Desenvolvimento de materiais fibrosos inteligentes para o reforço de alvenarias de enchimento sujeitas à ação sísmica

Abstract

O objetivo do presente trabalho consistiu no desenvolvimento de uma nova classe de polímeros reforçados por fibras, nomeadamente Varões Compósitos Entrançados (BCR´s). Assim, o objetivo traçado para a presente tese centrou-se no desenvolvimento de BCR´s com pseudoductilidade com vista ao melhoramento do desempenho mecânico e BCR´s com monitorização que permitam monitorizar deformações experimentadas pelo reforço quando solicitado por uma determinada ação mecânica. Assim, numa primeira parte do trabalho foram desenvolvidas técnicas que permitissem a produção de BCR´S com a incorporação das tecnologias mencionadas anteriormente. Para além disso, neste âmbito, foram igualmente adaptados métodos de ensaio que permitissem avaliar o desempenho associado à pseudoductilidade e à capacidade de monitorização dos varões. Para o desenvolvimento de BCR´s com Pseudoductilidade foram exploradas duas abordagens, nomeadamente: (a) pseudoductilidade a partir da incorporação de materiais fibrosos com diferentes propriedades mecânicas (alongamento na rotura); (b) pseudoductilidade a partir da utilização de materiais dúcteis (aço) em combinação com fibras de Vidro e Basalto. Desta forma, foi possível concluir que a partir de fibras com diferentes alongamentos na rotura é possível induzir um comportamento pseudo-ductil em BCR´s. No que diz respeito à monitorização, foram estudadas as seguintes situações: (a) introdução de filamentos intrinsecamente condutores; (b) funcionalização de filamentos de fibra de vidro com materiais condutores, nomeadamente nanotubos de carbono. No âmbito do presente estudo foi possível desenvolver novas funcionalizações no que diz respeito aos BCR no sentido de as capacitar de propriedades piezoresistivas em ensaios de tração cíclicos.

The aim of this work was to develop a new class of fiber reinforced polymers, namely Braided Composite Rods (BCR's). Thus, the objective outlined for this thesis focused on the development of BCR's with pseudoductility to improve the mechanical performance and BCR's with capability that allows the monitoring of deformations experienced by reinforcement when requested by specific action. Thus, in the first part of the thesis, the techniques associated with the BCR's development process for the incorporation of the previously described technologies are described. In this context, new tests methods were also studied and developed. For the development of BCR's with pseudoductility, two techniques were explored, namely: (a) pseudoductility from the incorporation of fibrous materials with different mechanical properties (elongation at break); (b) pseudoductility from the use of ductile materials (steel) in combination with fiberglass and Basalt. Thus, it was possible to conclude that from fibers with different elongations at break, it is possible to induce a pseudo-ductile behavior in BCR's. With regard to self-sensing, the objective was to study the following techniques: (a) introduction of intrinsically conductive filaments; (b) functionalization of glass filaments with conductive materials, namely carbon nanotubes. Within the scope of this study, it was possible to develop new functionalizations with regard to BCR in order to enable them to have piezoresistive properties in cyclic tensile tests.