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Resumo Em geral os materiais na indústria da construção civil estão sujeitos à mecanismos de degradação, como alterações químicas, físicas e mecânicas. No âmbito de elementos de concreto armado reforçados com materiais compósitos, verifica-se que a degradação afeta a parte mais sensível do sistema, as resinas à base de epóxi. O presente trabalho é baseado no uso do protocolo de acondicionamento apresentado na norma ACI 440.9R (AMERICAN..., 2015>) para avaliação da durabilidade de sistemas de reforço aplicados em vigas de concreto armado reforçadas à flexão com mantas de fibra de carbono, aplicadas segundo a técnica de colagem externa EBR. Os resultados do protocolo de degradação acelerado foram comparados com os obtidos em ensaios de intemperismo natural. Esses demonstraram que os adesivos epoxídicos apresentam grandes reduções em suas propriedades mecânicas, enquanto os compósitos de CFRP permanecem com suas propriedades inalteradas após exposição ao intemperismo ou degradação acelerada. O sistema de reforço proporciona grandes incrementos de capacidade de carga e rigidez das vigas. Entretanto, verificou-se que os ensaios realizados após um ciclo de degradação acelerado com duração de 1.000 h (42 dias) e após 6 meses de exposição às intempéries demonstraram redução de aproximadamente 10% da capacidade de carga dos elementos reforçados, indicando uma possível degradação do sistema de reforço. Abstract In general, all materials used in the construction industry are subject to the influence of degradation mechanisms, which are characterized by a sequence of chemical, physical, and mechanical changes. In the case of reinforced concrete elements strengthened with composite materials, it is generally observed that degradation affects the most sensitive part of the strengthening system, the epoxy adhesives. This study is based on the use of the Accelerated Conditioning Protocol (ACP) presented by ACI 440.9R (AMERICAN…, 2015) for the evaluation of the durability of reinforced concrete beams flexurally strengthened with CFRP sheets applied according to the EBR technique. The results of the ACP were compared with those obtained through natural weathering tests. The results showed that epoxy adhesives had their mechanical properties significantly reduced, while the CFRP composites remained unchanged after exposure to weathering or to accelerated degradation. The strengthening system greatly increased the load carrying capacity and stiffness of the beams. However, the tests carried out after an accelerated degradation cycle lasting 1,000 h (42 days) and those carried out after 6 months’ exposure to weathering showed a reduction of approximately 10% in the load carrying capacity of the strengthened elements, indicating a possible degradation of the strengthening system.

Não recebi financiamento Currently, as an alternative to reinforced concrete structures, which have suffered physical or chemical degradation, strengthening systems have been used which use composite materials. Composites are formed by combining two or more types of non-soluble materials. In this sense, the most used strengthening technique is EBR (Externally Bonded Reinforcement), in which it is applied directly to the concrete substrate of the element to be strengthened. The long-term behavior of strengthening systems based on composite materials is still little known. In this context, the present study employs the accelerated conditioning protocol proposed by the american code ACI 440.9R (ACI, 2015), to evaluate the durability of strengthening systems, without protection, applied in reinforced concrete beams. 12 reinforced concrete beams were produced with a 12 x 20 cm2 rectangular section, 0.75 % longitudinal reinforcement rate and machined concrete with a compressive strength of 32 MPa. Of the set of 12 beams, 6 were strengthened with flexion using CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) applied according to the EBR technique. In addition, epoxy resin specimens and CFRP composites were produced, using the same materials that make up the strengthening systems applied to reinforced concrete beams, which were maintained and tested in the same pre-defined environments and ages for the beams. Among the set of 12 beams, 4 were adopted as “reference”, of which two were not strengthened in CFRP and two were strengthened’. The rest were divided into two groups and exposed for 1000 hours in the laboratory and accelerated degradation. As a way of evaluating the possible degradation of the strengthening systems, after the predefined exposure period, mechanical flexion tests were conducted with load application in the middle of the beams. The analysis of the results was carried out in a comparative way; thus, it was evaluated the degradation that the exposure for 1000 hours to the accelerated conditioning protocol provided the beams, and then, it was compared with the results obtained for the reference beams. Subsequently, the results obtained with the accelerated degradation, of the reinforced concrete beams, were compared with those obtained in an experimental program, similar to the one of the present study, however in this the degradation environment was the natural weathering for 6 months. The results showed that epoxy adhesives show statistically different reductions in their mechanical properties, while CFRP composites showed small changes after exposure to the analyzed environments. It was also found that the strengthening systems provides large increases in load capacity and rigidity in strengthened reinforced concrete beams. However, correlating the results obtained after an accelerated degradation cycle lasting 1000 hours (42 days) with the tests carried out after 6 months of exposure to the weather, it was observed that both showed a reduction of approximately 10 % of the load capacity of the strengthened elements, indicating the degradation of the strengthening systems. Thus, it was found that 1000 hours of exposure to accelerated degradation, constant humidity with controlled temperature, is equivalent to 6 months of exposure to weathering. Atualmente, como alternativa de reforço de estruturas de concreto armado, as quais sofreram degradações de ordem física ou química, tem-se empregado técnicas de reforço as quais utilizam materiais compósitos. Os compósitos são formados por meio da combinação entre dois ou mais tipos de materiais não solúveis entre si. Neste sentido, a técnica de reforço mais utilizada é a EBR (Externally Bonded Reinforcement, na língua inglesa), no qual é aplicada diretamente no substrato de concreto do elemento a ser reforçado. O comportamento a longo prazo dos sistemas de reforço à base de materiais compósitos ainda é pouco conhecido. Neste âmbito, o presente trabalho emprega o protocolo de acondicionamento acelerado proposto pelo código americano ACI 440.9R (ACI, 2015), para avaliação da durabilidade de sistemas de reforço, sem proteção, aplicados em vigas de concreto armado. Foram produzidas 12 vigas de concreto armado com seção retangular 12 x 20 cm2, taxa de armadura longitudinal de 0,75 % e concreto usinado com resistência à compressão de 32 MPa. Do conjunto de 12 vigas, 6 foram reforçadas à flexão utilizando CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer, na língua inglesa) aplicado segundo a técnica EBR. Além disso, foram produzidos corpos de prova de resina epoxídica e compósitos de CFRP, utilizando os mesmos materiais que compõe o sistema de reforço aplicados nas vigas de concreto armado, os quais foram mantidos e ensaiados nos mesmos ambientes e idades pré-definidos para as vigas. Dentre o conjunto de 12 vigas, 4 foram adotadas como “referência”, das quais duas não possuíam reforço em CFRP e duas eram reforçadas. As demais, foram divididas em dois grupos e expostas por 1000 horas nos ambientes laboratorial e degradação acelerada. Como forma de avaliar a possível degradação do sistema de reforço, após o período de exposição pré definido, foram conduzidos ensaios mecânicos de flexão com aplicação de carga a meio vão nas vigas. A análise dos resultados foi realizada de forma comparativa, assim, avaliou-se a degradação que a exposição por 1000 horas ao protocolo de acondicionamento acelerado proporcionou as vigas, e então, comparou-se com os resultados obtidos para as vigas de referência. Posteriormente, os resultados obtidos com a degradação acelerada, das vigas de concreto armado, foram comparados com os obtidos em um programa experimental, semelhante ao do presente trabalho, porém neste o ambiente de degradação foi o intemperismo natural por 6 meses. Os resultados demonstraram que os adesivos epoxídicos apresentam reduções estatisticamente diferentes em suas propriedades mecânicas, enquanto os compósitos de CFRP apresentaram pequenas alterações pós exposição aos ambientes analisados. Verificou-se também que o sistema de reforço proporciona grandes incrementos de capacidade de carga e rigidez nas vigas de concreto armado reforçadas. Porém, correlacionando os resultados obtidos após um ciclo de degradação acelerado com duração de 1000 horas (42 dias) com os ensaios realizados após 6 meses de exposição às intempéries, observou-se que, ambos apresentaram uma redução de aproximadamente 10 % da capacidade de carga dos elementos reforçados, indicando a degradação do sistema de reforço. Assim, verificou-se que 1000 horas de exposição a degradação acelerada, umidade constante com temperatura controlada, é equivalente a 6 meses de exposição às intempéries.

Vernizes são muitas vezes utilizados na proteção contra a corrosão de materiais metálicos. A resina é o componente que mais contribui para as características finais dos revestimentos (verniz), sendo as acrílicas, epóxi e poliuretanas das mais usadas comercialmente. Mesmo se aplicados corretamente, os vernizes degradam devido variáveis como umidade e radiação ultravioleta. Diante disto, é útil analisar como os vernizes se comportam durante e após a degradação em ambientes úmidos e/ou com emissão de radiação ultravioleta (UV), pois isto possibilita saber qual é o melhor revestimento para cada ambiente. Para estudar a degradação foram utilizadas amostras de aço 1006 pintadas com os vernizes à base de resinas acrílica termoplástica, epóxi e poliuretana. As amostras foram acondicionadas nas câmaras úmida e de radiação ultravioleta (QUV) para que a degradação ocorresse de forma acelerada, por até 5000 horas. A avaliação da degradação dos vernizes foi realizada pelas análises de espessura, rugosidade, molhabilidade, adesão, cor, brilho, resistência ao impacto e empolamento. O grau de enferrujamento foi utilizado para aferir o quanto cada verniz protegeu o aço contra a corrosão. A degradação não modificou as espessuras dos vernizes significativamente, mas suas rugosidades aumentaram, especialmente a do acrílico e o epóxi. A molhabilidade dos vernizes aumentou com a degradação, tornando-os mais hidrofílicos. A maior adesão inicial (em 0 hora) foi a do verniz epóxi, contudo, após a exposição nas câmaras, foi verificado que as adesões dos vernizes se aproximaram. Quanto à cor, o verniz epóxi foi o mais afetado, sobretudo na exposição na câmara QUV, mostrando que estruturas pintadas com tais revestimentos não devem ser expostas à radiação UV por longos períodos. O brilho dos três vernizes diminuiu, especialmente o do acrílico termoplástico e epóxi degradados, respectivamente, nas câmaras úmida e QUV. O empolamento (bolhas) foi observado apenas nas amostras de verniz epóxi. Os três vernizes protegeram o aço eficientemente contra a corrosão, pois nenhuma das amostras apresentou grau de enferrujamento superior a Ri1, a exceção do epóxi degradado na câmara QUV. Em geral, a degradação em câmara QUV causou alterou mais as propriedades do verniz epóxi, enquanto o verniz acrílico termoplástico foi mais afetado na degradação em câmara úmida. As propriedades do verniz poliuretano variaram de forma semelhantes nas degradações em câmara QUV e úmida, a exceção da rugosidade, adesão e cor. Diante disto, percebe-se que a umidade e radiação UV são cruciais nas alterações das propriedades dos três vernizes. Varnishes are often used to protect metallic materials against corrosion. Resin is the component that most contributes to the final characteristics of coatings (varnish), with acrylics, epoxy and polyurethanes being the most used commercially. Even if correctly applied, varnishes degrade due to variables such as humidity and ultraviolet radiation. In view of this, it is useful to analyze how varnishes behave during and after degradation in humid environments and/or with emission of ultraviolet radiation (UV), because it makes possible to know which is the best coating for each environment. To study the degradation, 1006 steel samples painted with varnishes based on thermoplastic acrylic, epoxy and polyurethane resins were used. Then these samples were placed inside the humidity and ultraviolet radiation (QUV) chambers for the degradation to occur in an accelerated way, up to 5000 hours. The evaluation of varnish degradation was performed by thickness, roughness, wettability, adhesion, color, brightness, impact resistance and degree of blistering analyses. The degree of rusting was used to measure how much the varnishes protected the steel from corrosion. Degradation did not modify the thickness of the varnishes significantly, but their roughness increased, especially the roughness of acrylic and epoxy. The wettability of the varnishes increased with degradation, making them more hydrophilic. The highest initial adhesion (in 0 hours) was that the epoxy varnish, however, after exposure in the chambers, it was verified that the adhesions of the varnishes approached. Regarding to color, epoxy varnish was the most affected, especially when exposed to the QUV chamber, showing that structures painted with such coatings should not be exposed to UV radiation for long times. The brightness of the three varnishes has decreased, especially that of the thermoplastic acrylic and epoxy degraded, respectively, in the humidity and QUV chambers. Degree of blister was observed only in samples of epoxy varnish. The three varnishes protected the steel efficiently, because none of the samples presented degree of rust higher than Ri1, except for the degraded epoxy in the QUV chamber. In general, degradation in the QUV chamber caused more alterations in properties of the epoxy varnish, while the thermoplastic acrylic varnish was more affected in the degradation in the humidity chamber. The properties of the polyurethane varnish varied in a similar way in the degradations in a QUV and humidity chamber, except for roughness, adhesion and color. Therefore, it is noticed that humidity and UV radiation are crucial in altering the properties of the three varnishes.

Trabalho final de mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica Com a crescente competitividade empresarial as organizações que pretendem desenvolver novos produtos desejam colocar os mesmos o mais cedo possível no mercado, não perdendo a oportunidade temporal ou antecipando-se a idênticas iniciativas de outras organizações concorrentes. Sendo cada vez mais frequente a exigência de informação fiabilistica relativa aos produtos por parte do potencial público-alvo, e sendo muitas vezes obrigatório apresentar esses indicadores, são utilizados os testes acelerados de vida para obter dados de tempos até à falha num espaço de tempo mais reduzido. Com o presente trabalho pretende-se descrever os principais métodos normalmente aplicáveis aos testes acelerados de vida (ALT-Accelerated Life Test), desenvolvendo os modelos matemáticos mais comuns como o modelo de Arrhenius, modelo de Eyring, o modelo da Lei da Potência Inversa e o modelo Térmico Não-Térmico. Para implementar os conceitos estudados, foram submetidas amostras de resina epoxy reforçadas com fibra de vidro à radiação UV de forma acelerada. Foi registada a degradação das suas propriedades mecânicas ao longo do tempo de exposição através de ensaios de tração uniaxial. Com esses resultados implementou-se a metodologia relacionada com a degradação acelerada destrutiva, através do software ALTA 11 e foram determinados os parâmetros fiabilisticos relativos às condições normais de operação. With increasing business competitiveness, organizations wishing to develop new products wish to place them as soon as possible in the market, not losing the time opportunity or anticipating the same initiatives of other competing organizations. As the demand for reliable product information by the potential target audience is increasingly frequent, and it is often mandatory to present these indicators, accelerated life tests are used to obtain data from time to failure over a longer period of reduced time. The present work intends to describe the main methods normally applied to accelerated life tests, developing the most common mathematical models such as the Arrhenius model, Eyring model, the Inverse Power Law model and the Temperature-Nonthermal model. In order to implement the concepts studied, glass fiber reinforced epoxy resin samples were subjected to accelerated UV radiation. A degradation of its mechanical properties was recorded over the exposure time through uniaxial tensile tests. With these results the methodology related to the destructive accelerated degradation was implemented through the software ALTA 11 and the safety vouchers under normal operating conditions. N/A