A necessidade cada vez maior de efetuar a reabilitação de estruturas que apresentam manifestações patológicas faz com que os profissionais da área busquem continuamente aperfeiçoar os meios tradicionais utilizados para este fim e investigar novos materiais que apresentem vantagens técnicas e econômicas. A utilização de tecidos de fibra de carbono para reabilitação ou reforço de estruturas de concreto armado apresenta-se como uma nova alternativa que tem despertado grande interesse tanto no meio científico quanto no meio profissional, justificando-se o seu estudo. A presente pesquisa investiga a sanidade do reforço quando submetido a elevadas temperaturas, uma vez que o risco de perda da integridade durante um incêndio constitui uma das principais preocupações no que se refere a esta nova técnica, pois a aderência do tecido ao substrato é realizada com adesivo epóxi, altamente vulnerável ao efeito do calor. A degradação em termos de perda de resistência do reforço é avaliada para temperaturas variando de 80 °C à 240 °C e tempos de exposição de 30 à 120 min. Proteções passivas com argamassa de revestimento e gesso aplicadas sobre a matriz de epóxi, como forma de atenuar a degradação do polímero, são também investigadas Pesquisas e várias combinações destas variáveis e os resultados indicam que o adesivo epóxi apresenta um processo de volatilização crescente com o aumento da temperatura, comprometendo a eficácia da técnica de reforço; no entanto, a aplicação de revestimentos incombustíveis e isolantes sobre os elementos reforçados retarda este fenômeno. O estabelecimento do que se constitui em boa técnica para a aplicação de reforço com tecidos de fibra de carbono é de vital importância para evitar o colapso de elementos estruturais reforçados ou, ao menos, garantir estanqueidade e isolamento dos mesmos por um intervalo de tempo suficiente que possibilite a retirada dos ocupantes e as operações de combate ao incêndio em condições de segurança.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-09-09Bitstream added on 2014-06-13T19:57:40Z : No. of bitstreams: 1 campos_mc_me_bauru.pdf: 4273679 bytes, checksum: a48966d45c9fcb339b013e2a3bd42e1a (MD5) / Os laminados de compósitos poliméricos possuem um valor já consagrado dentro das aplicações mecânicas e industriais. Sua versatibilidade aliado a suas propriedades mecânicas, estimula o aumento da aplicação, devido em partes pela facilidade de construção, tornando-os competitivos com relação a outros materiais. O conhecimento sobre a matriz polimérica, que possui inúmeras variações e aplicações e sobre o reforço, que neste estudo utilizou tecidos de fibra de carbono em sarja, formaram o prelúdio do trabalho. A análise de compósitos laminados com tecidos bidirecionais em ângulo de 90º, e a variação de três tipos de matriz polimérica, sendo duas do grupo epóxi e uma do grupo epóxi éster vinil, constituíram os laminados. O processo de corte por jato dágua e por fresagem CNC, influenciaram diretamente a rugosidade da superfície de corte dos laminados. Os ensaios mecânicos de tração e flexão, colaborou para identificar qual das três matrizes possui o melhor desempenho. As técnicas de caracterização por microscopia óptica, possibilitou identificar as camadas dos tecidos, a matriz, modos de falhas e a impregnação entre matriz e reforço. A microscopia confocal 3D além de formar imagens em 3D, demonstrou a diferença de rugosidade entre os processos aplicados, sendo confirmados posteriormente pelo ensaio de rugosidade ficando claro que o processo de corte por fresagem CNC é a melhor opção, pois, o processo de corte por jato dágua demonstrou não ser tão eficiente devido a formação de uma superfície com maior rugosidade em virtude da existência de substâncias abrasivas no fluido de corte, provocando micro trincas nos laminados. Os resultados apontaram que a resina epóxi SQ 2004 é a que possui melhores propriedades mecânicas, seguida da resina SQ 2001 da resina epóxi éster vinil Derakane 470 / The laminated polymer composites have a value already established within the mechanical applications and industries. Its versatility coupled with their mechanical properties, stimulates increased use due in part by the ease of construction, making them competitive with respect to other materials. Knowledge of the polymeric matrix that has numerous variations and applicatons on the reinforcement in this study utilized fabrics of carbon fiber twill formed a prelude to the work. The analysis of laminated composites with woven bi-directional angle of 90º, and the variation of three types of polymer matrix, two of the epoxy groups and the epoxy group, vinyl ester, were the laminates. The process of cutting water jet and CNC milling, directly influenced the roughness of the cut surface of the laminate. The tensile test and bending, collaborated to identify which of the three matrices has the best performance. The techniques of characterization by optical microscopy, enabled us to identify the layers of tissue, the matrix failure modes and impregnation betweeen matrix and reinforcement. Confocal microscopy 3D besides forming 3D images showed the difference in roughness between the cutting processes applied, and later confirmed by testing roughness became clear that the process of cutting CNC milling is the best option because the process cutting water jet proved not to be as effective due to the formation of a surface with increased roughness due to the presence of abrasives in the cutting fluid, causing micro-cracks in the laminate. The results showed that the epoxy resin SQ 2004 is the one that has better mechanical properties, then the resin SQ 2001 and the epoxy vinyl ester Derakane 470

Orientador: Edson Cocchieri Botelho / Coorientadora: Ana Beatriz Ramos Moreira Abrahã / Banca: Natássia Lona Batista / Banca: José Maria Fernandes Marlet / Resumo: Apesar da grande utilização dos compósitos termoplásticos na indústria aeronáutica, ainda existem diversos desafios relacionados à integração das partes constituintes de uma aeronave. Como alternativa para união destas peças, dentre os principais métodos de união disponíveis em compósitos termoplásticos, a soldagem vem sendo considerada a mais vantajosa. A soldagem por resistência elétrica aplicada a compósitos termoplásticos apresenta como principal característica um tempo menor de processamento em relação às outras técnicas de soldagem. No entanto, componentes que requerem exigências estruturais, quando expostos a ambientes agressivos como a umidade associada à temperatura, podem ter suas propriedades mecânicas reduzidas. Desta forma, este trabalho tem como principal objetivo avaliar a influência do condicionamento higrotérmico em amostras de compósito polimérico PEI/fibras de carbono soldados. Os parâmetros de soldagem (corrente, tempo e pressão) foram determinados realizando-se ensaios baseados na literatura. Para o desenvolvimento deste trabalho foi também empregado um método de soldagem por partes, cujo objetivo foi produzir juntas soldadas que pudessem se adequar aos ensaios realizados no estudo. A análise do processo de soldagem foi realizada a partir dos ensaios Double Cantilever Beam (DCB), Análise Termomecânica (TMA), Lap Shear e End-Notched Flexure (ENF), sendo realizada a análise da fratura após a realização dos ensaios mecânicos. Amostras soldadas foram também c... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Despite widespread use of thermoplastic composite materials in the aerospace industry, there is a constant concern about the integration of the constituent parts of an aircraft. As an alternative to joining these parts, among the main union methods in thermoplastic composites, welding has been considered the most advantageous. The electrical resistance welding applied to thermoplastic composites has as its main characteristic a shorter processing time compared to other welding techniques. However, components requiring structural requirements, when exposed to aggressive environments such as moisture associated with temperature can have their reduced mechanical properties. Thus, this study has as main objective to evaluate the influence of hygrothermal conditioning in PEI/carbon fiber welded composite welded samples. Welding parameters (current, time and pressure) were determined by performing assays based on the literature. For the development of this work was also employed a welding method by parts, whose aim was to produce welded joints that could fit the tests performed in the study. The analysis of the welding process was performed from the Double Cantilever Beam (DCB), Thermomechanical Analysis (TMA), Lap Shear and End-Notched Flexure (ENF) tests, the analysis of the fracture being performed after completion of the mechanical tests. Welded samples were also conditioned on hygrothermal chamber. From this conditioning, it was observed that the moisture absorption, of welded... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Carlos Alberto Soufen / Banca: Luís Augusto Sousa Marques da Rocha / Banca: Ivaldo de Domenico Vallarelli / Resumo: Os laminados de compósitos poliméricos possuem um valor já consagrado dentro das aplicações mecânicas e industriais. Sua versatibilidade aliado a suas propriedades mecânicas, estimula o aumento da aplicação, devido em partes pela facilidade de construção, tornando-os competitivos com relação a outros materiais. O conhecimento sobre a matriz polimérica, que possui inúmeras variações e aplicações e sobre o reforço, que neste estudo utilizou tecidos de fibra de carbono em sarja, formaram o prelúdio do trabalho. A análise de compósitos laminados com tecidos bidirecionais em ângulo de 90º, e a variação de três tipos de matriz polimérica, sendo duas do grupo epóxi e uma do grupo epóxi éster vinil, constituíram os laminados. O processo de corte por jato dágua e por fresagem CNC, influenciaram diretamente a rugosidade da superfície de corte dos laminados. Os ensaios mecânicos de tração e flexão, colaborou para identificar qual das três matrizes possui o melhor desempenho. As técnicas de caracterização por microscopia óptica, possibilitou identificar as camadas dos tecidos, a matriz, modos de falhas e a impregnação entre matriz e reforço. A microscopia confocal 3D além de formar imagens em 3D, demonstrou a diferença de rugosidade entre os processos aplicados, sendo confirmados posteriormente pelo ensaio de rugosidade ficando claro que o processo de corte por fresagem CNC é a melhor opção, pois, o processo de corte por jato dágua demonstrou não ser tão eficiente devido a formação de uma superfície com maior rugosidade em virtude da existência de substâncias abrasivas no fluido de corte, provocando micro trincas nos laminados. Os resultados apontaram que a resina epóxi SQ 2004 é a que possui melhores propriedades mecânicas, seguida da resina SQ 2001 da resina epóxi éster vinil Derakane 470 / Abstract: The laminated polymer composites have a value already established within the mechanical applications and industries. Its versatility coupled with their mechanical properties, stimulates increased use due in part by the ease of construction, making them competitive with respect to other materials. Knowledge of the polymeric matrix that has numerous variations and applicatons on the reinforcement in this study utilized fabrics of carbon fiber twill formed a prelude to the work. The analysis of laminated composites with woven bi-directional angle of 90º, and the variation of three types of polymer matrix, two of the epoxy groups and the epoxy group, vinyl ester, were the laminates. The process of cutting water jet and CNC milling, directly influenced the roughness of the cut surface of the laminate. The tensile test and bending, collaborated to identify which of the three matrices has the best performance. The techniques of characterization by optical microscopy, enabled us to identify the layers of tissue, the matrix failure modes and impregnation betweeen matrix and reinforcement. Confocal microscopy 3D besides forming 3D images showed the difference in roughness between the cutting processes applied, and later confirmed by testing roughness became clear that the process of cutting CNC milling is the best option because the process cutting water jet proved not to be as effective due to the formation of a surface with increased roughness due to the presence of abrasives in the cutting fluid, causing micro-cracks in the laminate. The results showed that the epoxy resin SQ 2004 is the one that has better mechanical properties, then the resin SQ 2001 and the epoxy vinyl ester Derakane 470 / Mestre

Orientador: Edson Cocchieri Botelho / Coorientadora: Lília Müller Guerrini / Banca: Mirabel Cerqueira Rezende / Banca: Silvia Sizuka Oishi / Resumo: Nos últimos anos, reforços constituídos de nanoestruturas em carbono, tais como nanotubos de carbono, fulerenos, grafenos e nanofibras de carbono, vêm sendo muito pesquisados devido às suas elevadas propriedades mecânicas, elétricas e térmicas. Uma vez que, as nanofibras de carbono consistem em um reforço contínuo (ou na forma de mantas) de elevada área superficial específica, associado ao fato de que estas podem ser obtidas a um baixo custo e em grandes quantidades, estas vêm se mostrando vantajosas quando comparadas aos tradicionais nanotubos de carbono. Assim, as nanofibras de carbono são ótimas candidatas para a obtenção de materiais avançados, podendo estas serem utilizadas como reforços em compósitos com diversas aplicações, tais como em implantes neurológicos e ortopédicos, como suportes de catalisadores, artefatos para aplicações aeroespaciais, dentre outras. Desta forma, o objetivo principal deste trabalho é a produção de nanofibras de carbono, empregando como precursora a manta de poliacrilonitrila (PAN) obtida pelo processo de eletrofiação via solução polimérica, com posterior utilização como reforço em compósitos poliméricos. Neste trabalho, uma manta de poliacrilonitrila com nanofibras de diâmetro de aproximadamente (375 ± 85) nm foi obtida por eletrofiação, sendo esta posteriormente carbonizada. A massa residual resultante do processo de carbonização foi de aproximadamente 38% em massa, com uma redução de 50% nos diâmetros das nanofibras após a queima das mantas de PAN, sendo que as mesmas apresentaram um rendimento de 25%. Na análise da estrutura cristalina do material carbonizado, verificou-se que o material apresentou uma desorganização estrutural. E a partir do ensaio de condutividade elétrica da manta carbonizada, concluiu-se que o material se comporta como um ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In recent years, reinforcement consisting of carbon nanostructures, such as carbon nanotubes, fullerenes, graphenes, and carbon nanofibers has been very researched due to its mechanical, electrical and thermal properties, besides having good thermal conductivity, mechanical resistance and high surface area. Since the carbon nanofibers comprise a continuous reinforcing with high specific surface area, associated with the fact that they can be obtained at a low cost and in large amounts, they have shown to be advantageous compared to traditional carbon nanotubes. Thus, the carbon nanofibers are excellent candidates in order to obtain advanced materials, and these can be used as reinforcements in composites with several applications such as for example, neurological and orthopedic implants, integrates in catalysts systems, devices for aerospace applications, among others. So, the main objective of this work is the processing of carbon nanofibers, using PAN as a precursor, obtained by the electrospinning process via polymer solution, with subsequent use for applications as reinforcement in polymer composites. In this work, PAN nanofibers were produced by electrospining with a diameter of approximately (375 ± 85) nm. The resulting residual weight after carbonization was approximately 38% in mass, with a diameters reduction of 50%, and the same showed a yield of 25%. From the analysis of the crystallinity structure of the carbonized material, it was found that the material presented a disordered structure. From the electrical conductivity results of the specimens, it was concluded that the material behaves as a semi-conductor. The epoxy resin/carbon nanofiber composite presented an elastic modulus value of (3.79 ± 0.48) GPa, a glass transition temperature (Tg) in the range from 108.9 to 135 5 ° C and a linear thermal expansion coefficient within the range of 68 x 10-6 /°C and 408 x 10-6 /°C / Mestre

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Laura Conceição (laurinha.to@gmail.com) on 2014-11-20T17:45:39Z No. of bitstreams: 1 2014_JulianoRodriguesdaSilva.pdf: 17019257 bytes, checksum: fa5c90bc697415ed248a800d49563bd2 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-11-26T13:20:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JulianoRodriguesdaSilva.pdf: 17019257 bytes, checksum: fa5c90bc697415ed248a800d49563bd2 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-26T13:20:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JulianoRodriguesdaSilva.pdf: 17019257 bytes, checksum: fa5c90bc697415ed248a800d49563bd2 (MD5) / Esta tese descreve uma pesquisa experimental sobre reforço à flexão de vigas de concreto armado com seção transversal “T” com a colagem de materiais compósitos de fibras de carbono (PRFC) e de vidro (PRFV) na superfície do concreto. Foram ensaiadas 14 vigas “T” simplesmente apoiadas, divididas em três grupos. Essas vigas, com um vão livre de 4,00 m e com taxa de armadura de 0,63%, foram submetidas a duas cargas concentradas aplicadas a 1,50 m dos apoios. As vigas foram dimensionadas para trabalhar entre os domínios dois e três (subarmadas). Duas vigas sem reforço foram ensaiadas como referência e doze vigas foram reforçadas, sendo o grupo A com duas camadas de PRF, o grupo B com três camadas e o grupo C com duas camadas e com pré-carregamento. A análise do comportamento das vigas foi realizada com os resultados das cargas e modos de ruptura, deformação específica das armaduras de flexão e de cisalhamento, deformação específica do concreto, deformação específica do reforço, deslocamento vertical das vigas e o desenvolvimento das fissuras. Os resultados experimentais foram comparados entre si e com as estimativas prescritas pelas normas técnicas Boletim 14 fib (2001), ACI 440.2R (2008) e ABNT NBR 6118 (2014) com adaptações para o cálculo da carga última das vigas com reforço híbrido. O reforço executado com a técnica de Colagem na Superfície do Concreto (CSC) mostrou-se eficiente. Em todos os grupos pesquisados as vigas com reforço híbrido tiveram desempenho superior ao das vigas com reforço simples. O incremento da carga última das vigas com reforço híbridas em relação à viga de referência variou entre 20,3 % e 21,5 %. A viga que apresentou o melhor resultado foi a reforçada com a primeira camada de PRFV e depois com uma camada de PRFC. Os modos de ruptura apresentados nas vigas reforçadas foram descolamento do PRF (primeira camada de PRFC) e destacamento do cobrimento (primeira camada de PRFV). Estes resultados mostram a influência da sequência de colagem do PRF no comportamento das vigas. Além disso, esta tese apresenta uma adaptação do método de cálculo de vigas com reforço híbrido à flexão colado na superfície do concreto. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This thesis describes an experimental research on reinforced concrete "T" beams strengthened with carbon fiber (CFRP) and glass fiber (GFRP) composites bonded to the concrete surface. 14 "T" beams were simply supported and divided into three groups in order to be tested. These beams with a span of 4.00 m and reinforcement ratio of 0.63 % were subjected to two concentrated loads, applied 1.50 m from the support. The beams were designed to work between domains two and three (under-reinforced). Two beams without FRP reinforcement were tested as reference and twelve beams were strengthened: group A with two layers of FRP, group B with three layers and group C with two layers and with preloading. The analysis was performed with the results of loads and failure modes, flexural and shear reinforcement strain, concrete strain, FRP strain, vertical displacement and cracking development. The experimental results were compared to each other and to the estimates described in Bulletin 14 fib (2001), ACI 440.2R (2008) and ABNT NBR 6118 (2014) with adaptations for calculating the ultimate load of beams with hybrid strengthening. The use of hybrid strengthening with Externally Bonded Reinforcement (EBR) showed efficiency. In all surveyed groups the beams with hybrid strengthening exhibited superior performance in relation to the beams with single strengthening. The increase of the ultimate load of the hybrid beams relative to the reference beam varied between 20.3% and 21.5 %. The beam with the best result was the one reinforced first with a layer of GFRP and then with a layer of CFRP. The failure modes of the strengthened beams presented were detachment of PRF (first layer of CFRP) and delamination (first layer of GFRP). These results show the influence of the sequence of bonding the FRP in the behavior of the beams. Moreover, this thesis also presents an adaptation for the analysis of beams with hybrid strengthening externally bonded to the concrete surface.

A necessidade cada vez maior de efetuar a reabilitação de estruturas que apresentam manifestações patológicas faz com que os profissionais da área busquem continuamente aperfeiçoar os meios tradicionais utilizados para este fim e investigar novos materiais que apresentem vantagens técnicas e econômicas. A utilização de tecidos de fibra de carbono para reabilitação ou reforço de estruturas de concreto armado apresenta-se como uma nova alternativa que tem despertado grande interesse tanto no meio científico quanto no meio profissional, justificando-se o seu estudo. A presente pesquisa investiga a sanidade do reforço quando submetido a elevadas temperaturas, uma vez que o risco de perda da integridade durante um incêndio constitui uma das principais preocupações no que se refere a esta nova técnica, pois a aderência do tecido ao substrato é realizada com adesivo epóxi, altamente vulnerável ao efeito do calor. A degradação em termos de perda de resistência do reforço é avaliada para temperaturas variando de 80 °C à 240 °C e tempos de exposição de 30 à 120 min. Proteções passivas com argamassa de revestimento e gesso aplicadas sobre a matriz de epóxi, como forma de atenuar a degradação do polímero, são também investigadas Pesquisas e várias combinações destas variáveis e os resultados indicam que o adesivo epóxi apresenta um processo de volatilização crescente com o aumento da temperatura, comprometendo a eficácia da técnica de reforço; no entanto, a aplicação de revestimentos incombustíveis e isolantes sobre os elementos reforçados retarda este fenômeno. O estabelecimento do que se constitui em boa técnica para a aplicação de reforço com tecidos de fibra de carbono é de vital importância para evitar o colapso de elementos estruturais reforçados ou, ao menos, garantir estanqueidade e isolamento dos mesmos por um intervalo de tempo suficiente que possibilite a retirada dos ocupantes e as operações de combate ao incêndio em condições de segurança.

Orientadores: Derval dos Santos Rosa, Armando Moreno Lopes Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-18T11:05:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marini_MarcioVinicius_M.pdf: 3583126 bytes, checksum: 5e4af10aedd8586c476507d633cf6c75 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O reforço de estruturas de concreto armado ou protendido têm sido necessário na construção civil devido às falhas causadas por erros em projetos e execuções de obras, corrosões de armaduras, reabilitação após incêndios ou mudanças na utilização das estruturas projetadas. Os métodos convencionais para reforço de estruturas de concreto estão relacionados ao reforço pela adição de barras de aço e de concreto na estrutura ou, ainda, pela instalação de chapas de aço. O uso de fibras de carbono para reforços estruturais é recente, apresentando vantagens em relação aos métodos tradicionais, tais como: fácil manuseio na aplicação, alta aderência entre as fibras de carbono e o concreto e aumento na resistência à corrosão. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é avaliar a aderência entre o sistema de reforço com as fibras de carbono e concretos com resistência à compressão de 15 MPa, 40 MPa e 60 MPa. A aderência concreto/fibra foi avaliada por meio de ensaios pull-out em pequenas placas de concreto com fibras de carbono aplicada superficialmente. Do concreto, foram obtidos resultados de sua porosidade e rugosidade; por meio de estereomicroscópia, foram avaliadas características como a textura superficial. Os resultados demonstraram que os concretos com menor relação água/cimento (a/c), ou seja, com maior resistência à compressão apresentaram maior aderência entre si e o sistema de reforço com fibras de carbono e menores valores de porosidade e rugosidade com maior homogeneidade superficial. Em relação aos concretos com maior relação água/cimento (a/c), observou-se o comportamento inverso nas propriedades citadas. De acordo com esses resultados, pôde-se concluir que a resistência à compressão do concreto (substrato) alterou a resistência de aderência com o sistema de reforço com fibras de carbono e também a porosidade; a rugosidade e a característica de superfície não influíram significativamente nestas propriedades / Abstract: Strengthening of conventional or prestressed concrete structures has been used due to failure occurred by design errors, erroneous methods and executives process, corrosion of steel bars of concrete pieces, rehabilitation after damages caused by fire or variations of structure type utilization. Conventional strengthening methods of concrete structure are used adding new steel bars to structure or installing steel plates. However more recent reinforcement methods based on carbon fiber use had been demonstrated advantages, such as: easy and fast application to substrate, high adhesion between carbon fiber and concrete and method to increase corrosion of bars of concrete structures. Thus, this work aims to evaluate adhesion process between strengthening concrete system employing carbon. In the experimental study was used concrete specimens with compressive strength of 15 MPa, 40 MPa and 60 MPa. The interface adherence of concrete/fiber was evaluated through pull-out test type on concrete slabs, where carbon fiber was superficially applied. Results of concrete porosity and roughness were obtained through a stereo microscope that assesses characteristics as the superficial texture. The obtained results showed that concretes with lower water/cement ratio (w/c) had higher values of adhesion between carbon fiber and concrete, lower porosity values and higher superficial homogeneity. Opposite behavior was observed in concretes with higher water/cement ratio (w/c). According to the obtained results was possible to note that the compressive strength concrete (substrate) modified the adherence resistance between concrete and carbon fiber, where higher compression strength increased adherence between concrete and carbon fiber. Also the results indicated that both the concrete surface characteristics and the roughness were not influenced significantly / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

[pt] A crescente demanda por reforços em estruturas de concreto motivou a elaboração deste trabalho. Este estudo consiste na comparação entre modelos para o cálculo da parcela da força cortante resistida pelo reforço externo e na implementação computacional de um procedimento numérico para o dimensionamento da área de reforço à força cortante utilizando a NBR 6118, o modelo da treliça generalizada e a teoria do campo de compressão. Os objetivos deste estudo são: fornecer um melhor conhecimento dos materiais utilizados, promover um melhor entendimento dos parâmetros atuantes na interação do concreto com os materiais compósitos e sistematizar o dimensionamento para obtenção da área necessária de reforço com compósitos de fibras de carbono. A análise dos modelos de cálculo da resistência à força cortante e do dimensionamento da área de reforço foi feita através da comparação dos resultados teóricos com resultados experimentais encontrados na literatura. O modelo para o cálculo da parcela da força cortante resistida pelo reforço externo publicado por Chen e Teng em 2003 foi utilizado na implementação computacional por ser o modelo que apresentou melhor desempenho na comparação. As comparações entre os resultados teóricos do dimensionamento e os resultados experimentais da literatura indicaram a necessidade de se avançar nos estudos para a elaboração de um modelo apropriado para o dimensionamento da área de reforço à força cortante com compósito de fibras de carbono. / [en] The increasing demand for reinforcement of concrete structures using carbon fiber composites was the main motivation of this work. This study consists of the comparison of different models that compute the contribution of the external reinforcement to the shear capacity of the beams, and of the implementation of a numerical procedure for the shear design of strengthened beams using the Brazilian code NBR 6118, the generalized truss model and the compression field theory. The objectives of this study are to supply a better knowledge of the materials used in the strengthening, to promote a better understanding of the parameters that act in the interaction between the concrete and the composite, and to systematize the design in order to obtain the carbon fiber composite cross-section area necessary for the reinforcement. The analysis of the shear reinforcement design models for determining the cross-section area of the carbon fiber composite was developed comparing the analytical results with the experimental results found in literature. The Chen and Teng model, published in 2003, for computing the contribution of the external reinforcement to the shear capacity of the beams, was used in the computational implementation due to the fact that it presented the best performance. Comparing the analytical results obtained by the theoretical model with the experimental results found in literature, the investigations showed the necessity of further studies regarding the implementation of a more appropriate model for the design of the shear reinforcement, and for a more precise computation of the cross-section area of the carbon fiber composite reinforcement.

[pt] O objetivo foi estudar a aderência entre o compósito de fibra de carbono (CFC) e o substrato de concreto, em corpos-de-prova compostos de cubos de concreto, por meio do ensaio de tração-compressão. Foram ensaiados 18 corposde- prova compostos de dois cubos de concreto (móvel e fixo) ligados por tiras de CFC coladas às suas laterais opostas onde a região à ser estudada foi devidamente instrumentada. Os parâmetros estudados foram a resistência do concreto, o tipo de carregamento (monotônico crescente e carregamento em ciclos de carga e descarga) e as diferentes superfícies do concreto (superfície lisa e superfície rugosa). Os resultados dos ensaios mostraram que para as diferentes resistências à compressão do concreto no intervalo estudado não se obteve uma formulação que indicasse a influencia da resistência à compressão sob a resistência última de aderência, para a qual foi obtido um valor característico igual a 1,44 MPa. Foram medidas as deformações específicas do CFC assim como do concreto, com as quais foram calculadas as tensões de aderência e as deformações específicas. Com os resultados experimentais foram obtidos gráficos e curvas de ajuste para energia de fratura vs. resistência de aderência. Com o critério de Coulomb-Mohr generalizado pode-se estimar como valor inicial a resistência de aderência da ordem de 30% da tensão tangencial máxima resistida pelo substrato de concreto. / [en] The purpose of this work was study the bond between the composite of fiber carbon (CFC) and the concrete substratum. A total of 18 tension-compression tests on specimens with two concrete cubes (fixed and movable) linked by fiber carbon on opposites sides were performed. The area to be studied was properly monitored. The variables of these tests were the concrete strength, the loading type (monotonic loading and loading/unloading cycles), and different concrete surfaces (smooth face and rough face). The test results showed that in the interval analyzed, could not be obtain a formulation that indicates the influence of ultimate bond stress on concrete strength. A characteristic value of 1,44 MPa was obtained for the ultimate bond stress. The specific deformations of CFC and concrete were measured, allowing to calculate the bond stress and the corresponding mean strain. The experimental results provided graphs and adjustment curves for energy of fracture vs. bond stress. With the Coulomb- Mohr criteria it can be considered as initial value for bond stress 30% of the concrete mean shear strain.