Fibras de Carbono (CFRP)

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Vigas de concreto armado reforçadas com fibras de carbono /

Vigas de concreto armado reforçadas com fibras de carbono /

Conforme Karbhari e Seible (s.d.), os polímeros reforçados com fibras de carbono (PRFC) ou carbon fibre reinforced polymers (CFRP), como são mais conhecidos, têm sido pesquisados nos EUA, principalmente na Universidade da Cálifómia, San Diego (UCSD), direcionando sua aplicação para recuperação e novas construções da infra-estrutura de transporte e desenvolvendo técnicas para recuperação de pilares de concreto que apresentem desempenho insatisfatório. Também telas laminadas de polímeros armados com fibras têm sido utilizadas para recuperar tubulações de água; mantas com várias camadas de polímeros reforçados com fibras para reforçar paredes e lajes; e ainda, têm-se substituído tabuleiros de pontes de concreto armado por novos tabuleiros de polymer matrix composites (PMC), ou compósito de matriz polimérica (CMP). Segundo Meier (1982, 1987a e 1987b), esses materiais vêm sendo utilizados com maior freqüência em pontes suspensas e estaiada e, conforme Wolf e Miessler (1989) e Technik (1991), a aplicação mais recente é de cabos de protensão.
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Modelos analíticos para a previsão do desempenho de pilares confinados com fibras de carbono

Modelos analíticos para a previsão do desempenho de pilares confinados com fibras de carbono

A construção do modelo numérico de betão armado totalmente confinado teve por base o modelo anterior, ao qual foi acrescentado o confinamento, que neste caso é formado por três camadas de manta em fibra de carbono (CFRP). A manta com espessura de 0,113mm é composta por fibras de carbono alinhadas em duas direções ortogonais embebidas em resina epóxi, possuindo, por esta razão, um comportamento ortotrópico. Contudo, dado que as fibras foram orientadas na direção longitudinal e circunferencial do cilindro e pelo facto da expansão do cilindro produzido pelo carregamento monotónico resulta, principalmente, na solicitação na direção tangencial, é possível simplificar o problema ao assumir que o confinamento possui comportamento linear elástico e isotrópico. Este facto traz ganhos significativos no tempo de cálculo do problema. Porém, esta abordagem obriga a adaptação da rigidez do confinamento, a qual é realizada por ajuste do módulo de Young da manta em
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Aplicação de Laminados de Fibras de Carbono no Reforço de Pilares de Betão Armado

Aplicação de Laminados de Fibras de Carbono no Reforço de Pilares de Betão Armado

As tiras de laminado de fibras de carbono aplicadas no reforço dos pilares foram cedidas pela empresa S&P. Segundo o fabricante, este material compósito desenvolve um módulo de elasticidade da ordem dos 150 GPa e uma resistência à tracção próxima dos 1500 MPa, S&P (1998). Os valores das propriedades do material fornecido foram determinados por intermédio de ensaios de tracção uniaxial em provetes de 231 mm de comprimento, efectuados em prensa servo-controlada da marca Instron, série 4208. O módulo de elasticidade foi determinado por intermédio de um extensómetro (clip-gauge) fixado na parte central do provete, com um campo de leitura de 50 mm. O ensaio foi efectuado com uma velocidade de 1 mm por minuto. Os resultados obtidos estão incluídos na Tabela 4. Constata-se que o módulo de elasticidade e a tensão máxima obtidos são ligeiramente superiores aos valores indicados pelo fabricante.
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Distribuição otimizada do reforço com fibras de carbono em lajes de concreto armado.

Distribuição otimizada do reforço com fibras de carbono em lajes de concreto armado.

este trabalho é determinada a região de aplicação do reforço com fibras de carbono em lajes de concreto utilizando-se um procedimento de otimização topológica. Embora o procedimento seja aplicado em lajes, a técnica pode ser usada em qualquer estrutura de concreto armado a ser reforçada. As simulações numéricas foram feitas através do Método dos Elementos Finitos, associadas ao procedimento automático de otimização topológica, para indicação da região ótima de posicionamento do reforço. A influência de alguns aspectos do comportamento estrutural da laje no resultado da otimização é apresentada: fissuração do concreto; condições de apoio e de carregamento; e taxa de reforço. Foram verificados os ganhos em termos de rigidez e de resistência das peças reforçadas. A comparação com técnicas convencionais de reforço mostrou que a otimização topológica pode ser uma ferramenta bastante útil para a definição da região do reforço, podendo levar a uma economia de material.
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Avaliação dos efeitos ambientais nas propriedades do compósito de poliamida 6,6/fibras de carbono

Avaliação dos efeitos ambientais nas propriedades do compósito de poliamida 6,6/fibras de carbono

A partir do terceiro teste até o quinto, foi mantida a proporção de 60% para matriz e 40 % para fibra (em volume). No terceiro teste manteve-se pressão 2,0 MPa que ainda causou defeitos superficiais, assim, no quarto e quinto testes foi reduzido ainda mais a pressão para 1,5 MPa para conseguir uma prensagem mais homogênea entre todas as partes do molde; outra modificação foi a diminuição do número de camadas, nos 3 primeiros testes empregaram-se 15 camadas, como a poliamida 6,6 utilizada na pesquisa foi na forma de pó e o pó tem um volume maior que se fosse em forma de filme, ao final do empilhamento a altura do compósito ultrapassava o limite do molde, uma das possíveis causa para deformação das fibras de carbono, então diminui-se para 12 camadas no total.
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Estudo dos critérios de falhas em compósitos PPS/fibras de carbono utilizando elementos finitos

Estudo dos critérios de falhas em compósitos PPS/fibras de carbono utilizando elementos finitos

Considerando que o compósito termoplástico do tipo PPS/C – Poli(sulfeto de fenileno) reforçado com fibras de carbono está surgindo como uma alternativa a compósitos poliméricos termorr[r]

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Compósito cimentício reforçado com fibras de carbono para recuperação de monumentos históricos.

Compósito cimentício reforçado com fibras de carbono para recuperação de monumentos históricos.

O intemperismo, como fenômeno natural, atinge não somente materiais produzidos pelo homem, como também construções feitas de rochas naturais. No entanto, a evolução intempérica geralmente ocorre em ritmo muito lento em relação à duração dos empreendimentos humanos. Contudo, há situações em que este se acelera, afetando as obras de engenharia, sobretudo as obras de arte, monumentos históricos e fachadas de igrejas consideradas patrimônio da humanidade. O presente trabalho investigou o efeito da adição de fibra de carbono em compósitos cimentícios de resíduos de esteatito visando à recuperação de peças confeccionadas com este mineral, popularmente conhecido como “pedra-sabão”. As propriedades físico-mecânicas tais como, densidade volumétrica e resistência mecânica à flexão foram investigadas neste experimento. Concluiu-se que a adição de fibra de carbono aumenta significativamente a resistência mecânica dos compósitos além da redução de seu peso específico, permitindo o reaproveitamento de um maior percentual de resíduos de esteatito no compósito final. Palavras-chave: reaproveitamento de resíduos de esteatito, fibras de carbono, compósitos cimentícios, propriedades mecânicas, planejamento estatístico de experimento.
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Recuperação de fibras de carbono presentes em descarte industrial de compósito p...

Recuperação de fibras de carbono presentes em descarte industrial de compósito p...

Caso deseje-se reutilizar as fibras de carbono recuperadas, estes fatores de qualidade superficial devem ser analisados. É esperado que a superfície das fibras de carbono recuperadas esteja limpa de contaminações e livres de resíduos da matriz polimérica anterior. Não apenas contaminações superficiais, mas também poros e outros defeitos podem atuar como um impedimento para que ocorra uma impregnação eficaz de uma nova matriz polimérica, podendo causar o destacamento das fibras de carbono da matriz polimérica devido à baixa aderência como a literatura indica (AKBAR; GÜNGÖR, 2014; DAI et al., 2011a; HAN; OH; KIM, 2014a, 2014b; KAFI et al., 2014; MONTES-MORÁN; YOUNG, 2002; XU; LI; DING, 2013).
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Confinamento por cintagem total e parcial de elementos de betão com mantas de fibras de carbono

Confinamento por cintagem total e parcial de elementos de betão com mantas de fibras de carbono

Neste trabalho foram utilizados dois tipos de manta flexíveis de fibras de carbono curadas “in situ”, uma designada comercialmente por CF130 S&P 240 com 300 gramas de fibra por m 2 de manta, com 0.176 mm de espessura efectiva, e outra com referência CF120 S&P 240 de 200 gramas de fibra por m 2 de manta, com 0.117 mm de espessura efectiva. Segundo o distribuidor degussa, ambas as mantas têm resistência à tracção superior a 3800 Mpa, módulo de elasticidade segundo a direcção das fibras de 240 Gpa e extensão última próxima de 1.55 %. As mantas foram fornecidas em rolos de 50 m de comprimento por 0.3 m de largura (Figura 2.1).
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Análise do desempenho da ancoragem do reforço de fibras de carbono em vigas submetidas à flexão

Análise do desempenho da ancoragem do reforço de fibras de carbono em vigas submetidas à flexão

O reforço e a recuperação de concreto armado têm-se tornado cada vez mais frequente, devido ao envelhecimento da estrutura ou à aplicação indevida de cargas. Também há a possibilidade de a construção ter sido mal executada e/ou planejada. Por isso, existem alguns métodos de reforço estrutural, com a finalidade de readequar a estrutura em questão. Este trabalho tem como objetivo analisar o reforço de compósitos de fibras de carbono em vigas de concreto armado, submetidas ao esforço de flexão simples, avaliando a aplicação de carga centralizada em vigas biapoiadas. Foram utilizadas vigas de referência sem reforço, vigas apenas com reforços laminados e vigas com lâminas e ancoragem do tipo “U”. Para isso, foi feito um estudo teórico sobre o assunto, posteriormente, a aplicação dos reforços, para então a realização dos ensaios. Com a obtenção dos dados, puderam ser feitas as comparações do método escolhido com valores teóricos calculados e entre os diferentes tipos de aplicações. Com a finalização do estudo, foi possível concluir que o reforço para a flexão simples é eficiente e que se faz desnecessária a aplicação da ancoragem extra, já que a lâmina por si só, neste caso, possui comprimento suficiente para cumprir a função de ancoragem reta. É muito importante que haja novos estudos na área, com outros métodos e análises diferentes, pois as pesquisas em concreto armado reforçados ainda são muito recentes e escassas.
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Estudo do tratamento superficial de fibras de carbono para aplicação no setor aeronáutico

Estudo do tratamento superficial de fibras de carbono para aplicação no setor aeronáutico

A estabilidade térmica das fibras PAN é fornecida até aproximadamente 115 °C, e há três etapas básicas sucessivas para a conversão de fibras de PAN em fibras de carbono. A primeira etapa consiste na formação da poliacrilonitrila oxidada (PANox), que ocorre por estabilização oxidativa do precursor, que sofre estiramento e oxidação simultaneamente na faixa de 180 – 300 °C por um período de 30 minutos a duas horas. Por consequência desta etapa, a fibra PAN se transforma de termoplástica para termorrígida cíclica com a interação do oxigênio na estrutura molecular. Durante a estabilização ocorre aumento da densidade das fibras e, o grau de estabilização pode ser medido pela porcentagem de oxigênio ou pelo aumento de densidade (LEVY NETO, PARDINI, 2006; WIEBECK, 2005).
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REFORÇO HÍBRIDO À FLEXÃO DE VIGAS “T” DE CONCRETO ARMADO COM COMPÓSITOS DE FIBRAS DE CARBONO E FIBRAS DE VIDRO

REFORÇO HÍBRIDO À FLEXÃO DE VIGAS “T” DE CONCRETO ARMADO COM COMPÓSITOS DE FIBRAS DE CARBONO E FIBRAS DE VIDRO

Recentes pesquisas estudam o uso de novos materiais ou novas técnicas para o reforço das estruturas de concreto, ou a aplicação de materiais e técnicas já existentes no mercado. Os FRP (Fibers Reinforced Polymer) ou como são tratados nesta tese, PRF (Polímeros Reforçados com Fibras) vêm sendo utilizados e pesquisados em diversas obras e universidades, [Chansawat et al. (2009), Lenwari e Thepchatri (2009), Dash (2009), Belarbi (2010), Dias (2010), Ceci et al. (2011), Farahbod e Mostofinejad (2010), Kim e Shin (2010), El-Hacha e R. Chen (2011), Gomes et at. (2013), Guan e Burgoyne (2013), Kai et al. (2011), Matthys (2013), Tajaddini et al. (2013), Takahashi et al. (2013), Teng et al. (2013) e Vuddandam et al. (2013)]. Esses polímeros são reforçados com fibras contínuas. As mais utilizadas são fibras de carbono, de vidro e de aramida que, quando imersas em uma matriz polimérica, ficam protegidas e passam a trabalhar como um único elemento, formando um material compósito. A Figura 1.1 ilustra o número de pesquisas realizadas de 1980 até 2013, mostrando a evolução das pesquisas com uso de materiais compósitos.
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Aderência à madeira de polímeros reforçados com fibras de carbono sob temperaturas elevadas

Aderência à madeira de polímeros reforçados com fibras de carbono sob temperaturas elevadas

Balseiro A. Reforço e reabilitação de vigas de madeira por pré-esforço com laminados FRP [dissertação]. Porto: Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto; 2007. Bakis CE, Bank LC, Brown VL, Cosenza E, Davalos JF, Lesko JJ  et  al. Fiber-Reinforced Polymer Composites for construction — state-of-the-art review. Journal of Composites for Construction  2002;  6(2):  73-87. http:// dx.doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0268(2002)6:2(73) Fiorelli J, Dias AA. Utilização de fibras de carbono e de fibras de vidro para reforço de vigas de madeira [dissertação]. São Carlos: Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo; 2002.
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Estruturas inteligentes utilizando betão e polímero reforçado com fibras de carbono

Estruturas inteligentes utilizando betão e polímero reforçado com fibras de carbono

Com base nos resultados obtidos, podemos constatar que a introdução de fibras de carbono não altera o desenvolvimento das resistências mecânicas e da resistividade. Os valores médios da resistência à compressão são sempre inferiores nos provetes com fibra, sendo no entanto a resistividade eléctrica superior nestes também. Tal deve-se à maior porosidade do betão com fibra, devido precisamente à inserção das fibras [60]. A curva que representa a evolução da resistividade eléctrica com a idade tem um comportamento semelhante à que relaciona a resistência à compressão com a idade, como pode ser comprovado através das figuras 60 e 61. Este fenómeno era de esperar, devido à redução do volume de água nos poros da matriz e as alterações ocorridas na microestrutura do betão. Comparando a resistividade eléctrica com a resistência à compressão, obtemos as relações apresentadas nas figuras 62 e 63.
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Comportamento de pilares de betão armado reforçados com laminados de fibras de carbono

Comportamento de pilares de betão armado reforçados com laminados de fibras de carbono

Os resultados obtidos em ensaios cíclicos com elementos de pilar de betão armado pré- e pós-reforçados com laminados de fibras de carbono são apresentados e analisados no presente trabalho. Verificou-se que, desde que as operações de reforço sejam devidamente efectuadas e a qualidade dos materiais aplicados seja assegurada, os laminados permitem aumentar significativamente a capacidade de carga de pilares de betão armado danificados.

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Estudo da aplicabilidade do sistema pultrudado de fenólica/fibras de carbono em cabos condutores

Estudo da aplicabilidade do sistema pultrudado de fenólica/fibras de carbono em cabos condutores

Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo avaliar a aplicabilidade do sistema pultrudado de resina fenol formaldeído reforçada com fibras de carbono como núcleo de cabos condutor[r]

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Contribuição ao estudo das propriedades fisicas e mecanicas dos polimeros reforçados com fibras de carbono

Contribuição ao estudo das propriedades fisicas e mecanicas dos polimeros reforçados com fibras de carbono

0 correto funcionamento do sistema de reforvo, ou de recupefa9ao, de estruturas de concreto com o uso de polimeros reforvados com :fibras de carbono (PRFC), tern c[r]

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Análise do efeito higrotérmico no comportamento em fadiga de compósitos de PPS/fibras de carbono

Análise do efeito higrotérmico no comportamento em fadiga de compósitos de PPS/fibras de carbono

Resumo: O contínuo crescimento na utilização de compósitos termoplásticos em componentes estruturais na indústria aeroespacial deve- se, primordialmente, à flexibilidade de projeto, excelência de suas propriedades mecânicas e baixa massa específica, aliadas aos elevados valores de resistência mecânica e rigidez e baixa incidência de corrosão, atendendo aos severos requisitos de desempenho quando em serviço dessas estruturas. Componentes com exigências estruturais, quando expostos a ambientes agressivos como elevada temperatura e umidade, podem ter suas propriedades mecânicas sensibilizadas por esses fatores ambientais, e devem ser cuidadosamente avaliados antes de serem colocados em serviço. Em função do que foi exposto este trabalho tem como objetivo contribuir para a avaliação do efeito higrotérmico na resistência à fadiga do compósito termoplástico PPS/fibras de carbono. Os materiais estudados foram cedidos pela empresa holandesa TenCate, fornecedora de laminados da Airbus e EMBRAER. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que compósitos de PPS/fibras de carbono apresentam um aumento nos valores de resistência à tração quando condicionados higrotermicamente, devido à plasticização desta matriz polimérica, aumentando, consecutivamente, sua tenacidade à fratura. Entretanto, a partir dos ensaios realizados, foi constatado que o condicionamento higrotérmico não alterou de forma significativa o comportamento de vida em fadiga dos laminados PPS-C.
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Aplicação de laminado de polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC) inserido...

Aplicação de laminado de polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC) inserido...

O reforço de elementos estruturais de concreto armado com uso de polímeros reforçados com fibras de carbono (PRFC) está cada vez mais conhecido, seguro e acessível. Em todo o mundo, a aplicação do PRFC vem sendo estudada sob diversas técnicas. Características como elevada resistência à tração e à corrosão, baixo peso, facilidade e rapidez de aplicação são os principais fatores para essa disseminação. Em particular, a técnica aqui estudada é conhecida como Near Surface Mounted (NSM), que consiste na inserção de laminados de PRFC em entalhes realizados no concreto de cobrimento de elementos de concreto armado. Com dupla área de aderência, ela vem a suprir uma deficiência comum no reforço colado externamente, que é o seu destacamento prematuro. Como nas demais técnicas de reforço à flexão, o material é colado na região do concreto tracionado. Sabe-se que, na prática da intervenção, essa região frequentemente encontra-se danificada por razões diversas, como fissuração causada por ações externas, corrosão da armadura e deterioração do concreto, o que exige a sua prévia reparação. Considerando que a boa qualidade desse reparo é imprescindível à eficiência do reforço, propõe-se uma inovação técnica pela reconstituição da face tracionada da viga com um compósito cimentício de alto desempenho, que sirva como substrato para aplicação do PRFC e elemento de transferência de esforços à estrutura a ser reforçada. Produzido à base de cimento Portland, fibras e microfibras de aço, o compósito tem também potencial para retardar a abertura de fissuras e aumentar a rigidez da viga, melhorando o aproveitamento do reforço. Com apoio da Mecânica do Fraturamento, foi possível encontrar as taxas de fibras e microfibras de aço a serem adicionadas a uma matriz cimentícia especialmente desenvolvida. Foram realizados ensaios de aderência para estudar o processo de transferência de tensões cisalhantes do laminado para o compósito na zona de ancoragem da viga. Uma vez conhecido o comportamento do sistema, foram ensaiadas vigas de concreto armado de tamanho representativo de estruturas reais, em três diferentes versões de ancoragem do laminado, sendo duas delas com uso do compósito cimentício. Comprovou-se a eficiência da inovação proposta, constatando-se o aumento da rigidez e da capacidade de carga da viga reforçada, com excelente aproveitamento do laminado. Além disso, as fibras e microfibras diminuíram a abertura das fissuras em estágios mais avançados de carregamento, sem que se observasse fissuras horizontais próxima ao reforço, que poderiam indicar destacamento iminente do laminado de PRFC.
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Pilares de betão armado reforçados com laminados de fibras de carbono

Pilares de betão armado reforçados com laminados de fibras de carbono

Para se poder aplicar esta técnica de reforço é necessário abrir roços nas faces dos pilares para inserção dos laminados de fibras de carbono, e perfurações na sapata para fixação destes à sapata. Os laminados são cravados no betão por intermédio de uma resina epóxida e a selagem das furações da sapata é feita com uma argamassa epóxida de características diferentes da primeira. Durante as betonagens, em dois elementos de pilar não foi garantido o recobrimento de 20 mm pretendido, devido a deficiente posicionamento das armaduras longitudinais. Por este facto, houve necessidade de cortar o estribo mais próximo da sapata. Para garantir o reforço proporcionado pelos estribos cortados, aplicou-se uma cinta em tecido de fibras de carbono. Trata-se de um procedimento de fácil execução que deve ser implementado no caso de haver necessidade de cortar estribos para garantir o devido posicionamento dos laminados.
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