O uso de nanotubos de carbono (NTC) em compósitos Epóxi (EP)/Fibra de Vidro (FV), produzindo compósitos tri-componente, tem sido recentemente pesquisado, com alguns resultados interessantes relacionados a propriedades mecânicas e eletromagnéticas. Para que haja uma promoção mais significativa nas propriedades mecânicas, deve-se introduzir um teor de NTC maior do que 1% em massa, o que gera graves problemas de dispersão. O grande desafio de trabalhar com um elevado de NTC, é que a viscosidade da resina é significativamente aumentada em relação à resina pura, dificultando a dispersão e o processamento dos compósitos. Foi desenvolvida neste trabalho uma metodologia para dispersão de NTC em tecidos de FV, buscando aumentar os teores de NTC em compósitos tri-componente EP/NTC/FV e produzidos por moldagem por transferência de resina (RTM). Os compósitos tri-componente foram caracterizados por meio de ensaios mecânicos como tração, flexão, impacto Izod, cisalhamento interlaminar (ILSS), dureza Barcol e da análise dinâmico-mecânica (DMA); além da inspeção por ultrassom e avaliação da atenuação da radiação eletromagnética. Os compósitos apresentaram um aumento aproximado de 10% nas propriedades mecânicas, porém mostrando um maior potencial com relação à atenuação eletromagnética, onde alcançaram valores de absorção de ondas de até 95%. / The use of carbon nanotubes (CNT) in Epoxy (EP)/Glass Fiber (GF) composites, producing tri-component composites, has been widely researched, with some interesting results related to mechanical and electromagnetic properties. When the goal is a significant improvement in mechanical properties, CNT content greater than 1%wt. may be necessary, which yields serious dispersion problems. The great challenge when processing a high CNT content resin is that its viscosity is significantly increased in comparison with the neat resin, preventing adequate dispersion and processing of the composite. In this work, a methodology for the dispersion of CNT in GF fabrics was developed aiming to increase the CNT content in EP/CNT/GF tri-component composites produced by resin transfer molding (RTM). The composites were characterized using tensile, flexural, Izod impact, interlaminar shear strength (ILSS), Barcol hardness testing and dynamic mechanical analysis (DMA); ultrasound inspection and attenuation of electromagnetic radiation evaluation were also carried out. The tri-component composites showed an overall maximum increase of only 10% in the mechanical properties, but displayed great potential use for attenuation of electromagnetic radiation, reaching 95% wave absorption.

Nos últimos anos o conhecimento do comportamento de estruturas de concreto armado reforçadas com materiais compósitos aumentou significativamente, devido aos esforços em pesquisa induzidos pelo crescente interesse da indústria da construção.Todavia, precisam ser mais bem investigadas questões relativas à ligação concreto-reforço, assim como a durabilidade e a resposta ao longo do tempo de estruturas reforçadas. Buscando colaborar neste sentido, o objetivo principal desta tese foi estudar os mecanismos de falha prematura, devido ao carregamento cíclico ao efeito da concentração de tensão no compósito na região de fissuração do concreto. O comportamento da ligação foi estudado simulando experimentalmente situações de fissuração por flexão e cisalhamento, separadamente. Os resultados não confirmaram a hipótese de que os deslocamentos diferenciais na borda de uma fissura geram esforços de cisalhamento que provocam primeiramente a ruptura do compósito, indicando que o principal problema pode ser deformações localizadas. Confirmaram, porém, a importância de ancoragens adicionais e indicaram que o comprimento de ancoragem necessário nos compósitos não é muito elevado, aproximadamente 200mm. Já a influência do carregamento cíclico foi estudada em dois grupos de vigas, de tamanho reduzido e em escala real, submetidas a diferentes níveis de variação da tensão (20% a 70%) e tensão mínima (10% a 40%), no intuito de obter informações do comportamento à fadiga em diversas circunstâncias. Compósitos formados com fibras de vidro e aramida foram testados como alternativas de menor custo, além do carbono. Os resultados mostraram que o comportamento à fadiga dos diferentes compósitos varia, com vantagem para o PRF de carbono. A falha por fadiga é governada pela fratura das barras de aço, mas a presença do reforço aumenta a vida útil, não só reduzindo a tensão na armadura mas também retardando a falha. A presença do reforço, especialmente quando são usadas diversas camadas de fibras, parece contribuir para o retardamento da falha por fadiga, devido ao controle do processo de fissuração. Os resultados permitiram criar modelos de regressão linear para previsão da resistência à fadiga, para vigas reforçadas e não reforçadas, que se ajustaram bem aos dados de vários pesquisadores em comparação a outros modelos. O modelo proposto indica que quando são aplicadas tensões altas, a falha por fadiga pode ocorrer primeiramente no compósito ou na interface. Estudos adicionais, para caracterizar o comportamento à fadiga de estruturas reforçadas com PRF quando as tensões ou variações no reforço são elevadas e para confirmar se o limite à fadiga dos PRF realmente se localiza em torno de uma variação de tensão de 200MPa, valor superior ao recomendado pelo ACI 215R (150MPa). / Knowledge about the behavior of RC structures strengthened with fiber reinforced polymers has significantly increased in the last few years, due to a strong research effort induced by a growing interest from practitioners. Nonetheless, there are still some important issues regarding the behavior of these materials that require attention, such as characterization of premature failure mechanisms, durability requirements and long time response under load. The main objective of this study was to analyze failure mechanisms related to fatigue due to cyclic loads and tension concentration in the composite in regions of cover concrete cracking. The bonding behavior in regions where the cover concrete was cracked was studied by experimental simulation of flexural and shear cracking, separately. The results did not confirm the initial hypothesis that crack tip differential displacements induce shear stresses that produce early composite failure, indicating that the main problem was probably due to localized tensile strain. The data collected, however, highlighted the importance of using additional anchorage laces and suggested that the effective anchorage length of a PRF is approximately 200mm. The effects of cyclic loads was investigated in real scale and reduced size beams, subjected to different levels of stress variation (20% to 70%) and distinct values of minimum stress (10% to 40%), in order to gather information about behavior under various circumstances. Glass and aramid fiber composites were tested as lower cost reinforcement alternatives. The results showed that the fatigue behavior of different composites varies, with CFRP having the best performance. Failure is normally controlled by the fatigue of the steel bars, but the presence of the reinforcement reduces the stress levels in the steel and increases fatigue service life considerably. The presence of the reinforcement, especially when multi-layered, also seems to delay the fatigue failure due to cracking control. Regression models were developed to predict the fatigue service life of strengthened beams that had a better fit to experimental data collected in this work and by other researchers than other models tested. The model suggests that when high stresses are applied, fatigue might occur first in the composite or the bonding interface. Additional work is required to confirm the indication that the fatigue limit of strengthened beams is associated with a stress level of 200MPa in the rebar, higher than the recommended value (150 MPa) used in the ACI design guideline 215R.

O uso de nanotubos de carbono (NTC) em compósitos Epóxi (EP)/Fibra de Vidro (FV), produzindo compósitos tri-componente, tem sido recentemente pesquisado, com alguns resultados interessantes relacionados a propriedades mecânicas e eletromagnéticas. Para que haja uma promoção mais significativa nas propriedades mecânicas, deve-se introduzir um teor de NTC maior do que 1% em massa, o que gera graves problemas de dispersão. O grande desafio de trabalhar com um elevado de NTC, é que a viscosidade da resina é significativamente aumentada em relação à resina pura, dificultando a dispersão e o processamento dos compósitos. Foi desenvolvida neste trabalho uma metodologia para dispersão de NTC em tecidos de FV, buscando aumentar os teores de NTC em compósitos tri-componente EP/NTC/FV e produzidos por moldagem por transferência de resina (RTM). Os compósitos tri-componente foram caracterizados por meio de ensaios mecânicos como tração, flexão, impacto Izod, cisalhamento interlaminar (ILSS), dureza Barcol e da análise dinâmico-mecânica (DMA); além da inspeção por ultrassom e avaliação da atenuação da radiação eletromagnética. Os compósitos apresentaram um aumento aproximado de 10% nas propriedades mecânicas, porém mostrando um maior potencial com relação à atenuação eletromagnética, onde alcançaram valores de absorção de ondas de até 95%. / The use of carbon nanotubes (CNT) in Epoxy (EP)/Glass Fiber (GF) composites, producing tri-component composites, has been widely researched, with some interesting results related to mechanical and electromagnetic properties. When the goal is a significant improvement in mechanical properties, CNT content greater than 1%wt. may be necessary, which yields serious dispersion problems. The great challenge when processing a high CNT content resin is that its viscosity is significantly increased in comparison with the neat resin, preventing adequate dispersion and processing of the composite. In this work, a methodology for the dispersion of CNT in GF fabrics was developed aiming to increase the CNT content in EP/CNT/GF tri-component composites produced by resin transfer molding (RTM). The composites were characterized using tensile, flexural, Izod impact, interlaminar shear strength (ILSS), Barcol hardness testing and dynamic mechanical analysis (DMA); ultrasound inspection and attenuation of electromagnetic radiation evaluation were also carried out. The tri-component composites showed an overall maximum increase of only 10% in the mechanical properties, but displayed great potential use for attenuation of electromagnetic radiation, reaching 95% wave absorption.

Este trabalho utilizou a Análise de Ciclo de Vida de Produtos na análise do processo de fabricação de reservatórios de água de plástico reforçado com fibra de vidro. Foram analisados, nas diversas fases do processo de fabricação, os aspectos ambientais envolvidos bem como seus respectivos impactos ambientais. Para tanto, a partir de procedimentos analíticos referentes à tomada de decisão multicritério, tornou-se possível ordenar as ações ou etapas do processo de fabricação, com o intuito de identificar as ações (etapas) de maior impacto ambiental, ou seja, passíveis de sofrerem melhorias em seus procedimentos específicos. Sendo assim, a pesquisa concluiu que a etapa considerada excelente, do ponto de vista ambiental, foi a aplicação do reforço sobre a laminação, com efeito, esta atividade exige apenas energia mecânica e praticamente não gera resíduos. Opostamente, há duas ações ou etapas com desempenho ambiental negativo, ou seja as ações de laminação com fibra de vidro e, no extremo oposto, a fabricação do gel utilizado na coloração do artefato, esta última atividade envolve a manipulação direta de uma gama de matérias primas de elevada toxicidade bem como a geração de uma série de resíduos. Portanto, pode-se afirmar que a metodologia da ACV em conjunto com a abordagem multicriterial, proporcionou à pesquisa realizada, que se identificassem áreas a receberem melhorias no processo de fabricação a fim de minimizar seus impactos ambientais.

Nos últimos anos o conhecimento do comportamento de estruturas de concreto armado reforçadas com materiais compósitos aumentou significativamente, devido aos esforços em pesquisa induzidos pelo crescente interesse da indústria da construção.Todavia, precisam ser mais bem investigadas questões relativas à ligação concreto-reforço, assim como a durabilidade e a resposta ao longo do tempo de estruturas reforçadas. Buscando colaborar neste sentido, o objetivo principal desta tese foi estudar os mecanismos de falha prematura, devido ao carregamento cíclico ao efeito da concentração de tensão no compósito na região de fissuração do concreto. O comportamento da ligação foi estudado simulando experimentalmente situações de fissuração por flexão e cisalhamento, separadamente. Os resultados não confirmaram a hipótese de que os deslocamentos diferenciais na borda de uma fissura geram esforços de cisalhamento que provocam primeiramente a ruptura do compósito, indicando que o principal problema pode ser deformações localizadas. Confirmaram, porém, a importância de ancoragens adicionais e indicaram que o comprimento de ancoragem necessário nos compósitos não é muito elevado, aproximadamente 200mm. Já a influência do carregamento cíclico foi estudada em dois grupos de vigas, de tamanho reduzido e em escala real, submetidas a diferentes níveis de variação da tensão (20% a 70%) e tensão mínima (10% a 40%), no intuito de obter informações do comportamento à fadiga em diversas circunstâncias. Compósitos formados com fibras de vidro e aramida foram testados como alternativas de menor custo, além do carbono. Os resultados mostraram que o comportamento à fadiga dos diferentes compósitos varia, com vantagem para o PRF de carbono. A falha por fadiga é governada pela fratura das barras de aço, mas a presença do reforço aumenta a vida útil, não só reduzindo a tensão na armadura mas também retardando a falha. A presença do reforço, especialmente quando são usadas diversas camadas de fibras, parece contribuir para o retardamento da falha por fadiga, devido ao controle do processo de fissuração. Os resultados permitiram criar modelos de regressão linear para previsão da resistência à fadiga, para vigas reforçadas e não reforçadas, que se ajustaram bem aos dados de vários pesquisadores em comparação a outros modelos. O modelo proposto indica que quando são aplicadas tensões altas, a falha por fadiga pode ocorrer primeiramente no compósito ou na interface. Estudos adicionais, para caracterizar o comportamento à fadiga de estruturas reforçadas com PRF quando as tensões ou variações no reforço são elevadas e para confirmar se o limite à fadiga dos PRF realmente se localiza em torno de uma variação de tensão de 200MPa, valor superior ao recomendado pelo ACI 215R (150MPa). / Knowledge about the behavior of RC structures strengthened with fiber reinforced polymers has significantly increased in the last few years, due to a strong research effort induced by a growing interest from practitioners. Nonetheless, there are still some important issues regarding the behavior of these materials that require attention, such as characterization of premature failure mechanisms, durability requirements and long time response under load. The main objective of this study was to analyze failure mechanisms related to fatigue due to cyclic loads and tension concentration in the composite in regions of cover concrete cracking. The bonding behavior in regions where the cover concrete was cracked was studied by experimental simulation of flexural and shear cracking, separately. The results did not confirm the initial hypothesis that crack tip differential displacements induce shear stresses that produce early composite failure, indicating that the main problem was probably due to localized tensile strain. The data collected, however, highlighted the importance of using additional anchorage laces and suggested that the effective anchorage length of a PRF is approximately 200mm. The effects of cyclic loads was investigated in real scale and reduced size beams, subjected to different levels of stress variation (20% to 70%) and distinct values of minimum stress (10% to 40%), in order to gather information about behavior under various circumstances. Glass and aramid fiber composites were tested as lower cost reinforcement alternatives. The results showed that the fatigue behavior of different composites varies, with CFRP having the best performance. Failure is normally controlled by the fatigue of the steel bars, but the presence of the reinforcement reduces the stress levels in the steel and increases fatigue service life considerably. The presence of the reinforcement, especially when multi-layered, also seems to delay the fatigue failure due to cracking control. Regression models were developed to predict the fatigue service life of strengthened beams that had a better fit to experimental data collected in this work and by other researchers than other models tested. The model suggests that when high stresses are applied, fatigue might occur first in the composite or the bonding interface. Additional work is required to confirm the indication that the fatigue limit of strengthened beams is associated with a stress level of 200MPa in the rebar, higher than the recommended value (150 MPa) used in the ACI design guideline 215R.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Retido.pdf: 19733 bytes, checksum: 6aad255badc436a06364517de2344ab6 (MD5) Previous issue date: 2003-07-03 / Financiadora de Estudos e Projetos / The presence of weld lines in injection moulded reinforced thermoplastics contributes towards substantial reduction in mechanical properties, due to unfavourable orientation of the reinforcement in the weak plane of the weldline. However, published literature presents controversial data on the influence of glass fiber and lamellar talc on the weldline strength. Therefore, tensile mechanical properties of injection moulded polypropylene copolymer (PPcopol) composites with short glass fiber and three different grades of talc (medium, fine and ultrafine size) were investigated in presence and absence of weldline. PPcopol composites with 10, 20, 30 and 40 wt. % of filler were compounded in a co-rotating twin-screw extruder and tensile test specimens were injection moulded without and with butt weldlines. The DSC measured increase in the degree of percentage crystallinity of the thermoplastic matrix with talc content, contributed to a slight increase in tensile strength of talc-filled composites only in mouldings without weldlines. The tensile properties of mouldings with weldline were superior in talc-filled composites than in glass fiber (GF) reinforced composites, indicating clearly the pronounced debilitating effect of higher GF aspect ratio in comparison to the lower aspect ratio of talc lamellae. The depreciation in tensile modulus and strength of the moulded composites with weldline increases with filler volume fraction and is greater in glass fiberreinforced composites than in talc-filled composites. The particle size differences of the three grades of talc used in this work had minor influence on the weldline tensile properties, probably due to the nearly similar values of aspect ratio of lamellae of these talcs. These results on weldline tensile properties of PP composites were corroborated with scanning electron microscopy analysis of the preferential fiber/talc orientation patterns in the weldline region of moulded tensile specimen with and without weldline. / A presença de linhas de solda em moldados por injeção de termoplásticos reforçados contribui para intensa redução nas propriedades mecânicas, devido a orientação desfavorável do reforço no plano fraco da linha de solda. Entretanto, existe na literatura divulgada uma controvérsia sobre o efeito debilitante da fibra de vidro em relação a carga lamelar de talco na resistência à tração da linha de solda. Portanto, as propriedades mecânicas de tração em moldados por injeção de copolímero de propileno (PPcopol) reforçado com fibra de vidro curta e três talcos de granulometrias diferenciadas (media, fina e ultrafina) foram investigados na presença e ausência de linha de solda. Compósitos de PPcopol com 10, 20, 30 e 40% em peso de reforço foram preparados numa extrusora dupla-rosca corrotacional ZSK-30 e corpos de prova para ensaios de tração foram moldados por injeção sem e com linha de solda de encontro frontal (butt weld). O aumento no grau de cristalinidade da matriz termoplástica, medido por DSC em função da concentração do talco, teve influência perceptível apenas nas propriedades mecânicas dos compósitos moldados por injeção sem linha de solda. As propriedades mecânicas de tração dos moldados com linha de solda apresentaram valores absolutos superiores nos compósitos com talcos fino e ultrafino em relação aos de fibra de vidro (FV), demonstrando a influência da maior razão de aspecto do reforço fibroso em relação ao lamelar. A depreciação no módulo e resistência mecânica dos compósitos moldados com linha de solda aumenta com a fração volumétrica do reforço e é maior para os compósitos com FV do que com talco. A granulometria variada dos três tipos de talco teve influência menor nas propriedades mecânicas dos compósitos com linha de solda, provavelmente devido a pequena variação na razão de aspecto dos talcos utilizados.

Made available in DSpace on 2011-12-27T14:14:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 000392253-0.pdf: 813004 bytes, checksum: 92cc239906e68f814913bc5491cecb54 (MD5) license.txt: 581 bytes, checksum: 44ea52f0b7567232681c6e3d72285adc (MD5) / The aim of this study was to evaluate in vitro the effect of two types of glass fibers, unidirectional or woven, placed inside of MOD cavity preparations on fracture strength of endodontically treated molars, either restored with composite resin, or not. Ninety sound human third molars were extracted, embedded in acrylic resin blocks and randomly assigned to six groups (n=15). Group 1 G1 (sound teeth), control. Groups G2, G3, G4, G5 e G6 were subjected to the following procedures: G2 – MOD cavity preparation; G3 – MOD and endodontic treatment (ET); G4 –MOD + ET + composite resin restoration (CR); G5 – MOD + ET + unidirectional fiber (UF) + CR; G6 - MOD + ET + woven fiber (WF) + CR. The specimens were stored in physiological serum at 37oC for 24 hours. Later, a compressive force was applied by means of a universal testing machine at 1 mm/min speed, parallel to the long axis of the teeth until the fracture occurred. After mechanical test three types of fractures were classified: 1) pulp chamber floor; 2) cusp; 3) pulp chamber floor and cusp. The means of results (N) followed by the same letter do not represent a statistical difference by ANOVA and Tukey (p<0,05): G1 (4960)a, G2 (1926. 20)b, G3 (612. 84)c, G4(1813. 9)b, G5 (2024)b, G6 (1879)b. In the analysis of qualitative variables of G5 and G6, there was a tendency to fracture in the pulp chamber floor and cusp not benefic to restore the tooth integrity. It is possible conclude that inserting the unidirectional or woven glass fibers into MOD cavity preparations and restored with composite resin the fracture strength is similar to that obtained in molars filled with composite resin only. / A proposta deste estudo foi avaliar o efeito de dois tipos de fibras, uma trançada e outra unidirecional, inseridas no interior de cavidades MOD padronizadas na resistência à fratura de dentes molares tratados endodonticamente. Noventa dentes terceiros molares hígidos foram selecionados e montados em blocos acrílicos, sendo estes divididos em seis grupos de quinze (n=15). No grupo G1, os dentes mantiveram-se hígidos (controle). Os grupos G2, G3, G4, G5 e G6 receberam preparos cavitários MOD padronizados, sendo que nos grupos G3, G4, G5 e G6 foram realizados tratamentos endodônticos. Após o preparo dos dentes, estes foram restaurados com resina composta, no grupo G4, e no grupo G5 e G6 foram inseridas dois tipos de fibras, uma trançada e outra unidirecional, respectivamente. Após, os corpos de prova foram submetidos ao ensaio de resistência à fratura. Avaliou-se, também, qualitativamente as falhas classificando-as em fratura de cúspide, assoalho e cúspide mais assoalho, após o ensaio mecânico. Os resultados (N) obtidos foram (médias seguidas de mesma letra não apresentam diferença estatística para Anova e Tukey (p<0,05): Grupo G1 (4960)a, Grupo G2 (1926,20)b, Grupo G3 (612,84)c, Grupo G4 (1813,9)b, Grupo G5 (2024)b, Grupo G6 (1879)b. Conclui-se que a utilização de fibras trançadas ou unidirecionais no interior de cavidades MOD de dentes com tratamento endodôntico não melhora a resistência a compressão apresentando um padrão de fratura de assoalho mais cúspide não favorável à recuperação da peça dentária.

O uso de nanotubos de carbono (NTC) em compósitos Epóxi (EP)/Fibra de Vidro (FV), produzindo compósitos tri-componente, tem sido recentemente pesquisado, com alguns resultados interessantes relacionados a propriedades mecânicas e eletromagnéticas. Para que haja uma promoção mais significativa nas propriedades mecânicas, deve-se introduzir um teor de NTC maior do que 1% em massa, o que gera graves problemas de dispersão. O grande desafio de trabalhar com um elevado de NTC, é que a viscosidade da resina é significativamente aumentada em relação à resina pura, dificultando a dispersão e o processamento dos compósitos. Foi desenvolvida neste trabalho uma metodologia para dispersão de NTC em tecidos de FV, buscando aumentar os teores de NTC em compósitos tri-componente EP/NTC/FV e produzidos por moldagem por transferência de resina (RTM). Os compósitos tri-componente foram caracterizados por meio de ensaios mecânicos como tração, flexão, impacto Izod, cisalhamento interlaminar (ILSS), dureza Barcol e da análise dinâmico-mecânica (DMA); além da inspeção por ultrassom e avaliação da atenuação da radiação eletromagnética. Os compósitos apresentaram um aumento aproximado de 10% nas propriedades mecânicas, porém mostrando um maior potencial com relação à atenuação eletromagnética, onde alcançaram valores de absorção de ondas de até 95%. / The use of carbon nanotubes (CNT) in Epoxy (EP)/Glass Fiber (GF) composites, producing tri-component composites, has been widely researched, with some interesting results related to mechanical and electromagnetic properties. When the goal is a significant improvement in mechanical properties, CNT content greater than 1%wt. may be necessary, which yields serious dispersion problems. The great challenge when processing a high CNT content resin is that its viscosity is significantly increased in comparison with the neat resin, preventing adequate dispersion and processing of the composite. In this work, a methodology for the dispersion of CNT in GF fabrics was developed aiming to increase the CNT content in EP/CNT/GF tri-component composites produced by resin transfer molding (RTM). The composites were characterized using tensile, flexural, Izod impact, interlaminar shear strength (ILSS), Barcol hardness testing and dynamic mechanical analysis (DMA); ultrasound inspection and attenuation of electromagnetic radiation evaluation were also carried out. The tri-component composites showed an overall maximum increase of only 10% in the mechanical properties, but displayed great potential use for attenuation of electromagnetic radiation, reaching 95% wave absorption.

Nos últimos anos o conhecimento do comportamento de estruturas de concreto armado reforçadas com materiais compósitos aumentou significativamente, devido aos esforços em pesquisa induzidos pelo crescente interesse da indústria da construção.Todavia, precisam ser mais bem investigadas questões relativas à ligação concreto-reforço, assim como a durabilidade e a resposta ao longo do tempo de estruturas reforçadas. Buscando colaborar neste sentido, o objetivo principal desta tese foi estudar os mecanismos de falha prematura, devido ao carregamento cíclico ao efeito da concentração de tensão no compósito na região de fissuração do concreto. O comportamento da ligação foi estudado simulando experimentalmente situações de fissuração por flexão e cisalhamento, separadamente. Os resultados não confirmaram a hipótese de que os deslocamentos diferenciais na borda de uma fissura geram esforços de cisalhamento que provocam primeiramente a ruptura do compósito, indicando que o principal problema pode ser deformações localizadas. Confirmaram, porém, a importância de ancoragens adicionais e indicaram que o comprimento de ancoragem necessário nos compósitos não é muito elevado, aproximadamente 200mm. Já a influência do carregamento cíclico foi estudada em dois grupos de vigas, de tamanho reduzido e em escala real, submetidas a diferentes níveis de variação da tensão (20% a 70%) e tensão mínima (10% a 40%), no intuito de obter informações do comportamento à fadiga em diversas circunstâncias. Compósitos formados com fibras de vidro e aramida foram testados como alternativas de menor custo, além do carbono. Os resultados mostraram que o comportamento à fadiga dos diferentes compósitos varia, com vantagem para o PRF de carbono. A falha por fadiga é governada pela fratura das barras de aço, mas a presença do reforço aumenta a vida útil, não só reduzindo a tensão na armadura mas também retardando a falha. A presença do reforço, especialmente quando são usadas diversas camadas de fibras, parece contribuir para o retardamento da falha por fadiga, devido ao controle do processo de fissuração. Os resultados permitiram criar modelos de regressão linear para previsão da resistência à fadiga, para vigas reforçadas e não reforçadas, que se ajustaram bem aos dados de vários pesquisadores em comparação a outros modelos. O modelo proposto indica que quando são aplicadas tensões altas, a falha por fadiga pode ocorrer primeiramente no compósito ou na interface. Estudos adicionais, para caracterizar o comportamento à fadiga de estruturas reforçadas com PRF quando as tensões ou variações no reforço são elevadas e para confirmar se o limite à fadiga dos PRF realmente se localiza em torno de uma variação de tensão de 200MPa, valor superior ao recomendado pelo ACI 215R (150MPa). / Knowledge about the behavior of RC structures strengthened with fiber reinforced polymers has significantly increased in the last few years, due to a strong research effort induced by a growing interest from practitioners. Nonetheless, there are still some important issues regarding the behavior of these materials that require attention, such as characterization of premature failure mechanisms, durability requirements and long time response under load. The main objective of this study was to analyze failure mechanisms related to fatigue due to cyclic loads and tension concentration in the composite in regions of cover concrete cracking. The bonding behavior in regions where the cover concrete was cracked was studied by experimental simulation of flexural and shear cracking, separately. The results did not confirm the initial hypothesis that crack tip differential displacements induce shear stresses that produce early composite failure, indicating that the main problem was probably due to localized tensile strain. The data collected, however, highlighted the importance of using additional anchorage laces and suggested that the effective anchorage length of a PRF is approximately 200mm. The effects of cyclic loads was investigated in real scale and reduced size beams, subjected to different levels of stress variation (20% to 70%) and distinct values of minimum stress (10% to 40%), in order to gather information about behavior under various circumstances. Glass and aramid fiber composites were tested as lower cost reinforcement alternatives. The results showed that the fatigue behavior of different composites varies, with CFRP having the best performance. Failure is normally controlled by the fatigue of the steel bars, but the presence of the reinforcement reduces the stress levels in the steel and increases fatigue service life considerably. The presence of the reinforcement, especially when multi-layered, also seems to delay the fatigue failure due to cracking control. Regression models were developed to predict the fatigue service life of strengthened beams that had a better fit to experimental data collected in this work and by other researchers than other models tested. The model suggests that when high stresses are applied, fatigue might occur first in the composite or the bonding interface. Additional work is required to confirm the indication that the fatigue limit of strengthened beams is associated with a stress level of 200MPa in the rebar, higher than the recommended value (150 MPa) used in the ACI design guideline 215R.

Orientadores: Lucia Helena Innocentini Mei, Jose Alexandrino de Sousa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T07:01:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giraldi_AndreLuisFerrarideMoura_D.pdf: 6788806 bytes, checksum: f1a0282da8520c3138e10549183d79b6 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Uma aplicação importante do poli (tereftalato de etileno) - PET - pós-consumo a ser considerada, e ainda pouco explorada, diz respeito ao seu reaproveitamento em outros setores diferentes, tais como o de compósitos híbridos de fibra de vidro (FV) com matriz polimérica e modificador de impacto, para aplicações diversas na área de engenharia. Deste modo, se fez necessário um estudo sistemático de compósitos de PET, reforçado com fibra de vidro e modificador de impacto para sua utilização numa aplicação de engenharia. E necessário que este apresente uma boa relação entre propriedades de rigidez e resistência ao impacto, e para isto dois sistemas de reforço foram propostos com dois tipos de fibra de vidro com diferentes tratamentos superficiais (FV 952 e 983). Ensaios de reometria de torque indicaram a reatividade entre os componentes PET e modificador de impacto. Os ensaios mecânicos demonstraram que o modulo elástico e a resistência a tração dos compósitos diminuem conforme se aumenta a concentração de E-MA-GMA em substituição ao PET na matriz. Entretanto, o modulo e a resistência ao impacto aumentaram da ordem de 300 % e 900% respectivamente para as concentrações de 30% de fibra de vidro (FV 952) e 20% de E-MA-GMA. O modulo de elasticidade e independente do tipo de tratamento superficial da fibra de vidro. A resistência a tração e a resistência ao impacto Izod dependem da natureza do tratamento de silano usado. / Abstract: An important application of poly(ethylene terephtalate) - PET - to be considered, and still not well explored, is its re-use in other different sectors, such as the obtaintion of PET composites reinforced with fibre glass (FG) and elastomer, for several applications in the engineering area. In this way, it is necessary a systematic study of several PET composites hybrids reinforced with fibre glass and impact elastomer to obtain a good balance between engineering properties such strength, rigidity ans impact resistance, two systems of reinforced were investigated using two types treatment of surface different (FG 952 and 983). Torque rheometry investigations during composite mixing indicated the reactivity between PET and elastomer. Mechanical tensile test on PET / fibre glass / elastomer composites hybrids indicated that the elastic modulus and tensile strength reduce monotonically as higher volume fractions of E-MA-GMA substitute PET in the composite matrix. Composites hybrids with 30 wt% of fibre glass (FG 952) and 20 wt% of elastomer indicates mechanical gains of the order of 300% in modulus e 900 % Izod impact. Tensile modulus is relatively independent of type of silane treatment applied to the glass fibers. Yield strength and Izod impact strength depend on the nature of silane treatment used. / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química