[pt] Ao longo dos anos, a interação aço-concreto tem obtido um lugar de destaque do ponto de vista estrutural, ampliando a gama de soluções em concreto armado e aço, o que permite atender aos novos desafios arquitetônicos e às exigências que o mercado impõe. O objetivo do sistema misto é a combinação desses dois materiais, formando um único sistema estrutural em que a capacidade portante de cada elemento possa ser explorada ao máximo, tirando-se proveito da grande capacidade do concreto resistir a esforços de compressão, e de o aço, à tração. Essas características singulares de sistemas mistos aço-concreto conduzem a frequências naturais mais próximas da faixa de frequência de excitações associada às atividades humanas. Sendo assim, as considerações relacionadas ao projeto estrutural obrigam os engenheiros a fazer verificações quanto à resistência e à estabilidade de sistemas estruturais (estados limites últimos), mas os problemas relacionados ao estado limite de utilização desses sistemas devem ser analisados de forma mais cuidadosa. Embora o assunto de vibrações em lajes de edifícios induzidas por atividades humanas tem sido de continuado interesse a pesquisadores e a engenheiros ao longo dos últimos dois séculos (1828-2009), inexiste na literatura técnica, até onde o autor tem conhecimento, análise de correlações teórico-experimentais de vibrações de estruturas mistas aço-concreto sob ação de atividades humanas, na qual são consideradas a ortotropia, a interação parcial e as ligações semirrígidas. Com o objetivo de contribuir nessa direção, o presente trabalho investiga o efeito da interação aço-concreto sobre a resposta dinâmica de sistemas de pisos mistos. / [en] Over the years the steel-concrete interaction have been achieving excelent results, in terms of structural performance. This fact have enlarged the range of applications of concrete and steel structures enabling the development of efficient solutions that attend the demands claimed by the market and by increasinly daring architectures. The composite action main objective is to combine steel and concrete into single structural system where the optimum performance of the combined elements could be explored. The concrete is used to sustain compressive while the steel is better used when submitted to tension. These singular characteristics of the composite systems, on the other hand, lead to composite structural systems with natural frequencies close to the frequency associated to human induced loads. Usually the design of composite structures is focused on verifications related to ultimate limit states associated to strength and stability, but the problems related to serviceability limit states should also be carefully considered. Despite the fact that floor vibration induced by human activity has been extensively investigated in the past (1828-2009) there is still a lack of published information on theoretical-experimental correlations on the dynamic response of composite structures specially after considering effects releted to partial interaction, orthotropy and semi-rigid connections. The present study has the objective of contributing in the direction of better understand the effect of the steel-concrete interaction on the composite floor system dynamic response.

[pt] Este trabalho teve como objetivo o estudo do comportamento à fratura do aço estrutural DIN 42CrMo4 através da determinação experimental de curvas de resistência (curvas R) à propagação estável de trincas. Inicialmente, conduziram-se ensaios de tração para a determinação das propriedades mecânicas do material. Os ensaios de tenacidade à fratura foram realizados em espécimes do tipo SE(B) entalhados, submetidos à flexão e com 3 geometrias distintas. Os corpos de prova foram pré-trincados por fadiga de maneira a atender a relação a/W equivalente a 0,5. Nos ensaios de propagação de trinca, adotou-se a técnica de corpo de prova único com a utilização do método das descargas parciais (Unloading Compliance Method) para a obtenção das curvas carga (P) versus deslocamento da boca do entalhe (CMOD - Crack Mouth Opening Displacement). A cada ponto de descarregamento, relacionando a inclinação da linha de carga com as medidas da flexibilidade elástica do corpo de prova, pôde-se calcular o comprimento da trinca e, consequentemente, valores do parâmetro elasto-plástico J. Em sequência, com base nos valores de J e propagação de trinca, foram levantadas as curvas R do material. Os resultados experimentais mostraram que a geometria dos corpos de prova influenciou a estabilidade da propagação das trincas durante o ensaio, sendo possível a obtenção de curvas R somente para os corpos de prova com geometria mais robusta. Além disso, percebeu-se que os valores de propagação de trinca calculados pelo método Compliance foram superestimados. / [en] This work aimed the study of the fracture behavior of the structural steel DIN 42CrMo4 through the experimental determination of resistance curves (R curves) to the stable spread of cracks. Traction tests were initially conducted to determine the mechanical properties of the material. The fracture tenacity tests were carried out in specimens of the type SE(B) notched, subjected to flexion and with 3 distinct geometries. The samples were precracked by fatigue in order to meet the a/W ratio equivalent to 0.5. In the crack propagation tests, the single specimen technique was adopted with the use of the partial discharge method for obtaining the curves load (P) versus displacement of the notch mouth (CMODCrack mouth Opening Displacement). At each point of unloading, relating the inclination of the load line with the measurements of the elastic flexibility of the sample, it was possible to calculate the length of the crack and consequently the values of the elasto-plastic parameter J. In sequence, based in the values of J and crack propagation, the R curves of the material were raised. The experimental results showed that the geometry of the specimens influenced the stability of crack propagation during the test, and it was possible to obtain R curves only for the most robust specimens. In addition, it was noticed that the crack propagation values calculated by the compliance method were overestimated.

[pt] Os aços inoxidáveis duplex (AID) são uma classe de aços que combinam a alta resistência mecânica da ferrita e a ductilidade da austenita possuindo alto limite de escoamento e resistência à corrosão, sendo empregados em meios corrosivos com solicitações mecânicas elevadas. As boas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão se devem a microestrutura duplex (ferrita e austenita), com proporções volumétricas similares, e cujo balanço é controlado por meio da composição química e tratamentos térmicos durante a fabricação. No entanto, durante processos de fabricação e manutenção, como a soldagem por fusão, em função do processo utilizado e dos ciclos térmicos impostos, assim como pela presença de gases de proteção que induzem determinada atmosfera, as propriedades do metal de solda e da zona termicamente afetada (ZTA), podem ser alteradas. Deste modo, a composição química, a distribuição dos elementos de liga e balanço das fases destas regiões serão suscetíveis a transformações de fases como ferritização, precipitação de fases indesejáveis e perda de elementos de liga, como níquel e nitrogênio, resultando em redução da resistência à corrosão. A presença de nitrogênio nos aços duplex, tanto em conjunto ou como substituto para o níquel, influencia na formação da austenita e também no controle da cinética de transformação de fases durante o resfriamento. O presente trabalho teve como objetivo estudar os efeitos do nitrogênio e do níquel na transformação de fases de dois aços inoxidáveis duplex (SAF 2304 e 2507) durante dois processos de soldagem: autógena e com metal de adição contendo Ni. Ambas as soldagens foram realizadas com aporte térmico fixo e com um e dois passes, utilizando a técnica de cordão sobre chapa para a soldagem com metal de adição. Foram utilizados dois gases de proteção, Ar e Ar + N2. Foram avaliadas a dureza e a resistência à corrosão por cloreto. A microestrutura da ZTA e composição química final do metal de solda alteraram significativamente, comparados ao metal de base. A fração volumétrica da fase austenítica na ZTA reduziu em todas as situações avaliadas. A presença de nitrogênio no gás de proteção manteve o teor deste elemento constante ou mais elevado no metal de solda. Cada conjunto de condições de soldagem aplicada apresentou diferentes características de dureza e resistência à corrosão por pites, sendo que na soldagem autógena do SAF 2507 foram encontradas durezas mais altas e menores perdas de massa após ensaio de corrosão. Com a adição de N2 no gás de proteção o teor de nitrogênio final aumentou em relação ao teor de nitrogênio no metal base, porém a fração volumétrica de austenita não se elevou da mesma forma. / [en] Duplex stainless steels (DSS) combines high yield stress from ferrite and ductility from austenite, good mechanical and corrosion resistance. It has been used in corrosive environments associated with severe mechanical stress. The good mechanical strength and corrosive resistance properties are due to the duplex microstructure (ferrite and austenite), with the same volumetric fraction, whose balance is controlled by chemical composition and heat treatment during steel manufacturing. However, when welded by process such as fusion welding the high thermal cycles and the presence of shielding gases inducing a certain atmosphere, the properties of the weld metal (WM) and the heat affected zone (HAZ) can be significantly changed. Therefore, the chemical composition, element partioning and the phase balance in these regions (WM and HAZ) will be susceptible to phase transformations such as ferritization, precipitation of secondary phases and alloy element losses, such as nitrogen and nickel, resulting in the decrease of the corrosion resistance. The presence of nitrogen in the duplex steels, either together or as a substitute for nickel, influences the austenite formation and controls phase transformation kinetics during cooling as well. The objective of this work was to study the effect of nitrogen and nickel on the phase transformation of two duplex stainless steels (SAF 2304 and 2507) during two welding processes: autogenous and with Ni-containing filler metal, considering a fixed thermal input and welds with one and two passes, using the technique of bead on plate for the weld with filler metal. Two shielding gases were used, Ar and Ar + N2. Hardness and corrosion resistance in chloride environment were evaluated for each studied condition. Both HAZ microstructure and final chemical composition of the weld metal modified significantly, when compared to the base metal. The HAZ volume fraction of austenite was reduced, and the presence of nitrogen in the shielding gas helped to keep the nitrogen content the same or increased in the weld metal. Each set of weld parameters applied presented different characteristics of hardness and pitting resistance corrosion. The autogenous welding of the SAF 2507 presented higher hardness and low weight losses. In a general way, the addition of N2 in the shielding gas increased the nitrogen content of the weld metal for all conditions of lean duplex material, compared to the base metal, but the austenite volumetric phase did not increased in the HAZ.

[pt] A indústria da construção sempre foi um mercado competitivo que busca a certificação de qualidade com melhores índices de desempenho. Espera-se, portanto, que profissionais do planejamento da construção ofereçam respostas cada vez mais eficientes e eficazes para os problemas que enfrentam. O processo BIM (Building Information Modeling ou Modelagem da Informação para Construção) tem o potencial de impactar favoravelmente esta tendência. Uma parte integral desse processo é a organização em um mesmo arquivo eletrônico ou em uma única base de dados das informações provenientes das disciplinas envolvidas e que são necessárias para o projeto. Vários softwares para desenvolvimento de projetos estruturais estão disponíveis no mercado e com o uso dos mesmos espera-se uma redução dos tempos de resposta que os engenheiros estruturais necessitam para apresentar cálculos e projetos confiáveis. No entanto, a automatização desses cálculos dentro do processo BIM ainda é incipiente. Esta dissertação apresenta a implementação do código de verificação do dimensionamento de elementos de aço de acordo com a norma brasileira vigente dentro de um ambiente BIM. Isto é feito através de um plug-in para a ferramenta computacional Revit Structure da Autodesk, através da qual é possível acessar a base de dados que armazena as informações do modelo digital do projeto. O plug-in extrai dessa base de dados os parâmetros e as características dos elementos estruturais definidos previamente, e automaticamente checa os cálculos de acordo com a norma vigente, dentro do ambiente BIM. Além da verificação do projeto estrutural a ferramente permite também a modificação do projeto para atender a norma. Isso é feito através de uma interface gráfica amigável dentro do programa Revit Structure. A ferramenta também disponibiliza um relatório final ou memória de cálculo com todas as variáveis necessárias para sua interpretação. A aplicação da ferramenta desenvolvida é uma solução completa para os usuários dentro do ambiente BIM do Revit da Autodesk. / [en] The construction industry has always been a competitive market that is seeks quality certification combined with best performance rates. Therefore, more and more it is expected that building planning professionals provide efficient and effective responses to the problems presented to them. The BIM (Building Information Modeling) process has the potential to favorably impact this trend. An integral part of this process is the organization of all the information from all the disciplines involved in a project into a single electronic file or database. Several software packages are available in the market for structural design, which facilitate the structural engineer tasks and tend to reduce the response time necessary for them to provide a safe and reliable design. However, the automation of these tasks within the BIM process is still incipient. This dissertation presents the implementation of standard code verification within a BIM environment for steel elements fulfilling the current Brazilian Standard Code. This is achieved through a plug-in for Autodesk s Revit Structure. The developed tool accesses the environment s database that stores the project s data, and extracts the parameters and characteristics of the structural elements defined previously. It automatically checks the design against the standard and allows for project modification on the fly. This is done through a friendly graphical user interface implemented within Revit Structure. The tool also provides a final report with all the information necessary for the structural design. The developed plug-in is a complete solution for users within the Autodesk s Revit BIM environment.

[pt] Os aços inoxidáveis duplex (AID) possuem uma estrutura mista de Delta-ferrita e Gamma-austenita em frações de volume aproximadamente iguais e combinam muitas das propriedades benéficas das duas fases, a ferrita fornece alta resistência mecânica e resistência à corrosão, enquanto que a austenita aumenta a ductilidade e a resistência à corrosão uniforme. Uma vantagem dos AID é a resistência à trincas de solidificação, que está associado à soldagem. Pela combinação de propriedades, esses aços são amplamente utilizados na indústria de equipamentos químicos, petróleo e gás, plantas de dessalinização, controle de poluição, usinas elétricas e, mais recentemente, em aplicações off-shore como na extração de petróleo em águas profundas. No entanto, a exposição destes aços a temperaturas elevadas entre 600 graus celsius e 1000 graus celsius, que ocorre durante a soldagem por fusão resulta na precipitação de diferentes compostos, sendo os mais frequentemente encontrados a fase sigma, a fase x, os nitretos de cromo e os carbonetos que reduzem tanto a resistência mecânica quanto a resistência a corrosão. Este trabalho teve como objetivo simular fisicamente as microestruturas da zona termicamente afetada (ZTA) dos AIDs UNS S32304, S32205 e S32750. De modo a obter diferentes ZTAs foi utilizado o simulador termo-mecânico Gleeble, por meio deste simulador foram aplicados vários aportes de calor que permitiram avaliar a evolução microestrutural e as propriedades mecânicas destas zonas. As temperaturas utilizadas nas simulações físicas foram determinadas por meio do software Thermo-Calc assegurando assim as faixas de transformações microestruturais. A temperatura de pico utilizada foi de 1350 graus celsius por 2 segundos; seguida de resfriamento em acordo com o modelo Rykalin-2D, onde um grupo de amostras sofreu resfriamento até alcançar a temperatura de 500 graus celsius seguido de uma têmpera em água e um outro grupo até 250 graus celsius seguido de uma têmpera. Este procedimento foi adotado de modo a identificar a influência dos aportes de calor e as taxas de resfriamento na frações volumétricas das fases obtidas. Foi observado um aumento da fração volumétrica da austenita, assim como um aumento do tamanho de grão da ferrita e um crescimento nos grãos da austenita, em função do aumento do aporte de calor durante as simulações físicas das ZTAs. Estas variações microestruturais ocasionaram o decréscimo da resistência mecânica nos três AID avaliados quando comparados ao respectivo metal de base. / [en] The duplex stainless steels (DSS) have a structure that consist of approximately equivalent amounts of delta-austenita and gamma-ferrite, exhibit excellent properties combinations of both phases. DSS combine the high strength and resistance to stress corrosion cracking come from ferrite, whereas the austenite phase influences ductility and uniform corrosion resistance. The advantage of DSS is solidification cracking resistance; it is associated to welding processes. The application of DSS have being increasingly used as structural material in various industrial sectors, such as chemical, petrochemical, pulp and paper, power generation, desalination, oil and gas, for the constructions in marine and chemical industries and most recently for manufacturing components used in off-shore oil platforms for oil extraction in deep water. However, the exposure of these steels to high temperatures between 600 celsius degrees and 1000 celsius degrees, which occurs during fusion welding results in different compounds precipitation, the most frequently encountered being the sigma phase, the X phase, the chromium nitrides and carbides which reduce both mechanical strength and corrosion resistance. The aim of this work was to simulate physically the Heat Affected Zone (HAZ) microstructures in DSS UNS S32304, S32205 and S32750. In order to obtain different HAZ the Gleeble system was used. Several heat inputs were applied through this simulator, which allowed evaluate the microstructural evolution and the mechanical properties of these zones. The temperatures used in physical simulations were determined by Thermo-Calc Software, this supplied the microstructural transformations temperature ranges. The peak temperature used was 1350 celsius degrees for 2 seconds; followed by cooling in accordance with the Rykalin-2D model; one sample set was cooled to 500 celsius degrees followed by water quenching, and the second sample set was cooled to 250 celsius degrees followed by quenching. This procedure was adopted in order to identify the effect of the final temperature on the phases volume fraction obtained. An increase in the austenite volume fraction, as well as an increase in the ferrite grain size and a widening in the austenite grains, due to the increase of the heat input during the physical simulations of the ZTAs was observed. These microstructural variations caused the tensile strength and Yield strength decreasing in HAZ of DSS evaluated when these zones were compared to the respective base metal.

[pt] Neste trabalho são apresentados os efeitos do processo de curvamento a quente por indução na microestrutura e nas propriedades mecânicas do tubo API 5L X80, fabricado pelo processo UOE, com chapa produzida através do processo de laminação controlada sem resfriamento acelerado. O curvamento foi realizado com aquecimento localizado, provocado por uma bobina de alta freqüência, seguido de resfriamento por jatos de água. O tubo curvado foi avaliado e comparado com o tubo reto. Adicionalmente, foi realizado um tratamento térmico de revenido em parte da região curvada. Foram realizados ensaios mecânicos de tração, microdureza e impacto Charpy-V, análises dimensionais e avaliação microestrutural. Verificou-se uma alteração significativa na microestrutura da região curvada, resultando em uma curva com menores valores de temperatura de transição e limite de escoamento inferior ao do tubo original e ao requerido por norma. O tratamento térmico aplicado na região curvada, mostrou-se eficiente para elevar o limite de escoamento para valores acima do mínimo especificado pela norma API 5L para o X80. / [en] The present work discusses the effect of the induction bending process on the microstructure and the mechanical properties of an API 5L X80, 20 pipe produced by the UOE process. The key characteristic of the pipe was the manufacturing process of the steel plate, involving thermomechanical controlled rolling without accelerated cooling. The pipe bending was carried out applying local induction heating followed by water quenching and a further temper heat treatment was applied to the curved section. The methodology of analysis compared the curved section with the original body pipe, taking into account dimensional analysis, microstructural evaluation and mechanical tests which included Charpy-V impact, tensile and microhardness. A significant microstructural change and decrease, not only in the transition temperature, but also in the yield strength ocurred after induction bending, this reduction was below the standard requirements. The subsequent tempering heat treatment applied to the curved section produced an increase in the yield strength to achieve the API 5L requirements for this class of steel.

[pt] A demanda por veículos mais seguros e com baixo consumo de combustível vem levando a indústria automotiva a buscar novos materiais. A indústria do aço, ameaçada pela competitividade da indústria do alumínio, reagiu com uma série de novos aços de alta resistência. Dentre estes aços, os Aços Avançados de Alta Resistencia (AHSS) podem ser destacados. Esses aços podem ser divididos em 3 gerações, cada uma delas com suas vantagens e desafios. A primeira geração tem os aços mais baratos, geralmente com microestrutura ferritica/martensitica. A segunda geração possui os aços inoxidáveis austeníticos/ferríticos, com composição mais cara devido ao maior teor de liga, muitos deles apresentando efeito de plasticidade induzida por maclagem (TWIP). Entre essas duas gerações, uma terceira vem se sobressaindo, baseada em aços de composição mais barata, porém com processamento mais complexo, como os aços de tempera e partição (Quenching and Partitioning - Q and P). Como não existe apenas um único caminho para o sucesso, todas as três gerações vêm recebendo bastante atenção e pesquisa. Buscando atender parte da demanda do setor, a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), vem aprimorando seu portfólio de aços AHSS de primeira geração. Entre os aços de primeira geração, os mais utilizados hoje são os Dual-Phase (DP). No entanto, os aços DP apresentam alguns problemas, como a nucleação de vazios durante a deformação, o que é um fator limitante para suas propriedades mecânicas. Sua substituição por aços Complex-Phase (CP), com maiores quantidades de bainita e menos propensos a nucleação de vazio, vem sendo proposta. O processamento de aços de fase complexa envolve uma sequência de etapas de laminação a quente e a frio, seguidas de um tratamento térmico. Na presente tese, foi estudada a produção de um aço CP1200 em uma linha industrial de galvanização por imersão a quente. O ponto de partida foi um aço CP1100. Amostras deste aço laminado a frio foram analisadas por dilatometria de forma a se obter a curva CCT. Utilizando os dados dilatométricos, um novo tratamento térmico foi proposto e realizado nas instalações da CSN, produzindo com sucesso um aço CP 1200. Ensaios de tração, dureza, dobramento e expansão de buraco foram realizados para medir as propriedades mecânicas do novo aço. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (MFA), difração de elétrons retroespalhados (EBSD) e microscopia eletrônica de transmissão (MET); a quantificação das micrografias foi realizada usando processamento digital de imagem e redes neurais. O aumento da propriedade mecânica foi atribuído ao aumento na fração de bainita, bem como de interfaces bainita-ferrita e bainita-martensita, que são menos suscetíveis a nucleação de vazios. / [en] The demand for safer and fuel-efficient vehicles leads the automotive industry to seek new and stronger materials. The steel industry, threatened by the aluminum competition, reacted with new and higher strength steels. Among the possible steels, the Advanced High Strength Steels (AHSS) can be highlighted. These steels can be divided into 3 generations, each one possessing advantages and challenges. The first generation includes more economical alloying and processing strategies, usually with a ferritic/martensitic microstructure. The second generation contains the more expensive, higher alloyed ferritic/austenitic stainless steels, using TWinning Induced Plasticity (TWIP). Between these two classes, a third generation is growing, based on more inexpensive compositions but with more complex processing, such as Quenching and Partitioning (Q and P). There is not only a single path to success, because of that, all three generations receive their fair amount of attention and research. Trying to fulfill part of the industry demand, the Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) is conducting research on the first generation of AHSS steels. Among the first generation steels, Dual-Phase (DP) are the most used. However, DP steels present some problems, such as void nucleation during deformation, which is a limiting factor on their mechanical properties. Therefore, their replacement by Complex-Phase (CP) steels, with higher bainite amounts, and less prone to void nucleation, is welcome. The complex phase steels processing involves a sequence of hot-rolling and cold rolling steps, followed by a heat treatment. In the present thesis, the production of a CP1200 steel in an industrial hot dip galvanizing line was studied. The starting point was an industrial CP1100 steel. Samples of this cold rolled steel were analyzed by quenching dilatometry to obtain the CCT curve. Using the dilatometric data, a new heat treatment was proposed and done at CSN facilities, successfully producing a CP 1200 steel. Tension, hardness, bending and hole expansion tests were performed to measure the mechanical properties of the new steel. The microstructural characterization was done using light optical microscopy (LOM), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), electron backscattering diffraction (EBSD) and transmission electron microscopy (TEM); neural networks and digital image processing were used to quantify the obtained micrographs. The increase in tension and yielding strengths was explained based on the higher amounts of bainite as well as of bainite-ferrite and bainite-martensite interfaces, found to be less prone to void nucleation.

[pt] Atualmente a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais ainda é considerada por muitos engenheiros e arquitetos uma solução extravagante para os problemas da engenharia. Todavia, mudanças de atitude na construção civil e uma transição global para um desenvolvimento sustentável, e redução em impactos ambientais tem seguramente provocado um aumento no uso do aço inoxidável. A maioria das normas de projeto de aço inoxidável atuais ainda são baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas de aço carbono. Entretanto, o aço inoxidável apresenta quatro curvas tensão versus deformação específicas não lineares sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos (tração e compressão, paralela e perpendicular a direção de laminação), modificando assim seu comportamento global. Na presente investigação foram utilizados o aço inoxidável austenítico 304, duplex 2205, ferrítico 430 e o aço carbono USI 300, com tensões últimas e ductilidades distintas. Em elementos estruturais submetidos a esforços de tração usualmente a ruptura da seção líquida representa um dos estados limites últimos a serem verificados. Com o objetivo de se avaliar a resistência a tração de elementos estruturais aparafusados em aço inoxidável, esse trabalho apresenta resultados de um programa experimental envolvendo ligações aparafusadas com furos defasados sob tração. Esse estudo foi realizado em peças de aço carbono e aços inoxidáveis de forma a comparar as principais características mecânicas entre esses dois tipos de aços estruturais. Dessa forma foi possível apresentar novos resultados a respeito do comportamento a tração dessas ligações. Dentre outras variáveis que controlam os estados limites últimos foi verificada a influência significativa da espessura da placa de aplicação da carga, direção da laminação, configuração de parafusos da ligação e propriedades do aço inoxidável, como ductilidade e razão entre suas tensões de escoamento e de ruptura. / [en] The use of stainless steel in structural engineering applications is still seen by many architects and engineers as na extravagant solution. However, modifications of designers paradigms and changes in the construction market and the natural transition to a sustainable development reducing environment impacts have boosted the use of stainless steel structures. A substantial majority of stainless steel structural design codes is still based on carbon steel analogies. Despite this fact, the stainless steel presents foun non-linear stress versus strain curves (tension and compression, parallel and perpendicular to the rolling direction) without a defined yield plateau and strain hardening zones, substantially altering its global structural response. The present investigation adopted the austenitic stainless steel grade 304, duplex stainless steel grade 2205, ferritic stainless steel grade 430 and the carbon steel USI300, all with similar yield stresses but with different yield strength stresses and ductility capacities. Structural elements subjected to tension axial forces usually presents the net section rupture as one of its controlling ultimate limit states. The present study performed an experimental programme to evaluate and investigate the tension capacity of staggered bolted members. The tests were made with carbon and stainless steels to compare and access their similarities and differences in terms of structural performance. Thus it was possible to observe significant findings in the behavior of these bolted staggered members under tension forces. The controlling ultimate limit states were significantly influenced by various parameters like: the loading plate thickness, the rolling direction, adopted bolt configuration, and stainless steel properties like: ductility capacity and the ratio between the yield and ultimate rupture stresses.

[pt] Durante a exploração e produção de petróleo, dificuldades operacionais precisam ser superadas na injeção de CO2 para aumento da produção. Na presença de água, o CO2 reage e forma o H2CO3, que pode vir a corroer o aço carbono presente nos dutos flexíveis. Diversos fatores influenciam no processo corrosivo, entre eles a pressão parcial de CO2, a temperatura, pH do meio e a relação volume de solução/área metálica exposta (V/A). Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a composição e propriedades mecânicas dos produtos de corrosão depositados sobre a superfície do aço carbono 1080 imersos em água do mar sintética, a temperatura de 40 graus C, durante 15 e 121 dias. Para avaliar a influência da pressão parcial de CO2, os ensaios foram realizados a 1, 10 e 20 bar de CO2, já para avaliar a influência da relação V/A, os ensaios foram realizados a 1 mL.cm-2 e 20 mL.cm-2 . As taxas de corrosão foram determinadas utilizando o método gravimétrico, as caracterizações dos produtos de corrosão foram realizadas por Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS) e Dispersão de Raios X (DRX). Adicionalmente, foi utilizada a Nanoindentação para determinar as propriedades mecânicas do filme formado. A partir da MO, foi identificado a formação de dois filmes em quase todas as condições estudadas. Ao avaliar a influência da pressão, não foram observadas variações significativas na taxa de corrosão. Já os resultados obtidos para avaliar o efeito da relação V/A, foi possível concluir que o ambiente confinado reduz significativamente a taxa de corrosão. Ao avaliar as propriedades mecânicas dos filmes, foi possível observar que em todos os casos, a dureza e o módulo de elasticidade são menores no filme interno quando comparados ao filme externo. Isso pode estar relacionado a formação de uma camada externa mais compacta, constituída predominantes por pequenos grãos de FeCO3, conforme os resultados obtidos através do MEV e DRX / [en] During oil exploration and production, operational difficulties need to be overcome in CO2 injection to increase production. In the presence of water, CO2 reacts and forms H2CO3, which can corrode the carbon steel present in flexible pipes. Several factors influence the corrosive process, including the partial pressure of CO2, the temperature, pH of the medium and the volume of solution/exposed metallic area (V/A) ratio. Thus, the objective of this work was to evaluate the composition and mechanical properties of the corrosion products deposited on the surface of carbon steel 1080 immersed in synthetic sea water, at a temperature of 40 C degrees, for 15 and 121 days. To evaluate the influence of the partial pressure of CO2, the tests were carried out at 1, 10 and 20 bar of CO2, and to evaluate the influence of the V/A ratio, the tests were carried out at 1 mL.cm-2 and 20 mL. cm-2 . Corrosion rates were determined using the gravimetric method, characterizations of corrosion products were performed by Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and X-Ray Scattering (XRD). Additionally, Nanoindentation was used to determine the mechanical properties of the formed film. From the OM, the formation of two films was identified in almost all conditions studied. When evaluating the influence of pressure, no significant variations in the corrosion rate were observed. As for the results obtained to evaluate the effect of the V/A ratio, it was possible to conclude that the confined environment significantly reduces the corrosion rate. When evaluating the mechanical properties of the films, it was possible to observe that in all cases, the hardness and the elastic modulus are lower in the inner film when compared to the outer film. This may be related to the formation of a more compact outer layer, consisting predominantly of small FeCO3 grains, according to the results obtained through SEM and XRD.

[pt] Instrumentos de varredura magnética em estruturas, componentes e materiais têm sido objeto de pesquisa científica e são potenciais protótipos para uso na indústria, sobretudo em inspeção não destrutiva, para identificar defeitos em estruturas metálicas sujeitas a condições extremas como altas temperaturas, pressão e forte tensão. Essas condições podem levar à falhas dessas estruturas comprometendo sua operação, acarretando prejuízos e possíveis acidentes. Nesse sentido, construímos um instrumento para varredura da resposta magnética em placas de aço com defeitos utilizando dois sistemas de medição. No primeiro sistema utilizamos um equipamento comercial: Gaussímetro da marca F.W. BELL (modelo 9950), com três sensores de efeito Hall perpendiculares entre si. No segundo, um gradiômetro construído no Laboratório de Instrumentação do Departamento de Física da PUC-Rio composto de dois sensores de efeito Hall da marca Melexis (modelo 90215). Para a varredura de ambos os sistemas de medição foram utilizados dois atuadores lineares da marca Zaber (modelo T-LLS260C). Com o instrumento construído foi possível identificar defeitos manufaturados por eletroerosão em placas de aço SAE 1020. O segundo sistema de medição se mostrou mais eficiente em detectar defeitos com diâmetros da ordem de 0,90 mm e 10 μm de profundidade. Também construímos um sistema de filtros em uma placa de circuito impresso para atenuar o ruído presente. A partir da análise de sinal-ruído notou-se que o circuito foi eficaz e permitiu uma melhor identificação dos defeitos. Para reforçar a aplicação desse equipamento na pesquisa científica e na indústria, desenvolvemos uma rotina em MATLAB para estimar a profundidade dos defeitos e obtivemos resultados com erro de 3,54 por cento. / [en] Magnetic scanning instruments in structures, components, and materials have been the object of scientific research and are potential prototypes to be used in the industry, especially in non-destructive inspection to identify defects in metal structures subject to extreme conditions, such as high temperatures, pressure, and high tension. These conditions may lead to the failure of these structures, affecting their operation and resulting in losses and possible accidents. In this sense, we developed an instrument for scanning the magnetic response in defective steel plates using two measurement systems. In the first system, we used commercial equipment: Gaussmeter (F.W.BELL, model 9950), with three Hall-effect sensors perpendicular to each other, and in the second one, a gradiometer, composed of two Hall-effect sensors (Melexis, model 90215), developed at the Instrumentation Laboratory of the Physics Department of the PUC-Rio. For scanning both measurement systems, two linear actuators (Zaber, model T-LLS260C) were used. The instrument allows us to identify defects caused by electrical discharge machining on SAE 1020 steel plates. The second measurement system proved to be more efficient in detecting defects with diameters in the order of 0.90 mm and 10 μm in depth. A filter system was also built on a printed circuit board to attenuate noise. The signal-noise analysis showed that the circuit was effective and made possible a better identification of the defects. To reinforce the application of this instrument in scientific research and industry, a routine in MATLAB was developed to estimate the depth of the defects, resulting in an error of 3.54 per cent.