Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MayaraSCFL_DISSERT.pdf: 5165682 bytes, checksum: c5b249c3b897f27db4e517452be9b9ce (MD5) Previous issue date: 2012-04-30 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Composites based on PEEK + PTFE + CARBON FIBER + Graphite (G_CFRP) has increased application in the top industries, as Aerospace, Aeronautical, Petroleum, Biomedical, Mechanical and Electronics Engineering challenges. A commercially available G_CFRP was warmed up to three different levels of thermal energy to identify the main damage mechanisms and some evidences for their intrinsic transitions. An experimental test rig for systematize a heat flux was developed in this dissertation, based on the Joule Effect. It was built using an isothermal container, an internal heat source and a real-time measurement system for test a sample by time. A standard conical-cylindrical tip was inserted into a soldering iron, commercially available and identified by three different levels of nominal electrical power, 40W (manufacturer A), 40W (manufacturer B), 100W and 150W, selected after screening tests: these power levels for the heat source, after one hour of heating and one hour of cooling in situ, carried out three different zones of degradation in the composite surface. The bench was instrumented with twelve thermocouples, a wattmeter and a video camera. The twelve specimens tested suffered different degradation mechanisms, analyzed by DSC (Differential Scanning Calorimetry) and TG (Thermogravimetry) techniques, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy-Dispersive X-Rays (EDX) Analysis. Before and after each testing, it was measured the hardness of the sample by HRM (Hardness Rockwell M). Excellent correlations (R2=1) were obtained in the plots of the evaporated area after one hour of heating and one hour of cooling in situ versus (1) the respective power of heat source and (2) the central temperature of the sample. However, as resulting of the differential degradation of G_CFRP and their anisotropy, confirmed by their variable thermal properties, viscoelastic and plastic properties, there were both linear and non-linear behaviour between the temperature field and Rockwell M hardness measured in the radial and circumferential directions of the samples. Some morphological features of the damaged zones are presented and discussed, as, for example, the crazing and skeletonization mechanism of G_CFRP / Comp?sitos baseados em matrizes polim?ricas de PEEK e PTFE, refor?adas com fibra de carbono e grafite (G_CFRP) apresentam crescente aplica??o e desafios ? Engenharia nas ind?strias Aeroespacial, Aeron?utica, de Petr?leo, Biom?dica, Mec?nica e Eletr?nica. Um comp?sito G_CFRP foi aquecido em tr?s n?veis de energia t?rmica para identificar os principais mecanismos de dano e algumas evid?ncias em suas transi??es de mecanismos. Uma bancada experimental foi desenvolvida para sistematizar o fluxo t?rmico com base no Efeito Joule. Foi constru?da usando-se um recipiente isot?rmico, uma fonte quente interna e um sistema de medidas em tempo real para ensaiar um corpo-de-prova (CP) de cada vez. Uma ponta c?nica-cil?ndrica foi inserida em um ferro de soldar, comercialmente dispon?vel e identificado por tr?s diferentes n?veis de pot?ncia el?trica, 40W (fabricante A), 40W (fabricante B), 100W e 150W, selecionados ap?s ensaios piloto: estes n?veis de pot?ncia para a fonte quente, ap?s uma hora de aquecimento e uma hora de resfriamento in situ, promoveu tr?s zonas diferentes de degrada??o na superf?cie do comp?sito. A bancada foi instrumentada com doze termopares, um watt?metro e uma c?mera de v?deo. Os doze C.P. ensaiados apresentaram diferentes mecanismos de degrada??o, analisados pelas t?cnicas de Calorimetria Diferencial Explorat?ria (DSC) e Termogravimetria (TG), e pelas an?lises de Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV) e Energia Dispersiva de Raios-X (EDS). Antes e ap?s cada ensaio, foram feitos ensaios de dureza Rockwell M (HRM). Excelentes correla??es (R2=1) foram obtidas nas curvas da ?rea evaporada ap?s uma hora de aquecimento e uma hora de resfriamento in situ versus (1) a respectiva pot?ncia da fonte quente e (2) a temperatura central do C.P. entretanto, como resultado da degrada??o diferencial do G_CFRP e da sua anisotropia, confirmadas por suas propriedades t?rmicas vari?veis, propriedades viscoel?sticas e viscopl?sticas, houve comportamentos linear e n?o-linear entre o campo de temperatura e a HRM medidos nas dire??es radial e circunferencial dos C.P. Algumas peculiaridades morfol?gicas das zonas de dano s?o apresentadas e discutidas, como, por exemplo, os mecanismos de dano por crazing e esqueletiza??o do G_CFRP

Buscou-se por meio desta pesquisa avaliar a eficiência do reforço de ligações viga-pilar em estruturas de concreto pré-moldado. A técnica de reforço utilizada consiste na colagem de laminados de Polímero Reforçado com Fibra de Carbono (PRFC) em entalhes no concreto de cobrimento. Trata-se de uma técnica desenvolvida há cerca de dez anos, que apresentou, em pesquisas, desempenho superior às alternativas de colagem externa de mantas e laminados no tocante a reforço à flexão. Nenhuma referência ao uso desta ou de qualquer outra técnica para o reforço de ligações viga-pilar de estruturas pré-moldadas foi encontrada na pesquisa bibliográfica realizada. Entretanto, considera-se importante que esta opção seja apreciada ao se verificar comportamento insatisfatório de uma estrutura, haja vista a importância das ligações em seu desempenho global. Dado o caráter da pesquisa e o ineditismo da proposta, realizou-se um estudo experimental diversificado. Um ensaio piloto em modelo reduzido de pórtico com elementos de pilar e viga pré-moldados foi realizado. Por meio deste ensaio, verificou-se que o reforço promoveu significativa redução no deslocamento vertical da viga. Embora os resultados tenham sido promissores, destaca-se que o modelo reduzido impôs limitações, em relação ao comprimento para colagem do laminado e à distância do laminado ao canto da viga, que contribuíram para o seu arrancamento prematuro em uma das ligações. Realizou-se um ensaio em um modelo de ligação em escala real reforçado a momento fletor negativo e positivo. Em relação ao momento negativo, se alcançou um aumento de cerca de 100% na rigidez do modelo. Realizaram-se ensaios experimentais estáticos e dinâmicos em três modelos de pórtico cuja viga tinha escala real. Os resultados destes ensaios comprovaram a eficiência do reforço das ligações no aumento da sua rigidez , da frequência natural do pórtico e da resistência da estrutura. Observou-se também que o reforço promoveu redução da solicitação das armaduras principais da ligação. A simulação numérica dos ensaios dinâmicos permitiu a determinação indireta da rigidez das ligações de modo satisfatório e subsidiou a adoção de apoios elásticos na simulação dos ensaios estáticos que permitiram expandir a análise dos resultados experimentais em relação à fissuração e à distribuição de tensões. Por meio desta pesquisa comprovou-se a possibilidade de emprego da técnica de reforço proposta para a reabilitação de estruturas com deficiência relacionadas ao estado limite ultimo, já que o aumento de resistência foi alcançado, e também relacionadas aos estados limites de serviço, uma vez que as estruturas reforçadas apresentaram menores deslocamentos verticais e maiores frequências naturais. Destaca-se ainda uso eficiente da experimentação dinâmica que se prestou não somente à obtenção dos parâmetros modais da estrutura, mas também a uma avaliação realista das condições de contorno dos ensaios estáticos. / In this research, the strengthening of beam-to-column connections in precast concrete structures is evaluated. The strengthening technique used is internationally known as Near-Surface-Mounted and involves the bonding of CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) strips into slits made in concrete cover. There are no references about the use of this or any else technique in the strengthening of connections in precast structures however it could be an option when the structure presents an unsatisfactory behavior. Because of the innovative characteristic of the purpose, experimental tests are required. A pilot test was performed in a frame with reduced dimensions. The frame had initially pinned connections that were strengthened. The strengthening provided a reduction in the beam deflection and the recovery of the initial stiffness of the frame. Although the promising results, the frame dimensions imposed limitations in relation to the strips bonding length and to the distance to the beam edge that contributed to the premature failure by splitting of strips and concrete. It was also performed a test in a strengthened semi-rigid connection. An increase in the connection stiffness was observed. Experimental static and dynamic tests were performed on three real scaled frame models. The results of these tests demonstrated the effectiveness of the strengthening in the increasing of stiffness, natural frequency and strength of the frame. It was also observed that the strengthening reduced the reinforcement strain. The numerical simulation of the dynamic tests allowed the indirect determination of the connections stiffness and supported the definition of boundary conditions in the simulation of the static tests that allowed a better understanding in relation to cracking and stress distribution. Through this research it was confirmed that the strengthening technique proposed is useful for rehabilitation of structures with disabilities related to ultimate limit state, since the increase in resistance was achieved, and also related to the serviceability limit states, since strengthened structures presented lower vertical displacements and higher natural frequencies. It is highlighted that the dynamic tests were important not only to obtain the modal parameters of the structure, but also to evaluate the real boundary conditions of the static tests.

[pt] O presente trabalho tem como objetivo analisar a utilização de barras constituídas por material compósito para atuarem como reforço de vigas de concreto submetidas à flexão. As barras analisadas são constituídas por polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC), material este que apresenta comportamento linear elástico até a ruptura. Este material possui algumas vantagens em relação ao aço, como por exemplo, resistência à tração consideravelmente superior além de não ser suscetível ao fenômeno da corrosão ocasionada por intempéries ambientais. Durante o desenvolvimento do trabalho foi obtido um artigo o qual demonstra resultados de ensaios de laboratório nos quais os autores utilizaram vigas de concreto submetidas a ensaio de flexão por quatro pontos e reforçadas com barras de PRFC. Neste trabalho, o mesmo ensaio foi simulado no software Atena, programa este que realiza análise não linear para estruturas de concreto, considerando a fissuração deste material. Os resultados obtidos pelo software apresentaram consistência com os resultados registrados em laboratório pelos autores. Foi ainda analisada uma viga contínua de concreto submetida a um carregamento uniformemente distribuído. Essa viga foi reforçada com barras de mesmo diâmetro alterando-se apenas o material dessas barras (aço e PRFC). Dessa maneira, foi analisado o valor de carregamento que ocasiona a ruptura da viga. Foram constatadas duas importantes desvantagens das barras de PRFC em relação ao aço. A primeira desvantagem está no custo superior ao aço e por apresentar comportamento elástico até o rompimento, o PRFC não confere à estrutura de concreto uma ruptura dúctil. Os objetivos deste trabalho foram cumpridos e ao final são propostos novos estudos a serem realizados sobre o tema. / [en] The aim of the present work is to analyze the use of bars made of composite material to act as reinforcement for concrete beams subjected to bending. The analyzed bars are constituted by polymer reinforced with carbon fibers (PRFC), a material that presents linear elastic behavior until rupture. This material has some advantages in relation to steel, such as considerably higher tensile strength in addition to not being susceptible to the phenomenon of corrosion caused by environmental conditions. During the development of the work, an article was obtained which demonstrates results of laboratory tests in which the authors used concrete beams subjected to flexion testing by four points and reinforced with PRFC bars. In this work, the same test was simulated in the Atena software, a program that performs non-linear analysis for concrete structures, considering the cracking of this material. The results obtained by the software were consistent with the results recorded in the laboratory by the authors. It was also analyzed a continuous concrete beam subjected to a uniformly distributed load. This beam was reinforced with bars of the same diameter, changing only the material of these bars (steel and PRFC. In this way, the loading value that causes the beam to break when it is reinforced with steel bars and when it is reinforced with PRFC bars of the same diameter was analyzed. Two important disadvantages of PRFC bars in relation to steel have been noted. Due to its elastic behavior until breaking, this composite material does not give the concrete structure a ductile rupture. In addition, its cost is considerably higher than steel bars, since no suppliers of this type of reinforcement have been identified in Brazil, thus increasing the cost to purchase this product. The objectives of this work were accomplished and, in the end, new studies are proposed to be carried out on the theme.

[ES] La investigación realizada forma parte del estudio, mucho más amplio, para la restauración de la Iglesia de los Santos Juanes de Valencia, que tiene por objeto establecer una metodología de reconstrucción para las pinturas murales de la grandioso bóveda que Antonio Palomino pintó entre 1699 y 1701, la cual fue incendiada durante la Guerra Civil. Al realizar un primer análisis sobre diferentes anclajes en la restauración, se han encontrado dos clases de técnicas de anclaje, las denominadas tradicionales y las modernas. Tras este análisis, se ha realizado un trabajo de investigación comparativa entre diversos espacios arquitectónicos, tanto de España como de Europa, concretamente de Italia, que ya habían sido restaurados, para poder identificar los materiales utilizados en sus realizaciones. Con todo este trabajo acabado, se contactó con el Profesor Vicente Amigó Borrás, investigador del laboratorio del Instituto de Tecnología de los Materiales, para estudiar otros materiales más novedosos que pudieran ayudar en nuestra labor. Para realizar el estudio, junto a él y muchos de sus compañeros, se desarrollaron un conjunto de probetas con el fin de elaborar diferentes tipos de laminados compuestos de fibra y matriz, los cuales han soportado los diferentes procesos y análisis para obtener los mejores resultados posibles. Estos análisis han permitido conocer muy a fondo cada material y la diversidad de sus propiedades, estableciendo estudios comparativos que han ayudado a escoger cuál de ellos resultará más apropiado para el trabajo de restauración y dar algunas conclusiones finales sobre ello en el proceso de intervención global en los Santos Juanes. Se puede afirmar que esta Tesis Doctoral demuestra la posible aplicación de materiales compuestos en diferentes bienes culturales, y en especial en la bóveda de la Iglesia de los Santos Juanes de Valencia. / [CA] La investigació realitzada forma part del estudi, molt més ample, realitzat per a la restauració de l'Església dels Sants Joans de València, que té per objectiu establir una metodologia de reconstrucció per a les pintures murals de la grandiosa volta que Antonio Palomino va pintar entre 1699 i 1701, la qual va ser incendiada durant la Guerra Civil. En realitzar una primera anàlisi sobre ancoratges en la restauració, ens hem trobat davant de dues classes de tècniques d'ancoratge, les denominades tradicionals i les modernes. Després d'aquesta anàlisi, s'ha realitzat un treball de recerca comparativa entre diversos espais arquitectònics, tant d'Espanya com d'Europa, concretament d'Italia, que ja havien sigut restaurats, per a poder identificar els materials utilitzats en les seues realitzacions. Amb tot aquest treball finalitzat, es va contactar amb el Profesor Vicente Amigó Borrás, investigador del laboratori de l'Institut de Tecnologia dels Materials, per a estudiar altres materials més nous que pogueren ajudar en la nostra labor. Per realitzar l'estudi, al costat d'ell i molts dels seus companys, es van desenvolupar un conjunt de provetes amb la finalitat d'elaborar diferents tipus de laminatges compostos de fibra i matriu, els quals han suportat els diferents processos i anàlisis per a obtenir els millors resultats possibles. Aquestes anàlisis han permés conéixer molt a fons cada material i la diversitat de les seues propietats, establint estudis comparatius que han ajudat a triar quin d'ells resultarà més apropiat per al treball de restauració i donar les conclusions finals sobre el procés d'intervenció. Es pot afirmar que aquesta Tesi Doctoral demostra la possible aplicació de materials compostos en diferents béns culturals, i especialment en la volta de l'Església dels Sants Joans de València. / [EN] The object of our study was to establish the methodology for the reconstruction of the painted murals of the great vault in the Santos Juanes church of Valencia which were painted by Antonio Palomino between 1699 and 1701 and which were burned during the Civil War. In conducting an initial study of the foundations we find two different types of technique, the traditional and modern. After this analysis a comparative investigation was carried out between the various architectural sites which have been restored, both in Spain and Europe, enabling a study of the materials which have been utilized. Having completed this work we were put in contact with Professor Vicente Amigo, Laboratory investigator of the Institute of Engineering of Technological Materials, to study alternative more modern materials, which could be put to use in our work. Finishing the study alongside him and his many colleagues, a series of tests have been carried out to develop different types of fibre and matrix laminate combinations, which have undergone a variety of analytical processes to obtain the best possible results. These analyses have enabled a closer and deeper understanding of each material and their individual properties, providing a comparative study to assist the selection of the most appropriate for our needs and giving final results closest to the procedure. It can be confirmed that this Doctorate Thesis demonstrates the possible usage of compounded materials in different cultural properties, especially in the vault of the Santos Juanes church of Valencia. / Peris Gisbert, S. (2021). Técnicas de refuerzo tradicionales y modernas aplicadas a la conservación y restauración de bienes culturales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180014 / TESIS