A fadiga é reconhecida historicamente como um dos principais mecanismos de degradação de pavimentos flexíveis, originando-se nas cargas repetidas de tráfego que geram tensões de tração na camada de concreto asfáltico, culminando na falha sucessiva das fibras. Estas tensões fazem com que, inicialmente, surjam microfissuras na zona inferior da camada, que evoluem para trincas e se propagam até que atinjam a superfície do revestimento, caracterizando a falha mecânica da estrutura. Apesar de no Brasil o dimensionamento oficial ainda não contemplar uma análise da fadiga destas camadas no dimensionamento de pavimentos novos, há um esforço de várias instituições na direção de compor um novo método mecanístico-empírico que o faça. Tradicionalmente os ensaios para avaliação da fadiga são feitos por compressão diametral, que reconhecidamente apresentam limitações no estado de tensões desenvolvido. O uso dos ensaios de tração direta associados à modelagem de dano se mostram como uma sólida ferramenta para avaliação dos parâmetros viscoelásticos, além de serem consideravelmente mais simples de realização do que, por exemplo, os ensaios de flexão. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo a implementação do protocolo de ensaios e análises para caracterização do dano de misturas asfálticas através do modelo Simplified-Viscoelastic Continuum Damage (S-VECD) Foram caracterizadas misturas asfálticas quentes e mornas com ligante convencional, modificado por polímero e com borracha. Após a modelagem do dano, foram geradas curvas de Wöhler e simuladas as diferentes misturas em uma estrutura de pavimento, com o software FLEXPave, utilizando dois critérios de ruptura, e . O critério baseado no apresentou uma melhor capacidade de previsão do comportamento das misturas deste trabalho. A mistura quente com polímero apresentou o melhor desempenho à fadiga, seguida da mistura quente com borracha e posteriormente da mistura morna com polímero. A mistura morna com ligante convencional apresentou melhor desempenho que a morna com asfalto borracha, enquanto a mistura quente com ligante convencional apresentou a menor vida de fadiga. O emprego do aditivo surfactante gerou efeito benéfico para a mistura com ligante convencional, enquanto para as misturas com ligantes modificados a vida de fadiga resultou em breve diminuição. / Fatigue cracking is admittedly one of the key modes of distress in flexible pavements; its genesis relies on the repeated tensile stretches due to the continuous load application yielding to successive failure of the material’s fibers. Such ruptures combined create microcracks that grows into macrocracks and propagate to the pavement surface, characterizing the mechanic failure of the structure. Despite the current design method for new pavements in Brazil neglects fatigue analysis, there is a national effort of various institutions to draw a new mechanistic-empirical design method to tackle the problem. Traditionally, fatigue tests are carried out using diametral compression apparatus, even though they feature acknowledged limitations in its stress state distribution. Direct tension tests combined with damage modeling have proven to be a solid tool to viscoelastic parameters assessment, not to mention its rather simple test protocol when compared to other tests, such as flexural tests. Hence, this dissertation aims to implement the protocol for testing and analysis of damage characterization through Simplified Viscoelastic Continuum Damage (S-VECD) model Hot and warm mixtures with different binders were characterized. With the calibrated damage models, pavement simulations using FLEXPave software with two different failure criteria, and , can be performed. The failure criteria demonstrate a better prediction capability than the , for the analysed asphalt mixtures. The correlation of number of cycles to failure and the strain level (Wöhler curves) could also be assessed. The material and pavement level simulations show that the hot mixture with polymer-modified binder have better fatigue performance, followed by the hot mixture with rubber asphalt and the warm mixture with polymer-modified binder. The warm mixture with conventional binder have better performance than warm mixture with rubber asphalt, while the hot mixture with conventional binder have the worse fatigue performance. The surfactant additive for the warm mixes results in positive effects for fatigue performance on the mixture with conventional binder, while for the mixtures with modified binders the fatigue life decreases.

Este trabalho teve por objetivo principal verificar a extensão da influência da deformação média na vida em fadiga de baixo ciclo da liga de alumínio AA7175-T1. Devido a sua correlação com a tensão média, verifica-se a validade das equações de Morrow, SWT e Walker. É proposta neste trabalho uma equação que utiliza também a deformação média como parâmetro de cálculo, e esta representa de forma mais adequada o comportamento do material. Para tanto, caracterizou-se a liga AA7175-T1 sob carregamento cíclico, levantando os expoentes e os coeficientes de resistência e ductilidade à fadiga, para previsão da vida em fadiga de baixo ciclo. Os ensaios de tração apresentaram as propriedades mecânicas, tais como a curva monotônica, o coeficiente e o expoente da relação de Ramberg-Osgood. Os ensaios de fadiga geraram curvas de amplitude de deformação pelo número de ciclos até a fratura para diferentes valores de deformações médias. Por meio destas curvas pode-se observar que os valores dos expoentes e dos coeficientes de resistência e ductilidade à fadiga são dependentes do valor de deformação média aplicada nos ensaios. Desta forma, o material estudado foi caracterizado sob fadiga de baixo ciclo para deformação média nula e estes dados foram usados para provar que o parâmetro SWT representa satisfatoriamente os dados de fadiga encontrados, sendo conservativo entre 30 e 1000 ciclos. As equações de Morrow aproximam os dados de deformação média não nula aos de deformação média nula, principalmente aquela referente a SWT, e são conservativas acima de 30 ciclos. Das relações que consideram deformação média através da tensão média, a de Walker é a que melhor representa o comportamento do material independente da deformação média aplicada, acima de 20 ciclos. No entanto, a equação proposta neste trabalho, que apresenta a deformação média como parâmetro de cálculo, caracteriza plenamente o comportamento da liga em estudo para qualquer valor de deformação média.

O presente trabalho investiga o comportamento da chapa de latão C268, com 0,50 mm de espessura, quando exposto ao processo de Estampagem Incremental de Chapas de Metal (Incremental Sheet Metal Forming -ISMF). Especificamente para a pesquisa, foram utilizadas as modalidades de Estampagem Incremental com Ponto Simples (Single Point Incremental Forming- SPIF) e Estampagem Incremental de Múltiplos Passes (Multi Pass Single Point Incremental Forming- MSPIF). Os experimentos foram baseados em uma geometria de tronco de pirâmide de base quadrada com 100 mm de lado e 45 mm de profundidade. Para as estratégias de estampagem foi atribuído, a estampagem helicoidal. Como resultado principal, foi verificado o ângulo de parede máximo atingido por cada processo de estampagem incremental. Adicionalmente, ensaios de tração, análise de deformações e de rugosidade da chapa de latão foram realizados. Todos os seus resultados estão detalhados na investigação. Para os parâmetros adotados nestes experimentos, o ângulo de parede obtido por SPIF foi maior do que pelo estudo proposto por MSPIF. / The present study investigates the performance of the brass plate C-268 with 0.50 mm thickness, when exposed to Incremental Sheet Metal Forming (ISMF). Specifically for research, it was used the modalities Single Point Incremental Forming (SPIF) and Multi Pass Single Point Incremental Forming (MSPIF). The experiments were based on a truncated pyramid geometry with square base 100 mm side and 45 mm depth. For forming strategies has been assigned, the helical forming. As the main outcome, it was found the maximum wall angle achieved by each process of incremental printing. In addition, tensile tests, analysis of deformation and roughness of the brass sheet were performed. All results are detailed in the investigation. For the parameters used in these experiments, the wall angle obtained by SPIF is greater than the study proposed by MSPIF.

O presente trabalho investiga o comportamento da chapa de latão C268, com 0,50 mm de espessura, quando exposto ao processo de Estampagem Incremental de Chapas de Metal (Incremental Sheet Metal Forming -ISMF). Especificamente para a pesquisa, foram utilizadas as modalidades de Estampagem Incremental com Ponto Simples (Single Point Incremental Forming- SPIF) e Estampagem Incremental de Múltiplos Passes (Multi Pass Single Point Incremental Forming- MSPIF). Os experimentos foram baseados em uma geometria de tronco de pirâmide de base quadrada com 100 mm de lado e 45 mm de profundidade. Para as estratégias de estampagem foi atribuído, a estampagem helicoidal. Como resultado principal, foi verificado o ângulo de parede máximo atingido por cada processo de estampagem incremental. Adicionalmente, ensaios de tração, análise de deformações e de rugosidade da chapa de latão foram realizados. Todos os seus resultados estão detalhados na investigação. Para os parâmetros adotados nestes experimentos, o ângulo de parede obtido por SPIF foi maior do que pelo estudo proposto por MSPIF. / The present study investigates the performance of the brass plate C-268 with 0.50 mm thickness, when exposed to Incremental Sheet Metal Forming (ISMF). Specifically for research, it was used the modalities Single Point Incremental Forming (SPIF) and Multi Pass Single Point Incremental Forming (MSPIF). The experiments were based on a truncated pyramid geometry with square base 100 mm side and 45 mm depth. For forming strategies has been assigned, the helical forming. As the main outcome, it was found the maximum wall angle achieved by each process of incremental printing. In addition, tensile tests, analysis of deformation and roughness of the brass sheet were performed. All results are detailed in the investigation. For the parameters used in these experiments, the wall angle obtained by SPIF is greater than the study proposed by MSPIF.

O presente trabalho investiga o comportamento da chapa de latão C268, com 0,50 mm de espessura, quando exposto ao processo de Estampagem Incremental de Chapas de Metal (Incremental Sheet Metal Forming -ISMF). Especificamente para a pesquisa, foram utilizadas as modalidades de Estampagem Incremental com Ponto Simples (Single Point Incremental Forming- SPIF) e Estampagem Incremental de Múltiplos Passes (Multi Pass Single Point Incremental Forming- MSPIF). Os experimentos foram baseados em uma geometria de tronco de pirâmide de base quadrada com 100 mm de lado e 45 mm de profundidade. Para as estratégias de estampagem foi atribuído, a estampagem helicoidal. Como resultado principal, foi verificado o ângulo de parede máximo atingido por cada processo de estampagem incremental. Adicionalmente, ensaios de tração, análise de deformações e de rugosidade da chapa de latão foram realizados. Todos os seus resultados estão detalhados na investigação. Para os parâmetros adotados nestes experimentos, o ângulo de parede obtido por SPIF foi maior do que pelo estudo proposto por MSPIF. / The present study investigates the performance of the brass plate C-268 with 0.50 mm thickness, when exposed to Incremental Sheet Metal Forming (ISMF). Specifically for research, it was used the modalities Single Point Incremental Forming (SPIF) and Multi Pass Single Point Incremental Forming (MSPIF). The experiments were based on a truncated pyramid geometry with square base 100 mm side and 45 mm depth. For forming strategies has been assigned, the helical forming. As the main outcome, it was found the maximum wall angle achieved by each process of incremental printing. In addition, tensile tests, analysis of deformation and roughness of the brass sheet were performed. All results are detailed in the investigation. For the parameters used in these experiments, the wall angle obtained by SPIF is greater than the study proposed by MSPIF.

Ambientes úmidos, temperaturas elevadas e outros fatores agressivos (UV, meios químicos e agentes de intemperismo) podem causar uma variedade de mudanças imediatas ou a longo prazo nas propriedades mecânicas e térmicas dos compósitos poliméricos. O processo de difusão da umidade ocorre com o tempo por ação da capilaridade até o laminado atingir o nível de equilíbrio, afetando principalmente as propriedades dominadas pela matriz ou pela interface fibra/resina. A seqüência de empilhamento das camadas e o tipo de acabamento da borda livre podem afetar a resistência do laminado, causando a delaminação de borda como, também, influenciar no processo de absorção de umidade. Os laminados fabricados com bordas moldadas eliminam o acabamento da borda por processo de usinagem convencional com grande ganho de produtividade, mas os seus comportamentos mecânicos, quando esses estão saturados de umidade, ainda não foram apresentados na literatura. Nesta tese são apresentados resultados de resistência à tração de laminados cruzados e multidirecionais de carbono/epóxi com bordas moldadas e usinadas, ensaiados nas condições seco à temperatura ambiente e úmido em câmara de climatização. Os laminados são fabricados com pré-impregnados de fita unidirecional contínua e curados por processo a vácuo em autoclave. A comparação dos resultados mostra que há um aumento na resistência de alguns laminados. Nestes casos particulares ficou evidente que a saturação de umidade influenciou as propriedades da resina, indicando que ocorreu a plasticização com a conseqüente tenacificação da estrutura polimérica. Nos outros laminados a umidade provocou o envelhecimento do polímero, degradando a interface fibra/resina e, conseqüentemente, reduzindo a resistência. A análise microscópica da região de interface fibra/resina no plano de fratura do laminado, pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, mostra que as condições ambientais que combinam temperatura e umidade favoreceram o rompimento da interface, devido ao longo período de exposição até completar a saturação do compósito.

O Engineered Cementitious Composite ou ECC é um compósito cimentício de elevada capacidade de deformação, concebido na Universidade de Michigan. Constituído por agregados miúdos, cimento e fibras, o compósito apresenta elevada ductilidade associada com a capacidade de gerar microfissuras quando submetido a carregamentos, num comportamento conhecido como strain-hardening. As pesquisas previamente desenvolvidas no Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais (LEME) da UFRGS objetivaram caracterizar um ECC adaptado aos materiais do Brasil, adicionando-se fibras de polipropileno na elaboração do compósito, e estudando-se alternativas para a substituição parcial de cimento. Na pesquisa aqui relatada, adotou-se o traço de referência definido previamente (ECCRef) e também foi utilizado um traço alternativo com 30% (em volume) de cinza de casca de arroz moída por 4 horas, em substituição parcial do cimento (ECCCCA). A pesquisa foi dividida em duas abordagens. A primeira consistiu na caracterização das propriedades mecânica dos traços em laboratório com a realização de ensaios de resistência à tração na flexão, à compressão simples, avaliação da aderência por cisalhamento direto e da trabalhabilidade, bem como ensaios de fadiga em viga quatro pontos. Em ensaios monotônicos o ECCCCA apresentou uma resistência à tração na flexão média (ft,f) de 8,2 MPa e resistência à compressão simples média (fc) de 50 MPa; já o ECCRef teve valores médios de 6,8 MPa e 36 MPa, respetivamente. Nos ensaios de aderência obtiveram-se resistências ao cisalhamento de 2050 kPa (ECCCCA) e 1900 kPa (ECCRef) A avaliação da trabalhabilidade permitiu estabelecer critérios para aprimorar o processo de mistura e manuseio do material em estado fresco, desta forma obteve-se adequada trabalhabilidade no ensaio de flow table, que aumentou de 44 para 90, possibilitando a utilização de betoneiras de tombo e obter os volumes de material necessários. Com os resultados dos ensaios dinâmicos foram estabelecidos modelos de fadiga em termos da deformação específica de extensão inicial (εti), deformação específica de extensão inicial normalizada (ti/εtP) e tração inicial (σti), assim como da energia dissipada (DE), igualmente foi possível estudar o processo de degradação dos compósitos. A segunda abordagem da pesquisa consistiu na realização de ensaios em verdadeira grandeza, com a utilização do simulador de tráfego do Laboratório de Pavimentação (LAPAV). Foram construídos dois recapeamentos (de 50 e 30 mm de espessura) sobre pavimentos flexíveis que apresentavam idêntico padrão de trincamento. Em cada recapeamento foram aplicados 100 mil ciclos da carga de semi-eixo de 5,5 toneladas. Foram acompanhados, visualmente, o surgimento e evolução de fissuras e outras manifestações patológicas, bem como o desgaste superficial, por meio dos ensaios de Pêndulo Britânico e Altura de Mancha de Areia. Após o fim do tráfego, foram serradas placas das seções trafegadas para verificar a propagação das fissuras e a aderência entre o compósito e o pavimento. Concluiu-se que o controle de qualidade na mistura é fundamental para garantir a qualidade da superfície. Além disso, percebeu-se que a aparição de fissuras está associada com possíveis problemas de aderência ECC-pavimento asfáltico, e em menor escala reflexão de fissuras. Globalmente, constatou-se que é possível produzir ECC’s com materiais disponíveis no estado e que este material pode ser aplicado na restauração de pavimentos. / Engineered Cementitious Composite or ECC is a material with a high deformation capacity, designed at the University of Michigan. Composed of fine aggregates, cement and fibres, the composite presents high ductility associated with the ability to generate microcracks when loaded, in a behavior known as strain-hardening. The research previously developed in the Laboratory of Structural Models and Tests (LEME) of UFRGS aimed to characterize an ECC adapted to the materials of Brazil, adding polypropylene fibres in the preparation of the composite, and studying alternatives for the partial replacement of cement. In the research reported here, the previously defined reference mix proportion (ECCRef) was adopted and an alternative mix proportion was used with 30% (by volume) of unprocessed rice-husk ash grinded for 4 hours, in partial replacement of the cement (ECCCCA). The research was divided into two approaches. The first one consisted in the characterization of the mechanical properties of the ECC’s in the laboratory with the execution of tests of flexural behavior and compressive strength, evaluation of adhesion by direct shear tests and the workability, as well as fatigue tests in four point configuration. In monotonic tests ECCCCA showed a resistance to flexural strength of 8.2 MPa and average compression strength of 50 MPa; ECCRef had mean values of 6.8 MPa and 36 MPa, respectively. In the adhesion tests, shear strengths of 2050 kPa (ECCCCA) and 1900 kPa (ECCRef) were obtained The evaluation of the workability allowed for the determination of criteria to improve the process of mixing and handling of the material in fresh state, in this way, adequate workability was obtained in the flow table test, which increased from 44 to 90, permitting the use of concrete mixer machines and to obtain the required volumes of material. With the results of the dynamic tests, fatigue models were stipulated in terms of initial tensile strain (εti), normalized initial tensile strain (ti/εtP) and initial traction (σti), as well as the dissipated energy (DE), it was also possible to study the process of degradation of the composites. The second approach of the research consisted in the accomplishment of tests in true greatness, with the use of the Accelerated Loading Facility of the Laboratory of Pavements (LAPAV). Two overlays (50 and 30 mm thick) were built over flexible pavements that had the same cracking pattern. At each overlay, 100 thousand cycles of the semi-axle load of 5.5 tons were applied. The appearance and evolution of cracks and other pathologies were monitored visually, as well as surface wear through the British Pendulum and Sand Patch tests. After the end of the traffic simulator, plates of the trafficked sections were sawn to verify the propagation of the cracks and the adhesion between the composite and the pavement. It was concluded that the quality control in the mixture is fundamental to guarantee the quality of the surface. In addition, it was noticed that the appearance of cracks is associated with possible problems of adhesion ECC-asphalt pavement, and to a lesser extent reflective cracking. Overall, it has been found that it is possible to produce ECC's with Brazilian materials and the ECC can be applied in the restoration of pavements. / El ECC (Engineered Cementitious Composites) es un compósito cementicio de elevada capacidad de deformación desarrollado en la Universidad de Michigan. Conformado por agregados finos, cemento y fibras poliméricas, presenta una alta ductilidad asociada con la capacidad de generar microfisuras durante la aplicación de cargas, comportamiento conocido como strain-hardening. Las investigaciones previamente desarrolladas en el Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais (LEME) de la UFRGS se direccionaron para caracterizar un ECC adaptado a los materiales brasileros, utilizando fibras de polipropileno y estudiando alternativas para la sustitución parcial del cemento. En la presente investigación se adoptó el trazo de referencia definido previamente (ECCRef), también fue utilizado un trazo alternativo con 30% (en volumen) de ceniza de cáscara de arroz molida por 4 horas como substituto parcial del cemento (ECCCCA). La investigación fue dividida en dos abordajes. La primera consistió en la caracterización de las propiedades mecánicas en laboratorio con la realización de ensayos de resistencia a tracción por flexión e compresión simple, evaluación de la adherencia por corte directo y de la trabajabilidad, además de ensayos de fatiga en viga cuatro puntos. En ensayos monotónicos el ECCCCA presentó una resistencia a la tracción por flexión media (ft,f) de 8,2 MPa y resistencia a la compresión simple media (fc) de 50 MPa; ya el ECCRef tuvo valores medios de 6,8 MPa y 36 MPa, respectivamente. En los ensayos de adherencia se obtuvieron resistencias al corte de 2050 kPa (ECCCCA) y 1900 kPa (ECCRef). La evaluación de la trabajabilidad permitió establecer criterios para mejorar el proceso de mezcla y manipulación del material en estado fresco, de esa forma se obtuvo una adecuada trabajabilidad en el ensayo de flow table, que aumentó de 44 para 90, posibilitando la utilización de mezcladoras de tambor y la obtención de los volúmenes de material necesarios. Con los resultados de los ensayos dinámicos fueron establecidos modelos de fatiga en términos de la deformación específica de extensión inicial (εti), de la deformación específica de extensión inicial normalizada (ti/εtP), de la tracción inicial (σti) y de la energía disipada (DE), igualmente fue posible estudiar el proceso de degradación de los compósitos El segundo abordaje de la investigación consistió en la realización de ensayos en verdadera grandeza con la utilización del simulador de tráfico del Laboratório de Pavimentação (LAPAV). Fueron construidos dos recapeamentos (de 50 y 30 mm de altura) sobre pavimentos flexibles que presentaban idéntico patrón de fisuración. En cada recapeamento fueron aplicados 100 mil ciclos da carga de semi-eje de 5,5 toneladas. Fueron acompañados, visualmente, la aparición y evolución de fisuras y otras patologías, así como el desgaste superficial por medio de los ensayos de Péndulo Británico y Altura de Mancha de Arena. Una vez terminados los ciclos de carga, fueron extraídas placas de las secciones ensayadas para verificar la propagación de las fisuras y la adherencia entre el compósito y el pavimento. Se concluyó que el control de calidad durante el proceso de mezcla es fundamental para garantizar la calidad superficial. Además, fue percibido que la aparición de fisuras está asociada con posibles problemas de adherencia ECC-pavimento asfáltico y en menor escala reflexión de fisuras. Globalmente, se constató que es posible producir ECC’s con materiales disponibles a nivel local y que este material puede ser aplicado en la restauración de pavimentos.

O conhecimento do comportamento mecânico do material é vital para a previsão da durabilidade e atendimento aos requisitos iniciais de projeto. Por meio de ensaios experimentais é possível mensurar esse comportamento e utilizar como parâmetro de entrada em simulações numéricas. Nesse ponto a temperatura altera significativamente as propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas do material. Testes de fadiga devem ser considerados na caracterização do material mesmo que um alto custo e tempo sejam necessários. Assim o objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento termo-mecânico do policloropreno em tração e fadiga. Este estudo se fez necessário para prever a durabilidade em diversas temperaturas em mancais de rolamento de cardans que exigem rigidez e durabilidade. A abordagem proposta consiste em formular equações constitutivas que considerem as constantes dependentes da temperatura para a situação estática (ensaio de tração) e dinâmica (ensaio de fadiga). Foram estudados 4 modelos constitutivos já consagrados na literatura. Corpos de prova normatizados foram utilizados para a avaliação experimental do material tanto em tração quanto em fadiga. Pode-se concluir que esta abordagem conseguiu modelar adequadamente o comportamento mecânico em ambas as situações estudadas. / Mechanical behavior of materials is vital for predicting durability and compliance with initial requirements of the project. Through experimental tests can measure this behavior and use as an input parameter in numerical simulations. At this point temperature significantly changes static and dynamic mechanical properties of the material. Fatigue tests should be considered in material characterization even if a high-cost and time are required. So the aim of this study is evaluate the thermo-mechanical behavior of polychloroprene in tension and fatigue. This study was necessary to predict durability in various temperatures in driveshafts of rolling bearings that requires rigidity and durability. The proposed approach is formulating constitutive equations to consider the dependent constant temperature for static situation (tensile test) and dynamic (fatigue test). Four constitutive models already established in literature were studied. Standardized test specimens were used for the experimental evaluation of the material both in tension and in fatigue. It can be concluded that this approach could adequately model the mechanical behavior in both cases studied.

O Engineered Cementitious Composite ou ECC é um compósito cimentício de elevada capacidade de deformação, concebido na Universidade de Michigan. Constituído por agregados miúdos, cimento e fibras, o compósito apresenta elevada ductilidade associada com a capacidade de gerar microfissuras quando submetido a carregamentos, num comportamento conhecido como strain-hardening. As pesquisas previamente desenvolvidas no Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais (LEME) da UFRGS objetivaram caracterizar um ECC adaptado aos materiais do Brasil, adicionando-se fibras de polipropileno na elaboração do compósito, e estudando-se alternativas para a substituição parcial de cimento. Na pesquisa aqui relatada, adotou-se o traço de referência definido previamente (ECCRef) e também foi utilizado um traço alternativo com 30% (em volume) de cinza de casca de arroz moída por 4 horas, em substituição parcial do cimento (ECCCCA). A pesquisa foi dividida em duas abordagens. A primeira consistiu na caracterização das propriedades mecânica dos traços em laboratório com a realização de ensaios de resistência à tração na flexão, à compressão simples, avaliação da aderência por cisalhamento direto e da trabalhabilidade, bem como ensaios de fadiga em viga quatro pontos. Em ensaios monotônicos o ECCCCA apresentou uma resistência à tração na flexão média (ft,f) de 8,2 MPa e resistência à compressão simples média (fc) de 50 MPa; já o ECCRef teve valores médios de 6,8 MPa e 36 MPa, respetivamente. Nos ensaios de aderência obtiveram-se resistências ao cisalhamento de 2050 kPa (ECCCCA) e 1900 kPa (ECCRef) A avaliação da trabalhabilidade permitiu estabelecer critérios para aprimorar o processo de mistura e manuseio do material em estado fresco, desta forma obteve-se adequada trabalhabilidade no ensaio de flow table, que aumentou de 44 para 90, possibilitando a utilização de betoneiras de tombo e obter os volumes de material necessários. Com os resultados dos ensaios dinâmicos foram estabelecidos modelos de fadiga em termos da deformação específica de extensão inicial (εti), deformação específica de extensão inicial normalizada (ti/εtP) e tração inicial (σti), assim como da energia dissipada (DE), igualmente foi possível estudar o processo de degradação dos compósitos. A segunda abordagem da pesquisa consistiu na realização de ensaios em verdadeira grandeza, com a utilização do simulador de tráfego do Laboratório de Pavimentação (LAPAV). Foram construídos dois recapeamentos (de 50 e 30 mm de espessura) sobre pavimentos flexíveis que apresentavam idêntico padrão de trincamento. Em cada recapeamento foram aplicados 100 mil ciclos da carga de semi-eixo de 5,5 toneladas. Foram acompanhados, visualmente, o surgimento e evolução de fissuras e outras manifestações patológicas, bem como o desgaste superficial, por meio dos ensaios de Pêndulo Britânico e Altura de Mancha de Areia. Após o fim do tráfego, foram serradas placas das seções trafegadas para verificar a propagação das fissuras e a aderência entre o compósito e o pavimento. Concluiu-se que o controle de qualidade na mistura é fundamental para garantir a qualidade da superfície. Além disso, percebeu-se que a aparição de fissuras está associada com possíveis problemas de aderência ECC-pavimento asfáltico, e em menor escala reflexão de fissuras. Globalmente, constatou-se que é possível produzir ECC’s com materiais disponíveis no estado e que este material pode ser aplicado na restauração de pavimentos. / Engineered Cementitious Composite or ECC is a material with a high deformation capacity, designed at the University of Michigan. Composed of fine aggregates, cement and fibres, the composite presents high ductility associated with the ability to generate microcracks when loaded, in a behavior known as strain-hardening. The research previously developed in the Laboratory of Structural Models and Tests (LEME) of UFRGS aimed to characterize an ECC adapted to the materials of Brazil, adding polypropylene fibres in the preparation of the composite, and studying alternatives for the partial replacement of cement. In the research reported here, the previously defined reference mix proportion (ECCRef) was adopted and an alternative mix proportion was used with 30% (by volume) of unprocessed rice-husk ash grinded for 4 hours, in partial replacement of the cement (ECCCCA). The research was divided into two approaches. The first one consisted in the characterization of the mechanical properties of the ECC’s in the laboratory with the execution of tests of flexural behavior and compressive strength, evaluation of adhesion by direct shear tests and the workability, as well as fatigue tests in four point configuration. In monotonic tests ECCCCA showed a resistance to flexural strength of 8.2 MPa and average compression strength of 50 MPa; ECCRef had mean values of 6.8 MPa and 36 MPa, respectively. In the adhesion tests, shear strengths of 2050 kPa (ECCCCA) and 1900 kPa (ECCRef) were obtained The evaluation of the workability allowed for the determination of criteria to improve the process of mixing and handling of the material in fresh state, in this way, adequate workability was obtained in the flow table test, which increased from 44 to 90, permitting the use of concrete mixer machines and to obtain the required volumes of material. With the results of the dynamic tests, fatigue models were stipulated in terms of initial tensile strain (εti), normalized initial tensile strain (ti/εtP) and initial traction (σti), as well as the dissipated energy (DE), it was also possible to study the process of degradation of the composites. The second approach of the research consisted in the accomplishment of tests in true greatness, with the use of the Accelerated Loading Facility of the Laboratory of Pavements (LAPAV). Two overlays (50 and 30 mm thick) were built over flexible pavements that had the same cracking pattern. At each overlay, 100 thousand cycles of the semi-axle load of 5.5 tons were applied. The appearance and evolution of cracks and other pathologies were monitored visually, as well as surface wear through the British Pendulum and Sand Patch tests. After the end of the traffic simulator, plates of the trafficked sections were sawn to verify the propagation of the cracks and the adhesion between the composite and the pavement. It was concluded that the quality control in the mixture is fundamental to guarantee the quality of the surface. In addition, it was noticed that the appearance of cracks is associated with possible problems of adhesion ECC-asphalt pavement, and to a lesser extent reflective cracking. Overall, it has been found that it is possible to produce ECC's with Brazilian materials and the ECC can be applied in the restoration of pavements. / El ECC (Engineered Cementitious Composites) es un compósito cementicio de elevada capacidad de deformación desarrollado en la Universidad de Michigan. Conformado por agregados finos, cemento y fibras poliméricas, presenta una alta ductilidad asociada con la capacidad de generar microfisuras durante la aplicación de cargas, comportamiento conocido como strain-hardening. Las investigaciones previamente desarrolladas en el Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais (LEME) de la UFRGS se direccionaron para caracterizar un ECC adaptado a los materiales brasileros, utilizando fibras de polipropileno y estudiando alternativas para la sustitución parcial del cemento. En la presente investigación se adoptó el trazo de referencia definido previamente (ECCRef), también fue utilizado un trazo alternativo con 30% (en volumen) de ceniza de cáscara de arroz molida por 4 horas como substituto parcial del cemento (ECCCCA). La investigación fue dividida en dos abordajes. La primera consistió en la caracterización de las propiedades mecánicas en laboratorio con la realización de ensayos de resistencia a tracción por flexión e compresión simple, evaluación de la adherencia por corte directo y de la trabajabilidad, además de ensayos de fatiga en viga cuatro puntos. En ensayos monotónicos el ECCCCA presentó una resistencia a la tracción por flexión media (ft,f) de 8,2 MPa y resistencia a la compresión simple media (fc) de 50 MPa; ya el ECCRef tuvo valores medios de 6,8 MPa y 36 MPa, respectivamente. En los ensayos de adherencia se obtuvieron resistencias al corte de 2050 kPa (ECCCCA) y 1900 kPa (ECCRef). La evaluación de la trabajabilidad permitió establecer criterios para mejorar el proceso de mezcla y manipulación del material en estado fresco, de esa forma se obtuvo una adecuada trabajabilidad en el ensayo de flow table, que aumentó de 44 para 90, posibilitando la utilización de mezcladoras de tambor y la obtención de los volúmenes de material necesarios. Con los resultados de los ensayos dinámicos fueron establecidos modelos de fatiga en términos de la deformación específica de extensión inicial (εti), de la deformación específica de extensión inicial normalizada (ti/εtP), de la tracción inicial (σti) y de la energía disipada (DE), igualmente fue posible estudiar el proceso de degradación de los compósitos El segundo abordaje de la investigación consistió en la realización de ensayos en verdadera grandeza con la utilización del simulador de tráfico del Laboratório de Pavimentação (LAPAV). Fueron construidos dos recapeamentos (de 50 y 30 mm de altura) sobre pavimentos flexibles que presentaban idéntico patrón de fisuración. En cada recapeamento fueron aplicados 100 mil ciclos da carga de semi-eje de 5,5 toneladas. Fueron acompañados, visualmente, la aparición y evolución de fisuras y otras patologías, así como el desgaste superficial por medio de los ensayos de Péndulo Británico y Altura de Mancha de Arena. Una vez terminados los ciclos de carga, fueron extraídas placas de las secciones ensayadas para verificar la propagación de las fisuras y la adherencia entre el compósito y el pavimento. Se concluyó que el control de calidad durante el proceso de mezcla es fundamental para garantizar la calidad superficial. Además, fue percibido que la aparición de fisuras está asociada con posibles problemas de adherencia ECC-pavimento asfáltico y en menor escala reflexión de fisuras. Globalmente, se constató que es posible producir ECC’s con materiales disponibles a nivel local y que este material puede ser aplicado en la restauración de pavimentos.

A determinação das propriedades mecânicas em materiais hiperelásticos constitui uma atividade complexa, a qual requer a realização de ensaios mecânicos em laboratório, seleção de modelos matemáticos adequados a cada tipo de comportamento e ajuste de curva sobre os dados experimentais. O ensaio biaxial por inflação se caracteriza pela inflação de uma membrana fina após a aplicação de uma pressão uniforme agindo na direção normal a superfície e tem sido utilizado para obter a curva tensão versus deformação. O objetivo do presente trabalho é estudá-lo como um teste para a caracterização mecânicas de borrachas incompressíveis. É proposta uma metodologia e aspectos como a aplicabilidade da teoria de cascas finas, geometria esférica no topo da amostra, instabilidade e processo de deformação são investigados. Um código computacional foi desenvolvido para identificação de parâmetros da amostra deformada através de aquisição de imagem. A validação da metodologia foi realizada tanto através de análises numéricas por elementos finitos como através de ensaios experimentais realizados em laboratório. Um novo método analítico para a determincação da deformação no topo membrana inflada (ou bolha) foi proposto e testado. / The determination of mechanical properties of hyperelastic materials is a complex activity, which requires mechanical laboratory tests to obtain the stress-strain curve, selection of the appropriate mathematical model and curve fitting of the experimental data. The biaxial inflation test is characterized by the inflation of a thin membrane by applying uniform pressure acting on the normal direction of the surface. The purpose of this paper is to study it as a test for characterization of incompressible rubberlike materials. A methodology is proposed and aspects such as the applicability of the theory of thin shell, spherical geometry on top of the sample, instability and kinematic deformation process are investigated. A computer code was developed for identification of parameters of the deformed specimen by image acquisition. The validation of the methodology was carried out through both numerical analysis by finite elements and through experimental testing performed in laboratory. A new analytic method to determine the deformation of the apex of the inflated membrane (or bubble) is proposed and tested.