[pt] A história do solo como material de construção tem cerca de 10.000 anos. Grandes civilizações como a persa e a egípcia, construíram cidade inteiras com terra crua. As construções apresentam como principais vantagens a baixa geração e emissão de poluentes, o reduzido consumo energético e consequentemente o baixo custo, contudo, o principal inconveniente é sua baixa resistência na presença de água, que conduz para a maioria das patologias encontradas. Neste trabalho, a durabilidade de uma matriz de solo estabilizada com acetato de polivinila (PVA) e resina poliuretana derivada do óleo de mamona (RPM) foi avaliada, e ensaios mecânicos foram executados para aferição das resistências. O PVA, diluído em água nas proporções de 50 por cento e 70 por cento, e a RPM foram adicionados ao solo na proporção de 26 por cento, em peso de solo seco. Fibras de Pupunha (Bactris gasipaes K.) e Sisal (Agave sisalana), com comprimento de 25 mm e fração de 0,5 por cento, em peso de solo seco, foram inseridas no solo/RPM e sua resistência à compressão simples, tração por compressão diametral e absorção de água por imersão foram avaliados. A resistência à compressão simples dos corpos de prova de PVA se manteve abaixo do mínimo exigido por norma, e a absorção de água por imersão foi superior ao máximo recomendado, por sua vez, os ensaios de durabilidade para as misturas solo/RPM demonstraram, em todos os casos, a superioridade do aglomerante em comparação ao cimento e PVA. A absorção de umidade, após 24 horas imerso em água, foi de 5 por cento em contraste com os 23 por cento de absorção da matriz solo/cimento. A absorção por capilaridade se manteve abaixo dos demais compósitos. Nos ciclos de molhagem e secagem observou-se uma menor perda de massa e uma maior resistência à abrasão. A adição de fibras vegetais aumentou sua resistência mecânica não influenciando na absorção d água. / [en] The history of earth construction has about 10,000 years. Great civilizations, Egyptian and Persian, built cities with soil. The main advantages of this construction material are a low cost, low energy consumption and emission of pollutants, however, the disadvantage is its low water resistance, which leads to most structural pathologies. In this work, the durability of a matrix of soil stabilized with polyvinyl acetate (PVA) and castor oil resin (RPM) was assessed, and mechanical strength was measured. The PVA (50 per cent and 70 per cent solutions), and RPM were added to the soil in a proportion of 26 per cent in relation to soil dry weight. The performance of two types of vegetable fibers as reinforcement of soil/RPM matrix, Pupunha and Sisal, were investigated. The considered fibers were of 25 mm length, with weight fractions of 0,5 per cent in relation to soil dry weight. The compressive strength of the specimens stabilized with PVA remained below the minimum required by the standard, and water absorption by immersion was higher than the recommended maximum. The results demonstrate the potentiality of the use of castor oil resin. A significant decrease of the mechanical properties (results of unconfined compression and Brazilian test) compared to the mixture soil/cement was not observed. The durability tests showed, in all cases, the superior performance of resin compared to cement and PVA. Moisture absorption rate of soil/resin was 5 per cent in contrast to 23 per cent of the soil/cement matrix. The capillary absorption was lower when compared to other composites studied. There was less weight loss and a higher abrasion resistance after wetting and drying cycles. It was found that the vegetable fibers improved the post-cracking behavior of the composites.

[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.

[pt] Neste trabalho, apresenta-se um estudo numérico e experimental sobre o comportamento estrutural de um módulo de ponte tensegrity para pedestres com materiais naturais. Inicialmente é apresentado o conceito de estruturas tensegrity, destacando-se seu surgimento e atual contexto, aplicações e estudos relacionados a este sistema estrutural. Também é apresentada a importância e os benefícios da utlização de materiais naturais na construção civil. Um projeto de ponte tensegrity para pedestres realizado previamente é selecionado como objeto de estudo. Com base em suas principais características, realiza-se um protótipo do módulo da ponte em escala 1:25. Propõe-se um método construtivo considerando técnicas ajustáveis para montagem e desmontagem. Posteriormente, um protótipo em escala de aproximadamente 1:6 é construído utilizando colmos de bambu da família Phyllostachys aurea para as estroncas e cordas de sisal para os cabos. O módulo é instrumentado e ensaiado estatica e dinamicamente a fim de avaliar a influência das perdas de pretensão por fluência e relaxação sobre o comportamento da estrutura. Os resultados obtidos dos ensaios experimentais são comparados com as previsões numéricas obtidas com auxílio de modelo computacional quanto às tensões atuantes e os modos de vibração. Através do cruzamento dos dados foi possível determinar indiretamente o nível de pretensão aplicado no módulo tensegrity e avaliar a perda de pretensão ao longo do tempo. As investigações estática e dinâmica apresentaram considerável afinidade. / [en] In this work, a theoretical and practical study of the behavior of a tensegrity based pedestrian bridge constructed with natural materials is presented. Initially it is shown the concept of tensegrity structures, highlighting its emergence and current context, applications within civil engineering and studies related to this structural system. The importance and benefits of using natural materials in civil construction are also presented. A pedestrian bridge design made using tensegrity structure is designated as study object and a prototype of the bridge s module is built in 1:25 scale. A constructive method is proposed considering deployable techniques for assembly and disassembly. Subsequently, a prototype on a 1: 6 scale is built using Phyllostachys aurea bamboo culms for the struts and sisal ropes for the cables. The module is instrumented and tested statically and dynamically in order to understand the processes of loss of prestress and creep on the structure s behavior. The results obtained from the experimental tests are compared with the numerical predictions obtained with the aid of a computational model regarding the stresses and the vibration modes. Through the crossing of the data it was possible to indirectly determine the level of prestress applied in the tensegrity module and to evaluate the loss of prestress over time. The static and dynamic investigations showed considerable affinity.