras de coco em camadas de aterros temporários submetidos a carregamentos estáticos, dando assim uma destinação mais sustentável a este resíduo, atendendo às questões ambientais e sócio-econômicas. / [en] This study presents the behavior of reinforced and unreinforced clay soil with green coconut fibers (waste from consumption of coconut water), by conducting tests for the characterization and mechanical compaction tests and isotropically drained triaxial tests. The coconut fiber used is obtained by a mechanical process in ECOFIBRA company, which has a partnership with the Urban Cleaning Company of the city of Rio de Janeiro (COMLURB) in a pilot project about separate collection of green coconut shells. The received material was studied in two ways; the fibers were inserted into the milled and cut (in the approximate length of 2 cm). The clay soil, with colluvium origin, was removed from the experimental field of PUC-Rio. Seeks to establish patterns of behavior that might explain the influence of the addition of green coconut fiber, relating it to the parameters of shear strength and deformation of soil and composites. The tests were performed on samples compressed at maximum density and optimum moisture content in the milled fiber of 0.5 percent and 1percent fiber content and the cut of 0.5 per cent, 0.75 per cent, 1 per cent, 1.25 per cent and 1.5 per cent on dry weight of the soil. Observed na increase in shear strength of the soil-fiber mixtures, since it was observed a modest increase in friction angle and a significant increase in the cohesion of reinforced mixtures, ompared to the data obtained for the pure soil. The results ere satisfactory for application of soil einforced with coconut fiber layers temporary landfills subjected to static loads, thus giving a more sustainable destination to this residue, given the environmental and socio-economic.

[pt] Neste trabalho é realizado o estudo experimental de oito vigas de concreto armado de seção T (cm bw=15cm e cm h=40cm), com 300 cm de comprimento, biapoiadas e com a mesma armadura longitudinal, reforçadas à força cortante com compósitos de fibras de carbono (CFC). As mesmas foram divididas em duas séries de quatro vigas, com uma viga de referência para cada série, onde a taxa de armadura transversal interna foi maior para a Série I do que para a Série II. Para as três vigas reforçadas de cada série variou-se o número de camadas do reforço em CFC por meio de estribos em U, os quais foram ancorados longitudinalmente por meio de faixas desse compósito. A colagem do CFC foi executada após o surgimento das primeiras fissuras diagonais no trecho de maior cortante. Os resultados dos ensaios mostraram que as vigas reforçadas apresentaram um aumento mínimo de resistência à força cortante de 36% em relação às respectivas vigas de referência, e que a ruptura de todas as vigas ocorreu por tração diagonal, com o descolamento do CFC na região de sua ancoragem. O modelo cinemático e do ACI-440 (2001) apresentaram resultados mais próximos aos dos ensaios realizados para a resistência total da força cortante. O resultado experimental da parcela da força cortante resistida pelo CFC apresentou resultados superiores aos calculados por diversos modelos teóricos, e os resultados mais consistentes foram os modelos da FIB-Bulletin 14 (2001) e Khalifa e Nanni (2002). A análise de diversos parâmetros mostrou que o fator de efetividade Vf do reforço diminui quando a rigidez E(f)P(f) do CFC aumenta, portanto, há um menor acréscimo de resistência total à força cortante. / [en] This analysis involves the experimental study of eight reinforced concrete beams of T section ( cm bw=15cm e h=40cm), with cm 300cm of length, bisupported and with the same longitudinal reinforcement, strengthened for shear force with carbon fiber composites (CFC). They were divided in two series of four beams, with a reference beam for each series, where the internal transversal reinforcement ratio was greater for Serie I than Serie II. For the three strengthened beams of each series the number of layers of the reinforcement in CFC made by U stirrup varied, which were anchored longitudinally by stirrups of this composite. The CFC glue was done after the first diagonal cracks in the shear region. The results of the tests showed that the strengthened beams had a minimum increase of shear force of 36% in relation to the respective reference beams and the rupture of them occurred due to diagonal tension, with the CFC debonding in the region of its anchorage. The cinematic (upper-bound solution) and ACI-440 (2001) model presented results close to the experimental results for the shear strength. The experimental result of the shear force parcel resisted by the CFC presented superior results to the calculated by diverse theoretical models, and the most consistent ones were FIB-Bulletin 14 (2001) and Khalifa and Nanni (2002) models. The analyses of diverse parameters showed that the strengthening effectiveness Vf decreases when the rigidity E(f)P(f) of CFC increases, therefore there is a lesser increase of total strength to the shear force.

[pt] O aproveitamento sustentável de fibras naturais na construção de membranas estruturais arquitetônicas constitui a questão principal desta dissertação. A conjugação entre os Sistemas Modulares Têxteis e o estudo das interações entre as fibras naturais, tecnologias e o meio permite incorporar técnicas artesanais têxteis e parâmetros ambientais de sustentabilidade às estratégias de concepção e confecção de objetos de Arquitetura & Design. Impactos ambientais e sociais percebidos, tecnologias artesanais e industriais de aproveitamento de fibras naturais e suas relações com o meio físico e social, e as estratégias aprendidas na Natureza e reproduzidas através de experiências em Arquitetura & Design, são aqui investigados. A metodologia experimental com a realização de protótipos permitiu elaborar os princípios que fundamentaram as bases dos Sistemas Modulares Têxteis. As investigações realizadas contribuem para o aperfeiçoamento e adequação de tecnologias artesanais têxteis e fibras naturais disponíveis e pouco padronizadas, adaptando-as a diversos contextos através dos Sistemas Modulares Têxteis. / [en] The natural fibers sustainable use in architectonic structural membranes construction is the main question of this dissertation. The association between the Textile Modular Systems and the inter-actions studies between natural fibers, technologies, and environment, aloud to incorporate into conception and manufacturing strategies of Architecture & Design objects , textile craftsmanship technologies and sustainable environment parameters. Social and environment footprints perceived, industrial and craftsmanship technologies of natural fibers uses, their relations to the social and material environment, and the strategies learned from Nature and reproduced through experiences in Architecture & Design, are investigated here. The consumation of the Experimental Methodology through prototypes aloud to elaborates the principles that conceived the basis of the Textile Modular Systems. The investigations accomplished contribute to improve and adequate the textile craftsmanship technologies and the available non-patterned natural fibers, adapting them to several contexts through the Textile Modular Systems.

[pt] O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento e a durabilidade de solos reforçados com fibras de vegetais (sisal e curauá) aleatoriamente distribuídas, submetidos ao envelhecimento natural por exposição às condições ambientais diversas, visando mostrar o seu potencial de utilização em obras de terra. O programa experimental consistiu na realização de ensaios triaxiais convencionais em amostras de areia e areia-fibras no tempo zero (de controle) e em compósitos expostos aos agentes do ambiente externo por até 8 meses. Visando melhorar a durabilidade desses compósitos, foi avaliado também o comportamento mecânico destes com as fibras vegetais tratadas por impermeabilização superficial, com sílica coloidal e com polímero estireno butadieno. Para buscar explicar a variação nos resultados obtidos, ensaios de tração direta, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia na região do infravermelho e análise de perda de massa foram realizados nas fibras após cada período de exposição (0, 60, 120 e 240 dias). A análise global dos resultados permitiu identificar que os efeitos do envelhecimento natural afetaram consideravelmente o comportamento mecânico das fibras vegetais, o que consequentemente vieram a afetar o comportamento mecânico dos compósitos areia-fibra vegetal. As perdas de resistência ao cisalhamento foram mais relevantes e acentuadas nos compósitos com fibras de curauá, indicando que estas fibras, mesmo apresentando maior resistência à tração sem exposição, são mais susceptíveis à degradação em ambientes naturais do que as fibras de sisal. O tratamento superficial das fibras por impregnação com sílica coloidal resultou em melhorias no comportamento mecânico deste compósito, proporcionando também uma maior vida útil das fibras com relação à degradação. Mesmo com a perda do comportamento mecânico das fibras, após 8 meses de exposição aos agentes climáticos, estas continuaram contribuindo como elemento de reforço na matriz arenosa, visto que um dos parâmetros de resistência permaneceu maior quando comparado ao solo arenoso sem reforço. / [en] The objective of this work is to study the behavior and durability of soils reinforced with randomly distributed vegetal fibers (sisal and curauá) submitted to natural aging by their exposure to diverse environmental conditions, aiming to boost its use in earthworks. The experimental program consisted of conventional triaxial tests on sand and sand-fibers samples at zero time (sample control) and on composites exposed to agents from the external environment for up to 8 months. In order to improve the durability of these composites, it was also evaluated the mechanical behavior of these with vegetal fibers treated by surface waterproofing, with colloidal silica and styrene butadiene polymer. In order to explain the variation in the obtained results, direct tensile tests, scanning electron microscopy, infrared spectroscopy and mass loss analysis were performed on the fibers after each exposure period (0, 60, 120 and 240 days). The overall analysis of the results allowed to identify that the effects of natural aging had a significant effect on the mechanical behavior of the vegetable fibers, which consequently affected the mechanical behavior of the sand-fiber composites. Shear strength losses were more relevant and accentuated in composites with curauá fibers, indicating that these fibers, even with higher tensile strength without exposure, are more susceptible to degradation in natural environments than sisal fibers. Surface treatment of the fibers by impregnation with colloidal silica resulted in improvements in the mechanical behavior of this composite, also providing a longer fiber life with respect to degradation. Even with the loss of mechanical behavior of the fibers, after 8 months of exposure to the climatic agents, they continued to contribute as a reinforcing element in the sandy matrix, since one of the resistance parameters remained higher when compared to the sandy soil without reinforcement.