Compósitos Estruturais

Introdução

Compósitos estruturais são materiais de grande interesse para aplicações em engenharia devido à baixa massa específica (<2 g/cm3) aliada à alta resistência mecânica (sT> 500 MPa)[1,2]. Estes materiais são comumente manufaturados na forma clássica de empilhamento de camadas individuais de tecidos bi-direcionais ou camadas uni-direcionais com orientação definida. O modo de falha mais comum em compósitos estruturais é a fratura interlaminar, ou delaminação entre as camadas. Esse tipo de fratura ocorre mesmo sob baixo carregamento mecânico comprometendo assim a integridade estrutural do componente. Essa limitação restringe as aplicações de compósitos. A solução para suplantar essa deficiência foi obtida pela disposição do reforço de fibras em multi-direções. A resistência à delaminação é medida comumente por meio do ensaio de resistência ao cisalhamento interlaminar, sendo uma medida comparativa e uma forma qualitativa da medida de adesão interfacial. Devido às limitações desse ensaio, tais como a ocorrência de falha não exclusivamente devida à cisalhamento e à impossibilidade de cálculo do módulo em cisalhamento, foi necessário o desenvolvimento de métodos de teste que pudessem resultar em uma medida analítica quantitativa do crescimento da delaminação em compósitos. A partir da década de 60, os materiais compósitos de alto desempenho foram introduzidos de maneira definitiva na indústria aeroespacial. Os desenvolvimentos de fibras de carbono, boro, quartzo ofereceram ao projetista a oportunidade de aperfeiçoar os projetos estruturais, atendendo as necessidades de desempenho. Os materiais compósitos não têm uma definição universalmente aceita. De um modo geral, um material diz-se compósito quando é constituído por dois ou mais constituintes (fases) diferentes. Também estão sendo desenvolvidas técnicas de fabricação destes materiais de modo a substituir as ligas metálicas, cerâmicas e poliméricas que atendam às novas exigências tecnológicas. O seu fabrico implica a combinação das duas fases (matriz e reforço) para formar um material que de certa forma tem um melhor desempenho que os seus constituintes numa situação particular, dando origem a uma nova geração de materiais com melhores propriedades mecânicas. Nossa pesquisa irá mostrar as diversas formas que compósito podem ser usados em diversos setores o com objeto de melhoria nas estruturas de projetos em diferentes ares de atuação.

Revisão Bibliográfica

Podemos Observar no estudo que fizemos que os compósitos estruturais são grandes formas de melhoria de qualidade, resistência e flexibilidade por muitas vezes de alto custo, mas também de baixo.Segundo Eduardo José(2008), Ricardo Arthur (2008) os compósitos estruturais aplicados para produção de discos para freio, onde a matéria prima que seria a Liga de Al-5,0Si-1,0Cu seria revestida por Carbeto de Silício SiC , e para ser feito o cisalhamento é necessário uma ferramenta de diamante.Os testes feitos e com sucesso puderam mostrar que o desgastes dos discos pelas pastilhas foram conseqüentemente diminuídos.As aplicações de compósitos estruturais nas áreas aeroespacial também são de grande valor, e importância, pois nessas áreas é necessário um material que seja leve, resistente e flexível para a modelagem do projetista. Segundo Mirabel (2000) a cada ano que passa os compósitos estruturais são requisitados nessas indústrias pelo seu alto grau de flexibilidade e resistência. O grande motivo desse ganho de espaço no mercado aeronáutico está no desafio desses em obter sempre o material que demonstre maiores valores de resistência mecânica e de rigidez, sem falar nos 20% de redução de peso das aeronaves, que impacta com 25% na redução de custos final para obtenção das peças. Por sua vez a Indústria Naval não ficam de fora, o recurso dado pelo material é de essencial necessidade. A aplicação deles nas áreas de reforços metálicos, reparação e manutenção de estruturas metálicas por sua rigidez, a facilidade de produção dessas matérias e um dos principais motivos a diminuição dos custos de Fabricação. Já nas áreas Navais as utilizações dos compósitos são para fins de revestimentos das ligas metálicos onde o alumínio fica extremamente exposto a água. Reforçar o poder de capacidade de carga para evitar fendas e rachaduras e se foi já foi encontrado alguma divergência pode ser aplicado para evitar o crescimento da fenda ou aumento do problema (Ana Mafalda F.M. Ventura, departamento de Engenharia Química e Biológica, instituto Superior Técnico, Campus Alameda, Av. Rovisco Pais, 1, 1049-001 Lisboa, Portuga, 2009). A área de construção civil está aproveitando a oportunidade do crescimento dos compósitos estruturais para programarem no seu cotidiano também, podendo não só aumentar a resistência e sim também a flexibilidade, tensão, elasticidade dos materiais como, por exemplo, produção de concreto para construções de prédios, casas e etc.(Isabel Maria Soares, Uberlândia, Janeiro 2012, FACIV).

Reabilitação de Estruturas metálicas

Segundo Ana Mafalda (2009), tanto na indústria naval como na construção civil, o recurso a materiais compósitos encontra-se largamente em expansão. Recentemente um grande número de aplicações notáveis, nomeadamente, em técnicas de reforço, reparação e manutenção de estruturas metálicas devido à incomparável dureza e rigidez, à versatilidade de produção, à simplicidade dos métodos de reparação e a redução de custo na indústria. Os primeiros registros comerciais utilizando compósitos como método de reparação para estruturas tradicionais ocorreram no Japão na década de 80, e na Suíça em 1991. Desde aí, centenas de reparações com compósitos são empreendidas em estruturas um pouco por todo o mundo sendo alguns exemplos pontes parques de estacionamento estruturas em esforço como tetos e vigas ferroviárias horizontais em madeira. Assim, verifica-se até hoje que estes materiais se aplicam efetivamente na reparação, reforço e modernização de estruturas metálicas existentes e elementos de betão nomeadamente vigas, colunas, estruturas de pontes e paredes quebradas ou com rachas. As estruturas metálicas devem manter-se em pleno uso ao longo dos anos mesmo quando expostas a condições mais adversas. Presentemente, encontram-se disponíveis variadas possibilidades de proteção que permitem estender a vida útil de uma estrutura, bem como prolongar os intervalos entre as intervenções periódicas de manutenção. A chave deste sucesso reside no reconhecimento dos fatores corrosivos do ambiente à qual a estrutura será

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