Publicação: Produção e análise de compósitos epóxi e fibras vegetais para reforço à flexão em vigas de concreto armado
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
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Orientador
Coorientador
Cunha, Jesiel
Resumo
O presente trabalho tem por objetivo analisar a viabilidade técnica da produção e aplicação
de polímeros reforçados com fibras vegetais (PRFVeg) como reforço de estruturas em
concreto armado. Para tanto, desenvolveu-se um programa experimental, onde compósitos
com teores de aproximadamente 50%, 60% e 70% em volume de fibras foram produzidos,
e suas propriedades mecânicas à tração foram determinadas para avaliar o teor de fibras e
tipo de reforço com melhor desempenho mecânico. Foram adotadas na produção dos
PRFVeg, matriz epóxi e fibras vegetais de rami e sisal e seu desempenho foi comparado com
compósitos de matriz epóxi reforçada com fibras de carbono (PRFC). O programa
experimental foi constituído por duas fases, uma primeira onde foram produzidos e
caracterizados os PRFVeg. Na segunda fase, com o objetivo de comparação de desempenho
estrutural, foram produzidos os reforços vegetais e aplicados em vigas de concreto armado
com diversos tipos de PRF (carbono, rami e sisal), que foram submetidas ao ensaio de flexão,
em três pontos, até a ruptura. Os reforços foram ancorados nas vigas de duas formas, pela
colagem do reforço na superfície do concreto (CSCC) e em entalhes na camada de
cobrimento (CEC), avaliando a melhor condição de reforço e método de ancoragem.
Paralelamente ao programa experimental, foram realizadas simulações numéricas, utilizando
o método dos elementos finitos, para dimensionar os reforços nas vigas e simular aplicações
diferentes das experimentais, estendendo o estudo da aplicação dos compósitos propostos
como reforço em estruturas de concreto armado. Os resultados obtidos mostraram que os
PRFVeg apresentaram desempenho similar aos já consagrados compósitos com fibras de
carbono, aplicados como reforço à flexão de vigas de concreto armado, obtendo incremento
de carga de até 76% para os reforços de rami ancorados pela técnica CSCC.
Abstract
The present study aims to analyze the production and application of vegetable fibers
reinforced polymers (VegFRP) to the reinforcement of reinforced concrete structures. It has
been produced composites with contents of about 50% 60% and 70% in fiber volumes. The
composites tensile mechanical properties have been determined to evaluate the fiber content
and arrangement with the best mechanical performance. Epoxy matrix and ramie and sisal
vegetable fibers have been adopted in the production of VegFRP and their performance has
been compared to epoxy matrix composites reinforced with carbon fibers (CFRP). The
experimental program had been constituted by two phases, the first one in which VegFRP
have been produced and characterized. In the second phase, vegetable reinforcements have
been produced and applied in reinforced concrete beams, which have been subjected to threepoint
flex testing. The reinforcements have been anchored to the beams in two forms, glued
to the concrete surface and in notches on the covering layer. In parallel to the experimental
program it has been performed numerical simulations using the finite elements method to
dimension the reinforcements in the beams and simulate applications different from the
experimental ones. The obtained results have showed that VegFRP have presented similar
performance to the composites with carbon fiber applied as bending reinforcement of
reinforced concrete beams. The load increase up to 76% to the ramie VegFRP anchored by
the bonding technique of reinforcement on the concrete surface.
Palavras-chave
Engenharia civil, Concreto armado - Estrutura, Compósitos poliméricos, Fibras de celulose, Reforço estrutural, Estruturas de concreto armado, Compósitos com fibras de carbono, Compósitos com fibras vegetais, Structural reinforcement, Reinforced concrete structures, Carbon fibers composites, Vegetable fibers composites
Citação
FRANCKLIN, Henrique Machado. Produção e análise de compósitos epóxi e fibras
vegetais para reforço à flexão em vigas de concreto armado. 2017. 176 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017. http://doi.org/10.14393/ufu.di.2017.235