Este trabalho tem o objetivo de analisar teórica e experimentalmente o comportamento de consolos de concreto armado. Para tal, foi realizada uma revisão bibliográfica, buscando os artigos mais recentes e as principais normas que tratam deste assunto. Foram analisados mais de trezentos consolos encontrados na literatura. Nesta análise, as forças de ruína experimentais foram comparadas com a forças de ruínas calculadas segundo as normas: ACI-318M-89, CAN3-A23.3-M-84 e NBR-9062/85. Para complementar este estudo, foram ensaiados oito consolos de concreto de alta resistência, os quais apresentavam: as mesmas dimensões, a mesma armadura principal e diferentes taxas de armadura de costura. A resistência do concreto variou de 50 MPa a 80 MPa. Estes consolos tiveram suas forças de ruína comparadas com as previstas pelas normas já citadas. Além disto, foram analisadas: as deformações na armadura, medidas a cada nível de carregamento, e o ângulo de inclinação das tensões principais, medidos no centro geométrico da provável biela comprimida. De acordo com as análises realizadas, pode-se observar que o uso de concreto de alto desempenho na confecção de consolos é bastante eficaz. Entretanto, é necessário o uso de taxas adequadas de armadura, que são basicamente as mesmas indicadas para consolos de concreto de resistência convencional. O dimensionamento de consolos segundo as normas citadas foi bastante satisfatório. Entretanto, no cálculo da força de ruína das peças ensaiadas por outros pesquisadores, os resultados não foram tão satisfatórios, pois estes consolos analisados nem sempre apresentavam o detalhamento conforme recomendam estas normas. / The aim of this work is to analyze theoretically and experimentally the behavior of reinforced concrete corbels. A bibliographic review was done, searching for the most recent papers and the main codes concerning to this subject. It was analyzed more than there hundred corbels found in the literature. In this analysis, the experimental failures forces were compared to the failure forces calculated by the followings codes: ACI-318M-89; CAN3-A23.3-M-84 and NBR-9062/85. To complement this work, eight corbels of high-strength concrete were made with the same dimensions, the same main reinforcement and different rates of secondary reinforcement. The strength of the concrete ranged from 50 MPa to 80 MPa. These corbels had their failure forces compared with the failure forces postulated by the codes. It was also evaluated the deformations of the reinforcement, considered in each level of loading, and the angle of inclination of the main stresses, measured in the geometric center of probable compressed diagonal. By this analysis, it was observed that the use of high-strength concrete in the construction of corbels is quitely efficient. Although, it is necessary the use of proper reinforcement ratios, that are basically the same indicated for corbels with low-strength concrete. The design of corbels by the cited codes was quitely satisfactory. By the way, the calculation of the failure force of corbels made by others researchers were not satisfactory. The probable reason was that the corbels did not present the reinforcement details recomended by these codes.

Orientador: Vitor Antonio Ducatti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:05:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sartori_Marcos_M.pdf: 2010421 bytes, checksum: 73e14f04533e1a739a2508bacf449852 (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientador : Vitor Antonio Ducatti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:46:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_MarcosFunchalNunesde_M.pdf: 1775244 bytes, checksum: 77625ceb20a2ebf36c4fe249582ac08a (MD5) Previous issue date: 2002 / Mestrado

Orientador: Prof. Dr. Gerson Luiz Mantovani / Coorientador: Prof. Dr. Renato Altobelli Antunes / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, Santo André, 2018. / Recentemente, a indústria automotiva tem acelerado os esforços para melhorar a economia de combustível dos automóveis. Os aços de alta resistência possibilitam a redução de peso, garantindo a segurança e desempenho. A Microestrutura, propriedades mecânicas e comportamento de corrosão de juntas soldadas de dois aços de alta resistência (LNE500 e AHSS900) foram estudados. Os aportes térmicos utilizados foram de 0,72, 0,70, 0,47 e 0,31 kJ/mm utilizando soldagem a arco elétrico. A microestrutura da junta soldada foi analisada por microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica e difração de raios X. Os resultados confirmam a influência do aporte térmico na microestrutura, fases cristalinas, tamanho de grão, precipitados e suas distribuições. O perfil de dureza (Vickers) revelou uma região de amolecimento localizado na zona afetada pelo calor (ZAC) com grãos finos para as juntas soldadas do metal de base AHSS900. Os resultados do teste de tração revelaram uma variação significativa do escoamento e da resistência à tração entre o metal de base e as amostras soldadas, com a última apresentando ductilidade e resistência reduzidas. O comportamento de corrosão foi estudado utilizando impedância eletroquímica, polarização potenciodinâmica e técnica de varredura por eletrodo vibracional (SVET). A combinação dessas técnicas indicou onde e como a corrosão aconteceu. ZAC e metal de base atuaram como ânodo e o cordão de solda atuou como cátodo. SVET revelou que a corrosão iniciou no cordão de solda e se espalhou pela superfície da junta soldada. A grande quantidade de locais ativos (óxidos) e o alto teor de Si no cordão de solda podem ter sido responsáveis pelo início da corrosão nessa região. As imagens de microscopia confocal mostraram que a ZAC e o metal de base corroeram mais rápido do que o cordão de solda. / Recently, automotive producers have been accelerating efforts to significantly improve vehicle fuel economy. High-strength steels have been proven to achieve weight reduction while meeting vehicle safety and performance requirements. The microstructure, mechanical properties and corrosion behaviour of gas metal arc welded joints of two high strength steels (LNE500 and AHSS900) have been studied. The welded joints were obtained using heat input of 0.72, 0.70, 0.47 and 0.31 kJ/mm. The microstructure was investigated by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, optical microscopy and X-ray diffraction. The results confirm the influence of heat input on the microstructure, crystalline phases, grain size, precipitates size and distribution. Vickers microhardness test revealed a softening region in the fine-grained heat affected zone (FGHAZ) for the AHSS900 welded joints. The tensile test results revealed a significant variation in the magnitude of yield and tensile strength between the base metal and welded samples, with the latter exhibiting reduced ductility and strength. Corrosion behaviour was studied using electrochemical impedance spectroscopy, potentiodynamic polarisation and scanning vibrating electrode technique (SVET). The combination of these techniques indicated that HAZ and BM acted as the anode and weld metal (WM) acted as the cathode of the galvanic couple. SVET showed that corrosion started in the WM and, then, it spread to the whole joint. The high amount of active sites (oxide inclusions) and the high Si content in the WM may be responsible for corrosion initiation. HAZ/BM corroded faster than WM, producing a depth difference, which was detected by confocal laser scanning microscope.

A principal causa das falhas mecânicas está relacionada à fadiga. Chapas de aço de alta resistência e baixa liga bifásicos (ARBL) são de grande interesse para a indústria dos transportes por causa de suas propriedades únicas, as quais permitem produtividade e redução de peso. Dados sobre o comportamento cíclico desses aços são escassos, no entanto estes dados são extremamente importantes para o projeto mecânico. O teste de fadiga por controle de deformação em corpos-de-prova submetidos a forças uniaxiais é um método poderoso para determinação do comportamento cíclico e da vida em fadiga. O teste de fadiga por controle de deformação a temperatura ambiente de chapas de aço de alta resistência e baixa liga bifásicos (ARBL) foi estudado. O experimento foi realizado com dois corpos-de-prova: um com seção retangular (CDPSR) e outro com seção circular lenticular (CDPSCL). O comportamento cíclico e a vida em fadiga de uma chapa de aço DP600 foram determinados em ciclos totalmente reversos (R = -1). Uma caracterização completa do material foi realizada por meio de análise química, metalografia óptica, ensaio de tração monotônico e teste de dureza. Os resultados de fadiga de baixo ciclo comprovam que os corpos-de-prova de seção retangular superestimam a vida em fadiga em baixo ciclo em relação aos corpos-de-prova de seção circular lenticular. Em fadiga de alto ciclo não há diferenças significativas para os resultados de ambos os corpos-de-prova.

Os aços com plasticidade induzida por deformação, também conhecidos como aços TRIP, são de grande interesse nas indústrias aeroespacial e automobilística por apresentarem uma elevada tenacidade e resistência especifica (resistência mecânica / densidade), o que possibilita que as estruturas sejam cada vez mais leves. O estudo da soldabilidade desses aços tem sido objeto de especial interesse, visto que, ao ser soldado pelos processos convencionais, observa-se uma perda na resistência mecânica e na ductilidade. Neste trabalho, foram realizadas soldas em chapas de 3 mm de espessura do aço AISI 300M previamente normalizado. O processo de soldagem utilizou um laser a fibra de 2 kW, sem metal de adição. Os parâmetros de soldagem estudados são a velocidade de soldagem e a potência do laser. A condição de soldagem em que se verificou o preenchimento total da espessura da chapa foi com velocidade de 50 mm/s e potência de 1200 W. Visando diminuir as perdas nas propriedades mecânicas do material após a soldagem, foi estudado o efeito do tratamento térmico de revenimento sobre o cordão de solda de duas maneiras. Primeiramente, utilizou-se um laser a fibra como fonte de calor para promover o revenimento do material. Notou-se por meio dos dados obtidos da microestrutura, da microdureza e do modelo de simulação de temperaturas, que o laser não permite o tratamento térmico de revenimento em toda espessura do cordão sem fundi-lo. Na segunda maneira estudada para promover o tratamento térmico de revenimento, foi utilizado de um forno elétrico tipo mufla, no qual os CDPs foram mantidos por 2 horas nas temperaturas de 100, 200, 250, 300, 400, 500 e 650 C. Com os resultados obtidos nesse tratamento, é possível observar que: a microdureza do cordão cai continuamente com o aumento da temperatura; que a fragilidade ao revenimento se dá em temperatura próxima a 300 C; e que, a partir de 500 C, tanto os microconstituintes do metal base, quanto do cordão de solda começam a passar por transformações mais próximas à normalização. Como última análise neste trabalho, foram realizados ensaios mecânicos em tração uniaxial para que fossem comparados as propriedades mecânicas dos corpos-de-prova confeccionados no estado como recebido, soldado e soldado com posterior tratamento térmico de revenimento a 200 e 400 C. Concluiu-se que, no caso dos CDPs soldados e revenidos a 200 e 400 C, o limite de escoamento e a tensão de ruptura são praticamente os mesmos do material ensaiado como recebido e que há um ganho de cerca de quatro vezes na ductilidade quando comparado com o material somente soldado.

O Concreto de Alto Desempenho (CAD) tem sido extensivamente estudado em muitos centros de pesquisas porque seu uso tem aumentado de maneira significativa na construção civil. Mas a fragilidade deste material, quando a resistência à compressão é alta, tem levado os pesquisadores a estudar maneiras de diminuir esta característica, como por exemplo aumentando as taxas de armaduras transversal e/ou longitudinal dos elementos estruturais em concreto armado. Este trabalho trata do uso de fibras adicionadas ao concreto para uso em pilares submetidos à compressão, visando dar subsídios técnicos em outra maneira de se obter ductilidade em elementos de concreto de alta resistência, utilizando taxas usuais de armadura transversal. Apresenta-se um estudo experimental sobre pilares em concreto de alto desempenho com adição de fibras metálicas, com seção transversal de 200 mm x 200 mm e altura de 1200 mm, submetidos à compressão centrada, onde o concreto apresenta uma resistência média à compressão de 80 MPa. As taxas volumétricas de fibras foram de 0,25%; 0,50%, 0,75% e 1,00%, adotaram-se taxas volumétricas de estribos de 0,55%, 0,82% e 1,63% e a taxa geométrica de armadura longitudinal de 2,41% permaneceu a mesma para todos os pilares. Percebeu-se que a ruptura dos pilares foi mais dúctil quanto maior era a quantidade de fibras adicionadas ao concreto. Na análise teórica feita com os modelos, constatou-se que somente a seção transversal do núcleo, ou seja, aquela delimitada pelos eixos dos estribos, contribui para a resistência dos pilares, para pequenas taxas de fibras adicionadas ao concreto. / High Performance Concrete (HPC) has been studied extensively at many centres of research, because of its increasing use in reinforced concrete buildings. Since HPC is a brittle material, mainly when its strength is high (HSC), studies have been done to increase its ductility. Increases in longitudinal and/or transverse steel ratios can improve the ductility of HPC elements. This work shows a research about concrete with steel fibres for columns under compression load, in another way to obtain ductility in high strength concrete elements with usual stirrups ratio. It was made a experimental studied about columns in HSC with steel fibres addition, with 20 cm x 20 cm of cross section and 120 cm high, under compression load. The concrete strength was about 80 MPa, the volumetric fibres ratio were 0,25%, 0,50%, 0,75% and 1,00%, the stirrups ratio were 0,55%, 0,82% and 1,63% and the longitudinal bars ratio was constant for all columns. It was noted that the columns failure was more ductile when the fibres ratio was higher. It was verified on theoretical analyses made with the models that only the cross-sectional core, it means the section delimited by the stirrups, effectively contributed to the load capacity of the columns.

Esta tese discute as análises teórica e experimental de pilares de seção retangular, esbeltos, confinados por estribos, de concreto de alta resistência, sujeitos à flexo-compressão, considerando os estados limites últimos de ruptura do concreto ou por deformação excessiva das barras da armadura ou por instabilidade. Foram ensaiados 12 modelos de pilares com esbeltez mecânica igual a 92, compondo três séries de 4 pilares cada uma; os parâmetros estudados foram a excentricidade da força, a taxa volumétrica de armadura transversal e a resistência do concreto. Em uma segunda fase, foram analisados 9 pilares curtos de seção quadrada à compressão concêntrica com o objetivo de avaliar a ductilidade e obter as propriedades do concreto confinado. Para a realização dos ensaios foram empregadas rótulas unidirecionais, que permitiram transferir a força excêntrica ao pilar. Para a obtenção das resistências dos concretos, foram realizados ensaios para a determinação da composição dos materiais e foram traçadas curvas de dosagem. Os resultados experimentais foram comparados com os obtidos com o método exato que considera a não linearidade física e geométrica por meio de programas computacionais elaborados pelo autor. Observou-se que os resultados experimentais se aproximaram dos resultados teóricos. As ruínas dos pilares esbeltos foram por instabilidade, sendo que todos eles atingiram o ponto limite. Foi verificado que a capacidade resistente dos pilares é muito sensível para pequenas variações da excentricidade da força. Nos modelos analíticos foram incorporadas formulações de várias normas que contemplam concretos de alta resistência e o critério de confinamento indicadas pela literatura técnica com algumas modificações. Foi verificada uma pequena melhora na ductilidade ao incrementar a taxa de armadura transversal dos modelos ensaiados. Com os resultados obtidos e com as formulações analisadas, sugere-se uma forma alternativa de projeto de pilares esbeltos. / This thesis discusses the theoretical and experimental analyses of slender high-strength concrete rectangular columns confinement by lateral reinforcement, subjected to combined axial load and bending, considering the ultimate limit states of concrete crushing at the compressive face or the longitudinal bars excessive deformation or the column instability. Twelve column models were tested with 92 mechanical slenderness. These models included three series of four columns each; the parameters studied were axial load eccentricity, volumetric lateral reinforcement ratio and concrete strength. In a second step, nine square cross section short columns under concentric compression were tested to evaluate ductility and to obtain the confined concrete properties. A pair of unidirectional hinges was used to transfer the eccentric load to the columns. Tests were carried out for material\'s composition determination and dosage curves were drawn to obtain concrete strengths. The experimental results were compared with those obtained using the exact method that considers physical and geometrical nonlinearities through computational programs prepared by the author. There is not a significant difference between experimental and theoretical results. The instability failure was reach in all columns because of high slenderness, all of they reached the limit point. It was observed that the column ultimate strength is very sensitive for small axial load eccentricity variations. The formulations of several standards codes that consider the high-strength concrete and technical literature confinement criterion with some modifications have been incorporated in the analytical models. A small ductility improvement was observed considering the tests volumetric lateral reinforcement ratio increase. There is an alternative method suggested for slender columns design, based on the obtained results.

A aplicação de aços de alta resistência está fortemente difundida na indústria mecânica, principalmente em aplicações onde a redução de peso é importante, como por exemplo, a indústria de implementos rodoviários e maquinários agrícolas. Esta dissertação visa analisar a influência de diferentes aportes térmicos no comportamento microestrutural e mecânico de juntas soldadas através do processo MAG de modo a obter juntas com propriedades otimizadas. Para este estudo foram utilizadas chapas metálicas com espessura de 3 mm do aço de alta resistência e baixa liga USI LNE700. Os parâmetros nominais de energia de soldagem foram variados de acordo com os valores descritos pelo fornecedor SSAB. O processo de soldagem foi realizado com o auxílio de um sistema robotizado para manter a homogeneidade ao longo da junta, distância e posicionamento correto no comprimento total da junta soldada. Os ensaios para verificação do comportamento microestrutural e mecânico foram realizados com auxílio de microscopia ótica, perfis de microdureza e ensaios de tração. Buscaram-se utilizar aportes térmicos reduzidos para minimizar os efeitos de revenimento da martensita presente no metal de base, um dos principais responsáveis pela redução das propriedades mecânicas da junta soldada. Os resultados não mostraram significativa variações na microestrutura e propriedades de tração do material, porém o preenchimento da junta soldada formada apresenta um comportamento diretamente proporcional à energia de soldagem. / The application of high strength steels is strongly diffused in the engineering industry, especially in applications where weight reduction is important, such as the industry of agricultural machines and trailers industry. This investigation aims to analyze the influence of different heat inputs on microstructural and mechanical behavior of joint welded by GMAW in order to obtain joints with optimized properties. Sheet metal with a thickness of 3 mm high strength low alloy steel LNE700 (supplier Usiminas) were used. The welding energy was varied around the nominal value informed by the steel supplier SSAB for this study. The welding process was made using robotic system to maintain homogeneity along the joint, right distance and position during the total weld joint length. The microstructural and mechanical behaviors were performed with the optical microscope, microhardness profile and traction test. We attempted to use lower heat inputs to minimize the effects of tempering of martensite present in the base metal, a major contributor to the reduction of the mechanical properties of the welded joint. The results did not show significant microestructural and tensile properties variation, however, when the welding energy is increased, the welded joint penetration formed was increased as well.

Este estudo tem por objetivo avaliar a possibilidade de confeccionar juntas soldadas pelo processo de soldagem por fricção com pino consumível (Friction Hydro Pillar Processing), em aço classificado como grau R4 de acordo com a norma IAC W22. As juntas soldadas foram produzidas com três diferentes forças axiais: 30 kN, 45 kN e 60 kN, e após a soldagem, submetidos a três diferentes tempos de tratamento térmico de revenimento: uma hora, duas horas e quatro horas, na temperatura de 650 C. A microestrutura predominantemente martensítica resultante destes processos, foi caracterizada através de microscopia óptica, e de um mapeamento de microdureza Vickers. As soldas tiveram suas zonas afetadas pelo processo mensuradas através do software de análise de imagens ImageJ, sendo observadas maiores zonas para menores forças axiais empregadas. Caracterizou-se ainda, o nível de tensões residuais oriundos do processo de soldagem através do método de difração de nêutrons, para uma solda produzida com força axial de 45 kN, em duas diferentes condições, no estado de como soldado e com revenimento de quatro horas após a soldagem. Com os resultados obtidos neste trabalho pode-se concluir que as juntas soldadas com a força de 60 kN apresentaram a melhor combinação de propriedades avaliadas, que são, um menor tamanho de zonas afetadas pelo processo, e manteve um bom nível de dureza mesmo após o revenimento. Todas as juntas soldadas apresentaram uma ótima união metalúrgica, e os diferentes tempos de tratamento térmico empregados promoveram alterações microestruturais e nas propriedades do material já esperadas para o tratamento térmico de revenimento. / The aim of this study is to evaluate the possibility of making joints welded by Friction Hydro Pillar Processing, in steel grade R4 according to IAC W22. The repairs were produced with three different axial forces: 30 kN, 45 kN and 60 kN, and after welding, subjected to three different tempering heat treatment times: one hour, two hours and four hours, at a temperature of 650 C. The predominantly martensitic microstructure resulting from these processes was characterized by optical microscopy and a Vickers microhardness mapping. The welds had their zones affected by the process measured through the ImageJ image analysis software, with larger zones being observed for smaller axial forces employed. It was also characterized the level of residual stresses from the welding process, through the neutron diffraction method, for a weld produced with axial force of 45 kN, in two different conditions, as welded and annealing for four hours after welding. With the results obtained in this work it can be concluded that the welded joints with the force of 60 kN presented the best combination of evaluated properties, which are, a smaller size of zones affected by the process, and maintained a good level of hardness even after the annealing. All the welded joints presented an excellent metallurgical bonding, and the different times of thermal treatment employed promoted microstructural changes and in the properties of the material already expected for the heat treatment of annealing.