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Study of the addition of poly(ethylene-co-methyl acrylate-co-glycidyl methacrylate) thermoplastic to epoxy resin for use in self-healing compositesGuerra, ?rick St?fano Silveira 28 April 2017 (has links)
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Previous issue date: 2017-04-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / O reparo de estruturas comp?sitas danificadas a fim de recuperar condi??es iniciais
e atender requisitos regulat?rios pode ser um grande desafio. Assim, materiais
capazes de se auto-reparar quando danificados s?o de grande interesse. Em uma
das abordagens de auto-reparo estudada na literatura, um material termopl?stico ?
adicionado ? matriz termofixa e o material danificado ? capaz de parcialmente
recuperar suas propriedades mec?nicas depois de um ciclo de reparo. Essa t?cnica
usa calor para reestabelecer parcialmente as propriedades mec?nicas do material
comp?sito. No presente estudo, a modifica??o de resina ep?xi com a adi??o de
poli(etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (E-MA-GMA) foi avaliada. A
influ?ncia do tipo de endurecedor (anidrido e amina) empregado nas propriedades
do material tamb?m foi investigada. An?lises din?mico-mec?nicas (DMA) foram
realizadas para averiguar mudan?as nas propriedades viscoel?sticas devido a
adi??o do termopl?stico. Mudan?as qu?micas nas misturas termopl?stico-ep?xi
foram avaliadas por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier
(FTIR). Microscopia de for?a at?mica (AFM) foi empregada para examinar o papel
da adi??o de termopl?stico na estrutura da rede do ep?xi. A habilidade de reparo foi avaliada comparando ?reas danificadas por uma
indenta??o padr?o na superf?cie das amostras antes e depois do ciclo de reparo
para amostras com e sem a adi??o de E-MA-GMA. Os resultados sugerem a
presen?a de uma segunda fase de E-MA-GMA ap?s a cura, um aumento na
temperatura de transi??o v?trea (Tg) para todas as misturas com termopl?stico
quando comparadas ? ep?xi pura, a presen?a de uma ?nica Tg para misturas EMA-
GMA-ep?xi curadas com anidrido e mudan?as qu?micas e estruturais na rede
ep?xi devido ? adi??o de E-MA-GMA. Al?m disso, o desaparecimento de danos
causados por indenta??es em ?reas do material modificado com o termopl?stico
depois do ciclo de aquecimento confirmam o potencial no uso de E-MA-GMA como
agente de reparo. / Repair of damaged composite structural elements to restore pristine conditions and
meet regulatory requirements can be a great challenge. Thus, materials capable of
self-healing when damaged are of great interest. In one of the self-healing
approaches studied in the literature, thermoplastic is added to a thermosetting matrix
and the damaged material partially recovers its mechanical properties after a healing
cycle. This technique employs heat to trigger the healing process and partially reestablish
the mechanical properties of the composite material. In the present study,
poly(ethylene-co-methyl acrylate-co-glycidyl methacrylate) (E-MA-GMA)
thermoplastic was added to epoxy matrix and evaluated as a self-healing agent. The
influence of the type of hardener employed (anhydride or amine) on the properties of
the material was also investigated. Dynamic mechanical thermal analysis (DMTA)
was performed to evaluate changes in viscoelastic properties due to the addition of
thermoplastic. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was used to evaluate
chemical alterations in thermoplastic-epoxy systems. Atomic force microscopy (AFM)
was employed to examine the role of thermoplastic addition on epoxy network
structure. Healing ability was assessed by comparison of areas damaged by
indentations on the surface of samples before and after a healing cycle for materials
with and without E-MA-GMA addition. Results suggest the presence of a E-MA-GMA
second phase after curing, an increase in glass transition temperature (Tg) for all
thermoplastic blended samples as compared to neat epoxy, the presence of one
single Tg for epoxy anhydride hardened E-MA-GMA mixtures and chemical and
structural alterations on the epoxy network due to addition of E-MA-GMA. Further,
the elimination of visible damage areas of the material modified with thermoplastic
after a heating cycle supports the potential use of E-MA-GMA as healing agent.
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Caracteriza??o de um comp?sito utilizando cimento com agregado de res?duo pl?stico e res?duo de gessoOliveira, Fl?via Sousa de 21 December 2015 (has links)
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Previous issue date: 2015-12-21 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / A demanda por conforto ambiental em sistemas construtivos, no ?mbito da isola??o e conforto t?rmico, somada ao advento de novas leis que regulam os requisitos m?nimos de conforto, as exig?ncias dos consumidores pela ado??o de m?todos de produ??o mais ?limpos?, incentivaram o desenvolvimento do presente trabalho. O mesmo tem como objetivo caracterizar tecnologicamente as mat?rias-primas: res?duo termopl?stico de bot?o e res?duos de gesso para incorporar ao cimento, visando a produ??o de comp?sitos com propriedades de isola??o t?rmica: condutividade, difusividade, capacidade calor?fica e resistividade. As propriedades f?sicas, estruturais e morfol?gicas das mat?rias-primas foram investigadas atrav?s de an?lises de termogravimetria (TG), difra??o de raios X (DRX), fluoresc?ncia de raios X (FRX) e microscopia eletr?nica de varredura (MEV). Os resultados das an?lises indicaram caracter?sticas adequadas para a produ??o de comp?sito de matriz de cimento com adi??o de res?duos industriais termopl?sticos e res?duo de gesso, apresentando potencial de aplica??o destas mat?rias-primas em comp?sitos com propriedades de isola??o t?rmica. / The demand for environmental comfort in construction systems within the insulation and
thermal comfort, plus the advent of new laws regulating the minimum requirements of
comfort, disposal of solid industrial waste, construction waste, the requirements of consumers
by adopting construction methods "cleaner", encouraged the development of this work. Aims
technologically characterize the composite proposed in three types of samples (10%, 30% and
50% of thermoset plastic industrial waste) and raw materials: gypsum waste, cement and
plastic thermosetting industrial waste in order to produce the composite with properties of
thermal insulation: conductivity, thermal diffusivity, specific heat and resistivity. The
physical, structural and morphological properties of the raw materials were investigated by
thermogravimetry analysis (TG / DSC), X-ray diffraction (DRX), X-ray fluorescence (FXR)
and scanning electron microscopy (MEV). Obtaining mechanical properties through the
compression strength test. The analysis results indicate characteristics suitable for cement
matrix composite production with the addition of thermosetting plastic industrial waste and
gypsum waste, with potential application of these materials in composites with properties of
thermal insulation. Finally, assessing what proportion showed up with better performance.
Considering the analysis and testing carried out.
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Aplica??o de res?duo industrial para isolamento t?rmico: uma proposta para utiliza??o do poliuretano de mamona com agregado de res?duo pl?stico termofixoCruz, Michelle Paiva 31 July 2009 (has links)
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Previous issue date: 2009-07-31 / A aplica??o de isolantes t?rmicos em sistemas construtivos promove vantagens
com vistas ao conforto t?rmico de ambientes. E com isso, o aumento da
produtividade em locais de trabalho, a sensa??o de bem-estar e a diminui??o
dos custos com climatiza??o. A demanda por conforto ambiental, no ?mbito da
isola??o t?rmica, somada ao advento de novas leis que regulam os requisitos
m?nimos de conforto, as exig?ncias dos consumidores pela ado??o de m?todos
de produ??o mais ?limpos?, a fiscaliza??o quanto ? destina??o de res?duos
industriais, al?m da inser??o de produtos no mercado com apelos ambientais,
incentivaram o desenvolvimento da presente pesquisa. O presente trabalho
trata da aplica??o do poliuretano, visando comparar o desempenho t?rmico do
derivado de origem vegetal (?leo de mamona) com adi??o de res?duo pl?stico
termofixo em diferentes propor??es (5%, 10%, 15% e 20%), com o poliuretano
petrol?fero, a l? de vidro e a l? de rocha atrav?s da an?lise de suas
propriedades t?rmicas (condutividade t?rmica ? k, difusividade t?rmica ? e
capacidade calor?fica ? Cp). . Ap?s a realiza??o dos ensaios, os comp?sitos
estudados foram mo?dos e reutilizados como carga para novos comp?sitos.
Com base nos resultados dos ensaios de propriedades t?rmicas, constatou-se
que o material desenvolvido conduz menos calor que o poliuretano de petr?leo,
a l? de vidro e a l? de rocha, al?m de oferecer alta in?rcia t?rmica, bom
desempenho t?rmico e baixo custo. Assim como foi comprovada a
possibilidade de fabrica??o de novos comp?sitos para fins de isolamento,
reutilizando os comp?sitos testados
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Influência do uso de resíduo do processo bayer nas propriedades térmicas e mecânicas de compósitos de base polimérica reforçados com fibra de curauá (Ananas lucidus. Mill) / Influence of the bayer process residue in the thermal and mechanics properties of polymeric composites reinforced with curaua fiberCUNHA, Edinaldo José de Sousa 15 May 2015 (has links)
Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-03T11:53:43Z
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Previous issue date: 2015-05-15 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foram produzidos compósitos de poliéster isoftálico, utilizando-se a lama vermelha (LV) e fibras de curauá cardada (FCC) alinhadas e orientadas randomicamente, com e sem LV. Os compósitos foram fabricados pelo processo hand lay up e a moldagem por compressão. Foram produzidas placas de poliéster isoftálico, compósitos com a matriz de poliéster e LV e os compósitos com LV e FCC. Foram avaliadas as propriedades físicas, térmicas e mecânicas, dos compósitos. Constatou-se que o aumento de LV em 30% (v/v) melhora as propriedades mecânicas, térmicas e físicas dos compósitos. A adição de 25% (v/v) de FCC e LV a 5% (v/v) recupera em 84% o módulo de elasticidade comparado ao compósito com 10% (v/v) de FCC e 5% de LV. Em compósitos com 5% de FCC orientado randomicamente e 30 % (v/v) de LV apresenta recuperação de 29% do módulo de elasticidade. Em compósitos com 25% (v/v) de LV evidencia-se efetivo retardo de chama. Constata-se a influência da LV na condutividade térmica dos compósitos de poliéster isoftálico, com aumento de (92% a 0°C), (71% a 25°C) e (69% a 50°C) em compósitos com 30% de LV comparados com a matriz. A lama vermelha e a fibra de curauá podem ser insumos importantes na produção de compósitos de poliéster isoftálico, para a produção de painéis, paredes, divisórias internas e portas para construção civil. / In this work it was produced composite isophthalic polyester, using red mud (RM) and fibers of carded curaua (FCC) randomly oriented and aligned with and without red mud. The composites were made by hand lay-up process and compression molding. Isophthalic polyester plates were produced composites with polyester matrix and composites with RM and RM and FCC. Physical, thermal and mechanical properties of the composites were evaluated. It was found that the increase in RM in 30% (v/v) improves the mechanical, thermal and physical properties of the composites. The addition of 25% (v/v) FCC and RM 5% (v/v) recovering at 84% the modulus of elasticity compared to composite with 10% (v/v) and 5% FCC RM. In composites with 5% FCC randomly oriented and 30% (v/v) RM has 29% recovery of the modulus of elasticity. In composites with 25% (v/v) shows RM to be effective flame retardancy. LV is the influence of the thermal conductivity of the composite isophthalic polyester with increased (92% to 0 ° C) (71% at 25 ° C) (69% at 50 °C) composites with 30% LV compared with the matrix. The red mud and curaua fiber may be important inputs in composite isophthalic polyester, for the production of panels, walls, doors and internal partitions for construction.
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Concreto celular polim?rico: influ?ncia na adi??o de res?duo de poli?ster insaturado termofixoMelo, Guilherme F?bio de 23 March 2009 (has links)
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Previous issue date: 2009-03-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / This work addresses the production of lightweight concrete building elements, such as plates, prefabricated slabs for pre-molded and panels of fencing, presenting a singular
concrete: the Lightweight Concrete, with special properties such low density and good strength, by means of the joint use of industrial waste of thermosetting unsaturated
polyesters and biodegradable foaming agent, named Polymeric Lightweight Concrete. This study covered various features of the materials used in the composition of the Polymeric Lightweight Concrete, using a planning of factorial design 23, aiming at studying of the strength, production, dosage processes, characterization of mechanical properties and microstructural analysis of the transition zone between the light artificial aggregate and the matrix of cement. The results of the mechanical strength tests were analyzed using a computational statistics tool (Statistica software) to understand the behavior and obtain the ideal quantity of each material used in the formula of the Polymeric Lightweight Concrete. The definition of the ideal formula has the purpose of obtaining a material with the lowest possible dry density and resistance to compression in accordance with NBR 12.646/92 (≥ 2.5 MPa after 28 days). In the microstructural
characterization by scanning electron microscopy it was observed an influence of the materials in the process of cement hydration, showing good interaction between the
wrinkled face of the residue of unsaturated polyesters thermosetting and putty and, consequently, the final strength. The attaining of an ideal formula, given the Brazilian
standards, the experimental results obtained in the characterization and comparison of these results with conventional materials, confirmed that the developed Polymeric Lightweight Concrete is suitable for the production of building elements that are advantageous for construction / Neste trabalho ? abordada a aplica??o da tecnologia dos concretos leves ? produ??o de elementos construtivos, tais como placas pr?-fabricadas para lajes pr?-moldadas, pain?is
de veda??o e pe?as pr?-moldadas, e ao desenvolvimento de um concreto celular com propriedades especiais de baixa densidade e boa resist?ncia mec?nica, em fun??o da
utiliza??o conjunta de res?duo industrial de poli?ster insaturado termofixo (PIT) e espuma biodegrad?vel incorporadora de ar, denominado de Concreto Celular
Polim?rico (CCP) . O estudo abrangeu diferentes tra?os dos materiais empregados na composi??o do CCP, sendo utilizado um planejamento fatorial 23, para an?lises dos processos de dosagem e produ??o, caracteriza??o das propriedades mec?nicas, bem como an?lises microestruturais da zona de transi??o entre o agregado artificial leve (PIT) e a matriz de cimento. Os resultados dos testes de resist?ncia mec?nica foram analisados utilizando-se uma ferramenta computacional de estat?stica (Statistica Software) para compreens?o do comportamento e obten??o da concentra??o ideal de
cada material utilizado na formula??o do CCP. A defini??o da f?rmula ideal teve como finalidade a obten??o de um material com a menor densidade a seco poss?vel e resist?ncia ? compress?o que atendesse ? norma NBR 12.646/92 (≥ 2,5 MPa aos 28 dias). Na caracteriza??o microestrutural por microscopia eletr?nica de varredura, observou-se a influ?ncia dos materiais no processo de hidrata??o do cimento, onde
constatou-se boa intera??o entre o res?duo de PIT, cuja face ? enrugada, e a pasta de cimento. A obten??o da formula??o de um novo material que atende ? norma brasileira, os resultados experimentais obtidos nas caracteriza??es e compara??o desses resultados com materiais convencionais, comprovaram que o Concreto Celular Polim?rico desenvolvido ? adequado ? produ??o de elementos construtivos que apresentam vantagens quando aplicados ? constru??o civil
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Alternativas de ultima??o de res?duo pl?stico termofixoMedeiros, Otoniel Marcelino de 25 November 2005 (has links)
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Previous issue date: 2005-11-25 / In the present work it was developed originals alternatives of enveronmentally safe and economically viable destination of thermoset plastic residue from a button factory, which at presnte stores such residue tempor and in a way that is inconvenient to the atmosphere, a waiting safe solutions. As the residue is not recycleab and its burning leberates strongly aggressive gases, safe alternatives were researched. Inicially, ghe residue in incineration was performed in cement ovens with precise control ofe emission of gases, but it was proved inviable due to its low calorific power, as well as the liberation of free lead in the ashes. An original and feasible option was the residue confinemente in soil-ciment blocks, lohich resulted in blocks highly resistant to simple compression with structural block, and also a significant increase in thermal resistence. Was got up other options of original and important composites as: making of blocks for pr?-moulded flagstone, internal coating of walls with plaster being obtained good texture results, replenish of ceramic blocks and blocks with cement, also implying in increase of thermal resistance. Besides these original and scientific contributions, the it was technologically contribution of defreadation with suggestions of the material using torch of thermal plasm; for this was projected, built, characterized and tested a torch to it shapes it being obtained exciting results for the development of this technology come back for ending destruction from all the types of inconvenient garbage to the atmosphere / No presente trabalho desenvolveram-se alternativas originais de encaminhamento ambientalmente seguro e economicamente vi?vel de res?duo pl?stico termofixo de uma f?brica de bot?es que, no momento, estoca esse res?duo de forma tempor?ria e inconveniente ao ambiente, aguardando solu??es mais seguras. Como o res?duo n?o ? recicl?vel e sua queima libera gases fortemente agressivos ? vida, pesquisaram-se alternativas seguras e vi?veis, tanto do ponto de vista t?cnico como econ?mico. Inicialmente considerou-se a incinera??o do res?duo em fornos de cimento com controle de emiss?o de gases; mas, concluiu-se que a op??o era invi?vel pelo fato do res?duo apresentar baixo poder calor?fico e de sua incinera??o resultar na libera??o de chumbo em cinzas. Pesquisou-se, depois, a possibilidade de decomposi??o do material por meio do uso de tocha de plasma t?rmico. Para isto projetou-se, construiu-se e testou-se uma tocha de plasma para termodecomposi??o, adaptada para utilizar ar ? press?o ambiente como g?s indutor, em substitui??o ao arg?nio, comumente utilizado em tochas de baixa pot?ncia. Os resultados demonstraram a viabilidade t?cnica da proposta; contudo, do ponto de vista econ?mico, os resultados n?o foram positivos. Em seguida, considerou-se o confinamento em blocos de solo-cimento. Foram produzidos blocos que apresentaram resist?ncia ? compress?o simples equivalente a de blocos portantes tipo C e aumento da resist?ncia t?rmica em rela??o ao bloco do mesmo tipo sem adi??o de res?duo. Levantaram-se outras op??es de comp?sitos originais e importantes como: blocos para laje pr?-moldada; revestimento interno de alvenaria com gesso; enchimento de blocos cer?micos e blocos com argamassa de cimento. Al?m do aumento da resist?ncia t?rmica, os comp?sitos desenvolvidos utilizaram menos cimento em sua composi??o, implicando em redu??o de custos sem comprometimento da resist?ncia mec?nica
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Friction riveting of TI-6AL-4V and pultruded glass fiber reinforced thermoset polyester hybrid joints / Rebitagem por fricção de juntas híbridas de ti-6al-4v e Poliéster termofixo reforçado com fibra de vidroBorba, Natascha Zocoller 18 December 2015 (has links)
Submitted by Regina Correa (rehecorrea@gmail.com) on 2016-10-03T18:50:36Z
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Previous issue date: 2015-12-18 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Friction Riveting is an innovative spot joining technology for metal-polymer
hybrid structures. This MSc thesis provided for the first time in the literature, a
fundamental understanding on the Friction Riveting process for metal-thermoset
composites joints. Joints of Ti-6Al-4V rivet and pultruded glass fiber reinforced
thermoset polyester part were produced under three joining conditions with
different heat input. Thorough analytical techniques were used to understand
the physics of the process and the effect of the energy input on the final
microstructure of the joined parts, the physico-chemical changes in the
composite and the local and global mechanical properties of the joints. The
process temperature reached values up to 761 ± 2°C indicating intrinsic
degradation of the composite, formation of a softened/molten glass interlayer
between the rivet and the composite and complex metallurgical transformations
in the metallic rivet. Through monitoring of the process temperature and torque,
an unstable friction regime was observed for FricRiveting of pultruded
thermoset composites leading to distinguished extents of composite
degradation. The microstructure of the Ti-6Al-4V alloy changed across the
length of the rivet, from the equiaxed morphology to acicular structures in the
rivet tip, where plastic deformation occurred. Three microstructural zones were
proposed for each joint part including two thermo-mechanically affected zones
and a heat affected zone. Microhardness mapping was performed in the
metallic rivet evidencing an increase from the center to the tip of the rivet, with a
hardness increment of over 20% compared to the base material (HVTi6Al4V= 300-
320 HV). The glass interphase consolidated in the metallic surface reached
values of up to 974 HV followed by a drastic decrease to 24 HV in the polyester
matrix located out of the joint area. The ultimate bearing strength ranged
between 60 MPa and 166 MPa. Lesser composite degraded areas led to
stronger joints. Two failure modes were observed combining initial composite
bearing followed by final failure through shear of the rivet with partial rivet pullout
or by full rivet pull-out. Complex failure micro-mechanisms were observed
including the combination of cohesive and adhesive failures through the glass
layer and the damaged composite interface. Friction-riveted joints achieved an
ultimate lap shear strength of up to 80% to that of a similar bolted joint. A case
study for a presumptive truss bridge application of friction-riveted joints showed
a necessary of 92 rivets per truss node, 43% less than previous studies and
with potential for further optimization. / Rebitagem por Fricção é uma tecnologia de união pontual inovadora para
estruturas híbridas metal-polímero. Esta tese de mestrado apresenta pela
primeira vez na literatura um entendimento aprofundado do processo de
Rebitagem por Fricção para juntas de metal e compósito termofixo. Juntas de
rebite de Ti-6Al-4V e componente pultrudado de poliéster termofixo reforçado
com fibra de vidro foram produzidas seguindo três condições de processo com
diferentes aportes térmicos. Diversas técnicas analíticas foram utilizadas para
entender a física do processo e o efeito do aporte térmico na microestrutura
final dos componentes unidos, mudanças físico-químicas no compósito,
formação de camada vítrea intermediária entre o compósito e o rebite metálico
e transformações metalúrgicas. Através do monitoramento da temperatura
processual e do torque, um regime friccional não estável foi observado para a
Rebitagem por Fricção de compósito pultrudado termofixo resultando em
distintas extensões da degradação do compósito. A microestrutura da liga de
Ti-6Al-4V transforma-se ao longo da secção transversal do rebite, de uma
morfologia equiaxial no centro do rebite para uma estrutura acicular em sua
extremidade, onde ocorre deformação plástica. Três zonas microestruturais
foram propostas para cada componente da junta incluindo duas zonas termo
mecanicamente afetadas e uma termicamente afetada. Mapa de microdureza
foi realizado no rebite metálico evidenciando um aumento do centro para a
extremidade do mesmo, próximo a 20% comparado com o material de base
(HVTi6Al4V= 300-320 HV). A interfase vítrea consolidada na superfície do rebite
metálico apresentou dureza em torno de 974 HV seguido de um drástico
decaimento para 24 HV na matriz de poliéster localizada fora da região de
união. A tensão máxima de apoio variou entre 60 e 166 MPa. Juntas com
menor área degradada apresentaram os melhores desempenhos mecânicos
em ensaio quase estático de cisalhamento. Dois modos de falha foram
observados combinando um modo de falha inicial por deformação plástica
severa no compósito seguida de falha final por cisalhamento no rebite metálico
com parcial remoção do mesmo ou por remoção completa do rebite.
Complexos micro mecanismos de falha foram observados incluindo a
combinação de falha adesiva e coesiva através da interface entre interfase
vítrea e compósito degradado. Juntas rebitadas por fricção atingiram
resistência ao cisalhamento de 80% da obtida para juntas parafusadas. O
estudo de caso para uma ponte hipotética treliçada revelou um número
necessário de rebites de até 92 rebites por nó da ponte, 43% a menos que o
encontrado em trabalhos anteriores, com potencial para futuras optimizações.
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