Influência do efeito de exposições ambientais no comportamento pós-fissurado de um BAC reforçado com fibras de aço

Neste trabalho apresentam-se os principais resultados do estudo da influência de certo tipo de exposições ambientais no comportamento pós-fissurado de betão auto-compactável reforçado com fibras de aço, BACRFA. Para o devido efeito foram produzidos diversos provetes prismáticos de BACRFA. Inicialmente os provetes foram sujeitos a ensaios cíclicos de flexão em três pontos, com o objetivo de se induzir dois níveis de pré-fissuração distintos, respetivamente, com uma abertura de fenda de 0.3 e 1.0 mm. Posteriormente, os provetes pré-fissurados foram submetidos a três tipos de exposição ambiental durante um período de dezoito meses. Por fim caracterizou-se o desempenho mecânico dos provetes após exposição ambiental.

Ensaio à rotura de protótipo de edifício em lajes de betão auto-compactável reforçado com fibras

O presente artigo descreve a investigação experimental realizada para avaliar as potencialidades da utilização de betão auto-compactável reforçado com fibras de aço (BACRFA) na construção de lajes fungiformes de edifícios de habitação e comércio, onde as fibras são o único reforço aplicado nas lajes. Para tal foi construído um protótipo deste tipo de edifícios, à escala 1:4, e ensaiado para condições de carga que permitissem avaliar o seu comportamento em serviço e em rotura. Estes ensaios foram complementados por um extenso programa experimental de caracterização do comportamento mecânico do BACRFA. Os ensaios de fluência no protótipo demonstraram a não ocorrência de fendas, bem como uma deformação dentro dos limites aceitáveis para este tipo de construção até uma sobrecarga de aproximadamente 40 kN/m2. No ensaio à rotura, o protótipo desenvolveu elevada capacidade de carga e rotura dúctil por flexão com formação de padrão difuso de fendas. Os resultados obtidos evidenciaram que o BACRFA desenvolvido demonstra potencial para ser utilizado no tipo de aplicação em causa com benefícios técnico e económicos.

Durabilidade do betão auto-compactável reforçado com fibras de aço

A durabilidade é um dos aspetos mais importantes que o betão deve garantir, devido à sua fundamental incidência na vida útil das estruturas. Devido ao número crescente de estruturas degradadas prematuramente, a durabilidade das estruturas de betão tem sido uma preocupação constante no meio técnico da construção. As estruturas de betão reforçado com fibras de aço (BRFA) estão sujeitas à penetração de cloretos e à ação da carbonatação que causam a corrosão das fibras de aço, o que pode influenciar negativamente o desempenho estrutural e a durabilidade do betão. A investigação da durabilidade do betão auto-compactável reforçado com fibras de aço (BACRFA) é ainda escassa, nomeadamente, os aspetos relacionados com a resistência à corrosão das fibras, suscitando a dúvida se a corrosão das fibras pode, ou não, provocar o destacamento do betão envolvente. Neste contexto, foi realizado um trabalho experimental com provetes de BACRFA e provetes de betão auto-compactável (BAC) sem fibras com o objetivo de avaliar os efeitos da corrosão das fibras de aço na durabilidade do BACRFA. Os resultados obtidos para os diferentes betões em estudo são apresentados e analisados.

Modelo para calcular a resistência à punção de lajes lisas simétricas reforçadas com fibras de aço

O presente artigo discute a metodologia de um novo modelo para calcular a resistência à punção simétrica de lajes de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA). O modelo é fundamentado na teoria da fissura crítica de cisalhamento de Muttoni e seus coautores e na proposta do ModelCode10 para simular o comportamento pós-fissuração do CRFA. O desempenho do modelo é avaliado a partir de um banco de dados (BD), coletado da literatura técnica, que totaliza 154 lajes. Os resultados são avaliados em função da precisão, da dispersão e do nível de conservadorismo, a partir do parâmetro λ=Vexp/Vteo, sendo Vexp e Vteo, respectivamente, os resultados obtidos do BD e do modelo. Finalmente, para confirmar o desempenho do modelo, os seus resultados são comparados a outros 7 modelos da literatura técnica e ambos são classificados segundo o critério modificado de Collins, o Demerit Points Classifications – DPC.

Mechanical fatigue performance of PCL-chondroprogenitor constructs after cell culture under bioreactor mechanical stimulus

In tissue engineering of cartilage, polymeric scaffolds are implanted in the damaged tissue and subjected to repeated compression loading cycles. The possibility of failure due to mechanical fatigue has not been properly addressed in these scaffolds. Nevertheless, the macroporous scaffold is susceptible to failure after repeated loading-unloading cycles. This is related to inherent discontinuities in the material due to the micropore structure of the macro-pore walls that act as stress concentration points. In this work, chondrogenic precursor cells have been seeded in Poly-ε-caprolactone (PCL) scaffolds with fibrin and some were submitted to free swelling culture and others to cyclic loading in a bioreactor. After cell culture, all the samples were analyzed for fatigue behavior under repeated loading-unloading cycles. Moreover, some components of the extracellular matrix (ECM) were identified. No differences were observed between samples undergoing free swelling or bioreactor loading conditions, neither respect to matrix components nor to mechanical performance to fatigue. The ECM did not achieve the desired preponderance of collagen type II over collagen type I which is considered the main characteristic of hyaline cartilage ECM. However, prediction in PCL with ECM constructs was possible up to 600 cycles, an enhanced performance when compared to previous works. PCL after cell culture presents an improved fatigue resistance, despite the fact that the measured elastic modulus at the first cycle was similar to PCL with poly(vinyl alcohol) samples. This finding suggests that fatigue analysis in tissue engineering constructs can provide additional information missed with traditional mechanical measurements.

Influência da corrosão no comportamento ao arrancamento de fibras de aço no betão auto-compactável

Quando adicionadas ao betão, a possibilidade de corrosão das fibras de aço , devido à penetração de cloretos e ação da carbonatação, é um parâmetro de durabilidade no betão auto-compactável reforçado com fibras de aço (BACRFA) que requer especial atenção. No BACRFA fendilhado, a corrosão tende a ocorrer nas fibras de aço que atravessam as fissuras, o que pode afetar o seu comportamento à flexão. Deste modo, o estudo do comportamento interfacial fibra/matriz é importante para a compreensão dos efeitos da corrosão das fibras de aço no comportamento mecânico e na durabilidade das estruturas de BACRFA. Com o intuito de avaliar estes efeitos, no presente trabalho desenvolveu-se um ensaio experimental de arrancamento de fibras de aço em BAC fendilhado, sujeitas previamente à ação da corrosão por exposição a um ambiente agressivo de cloretos, sendo a corrosão avaliada por intermédio de técnicas eletroquímicas. Os ensaios eletroquímicos realizados revelaram que a probabilidade de corrosão das fibras de aço num ambiente com cloretos é superior a 90%. No mesmo ambiente, a susceptibilidade para a corros ão das fibras de aço que atravessam uma pseudo-fissura, aumenta com a abertura de fissura provocando um aumento da resistência ao arranque da fibra em BAC fissurado

Aplicação de celulases e xilanases na reciclagem de fibras de papel

Tese de Doutoramento em Engenharia Química e Biológica (área de conhecimento em Engenharia Enzimática e das Fermentações)

O estudo da aplicação de acabamentos funcionais de barreira UV em fibras previamente ativadas por plasma

Tese de Doutoramento Engenharia Têxtil

Artificial thymus: a tissue engineering strategy

The thymus is the central organ responsible for the generation of T lymphocytes (1). Various diseases cause the thymus to produce in- sufficient T cells, which can lead to immune-suppression (2). Since T cells are essential for the protection against pathogens, it is crucial to promote de novo differentiation of T cells on diseased individuals. The available clinical solutions are: 1) one protocol involving the transplant of thymic stroma from unrelated children only applicable for athymic children (3); 2) for patients with severe peripheral T cell depletion and reduced thymic activity, the administration of stimu- lating molecules stimulating the activity of the endogenous thymus (4). A scaffold (CellFoam) was suggested to support thymus regen- eration in vivo (5), although this research was discontinued. Herein, we propose an innovative strategy to generate a bioartificial thymus. We use a polycaprolactone nanofiber mesh (PCL-NFM) seeded and cultured with human thymic epithelial cells (hTECs). The cells were obtained from infant thymus collected during pediatric cardio-tho- racic surgeries. We report new data on the isolation and characterization of those cells and their interaction with PCL-NFM, by expanding hTECs into relevant numbers and by optimizing cell seeding methods.

Produtos têxteis inteligentes incorporando filamentos compósitos com nanotubos de carbono

Programa Doutoral em Engenharia Têxtil.

Estudo e caracterização de espécies portuguesas de madeira termicamente modificada.

A modificação térmica tem-se revelado um método eficaz na melhoria da durabilidade de elementos de madeira. Até ao momento, as aplicações da madeira termicamente modificada (MTM) têm sido limitadas a revestimentos já que o tratamento térmico de tratamento conduz a uma redução significativa das resistências mecânicas da madeira. Contudo, este tratamento térmico poderá valorizar e potenciar a utilização de espécies de madeira menos utilizadas na construção, como são o Eucalipto e o Pinho bravo nacional. Com o objetivo de avaliar o efeito do tratamento térmico nas espécies referidas e, complementarmente, na madeira de Faia e Freixo, realizou-se uma campanha experimental composta por ensaios de caracterização mecânica (compressão paralela às fibras e flexão) e de estabilidade dimensional (retração, inchamento e teor de água de equilíbrio (TAE)). Para efeitos de comparação, todos os ensaios envolveram séries de provetes de cada espécie de madeira natural e MTM. Os resultados obtidos são coerentes com a bibliografia disponível, o aumento da estabilidade dimensional, assim como a diminuição do TAE e das propriedades mecânicas de flexão foram verificadas, permitindo, assim, avaliar a influência da modificação térmica nas propriedades de espécies de madeira presentes em Portugal.

Avaliação de desempenho de conetores numa nova técnica para reabilitação de estruturas de alvenaria e betão

Neste trabalho é dada continuidade à investigação previamente realizada no âmbito de uma nova técnica de reabilitação de estruturas de alvenaria baseada na projeção de finas camadas de argamassa reforçada com fibras (FRCC). Para tal, foi desenvolvido um programa experimental composto pela realização de ensaios de push-out em provetes reforçados segundo esta técnica, com o intuito de avaliar a influência da utilização de diferentes tipos de conetores na capacidade resistente e no comportamento da interface entre o material de reforço e o material reforçado.

Pesquisa experimental para avaliação da eficiência da fibra de aço na resistência à punção de lajes lisas reforçadas simetricamente

O presente artigo é dedicado à avaliação experimental da eficiência do reforço com fibra de aço em termos da resistência à punção de lajes lisa carregadas simetricamente. Para este fim, oito lajes de 2550 x 2550 x 150 mm3 foram ensaiadas até a ruína, onde se investigou a influência do consumo de fibras (0, 60, 75 e 90 kg/m3) e da resistência do concreto (50 e 70 MPa). Duas lajes de referência, sem fibras, uma para cada classe de resistência do concreto, e uma laje para cada consumo de fibra e para cada classe de resistência do concreto compuseram o programa experimental. Todas as lajes foram armadas à flexão com barras de aço (armadura convencional) de forma a garantir a ruína por punção das lajes de referência. O único reforço transversal foi garantido pelas fibras de aço hooked ends com comprimento e diâmetro de 37 e 0,55 mm, respectivamente, e resistência à tração de aproximadamente 1100 MPa. Os resultados revelaram que as fibras de aço são muito eficientes em converter uma ruína frágil por cisalhamento em uma ruína dúctil por flexão, aprimorando ambos, carga de ruptura e deslocamento. Neste artigo o programa experimental é abordado em detalhe e os principais resultados são apresentados e discutidos.

Modelo para calcular a contribuição da fibra na resistência à punção de lajes em concreto reforçado com fibra de aço

Neste artigo, formulações analíticas são desenvolvidas para calcular a resistência à punção de lajes lisas de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) e que também são reforçadas à flexão por barras de aço (reforço convencional). A partir de análises estatísticas sobre um banco de dados que reúne resultados experimentais de caracterização do comportamento pós-fissuração do CRFA, equações são estabelecidas para avaliar parâmetros da resistência residual à tração na flexão (fRi) a partir de informações fundamentais que caracterizam a fibra de aço. O parâmetro de resistência fRi, proposto pelo ModelCode10 foi usado para definir a lei tensão-abertura da fissura (σ-w) que simula o mecanismo de reforço da fibra em um material cimentício. A segunda parte do artigo descreve uma formulação analítica baseada nos conceitos propostos por Muttoni e Ruiz, onde a lei σ-w é convenientemente integrada para simular a contribuição da fibra de aço na resistência à punção de lajes em CRFA. A partir de um banco de dados, composto de 154 ensaios de punção, o bom desempenho da proposta apresentada é demonstrado. O desempenho do modelo também é evidenciado comparando-se os seus resultados a outros modelos.

Shear strengthening of reinforced concrete beams with SHCC-FRP panels

Tese de Doutoramento em Engenharia Civil