Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-08-08T04:12:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347032.pdf: 3848814 bytes, checksum: fddfee0a4430edebaad1cd0341a90078 (MD5) Previous issue date: 2017 / Um novo polímero híbrido baseado em acrilonitrila (AN) e oligossilazanos disponíveis comercialmente (HTT1800 e ML33) foi desenvolvido para ser utilizado como precursor de fibras à base de carbono com notável estabilidade à oxidação até 800 °C. Enquanto a poliacrilonitrila (PAN) é usado como o principal precursor para fibras de carbono, a fase de cerâmica baseada em SiCN, derivada do polissilazano, melhora a resistência à oxidação. Primeiramente, polímeros híbridos com diferentes razões de acrilonitrila/oligosilazanos foram sintetizados por meio de polimerização em solução via radicais livres de modo a obter polímeros capazes de serem processados em forma de fibras por meio de fiação à seco (dry-spinning). O produto gerado foi caracterizado quanto ao seu comportamento de pirólise, formação de fase em dependência da temperatura e a estabilidade à oxidação. Dependendo do oligossilazano utilizado, observou-se uma notável diferença no comportamento de pirólise. Enquanto que composições de HTT1800/AN apresentaram rendimento cerâmico correspondente aos valores esperados, os rendimentos cerâmicos determinados para sistema ML33/AN mostraram considerável aumento em comparação com os valores teóricos. Esse comportamento se deve às reações de reticulação ocorridas entre PAN e ML33 durante a pirólise, confirmado por análise de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN). Após a pirólise até 1000 °C, o teor de carbono dos materiais resultantes foi aumentado em até 55% em peso. Inesperadamente, com o aumento do teor de acrilonitrila na composição de inicial, o tratamento térmico até 1500 °C levou a uma mudança dos nanocompósitos amorfos de C/SixCyNz para C/Si3N4, confirmado por RMN, difração de raios-X (XRD) e microscopia electrónica de transmissão (MET). A fase cerâmica homogeneamente distribuída dentro da matriz de carbono é responsável pela extraordinária estabilidade à oxidação deste novo tipo de fibra à base de carbono.<br> / Abstract : A novel hybrid polymer on the basis of acrylonitrile (AN) and commercial available oligosilazanes (HTT1800 and ML33) was developed as a precursor for processing of carbon-based fibers (CFs) with remarkable intrinsic oxidation stability up to 800 °C. Whereas polyacrylonitrile (PAN) is used as the typical precursor for CFs, the polysilazane derived SiCN ceramic phase lead to improved oxidation resistance. Firstly, hybrid polymers with different acrylonitrile/oligosilazanes ratios were synthesized by in-situ free-radical polymerization to receive a spinnable (dry-spinning) polymer, to investigate the pyrolysis behavior, the phase formation in dependency on the temperature, and the oxidation stability. Depending on the oligosilazane used, a remarkable difference in the pyrolysis behavior was noticed. Whereas the ceramic yields of the HTT1800/AN compositions correspond to the expected values, the determined ceramic yields of the ML33/AN systems are strongly increased compared to the theoretical values, due to crosslinking reactions between PAN and ML33 during pyrolysis, confirmed by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. After pyrolysis up to 1000°C, the carbon content of the resulting materials could be increased up to 55 wt.%. Unexpectedly, with increasing acrylonitrile content in the starting composition, the thermal treatment up to 1500 °C leads to a change from amorphous C/SixCyNz to C/Si3N4 nanocomposites, as confirmed by NMR, x-ray diffraction (XRD) and transmission electronic microscopy (TEM) measurements. The homogeneously distributed ceramic phase within the carbon matrix is responsible for the extraordinary intrinsic oxidation stability of this new type of carbon-based fiber.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-05-24T17:40:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338916.pdf: 1608467 bytes, checksum: 23dec638e6d54767a7815bbbc05e726e (MD5) Previous issue date: 2015 / Abtsract : The present work describes the designing of a manufacturing process for the production of aluminum matrix composites reinforced with carbon fibers. The matrix was chosen to be an interlayering of aluminum foils and nickel mesh stripes, cold rolled with 70% of thickness reduction, being then submitted to different heat treatments, of which immersion in pure aluminum melt was found to be the most promising. Microstructure and composition of the samples were analyzed with scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffractography and microhardness test, whose results showed the presence of remaining nickel and intermetallic compounds formed during the processing, namely Ni2Al3 and NiAl, agreeing with studies on reactive diffusion found in the literature. Furthermore, composites were produced by incorporating nickel-coated carbon fibers to the manufacturing process, being evaluated the effect of the fibers addition to the material with scanning electron microscopy, energy-dispersive Xray spectroscopy, X-ray diffractography and fiber content estimation via image binarization. Intermetallic phases were also present in the microstructure of the composites, nevertheless in smaller extent and in an aluminum matrix. Bond between matrix and fibers was found to be strong, since no fiber pull out took place. Performed fiber content analysis showed that the optimum fiber volume content is between 15% and 40%. Mechanical properties of both without and with fibers materials were assessed through 4-point bending tests, having theirfracture surface analyzed afterwards.<br> / O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um processo de fabricação para a produção de compósitos de matriz de alumínio reforçados com fibras de carbono. O material escolhido para a matriz era constituído por camadas intercaladas de folhas de alumínio e malha de níquel, laminadas a frio com 70% de redução de espessura, sendo então submetidos a diferentes tratamentos térmicos, dentre os quais imersão em fundido de alumínio mostrou-se o mais promissor. A microestrutura e a composição das amostras foram analisadas com microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia dispersiva de raios-X, difratografia de raios-X e testes de microdureza, cujos resultados mostraram a presença de níquel remanescente e compostos intermetálicos, Ni2Al3 e NiAl, coincidindo com estudos sobre difusão reativa encontrados na literatura. Além disso, compósitos foram produzidos através da incorporação de fibras de carbono revestidas com níquel ao processo de fabricação, sendo avaliados os efeitos da adição de fibras ao material com microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia dispersiva de raios-X, difratografia de raios-X e estimativa do teor de fibras através de binarização de imagens. Fases intermetálicas também estavam presentes na microestrutura do compósito, entretanto em menor quantidade e em uma matriz de alumínio. A adesão entre matriz e fibras foi avaliada como sendo alta, visto que não ocorrou o fenômeno de pull out das fibras. As análises de teor de fibra mostraram que o volume de fibras ótimo encontra-se entre 15% e 40%. Tanto propriedades mecânicas do material sem fibra, quanto do com fibra, foram aferidos com teste de flexão em 4 pontos, posteriormente tendo sua superfície de fratura analisada.

Atualmente, a necessidade de reabilitação estrutural tem se tornado cada vez mais freqüente. Desde o advento do concreto, diversas metodologias de reabilitação estrutural vêm sendo desenvolvidas e aplicadas; e têm tornado-se cada vez mais sofisticadas. A aplicação de compósitos de fibra de carbono no reforço de estruturas de concreto armado, representa o que há de mais moderno neste importante segmento da engenharia estrutural. Apesar das inúmeras vantagens de sua aplicação, a incorporação de um material, até então estranho ao meio da engenharia estrutural convencional, tem merecido especial atenção por parte dos pesquisadores envolvidos neste segmento. Este estudo tem por objetivo, portanto, explorar as principais implicações estruturais da aplicação dos compósitos de fibra de carbono no reforço externo de vigas de concreto armado. Para tanto, tornou-se necessária a implementação de um amplo programa de investigação, fundamentalmente experimental, baseada na realização de ensaios de flexão em vigas de concreto armado, reforçadas à flexão e ao cisalhamento, com dois tipos de sistemas de reforço. De modo a permitir uma análise ampla das evidências experimentais alcançadas através da condução do programa experimental, realizou-se uma profunda revisão da literatura disponível acerca do assunto. O programa experimental foi dividido em dois grupos O primeiro, composto por 14 vigas, reforçadas à flexão e o segundo, composto por 30 vigas, reforçadas ao cisalhamento. Em ambos os grupos, empregaram-se dois tipos de sistema de reforço (laminados pré-fabricados e mantas flexíveis pré-impregnadas). O procedimento de ensaio, idealizado e implementado especialmente para a condução do programa experimental da presente tese, foi totalmente controlado por computador, conferindo, assim, maior confiabilidade aos ensaios. Em cada um dos grupos, analisaram-se, além dos modos e cargas de ruptura, deformações específicas, deslocamentos e distribuição de tensões. Finalmente, estes resultados são discutidos e avaliam-se modelos analíticos que permitam simular o comportamento destas estruturas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RODRIGUES_Gleice_2013.pdf: 5731600 bytes, checksum: 0c33d0f87e96e5d840cc87af26f596f7 (MD5) Previous issue date: 2013-04-18 / Carbon fiber reinforced epoxy composites are engineering materials whose are used in a wide range of applications in industries such as automotive, aerospace and sporting goods due to the properties of these composites as strength, durability, low weight and low cost. There are in the literature studies of various methods of recycling carbon fiber at the end of life from parts made with this material. This work reports a study of the polyacrylonitrile carbon fiber reinforced polymer recycling from diglicicil epoxy ether of bisphenol A composite. Initial studies were aimed at finding the best condition to remove the polymer matrix and thereby recover the carbon fiber by heat treatment in a muffle furnace. The matrix was removed at 450°C without degradation of the carbon fiber at 2 hours. The removal of the meanly volatile substances was verified with the Gas Chromatography analysis. The carbon fiber was incorporated randomly in the polyurethane matrix without chemical pre-treatment. The confirmation of the removal of the resin carbon fiber was obtained through the Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The characterization of the carbon fiber reinforced polyurethane composite was performed using the techniques: Thermogravimetric Analysis (TGA), Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and FTIR. Thus, it was observed that the carbon fiber reinforced polyurethane at 2 % and 3% showed improvement in the mechanical properties since the storage modulus value was 3 and 4 times more than pure PU, respectively. Moreover, the glass transition temperature was more than 140°C for the composite polyurethane/carbon fiber and 110°C for the PU pure. / Os compósitos de polímeros termorrígidos reforçados com fibra de carbono apresentam um crescente uso em diversas aplicações na indústria automotiva, aeronáutica e materiais esportivos devido às importantes propriedades desses polímeros como baixa densidade, resistência à corrosão e custo reduzido. Dessa forma, é possível encontrar na literatura diversos estudos de recuperação da fibra de carbono a partir de compósitos de resina epóxi. Nesse trabalho, estudouse a reciclagem de fibra de carbono de base de poliacrilonitrila a partir de compósito de resina epóxi diglicicil éter do bisfenol A. Dessa forma, a primeira parte do estudo teve como objetivo encontrar a melhor condição para remover a matriz polimérica e com isso recuperar a fibra de carbono através de tratamento térmico em mufla. Realizou-se o tratamento térmico do compósito em várias temperaturas, e a condição ideal foi obtida a 450°C por 2 horas, uma vez que toda resina foi removida sem degradar a fibra. A eliminação dos principais voláteis durante o tratamento térmico foi acompanhada com o uso de cromatografia gasosa. A segunda etapa do trabalho consistiu em utilizar a fibra de carbono recuperada como material de reforço de poliuretana. A fibra de carbono foi incorporada aleatoriamente na matriz polimérica sem tratamento químico. A confirmação da remoção da resina da fibra de carbono foi obtida através dos ensaios de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Microscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). Realizou-se a caracterização da poliuretana reforçada com fibra de carbono através da Termogravimetria (TG), da Análise Dinâmico Mecânica (DMA ou DMTA) e FTIR. Com isso, observou-se que as amostras de poliuretana reforçadas com fibra de carbono a 2% e a 3% em massa apresentaram um módulo de armazenamento três e quatro vezes maiores do que o da matriz pura, respectivamente. Além disso, observou-se que a transição vítrea (Tg) do compósito de PU e fibra de carbono foi maior que 140°C enquanto que a PU sem fibras apresentou Tg de aproximadamente 110°C.

Células a combustível de membrana trocadora de prótons (PEMFC) são dispositivos promissores para a conversão de energia em aplicações portáteis e estacionárias. Seu desempenho é fortemente influenciado pelas características da sua camada de difusão de gás (GDL), tais como morfologia, condutividade elétrica, porosidade, estabilidade química e resistência mecânica. A GDL também deve mostrar um equilíbrio entre hidrofobicidade e hidrofilicidade para garantir que o sistema operacional da célula funcione sem obstrução das vias de fluxo de gases, mas ainda mantendo uma umidade adequada. Neste trabalho, um processo simples foi desenvolvido para produzir GDL para PEMFC, visando obter um material alternativo aos já existentes no mercado como o tecido e o papel de carbono reduzindo o custo do produto final. As GDLs foram produzidas com fibras de carbono curtas dispersas em resina poliuretana (PU), seguida de prensagem a quente. Após o processo de tratamento térmico, as GDL foram tratadas, em uma suspensão contendo nanopartículas de carbono dispersas na solução de PTFE, através do processo de dip-coating. Estudou-se a influência da razão PU: fibra de carbono, e o teor de nanopartículas de carbono Vulcan adicionado à resina PU. As GDL obtidas foram caracterizadas quanto à morfologia, condutividade elétrica, análise térmica, ângulo de contato e ensaio de tração. Os resultados mostraram que a melhor proporção de resina PU:fibra de carbono foi de 1:1, que apresentou uma menor resistividade (2,68 × 10-5 Ω.m). Nas GDLs pós-tratadas com PTFE contendo diferentes teores de nanopartículas de carbono VULCAN, o melhor resultado obtido foram das amostras do sistema de proporção PU:fibra de carbono com 0,20 g de nanopartículas de carbono Vulcan na solução de PTFE (PU1:1_0,20). Esse sistema apresentou bons resultados quanto à hidrofobicidade, apresentando ângulo de contato (105°-126°) e de resistividade (da ordem de 10-5 Ω.m). Além disso, as GDLs obtidas com adição de carbono Vulcan na resina PU (1:1) obtiveram ótimos resultados de ângulo de contato (129°-138°) e resistividade (da ordem de 10-3-10-5 Ω.m), porém com baixa resistência mecânica e em todos os sistemas estudados pode-se verificar uma boa dispersão da fibras na resina PU através da análise por MEV. Os resultados em geral indicam que o material obtido tem potencial aplicação em células do tipo PEMFC. / Proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) are promising devices for energy conversion for portable and stationary applications. Their performance is strongly influenced by the characteristics of their gas diffusion layer (GDL) such as morphology, electrical conductivity, porosity, chemical stability and mechanical strength. The GDL must also show a balance between hydrophobicity and hydrophilicity to ensure that the fuel cell system operates without obstruction of gas flow but maintaining adequate moisture content. In this work, a simple process was developed to produce GDL for PEMFC, seeking to obtain an alternative material whilst helping reducing the overall cost. The GDLs were produced by dispersing short carbon fibers in a polyurethane (PU) resin, followed by hot pressing/curing and dip-coating in a suspension of carbon nanoparticles in PTFE solution. After the curing process, the GDL’s were treated in a suspension containing carbon nanoparticles in a solution of PTFE, used for dip-coating process. The influence of PU/carbon fiber ratio and the content of Vulcan carbon powder added to the PU resin were studied. The influence of the content of Vulcan carbon powder added to the PTFE solution for the GDL’s post-treatment was also addressed. The GDL’s obtained were characterized regarding morphological (by SEM), electrical conductivity, thermal analysis, contact angle and tensile test. The following parameters were studied: the PU amount in the carbon fiber, and the content of Vulcan carbon powder in the PTFE solution and in the PU resin, focusing on the final homogeneity and electrical conductivity of the system. The results showed that the most suitable PU resin:carbon fiber ratio was 1:1, which showed the lowest resistivity (2.68 × 10-5 Ω.m). When this sample was post-treated with PTFE using different amounts of Vulcan carbon powder and immersion times, the best result was obtained for the sample with 0.20 g of carbon Vulcan nanoparticles in the solution of PTFE (PU1:1_0,20). This system showed good hydrophobicity results, contact angle (105°-126°), and resistivity in the order of 10-5 Ω.m. Besides, the GDL obtained by adding carbon Vulcan in the PU resin (1:1) showed excellent results for contact angle (129°-138°) and resistivity (~10-4 Ω.m), even though the mechanical strength was low and all the studied systems showed good fiber dispersion in PU resin as verified by SEM analysis. In general, the results indicate that the obtained material has potential use in PEMFC.

A utilização de Polímeros Reforçados com Fibras (PRF) no reforço de estruturas de concreto armado começou a ser investigada na década de 70 e se consolidou como uma atraente alternativa para utilização em obras civis, principalmente em casos onde ambientes agressivos impedem a utilização de materiais susceptíveis à corrosão, como o aço. Com o passar dos anos, diferentes técnicas de reforço que utilizam sistemas PRF formados com fibras de carbono envolvidas em matriz epoxídica (PRFC) têm sido aplicadas a estruturas que necessitam aumentar recuperar sua capacidade resistente. Apesar dos bons resultados obtidos e das vantagens associadas a estas técnicas, estudos experimentais mostram que a ruptura das estruturas reforçadas freqüentemente acontece de forma prematura, sem o esgotamento da capacidade resistente do PRFC. Apesar dos inúmeros desenvolvimentos positivos referentes à utilização de PRFC em estruturas civis, considera-se que existem diversas possibilidades de avanço, ainda pouco exploradas, que podem favorecer uma utilização mais eficiente, segura e racional dos sistemas PRF. Sendo assim, o principal objetivo deste trabalho é estudar a potencialidade e eficiência de algumas alternativas de emprego da técnica de reforço por colagem de PRF, com análise dos efeitos de variação dos materiais e utilização da técnica de protensão. O programa experimental foi dividido em duas etapas: A primeira, com o objetivo de comparar o desempenho de vigas reforçadas à flexão com fibras carbono, vidro e aramida, foi analisada através de ensaios à flexão com carregamento estático. A segunda, com objetivo de analisar a eficiência da técnica de protensão de compósitos laminados, foi analisada através de ensaios à flexão com carregamento estático e cíclico. Os resultados experimentais foram também comparados com os dados obtidos através de um modelo analítico que considera um comportamento tri-linear para as curvas momento versus curvatura. Os dados obtidos possibilitaram a análise das qualidades e fraquezas dos sistemas de reforço estudados, permitindo que se indique a melhor solução de acordo com as condições as quais a estrutura está submetida. / The use of Fiber Reinforced Polymers (FRP) to post-strengthen concrete structures started to be investigated in the mid-1970s and today is recognized as an attractive technique to be used in civil structures, especially when aggressive environments prevent the use of materials that are susceptible to corrosion, such as steel. Different FPR post-strengthening techniques have been developed and applied in existing structures aiming to increase their load capacity. Most of the FRP systems used nowadays consist of carbon fibers embedded in epoxy matrices (CFRP). Regardless of the advantages and the good results shown by the CFRP poststrengthen technique, experimental studies show that, in most cases, the failure of poststrengthened structures is premature. It means that, in such cases, only a small part of the high strength offered by carbon fibers is used. Despite the positive developments regarding the use of FRP in civil structures, some new possibilities are being considered to provide a more efficient, safe and rational use of FRP systems. The main purpose of this thesis is to analyze the effects of the fiber type replacement and the composite prestressing in the performance of the FRP post strengthening technique. The experimental program was organized in two stages. The objective of the first stage is to compare the behavior of reinforced concrete beams post-strengthened with Carbon, Aramid and Glass Fiber Reinforced Polymers (CFRP, AFRP, GFRP) subjected to static loading tests. The objective of the second stage is to analyze the efficiency of the FRP post-tensioning technique applied to reinforced concrete slabs by means of cyclic and static loading tests. Experimental results were also compared to the ones obtained through an analytical model that considers a tri-linear behavior for moment versus curvature curves. These experimental results allow the analysis of the quality and shortcomings of post-strengthen systems studied and make possible the identification of the more suitable post-strengthening solution to each circumstance.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-03-27T11:18:55Z No. of bitstreams: 1 2013_WanderleyGustavoNicacio.pdf: 10752397 bytes, checksum: ce82c2ce66dbcae541cfa5ded50a6bb0 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-03-27T15:56:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_WanderleyGustavoNicacio.pdf: 10752397 bytes, checksum: ce82c2ce66dbcae541cfa5ded50a6bb0 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-27T15:56:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_WanderleyGustavoNicacio.pdf: 10752397 bytes, checksum: ce82c2ce66dbcae541cfa5ded50a6bb0 (MD5) / Esta pesquisa avalia experimentalmente o comportamento da ligação laje-pilar, num sistema de lajes lisas de concreto armado, localizadas internamente à edificação e submetidas a carregamento simétrico, reforçadas ao cisalhamento com polímeros de fibra de carbono (PRFC). O método de reforço consiste em se aplicar a manta de PRFC como elemento resistente ao cisalhamento, por meio de sua colagem através de furos perpendiculares ao plano da laje. Neste estudo experimental, foram realizados oito modelos de lajes lisas com dimensões de 2500 x 2500 mm de comprimento, altura nominal de 180 mm, pilares quadrados centrados com dimensão de 300 mm e mesma taxa da armadura, variando-se: a técnica de reforço, distribuição dos furos, número e área de reforço por camada. A manta de PRFC foi aplicada com a adaptação da técnica Dowel, similar a armaduras do tipo pino, e por meio da técnica Stitch que se assemelha a estribos fechados. Os resultados dos ensaios foram analisados quanto a deslocamentos verticais, deformação específica no concreto, no aço e na armadura de cisalhamento, carga, fissuração, superfície e modo de ruptura. Como as normas atuais não tratam do reforço ao cisalhamento com armaduras de cisalhamento do tipo PRFC, foi avaliada a aplicação de prescrições estabelecidas pelo ACI 318 (2011), Eurocode 2 (2004) e ABNT NBR 6118 (2007), associadas com as limitações do ACI 440.2R (2008) que trata da aplicação dos materiais de PRF. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This research experimentally evaluates the behavior of slab-column connections in a reinforced concrete flat slab system, internally located in the building and subjected to symmetrical loading, strengthened to the shear with carbon fiber reinforced polymer (CFRP). The strengthening method consists in applying CFRP sheet as shear resistant element, by bonding it through perpendicular holes to the plane of the slab. This experimental study consisted of tests on eight flat slab models with the following dimensions 2500 x 2500 mm length, trickness of 180 mm, supported on centered square cross section columns of 300 mm side and same flexural reinforcement ratio, using the following variations: the strengthening technique, the pattern of holes and the number of peripheral lines of the shear reinforcement. The CFRP sheet was applied with an adaptation of the Dowel technique, was used, which is similar to shear studs, and the stitch technique, which resembles closed stirrups. The test results were examined by verifying the vertical displacements, the concrete, steel and shear reinforcement strains, ultimate loads, cracking patterns, surface and failure modes. As the current standards do not deal with strengthening to shear with CFRP reinforcement, it was assessed the application of the code’s required from by ACI 318 (2011), by Eurocode 2 (2004) and by ABNT NBR 6118 (2007), associated to the limitations of ACI 440.2R (2008) which provides guidance for the selection, design, and installation of FRP systems for concrete structures.

A utilização de Polímeros Reforçados com Fibras (PRF) no reforço de estruturas de concreto armado começou a ser investigada na década de 70 e se consolidou como uma atraente alternativa para utilização em obras civis, principalmente em casos onde ambientes agressivos impedem a utilização de materiais susceptíveis à corrosão, como o aço. Com o passar dos anos, diferentes técnicas de reforço que utilizam sistemas PRF formados com fibras de carbono envolvidas em matriz epoxídica (PRFC) têm sido aplicadas a estruturas que necessitam aumentar recuperar sua capacidade resistente. Apesar dos bons resultados obtidos e das vantagens associadas a estas técnicas, estudos experimentais mostram que a ruptura das estruturas reforçadas freqüentemente acontece de forma prematura, sem o esgotamento da capacidade resistente do PRFC. Apesar dos inúmeros desenvolvimentos positivos referentes à utilização de PRFC em estruturas civis, considera-se que existem diversas possibilidades de avanço, ainda pouco exploradas, que podem favorecer uma utilização mais eficiente, segura e racional dos sistemas PRF. Sendo assim, o principal objetivo deste trabalho é estudar a potencialidade e eficiência de algumas alternativas de emprego da técnica de reforço por colagem de PRF, com análise dos efeitos de variação dos materiais e utilização da técnica de protensão. O programa experimental foi dividido em duas etapas: A primeira, com o objetivo de comparar o desempenho de vigas reforçadas à flexão com fibras carbono, vidro e aramida, foi analisada através de ensaios à flexão com carregamento estático. A segunda, com objetivo de analisar a eficiência da técnica de protensão de compósitos laminados, foi analisada através de ensaios à flexão com carregamento estático e cíclico. Os resultados experimentais foram também comparados com os dados obtidos através de um modelo analítico que considera um comportamento tri-linear para as curvas momento versus curvatura. Os dados obtidos possibilitaram a análise das qualidades e fraquezas dos sistemas de reforço estudados, permitindo que se indique a melhor solução de acordo com as condições as quais a estrutura está submetida. / The use of Fiber Reinforced Polymers (FRP) to post-strengthen concrete structures started to be investigated in the mid-1970s and today is recognized as an attractive technique to be used in civil structures, especially when aggressive environments prevent the use of materials that are susceptible to corrosion, such as steel. Different FPR post-strengthening techniques have been developed and applied in existing structures aiming to increase their load capacity. Most of the FRP systems used nowadays consist of carbon fibers embedded in epoxy matrices (CFRP). Regardless of the advantages and the good results shown by the CFRP poststrengthen technique, experimental studies show that, in most cases, the failure of poststrengthened structures is premature. It means that, in such cases, only a small part of the high strength offered by carbon fibers is used. Despite the positive developments regarding the use of FRP in civil structures, some new possibilities are being considered to provide a more efficient, safe and rational use of FRP systems. The main purpose of this thesis is to analyze the effects of the fiber type replacement and the composite prestressing in the performance of the FRP post strengthening technique. The experimental program was organized in two stages. The objective of the first stage is to compare the behavior of reinforced concrete beams post-strengthened with Carbon, Aramid and Glass Fiber Reinforced Polymers (CFRP, AFRP, GFRP) subjected to static loading tests. The objective of the second stage is to analyze the efficiency of the FRP post-tensioning technique applied to reinforced concrete slabs by means of cyclic and static loading tests. Experimental results were also compared to the ones obtained through an analytical model that considers a tri-linear behavior for moment versus curvature curves. These experimental results allow the analysis of the quality and shortcomings of post-strengthen systems studied and make possible the identification of the more suitable post-strengthening solution to each circumstance.

Orientador: Gilberto de Matos Gualberto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-14T03:52:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarioPereirada_D.pdf: 4699834 bytes, checksum: bbaf01ffdf5d8b0a44359041000614d1 (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: Foram preparadas amostras de Compostos de Grafite Intercalados (CGI) com os intercalantes aceitadores FeCl3 e ZnCl2, tendo como hospedeiro, grafite pirolítico altamente orientado(HOPO). Os difratogramas de raio-X revelam importantes informações estruturais, tais como, a distância repetida entre as camadas intercaladas e o estágio n do composto. Os resultados da difração de raio- X, junto com os valores de Ic para a reflexão de máxima intensidade, foram usados como método de identificação dos CGI-FeCl3, n = 1,2,3,4,5,6 e 11 e ainda dos CGI-ZnCl2, n=4 e 5. Medidas de resistividade elétrica no eixo-c nos CGI-FeC13, estágios 1-6 e 11, e no CGI-ZnCl2 n=4, realizadas em função da temperatura entre 4.2 e 300K, revelam os seguintes aspectos: A resistividade de todos os compostos é maior do que aquela do HOPO. Uma dependência inteirament metálica é observada para os estágios 1-4 do CGI-FeCl3. Estágios mais altos do CGI-FeCl3, 5-6, e o composto de ZnCl2, mostram essa dependência apenas em altas temperaturas; quando a temperatura decresce, observa-se uma passagem para uma dependência ativada da resistividade. Propõe-se que a condução no eixo-c, se dá através de mecanismos de "Hopping" ativados por fonons e impurezas. Uma transição do tipo ordem-desordem foi observada para os dois compostos. No CGI-FeCl3, a transição acompanhada de uma histories característica de um processo irreversível em 120 £ T £ 160K. Medidas de magnetoresistência transversa mostram que na região de baixos campos, a sua dependência com o campo magnético difere substancialmente, daquela prevista pelo modelo de bandas. 0 valor da magnetoresistência para o CGI-FeCl3 varia com o estágio e possui um mínimo para n=5. Oscilações na magnetoresistência também foram encontradas para o mesmo composto. Este comportamento complexo baseia-se na influência do campo magnético e da temperatura nas flutuações de magnetização produzidas por Impurezas e deslocações, por polarização de spins e pela concentração de portadores / Abstract: Samples of Intercalation Graphite Compounds (GIC) were prepared using Highly Oriented Pyrolytic Graphite (HOPG) as a host material. X-ray diffractograms reveal important structural information, such as the repeated distance between the intercalated layers and the stage n. X-ray diffraction, together with the Ic values for the reflection with maximum intensity were used as a method for stage identification of the acceptors GIC-FeCl3, n = 1,2,3,4,5,6 and 11, and also GIC-ZnCl2, n = 4 and 5. C-axis Electrical resistivity measurements for GIC-FeCl3, stages 1-6 and 11, and for GIC-ZnCl2, 4-stagged, as the temperature changes in the 4.2 and 300K range, show the following the resistivity of the compounds is larger than that of HOPG. An entirely metallic temperature dependence is observed for stages 1-4 GIC-FeCl3. GIC-FeCl3 higher stages and GIC-ZnCl2, show this behavior only at high temperature as the temperature decreases one observes a crossover to an activated dependence of the resistivity. The model for the fonon-assisted and impurity-assisted hopping conduction to account for the c-axis conduction. An order-disorder like transition is observed for both compounds. The GIC-FeCl3 transition is followed by a histeresis that characterizes an irreversible process for 120 £ T £ 160K. Transverse magnetoresistance measurements show that in the low field range, the magnetic field dependence is significantly different from a band-like dependence. Magnetoresistance values for GIC-FeCl3 show a minimum for n = 5. A magnetoresistance with an oscillatory behavior was observed for these compounds. An explanation of this complex behavior is based on the influence of magnetic field and temperature on the fluctuations of magnetization produced by impurities and dislocations, the spin-polarization of carriers, and the carrier concentration in the compound / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Edson Cocchieri Botelho / Coorientador: Luis Rogério de Oliveira Hein / Banca: Michelle Leali Costa / Banca: Peterson Luiz Ferrandini / Banca: Antonio Carlos Cancelotti Junior / Banca: Volnei Tita / Resumo: O desenvolvimento da tecnologia dos compósitos poliméricos avançados tem como uma de suas funções a união de materiais que combinem características tais como elevada resistência mecânica e rigidez aliadas à baixa massa específica. Um dos principais problemas da utilização de compósitos poliméricos em aplicações estruturais consiste em sua união efetiva para a integração de componentes. Neste sentido, estudos recentes mostram que as técnicas de soldagem por resistência elétrica e indução são processos promissores para a união de compósitos estruturais, por serem métodos rápidos e por ambos necessitarem de pouca preparação de superfície. Este trabalho objetiva avaliar os melhores parâmetros das soldagens por resistência elétrica e indução para laminados PEEK (poli(éter-éter-cetona)) reforçados com fibras de carbono visando aplicações aeronáuticas. Para esta finalidade, para a soldagem por resistência elétrica são avaliados os parâmetros mais adequados, por meio de controle estatístico de processos, envolvendo o tempo, a corrente elétrica e a pressão e três diferentes tipos de elementos resistivos (300 s, 32 A e 1,5 MPa). Já para a soldagem por indução os parâmetros avaliados são o tempo, a corrente e a pressão, porém, somente o tempo e a carga são utilizados para o controle estatístico (a corrente não é variável) (50 s, 150 N). Os laminados soldados foram condicionados em câmaras de radiação ultravioleta (UV), higrotérmica e salina, objetivando simular condições de voo, e após ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The development of advanced polymer composite technology has as one of its functions the joining of materials that combine characteristics such as high mechanical strength and stiffness allied to low specific mass. One of the main problems of the use of polymer composites in structural applications is their effective union for the integration of components. In this sense, recent studies show that welding techniques by electric resistance and induction are promising processes for the union of structural composites, because they are fast methods and both require little surface preparation. This work aims to evaluate the best welding parameters by electric resistance and induction for PEEK (poly(ether-ether-ketone)) laminates reinforced with carbon fibers for aeronautical applications. For this purpose, for resistance welding, the most suitable parameters are evaluated by statistical process control, involving time, electric current and pressure and three several types of resistive elements (300 s, 32 A e 1,5 MPa). For induction welding, the parameters evaluated are time, current and pressure. However, only time and pressure are used for statistical control (current is not variable) (50 s, 150 N). The welded laminates were conditioned in UV, hygrothermal and salt spray chambers, in order to simulate flight conditions, and after these conditions, were characterized in mechanical tests (Lap Shear, Iosipescu, End Notched Flexure and Compression Shear Test), thermal analysis (DMA an... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor