Study of bond behaviour between FRP reinforcement and concrete

El uso de barras de materiales compuestos (FRP) se propone como una alternativa efectiva para las tradicionales estructuras de hormigón armadas con acero que sufren corrosión en ambientes agresivos. La aceptación de estos materiales en el mundo de la construcción está condicionada a la compresión de su comportamiento estructural. Este trabajo estudia el comportamiento adherente entre barras de FRP y hormigón mediante dos programas experimentales. El primero incluye la caracterización de la adherencia entre barras de FRP y hormigón mediante ensayos de pull-out y el segundo estudia el proceso de fisuración de tirantes de hormigón reforzados con barras de GFRP mediante ensayo a tracción directa. El trabajo se concluye con el desarrollo de un modelo numérico para la simulación del comportamiento de elementos de hormigón reforzado bajo cargas de tracción. La flexibilidad del modelo lo convierte en una herramienta flexible para la realización de un estudio paramétrico sobre las variables que influyen en el proceso de fisuración.

Farmer experience of pluralistic agricultural extension, Malawi

Purpose: Malawi’s current extension policy supports pluralism and advocates responsiveness to farmer demand. We investigate whether smallholder farmers’ experience supports the assumption that access to multiple service providers leads to extension and advisory services that respond to the needs of farmers. Design/methodology/approach: Within a case study approach, two villages were purposively selected for in-depth qualitative analysis of available services and farmers’ experiences. Focus group discussions were held separately with male and female farmers in each village, followed by semi-structured interviews with 12 key informants selected through snowball sampling. Transcripts were analysed by themes and summaries of themes were made from cross case analysis. Findings: Farmers appreciate having access to a variety of sources of technical advice and enterprise specific technology. However, most service providers continue to dominate and dictate what they will offer. Market access remains a challenge, as providers still emphasize pushing a particular technology to increase farm productivity rather than addressing farmers’ expressed needs. Although farmers work in groups, providers do not seek to strengthen these to enable active interaction and to link them to input and produce markets. This limits farmers’ capacity to continue with innovations after service providers pull out. Poor coordination between providers limits exploitation of potential synergies amongst actors. Practical implications: Services providers can adapt their approach to engage farmers in discussion of their needs and work collaboratively to address them. At a system level, institutions that have a coordination function can play a more dynamic role in brokering interaction between providers and farmers to ensure coverage and responsiveness. Originality/value: The study provides a new farmer perspective on the implementation of extension reforms.

Stand-alone posterior ressection of lumbar hemivertebrae: case report

Background: In this case report we presented the stand-alone posterior approach for hemivertebra resection with unilateral laminar hooks.Case report: The patient was male and five years old. The coronal and sagital X-Rays images showed a failure of vertebral formation, segmented hemivertebra of third lumbar vertebra. The segmented hemivertebra caused a thoracolumbar scoliosis from T12 to L4 (rightside convexity), of 30 degrees (Cobb angle). The patient was submitted to a hemivertebra resection from posterior approach with two unilateral laminars hooks stabilization (superior lamina in L2 and inferior lamina of L4) in association to a compression system and autologus bone graft. The coronal X-Ray image after surgery showed a partial improvement to 25 degrees (Cobb angle) between L2 and L4. After three years of follow up it was not observed system failure (hook pull-out), maintance of curve (25 degrees of Cobb angle) and correction of trunk inbalance.Conclusion: The hemivertebra resection with posterior approach is safe, with satisfactory correction of scoliosis curve, which means is a good choice for congenital scoliosis surgical treatment.

Análise fractográfica do modo de falha de compósitos carbono/epóxi

A utilização de compósitos poliméricos na fabricação de aeronaves vem sendo cada vez mais intensa. em função disso, a possibilidade de ocorrer falhas em serviço de um componente fabricado em compósito polimérico torna-se cada vez maior. A análise de falhas de materiais compósitos ainda é um tema pouco explorado, principalmente no Brasil, porém vem tornando-se cada vez mais importante em apoio à área de prevenção e investigação de acidentes aeronáuticos. Este trabalho teve como objetivo a caracterização de fraturas em laminados unidirecionais de fibra de carbono de módulo intermediário com sistema de resina epóxi modificada, tipo 8552, em resistência ao cisalhamento interlaminar nas condições ambiente e saturado de umidade em câmara higrotérmica. A análise fractográfica no plano de falha dos laminados foi realizada por microscopias óptica e eletrônica de varredura. A comparação dos resultados mostrou que o condicionamento higrotérmico afetou significativamente a região de interface da resina sem alterar a adesão interfacial fibra/resina. Os aspectos de fratura presentes na região de resina, como cristas de galo e escarpas, e do reforço foram detalhados, podendo-se assim estabelecer a direção de propagação da trinca e caracterizar o modo de falha, por ser do tipo misto (arrancamento e cisalhamento simultaneamente).

Structural analyzes of the use of residues of tires in reinforced concrete

The search for an adequate destination to the tires without use is a problem for many countries. The use of tire rubber in concrete through the partial substitution of the small aggregate has for objective the withdrawal of this material of the environment besides serving as alternative material in places that present sand scarcity. However, to use this type of concrete in civil construction it's necessary to verify its structural behavior. The behavior of the adherence enters the bar of armor and the concrete surrounding it has decisive importance with relation to the load capacity of the structures of reinforced concrete. In this context, this work presents, argues and evaluates the results of the experimental studies for determination of the adherence tension according to pulling up assays pull-out normalized for CEB RC6 and also related in the ASTM C-234 in concrete with and without rubber residues. Armors of nominal diameter of 10,0; 12,5 and 16 mm had been used and concrete contend 10% of rubber fibres in substitution to the sand in volume.

Estudo das ligações por conectores de chapas com dentes estampados em peças estruturais de madeira

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo das ligações entre pilares de concreto e alvenaria cerâmica de vedação

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Cimentação de coroas com fosfato de zinco sobre munhões de liga de titânio, irradiados ou não por laser

By means of tensile strength, NiCr total crowns were removed from machine-made conical abutments composed by an Ti-6Al-4V alloy. In a total of 20 abutments, 10 were used with it surface presenting high smoothness and 10 abutments had its surfaces modifi ed by laser both cemented with zinc phosphate. The mechanical test was performed at a MTS 810 universal machine adjusted to a speed of 0.5 mm/m. The statistical analysis was done by Levene’s test, which showed homogeneity of variances among groups (F =2.21; p < 0.1). “Student t test” showed that signifi cant differences were found between groups. The modifi cation of the abutment surface through laser caused an increase in pull-out resistance of crowns cemented with zinc phosphate from 430.66 N to 1.514,87 N.

Non-nutritive sucking associated with self-mutilating behavior

Although sucking activity has been considered an essential behavior of early childhood to satisfy nutritive and non-nutritive needs, digit and pacifier sucking are deleterious oral habits that may interfere with child development. Furthermore, this clinical picture may be compounded by other concerning habits, such as self-mutilating behavior. This article reports 4-year follow-up of a child in whom non-nutritive sucking was associated with an unusual self-mutilating behavior; namely, the child would pull out her own hair after wrapping it around her finger every time she sucked on the pacifier. This occurred specially at bedtime, while she was watching TV, or when she was somewhat anxious, and remitted and recurred throughout the follow-up period. In an attempt to address this behavior, pacifier use was discontinued and the child’s head was shaved. Ultimately, the case was only solved through combined efforts involving the child, her family, and health professionals. Based on the parents’ reports and clinical examination and follow-up findings, we emphasize the importance of investigating the origin of the problem and considering emotional aspects and its association with other habits in such cases.

Estudo da aderência entre o concreto celular e as barras de aço

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Comportamento al fuoco di travi in c.a. rinforzate esternamente a flessione e taglio

Tesi riguardo la fase preliminare di una campagna sperimentale su elementi rinforzati a flessione e taglio con fibra di basalto e malta e successivamente testati al fuoco. Comprende una parte relativa al comportamento dei comositi allle alte temperature e una sul problema della delaminazione alle alte temperature. Sono inoltre condotte simulazione numeriche relativamente al problema dell trasmissione del calore all'interno della sezione, con particolare attenzione alla modellazione dell'intuemescente. Sono stati eseguite prove di pull-out sui rinforzi e una serie di prove a compressione a caldo sulla malta d'incollaggio.

Hybrid foundations for offshore wind turbines

Nowadays offshore wind turbines represents a valid answer for energy production but with an increasing in costs mainly due to foundation technology required. Hybrid foundations composed by suction caissons over which is welded a tower supporting the nacelle and the blades allows a strong costs reduction. Here a monopod configuration is studied in a sandy soil in a 10 m water depth. Bearing capacity, sliding resistance and pull-out resistance are evaluated. In a second part the installation process occurring in four steps is analysed. considering also the effect of stress enhancement due to frictional forces opposing to penetration growing at skirt sides both inside and outside. In a three dimensional finite element model using Straus7 the soil non-linearity is considered in an approximate way through an iterative procedure using the Yokota empirical decay curves.

Effetto dell'addizione di fibre corte di carbonio su microstruttura e proprietà di materiali a base di ZrB2

Il lavoro di tesi, svolto presso l’Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici (ISTEC-CNR, Faenza, RA), ha affrontato la produzione e la caratterizzazione di ceramici a base di boruro di zirconio (ZrB2) con lo scopo di valutare l’efficacia delle fibre corte di carbonio come potenziale rinforzo. Il boruro di zirconio appartiene a una famiglia di materiali noti come UHTC (Ultra-High Temperature Ceramics) caratterizzati da elevato punto di fusione e in grado di mantenere la resistenza meccanica e operare con limitata ossidazione a temperature superiori ai 2000°C. Il principale ostacolo nella produzione dei materiali a base di ZrB2 è il processo di sintesi, infatti, a causa della loro elevata temperatura di fusione, per ottenere un materiale completamente denso è necessario utilizzare processi a temperatura e pressione elevati (T > 2000°C e P > 30 MPa), condizioni che vanno ad influenzare la microstruttura della matrice e delle fibre e di conseguenza le proprietà meccaniche del materiale. L’aggiunta di additivi di sinterizzazione idonei permette di ottenere materiali perfettamente densi anche a temperature e pressioni inferiori. Tuttavia lo ZrB2 non viene ampiamente utilizzato per applicazioni strutturali a causa della sua fragilità, per far fronte alla sua bassa tenacità il materiale viene spesso rinforzato con una fase allungata (whiskers o fibre). È già oggetto di studi l’utilizzo di fibre corte e whiskers di SiC per tenacizzare lo ZrB2, tuttavia la forte interfaccia che viene a crearsi tra fibra e matrice, che non permette il pull-out delle fibre, ci porta a credere che una fibra che non tenda a reagire con la matrice, presentando un’interfaccia più debole, possa portare ad una tenacizzazione più efficace. Per questo scopo sono stati realizzati mediante pressatura a caldo due materiali rinforzati con fibre corte di carbonio: ZrB2 + 5% vol MoSi2 + 8% vol fibre di carbonio e [ZrB2 + 2 % peso C] + 8% vol fibre di carbonio, indicati rispettivamente con Z5M_Cf e Z2C_Cf. Sono stati analizzati e discussi diversi aspetti del materiale rinforzato tra cui: il comportamento di densificazione durante la pressatura a caldo, l’evoluzione della microstruttura della matrice, la distribuzione e la morfologia delle fibre, l’influenza del rinforzo sulle proprietà meccaniche di durezza e tenacità e sulla resistenza all’ossidazione. L’elaborato è strutturato come segue: inizialmente sono state introdotte le caratteristiche generali dei ceramici avanzati tra cui le proprietà, la produzione e le applicazioni; successivamente è stata approfondita la descrizione dei materiali a base di boruro di zirconio, in particolare i processi produttivi e l’influenza degli additivi di sinterizzazione sulla densificazione e sulle proprietà; ci si è poi concentrati sull’effetto di una seconda fase allungata per il rinforzo del composito. Per quanto riguarda la parte sperimentale vengono descritte le principali fasi della preparazione e caratterizzazione dei materiali: le materie prime, disperse in un solvente, sono state miscelate mediante ball-milling, successivamente è stato evaporato il solvente e la polvere ottenuta è stata formata mediante pressatura uniassiale. I campioni, dopo essere stati sinterizzati mediante pressatura uniassiale a caldo, sono stati tagliati e lucidati a specchio per poter osservare la microstruttura. Quest’ultima è stata analizzata al SEM per studiare l’effetto dell’additivo di sinterizzazione (MoSi2 e carbonio) e l’interfaccia tra matrice e fase rinforzante. Per approfondire l’effetto del rinforzo sulle proprietà meccaniche sono state misurate la durezza e la tenacità del composito; infine è stata valutata la resistenza all’ossidazione mediante prove in aria a 1200°C e 1500°C. L’addizione di MoSi2 ha favorito la densificazione a 1800°C mediante formazione di una fase liquida transiente, tuttavia il materiale è caratterizzato da una porosità residua di ~ 7% vol. L’addizione del carbonio ha favorito la densificazione completa a 1900°C grazie alla reazione dall’additivo con gli ossidi superficiali dello ZrB2. La microstruttura delle matrici è piuttosto fine, con una dimensione media dei grani di ~ 2 μm per entrambi i materiali. Nel caso del materiale con Z5M_Cf sono presenti nella matrice particelle di SiC e fasi MoB derivanti dalla reazione dell’additivo con le fibre e con la matrice; invece nel materiale Z2C_Cf sono presenti grani di carbonio allungati tra i bordi grano, residui delle reazioni di densificazione. In entrambi i materiali le fibre sono distribuite omogeneamente e la loro interfaccia con la matrice è fortemente reattiva. Nel caso del materiale Z5M_Cf si è formata una struttura core-shell con lo strato più esterno formato da SiC, formato dalla reazione tra il siliciuro e la fibra di C. Nel caso del materiale Z2C_Cf non si forma una vera e propria interfaccia, ma la fibra risulta fortemente consumata per via dell’alta temperatura di sinterizzazione. I valori di durezza Vickers dei materiali Z5M_Cf e Z2C_Cf sono rispettivamente 11 GPa e 14 GPa, valori inferiori rispetto al valore di riferimento di 23 GPa dello ZrB2, ma giustificati dalla presenza di una fase meno dura: le fibre di carbonio e, nel caso di Z5M_Cf, anche della porosità residua. I valori di tenacità dei materiali Z5M_Cf e Z2C_Cf, misurati con il metodo dell’indentazione, sono rispettivamente 3.06 MPa·m0.5 e 3.19 MPa·m0.5. L’osservazione, per entrambi i materiali, del fenomeno di pull-out della fibra, sulla superficie di frattura, e della deviazione del percorso della cricca, all’interno della fibra di carbonio, lasciano supporre che siano attivi questi meccanismi tenacizzanti a contributo positivo, unitamente al contributo negativo legato allo stress residuo. La resistenza all’ossidazione dei due materiali è confrontabile a 1200°C, mentre dopo esposizione a 1500°C il materiale Z5M_Cf risulta più resistente rispetto al materiale Z2C_Cf grazie alla formazione di uno strato di SiO2 protettivo, che inibisce la diffusione dell’ossigeno all’interno della matrice. Successivamente, sono stati considerati metodi per migliorare la densità finale del materiale e abbassare ulteriormente la temperatura di sinterizzazione in modo da minimizzare la degenerazione della fibra. Da ricerca bibliografica è stato identificato il siliciuro di tantalio (TaSi2) come potenziale candidato. Pertanto è stato prodotto un terzo materiale a base di ZrB2 + Cf contenente una maggiore quantità di siliciuro (10% vol TaSi2) che ha portato ad una densità relativa del 96% a 1750°C. Questo studio ha permesso di approcciare per la prima volta le problematiche legate all’introduzione delle fibre di carbonio nella matrice di ZrB2. Investigazioni future saranno mirate alla termodinamica delle reazioni che hanno luogo in sinterizzazione per poter analizzare in maniera più sistematica la reattività delle fibre nei confronti della matrice e degli additivi. Inoltre riuscendo ad ottenere un materiale completamente denso e con fibre di carbonio poco reagite si potrà valutare la reale efficacia delle fibre di carbonio come possibili fasi tenacizzanti.

Fiber-reinforced ceramics for thermostructural applications, produced by polymer impregnation pyrolysis

Several CFCC (Continuous Fiber Composite Ceramics) production processes were tested, concluding that PIP (Polymer Impregnation, or Infiltration, Pyrolysis) and CBC (Chemically Bonded Ceramics) based procedures have interesting potential applications in the construction and transportation fields, thanks to low costs to get potentially useful thermomechanical performances. Among the different processes considered during the Doctorate (from the synthesis of new preceramic polymers, to the PIP production of SiC / SiC composites) the more promising results came from the PIP process with poly-siloxanes on basalt fabrics preforms. Low processing time and costs, together with fairly good thermomechanical properties were demonstrated, even after only one or two PIP steps in nitrogen flow. In alternative, pyrolysis in vacuum was also tested, a procedure still not discussed in literature, but which could originate an interesting reduction of production costs, with only a moderate detrimental effect on the mechanical properties. The resulting CFCC is a basalt / SiCO composite that can be applied for continuous operation up to 600°C, also in oxidant environment, as TG and XRD demonstrated. The failure upon loading is generally pseudo-plastic, being interlaminar delamination the most probable rupture mechanism. . The strength depends on several different factors (microstructure, polymer curing and subsequent ceramic phase evolution, fiber pull-out, fiber strength, fiber percentage) and can only be optimized empirically. In order to be open minded in selecting the best technology, also CBC (Chemically Bonded Ceramics) matrixes were considered during this Doctorate, making some preliminary investigations on fire-resistant phosphate cements. Our results on a commercial product evidenced some interesting thermomechanical capabilities, even after thermal treatments. However the experiments showed also phase change and possible cracking and deformations even on slow drying (at 130°C) and easy rehydration upon exposure to environmental humidity.

A new method for continuous quality control of nsm cfrp systems

In the last decade the near-surface mounted (NSM) strengthening technique using carbon fibre reinforced polymers (CFRP) has been increasingly used to improve the load carrying capacity of concrete members. Compared to externally bonded reinforcement (EBR), the NSM system presents considerable advantages. This technique consists in the insertion of carbon fibre reinforced polymer laminate strips into pre-cut slits opened in the concrete cover of the elements to be strengthened. CFRP reinforcement is bonded to concrete with an appropriate groove filler, typically epoxy adhesive or cement grout. Up to now, research efforts have been mainly focused on several structural aspects, such as: bond behaviour, flexural and/or shear strengthening effectiveness, and energy dissipation capacity of beam-column joints. In such research works, as well as in field applications, the most widespread adhesives that are used to bond reinforcements to concrete are epoxy resins. It is largely accepted that the performance of the whole application of NSM systems strongly depends on the mechanical properties of the epoxy resins, for which proper curing conditions must be assured. Therefore, the existence of non-destructive methods that allow monitoring the curing process of epoxy resins in the NSM CFRP system is desirable, in view of obtaining continuous information that can provide indication in regard to the effectiveness of curing and the expectable bond behaviour of CFRP/adhesive/concrete systems. The experimental research was developed at the Laboratory of the Structural Division of the Civil Engineering Department of the University of Minho in Guimar\~aes, Portugal (LEST). The main objective was to develop and propose a new method for continuous quality control of the curing of epoxy resins applied in NSM CFRP strengthening systems. This objective is pursued through the adaptation of an existing technique, termed EMM-ARM (Elasticity Modulus Monitoring through Ambient Response Method) that has been developed for monitoring the early stiffness evolution of cement-based materials. The experimental program was composed of two parts: (i) direct pull-out tests on concrete specimens strengthened with NSM CFRP laminate strips were conducted to assess the evolution of bond behaviour between CFRP and concrete since early ages; and, (ii) EMM-ARM tests were carried out for monitoring the progressive stiffness development of the structural adhesive used in CFRP applications. In order to verify the capability of the proposed method for evaluating the elastic modulus of the epoxy, static E-Modulus was determined through tension tests. The results of the two series of tests were then combined and compared to evaluate the possibility of implementation of a new method for the continuous monitoring and quality control of NSM CFRP applications.