Orientador: Roger Augusto Rodrigues / Banca: Adriano Souza / Banca: Heraldo Luiz Giachetti / Resumo: A compactação dos solos é uma atividade fundamental nas obras geotécnicas e sua correta execução é capaz de promover melhorias significativas no comportamento do solo. Desse modo, o conhecimento acerca do solo e o controle dos métodos de execução são indispensáveis para o bom desempenho de uma obra. A variação da umidade do solo e, consequentemente, da sucção em campo influencia diretamente no seu comportamento quando submetido ou não a sobrecargas. O controle da compactação em campo representa a alternativa mais viável para melhoria de solos colapsíveis. Solos de aterros mal compactados podem apresentar comportamento colapsível quando inundados. Nesse contexto, esta pesquisa trata de um estudo acerca da compactação como método de melhoria de um solo colapsível arenoso proveniente da região de Bauru-SP. Ensaios de caracterização, de compactação Proctor Normal, assim como ensaios edométricos convencionais e com controle de sucção compõem o programa experimental dessa pesquisa. A partir dos resultados obtidos, constatou-se que as deformações por colapso aumentam com a redução do grau de compactação do solo. A umidade inicial do solo antes da inundação também influencia a magnitude do colapso. Solos com baixas umidades iniciais apresentam maior colapso ao serem umedecidos. Para o solo estudado, deformações por colapso são pequenas e praticamente desprezíveis para solos compactados com grau de compactação mínimo de 90%. Ensaios realizados com amostras compactadas nas mesmas condi... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Soil compaction is an essential activity in geotechnical works and its proper execution is able to promote significant improvements in soil behavior. Thus, the knowledge of the soil and the control of implementation methods are indispensable for the good performance in work. Variation of soil moisture and, consequently, in soil suction field directly influences their behavior when submitted or not to overloads. The compaction field control is the most viable alternative for improving collapsible soils. Poorly compacted landfill soil can have collapsible behavior when flooded. In this sense, this research is a study of compaction as improvement method for a sandy collapsible soil from the region of Bauru-SP. Characterization tests, Proctor Normal compaction, as well as conventional oedometric tests and controlled suction oedometric tests are part of the research experimental program. From the results obtained, it was found that the collapse settlements increase with lower degree of compaction. The initial soil moisture before the flood also influences the magnitude of soil collapse. Soils with low initial moisture content have greater collapse when they are wet. For the studied soil, collapse settlements are small and almost neglibible for soil with degree of compacted of 90%. Tests performed on samples compacted under the same conditions of natural soil compactness demonstrated that the soil deformability is affected by its low density and the collapse can be higher than the ones obtained in the same soil in natural condition. At this work, a more practical representation of the relationship of collapse potential with soil compaction curve is proposed. Thus, it was found that compaction can sufficiently reduce the problems arising from soil collapsibility with some control in process / Mestre

Este trabalho tem como objetivo o estudo de características químicas e de deformação de inclusões não metálicas de aços aplicados na construção mecânica provenientes do processo de lingotamento contínuo, relacionando aspectos de deformação de várias inclusões com as fases apresentadas. As análises referentes às fases presentes foram realizadas por técnicas de mjcroanálise de raios X, e as referentes a suas características de deformabilidade através de ensaios de compressão a quente. Buscou-se comparar os resultados de análises químicas em várias inclusões através do uso de espectrometria por dispersão de comprimento de onda (WDS) com resultados de análises por espectrometria por dispersão de energia (EDS), sendo a última tomada como rotineira e a primeira como técnica de base. Em relação ao mecanismo de deformação, amostras que continham inclusões e que eram provenientes de tarugos brutos de fusão foram submetidas a ensaios de compressão a quente com diferentes graus de deformação final e diferentes velocidades de deformação. Desta forma pode ser gerada uma rotina de análise que possibilitou o agrupamento das inclusões analisadas de acordo com suas características químicas e morfológicas, as quais foram relacionadas com as características de deformação. / The aim of this work is to correlate the chemical and deforrnation characteristics of nonmetallic inclusions presented in structural carbon steels produced by the continuous casting process, with their microestrutural and morphological protile. The microestrutural analyses were carried out by X-ray microanalysis techniques, and the deformation analysis by hot compression tests. The results from chemical analysis by Wavelength Dispersive Spectrometry (WDS) were compared with those obtained by Energy Dispersive Spectrometry (EDS), with the fust one applied as basis analysis and the second as routine analysis. In terms of deforrnation mechanisms, samples with inclusions from continuous casting billets were submitted to hot compression tests with different final deformation degrees and different deforrnation rates. In such way, an anal ysis routine could be obtained, making possible to relte the chemical and morphological features of the inclusions with their deforrnation characteristics.

Os aços inoxidáveis super duplex são materiais relativamente recentes no âmbito industrial, porém seu uso vem crescendo constantemente. Isso se deve a sua excelente combinação de resistência mecânica e resistência a corrosão, incentivando o seu uso em ambientes agressivos. Porém, esse material é suscetível ao hidrogênio fazendo com que seu uso seja limitado em condições onde pode haver permeação de hidrogênio, como é o caso da proteção catódica. O entendimento do processo de fragilização nessa classe de aço trata-se de um desafio tecnológico, especificando sua condição de uso para evitar colapso estrutural. O material estudado trata-se do aço UNS S32760 hidrogenado em três diferentes potenciais catódicos, com o objetivo de compreender melhor o comportamento do material com a absorção de hidrogênio e, também, relacionar os resultados com especificações de uso já existentes. Os corpos de prova hidrogenados foram submetidos a ensaio de baixa taxa de deformação tornando possível a obtenção de parâmetros como tensão máxima, elongação e redução de área na região de fratura. Avaliações macroestruturais e microestruturais foram realizadas com o objetivo de identificar os micromecanismos de fratura. Além disso, para melhor compreensão dos mecanismos de fratura, estas foram observadas através de microscopia eletrônica de varredura para avaliar a influência da proteção catódica. A soma das análises realizadas tornou possível concluir que o aço inoxidável super duplex UNS S32760 já apresenta mecanismos de fragilização em potenciais de -800mVECS em desacordo com algumas especificações existentes. À medida que o potencial aplicado se torna mais catódico, o hidrogênio exerce maior influência no material, entretanto em potenciais extremamente elevados a identificação do fenômeno de fragilização se torna problemática, já que a redução de área e trincas na superfície não são facilmente identificáveis. / Super duplex stainless steel is a modern material in the industry, but its use is gradually increasing. This is due to its excellent blend of mechanical and corrosion properties pushing its use in aggressive environments. However, this material is sensitive to hydrogen making its use limited in environments where the hydrogen permeation can take place, such as in cathodic protection. The understanding of the embrittlement process in class of steels is a technological challenge, specifying the correct use condition to avoid possible structural collapse. The material studied was the UNS S32760 steel hydrogenate in three different cathodic potential, with the aim to better understand the behavior of this material with absorbed hydrogen and, also, connect the results with current standards. The specimens with hydrogen were evaluated in a slow strain rate test making it possible to obtain parameters as maximum stress, elongation and area reduction in the fracture. Macrostructures and microstructures evaluations have been made with the aim to identify the fracture micromechanisms. Furthermore, to obtain a better understanding of the fracture mechanism, the fracture surfaces have been observed with scanning electron microscope to evaluate the influence of the cathodic protection. The sum of all analysis realized make possible to conclude than the super duplex stainless steel UNS S32760 presents embrittlement phenomena at potential of -800mVECS in discordance with some standards currently in use. As the applied potential become more cathodic, the hydrogen acts more influence in material, however in extremely high potentials the recognition of embrittlement phenomena becomes difficult to evaluate, since the area reduction and cracks in the surface are not easily distinguished.

Este trabalho apresenta propostas para o remanejo de malhas em problemas tridimensionais de grandes deformações. É focalizada a aplicação de uma formulação Lagrangeana-Euleriana Arbitrária, capaz de manter uma boa qualidade dos elementos finitos ao longo de processos como conformação mecânica e impacto. Esta formulação é uma alternativa a formulações Lagrangeanas, nas quais a malha de elementos finitos fica "colada" à matéria, o que ocasiona uma distorção excessiva da mesma. Para introduzir a formulação LEA, os aspectos relacionados à cinemática da formulação, o princípio dos trabalhos virtuais, a técnica de separação do operador LEA em dois passos (Lagrangeano Atualizado-LA e Euleriano), os métodos de solução numérica do problema e as leis constitutivas são revistos. Em seguida, são descritas as técnicas de realocação nodal para o remanejo de malhas e os procedimentos para a transferência de dados (utilizados após a realocação nodal para a passagem dos valores das variáveis de estado da malha do passo LA para a malha realocada do passo Euleriano). Finalmente, são apresentados critérios de avaliação da distorção e do erro, empregados para a verificação da qualidade da malha e dos resultados obtidos em aplicações numéricas realizadas. A formulação LEA mostrou ser uma alternativa eficiente em muitos casos, porque possibilita um remanejo de malhas automático com resultados de boa qualidade sem precisar interromper a análise. / This work presents remeshing techniques for three-dimensional large deformation problems. It is focused on the application of an Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formulation, which is able to mantain the finite elements shape during processes such as metal forming and impact. This formulation is an alternative to Lagrangian formulations, where the finite element mesh, attached to the material, suffers excessive mesh distortion. To introduce the ALE formulation, the aspects related to kinematic, virtual work principle, operator splitting technique in two steps (Updated Lagrangian-UL and Eulerian), numerical solution methods and constitutive laws are revised. Then, nodal relocation techniques for mesh adaptation and data transfer procedures (employed after the nodal relocation to transfer state variables from UL mesh to relocated mesh of the Eulerian step) are described. Finally, mesh distortion and error evaluation criteria are presented and used for verifying mesh quality and results accuracy in the numerical applications performed. The ALE formulation is shown to be an efficient alternative in many cases, because it provides automatic remeshing with good quality results without interrupting the analysis.

Neste trabalho, realiza-se um estudo experimental das deformações devido ã flexão em uma laje em concreto armado simplesmente apoiada, submetida a um carregamento uniformemente distribu1do. Inicialmente, desenvolve-se o cálculo das deformações devido a flexão em lajes de acordo com as recomendações das Normas NB-l/78, Código-modelo CEB/78 e DIN 1045 (Caderno 240). A segui r, descreve -se o protótipo constru1do em concreto armado de dimensões 4.30 ~ 3.30 x 0.06 m com seu sistema de carregamento, como também, os ensaios preliminares realizados e os equipamentos utilizados. Finalmente, expõem-se os resultados obtidos nos ensaios experimentais e algumas comparações com resultados teóricos. / The object of this wol'k is to study experimenta.ly the bending deflection of a simply supported reinforced concrete slab submitted to a uniform distributed loading. Initially, the determination of bending deflections in slabs are obtained accordingly the recommendations of ABNT- Code (NB-l/78), MODEL- Code (CEB/78) and DIN 1045 (Comment 240). Next, the test specimen, built in reinforced concrete with dimensions 4.30 x 3.30 x 0.06 m, the loading system as well the preliminary tests and equipament used, are described. Finally, results obtained in the experimental work and some comparisons with theoretical results are presented.

As características da tensão – deformação do Poli(tereftalato de etileno) (PET) durante o processo de deformação por compressão plana tem sido estudadas. Amostras de PET com e sem tratamento térmico obtidas por injeção foram deformadas a diferentes temperaturas de deformação, abaixo e acima da temperatura de transição vítrea (Tg) utilizando diferentes taxas de deformação e tensões finais aplicadas. O comportamento mecânico foi analisado através das curvas de tensão – deformação obtidas por deformação por compressão plana usando equipamento específico chamado “Ampliador de Forças” conectado a um equipamento INSTRON. A morfologia e a cristalinidade aparente foram investigadas usando as técnicas de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), densidade, Difração de Raios-X em Alto Ângulo (WAXD), Espalhamento de Raios-X em Alto Ângulo (WAXS), Espalhamento de Raios-X em Baixo Ângulo (SAXS) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados tem mostrado que as propriedades dos materiais após deformação são fortemente relacionadas a temperatura de deformação, taxa de deformação e tensão final aplicada em ambas as regiões, vítrea e elastomérica. As modificações morfológicas do material tem sido analisadas em micro e nano escalas incluindo mudanças de cristalinidade e orientação em nível esferulítico e lamelar.

Camadas granulares têm um importante papel no comportamento global de estruturas de pavimentos, especialmente quando possuem revestimentos delgados ou não possuem revestimento. Para estabelecer métodos de projeto mais eficientes e critérios construtivos, é necessário que a resposta das camadas granulares sob a ação do tráfego seja bem compreendida e levada em consideração. Assim, esta dissertação relata resultados de uma pesquisa sobre o comportamento quanto à resistência ao cisalhamento e deformações permanentes de três britas (uma graduada e duas uniformes com diferentes tamanhos máximos de partícula). Foram realizados ensaios triaxiais estáticos e dinâmicos obtendo-se os parâmetros de resistência de Mohr-Coulomb, módulos de Young, módulos de resiliência e o comportamento quanto a deformações permanentes. Para a brita graduada, desenvolveu-se um estudo complementar sobre o efeito do grau de compactação (90% e 100%) no seu comportamento mecânico. Uma observação conjunta dos resultados estáticos e dinâmicos associada a uma análise mecanística proporciona uma visão global dos resultados obtidos. A brita graduada, com grau de compactação de 100%, mostrou-se um agregado de excelente qualidade, apresentando bom comportamento quanto a deformações permanentes e elevada resistência ao cisalhamento, porém os seu módulos de resiliência foram apenas razoáveis Surpreendentemente, a granulometria uniforme com menor “tamanho máximo de agregado” apresentou um bom comportamento mecânico, porém devido aos seus baixos módulos de resiliência, não pode ser utilizada como camada de base. O seu uso fica restrito a pavimentos permeáveis sob tráfego de veículos leves, conforme demonstrado pelos resultados do monitoramento de um estacionamento experimental analisado nesta dissertação. As britas: uniforme com maior “tamanho máximo de agregado”(GU2) e graduada (GG1) com grau de compactação de 90%, apresentaram baixa resistência ao cisalhamento e alta deformabilidade plástica, comprometendo o seu uso como camada de base. De forma geral, foi confirmada a influência do grau de compactação e da granulometria no comportamento mecânico de materiais granulares. Nem o Índice de Suporte Califórnia e nem a resistência ao cisalhamento mostraram-se bons indicativos do comportamento de materiais granulares quanto a deformações permanentes.

O estudo de tensões e deformações decorrentes da abertura de uma escavação subterrânea pode atualmente ser desenvolvido com maior precisão e rapidez que há poucos anos atrás, graças às modernas ferramentas computacionais. Essas ferramentas que possibilitam análises numéricas em duas ou três dimensões e em quaisquer geometrias de escavação precisam, porém, de dados precisos para a alimentação do sistema. A partir de uma série de medidas de deformação das paredes das escavações, onde foi calibrado um sistema alternativo de medição de deslocamentos; de ensaios laboratoriais para a caracterização mecânica da rocha; e da classificação geomecânica da obra, foi possível nesta dissertação calcular por meio de retro-análise as tensões horizontais atuantes no maciço, e a relação entre a tensão horizontal e a tensão vertical, conhecida por K0. Utilizando o software Plaxis® Tunnel 3D, que emprega o Método do Elementos Finitos, e com dados geomecânicos parametrizados, foi possível calcular as tensões atuantes no sistema de sustentação para a primeira fase de escavação (meia seção), e as tensões atuantes e os deslocamentos para a configuração final da escavação (seção plena escavada). Além disto, foi possível calcular o Fator de Segurança global da estrutura, para cada fase de escavação, que se mostraram satisfatórios. / Thanks to modern computational tools, the study of stress and strains caused by an underground excavation can currently be modeled with better precision and much faster than a few years ago. However, the tools which allow numerical analysis in two or three dimensions for any geometry of excavation need data for input into the system. In the Reversão tunnel project, the contractor used a standard instrument system from IPT (which was difficult to use), for the measurement of a series of displacements of the walls of the tunnels. An alternative system for the measurement of displacement was developed by LPM to measure the closure of the tunnels. This was done in conjunction with the mechanical characterization of the rock and the geomechanical classification of the tunnel workmanship. Using these three parameters, it was possible in this study to calculate the stress in the rock mass, by means of backward-analysis, and the ratio between the horizontal stress and the vertical stress, known as K0. This was accomplished using finite element software. In addition, with parameterized geomechanical data, it was possible to calculate the stresses acting on the support system for the first phase of excavation (half section), and the stress and displacements for the final excavation configuration (full excavation). Moreover, it was possible to calculate the Factor of Safety – FOS – of the structure, for each phase of excavation.

Neste trabalho foi desenvolvido um programa computacional para resolver problemas elastoplásticos com deformações finitas utilizando o método dos elementos finitos. São consideradas pequenas deformações elásticas, grandes rotações e deformações plásticas. Foram implementados os elementos triangular de três nós e quadrilátero de quatro nós isoparamétricos para problemas de estado plano de tensões e deformações, quadrilátero de quatro nós isoparamétricos pra problemas axissimétricos e tridimensional de oito nós isoparamétricos Foi utilizado na solução um método incremental com correção do equilíbrio. O material foi considerado com endurecimento isótropo e seguindo o critério de von Mises. Foram feitas comparações com resultados experimentais e entre elementos. / In this work a computational procedure for problems of large elastic-plastic deformations using the finite-element method was developed. Small elastic deformations, large rotations and plastic deformations were considered. The material was considered to follow the von Mises yeld condition an having isotropic hardening. Comparisons between elements and with experimental results were done.

Neste trabalho, realiza-se um estudo experimental das deformações devido ã flexão em uma laje em concreto armado simplesmente apoiada, submetida a um carregamento uniformemente distribu1do. Inicialmente, desenvolve-se o cálculo das deformações devido a flexão em lajes de acordo com as recomendações das Normas NB-l/78, Código-modelo CEB/78 e DIN 1045 (Caderno 240). A segui r, descreve -se o protótipo constru1do em concreto armado de dimensões 4.30 ~ 3.30 x 0.06 m com seu sistema de carregamento, como também, os ensaios preliminares realizados e os equipamentos utilizados. Finalmente, expõem-se os resultados obtidos nos ensaios experimentais e algumas comparações com resultados teóricos. / The object of this wol'k is to study experimenta.ly the bending deflection of a simply supported reinforced concrete slab submitted to a uniform distributed loading. Initially, the determination of bending deflections in slabs are obtained accordingly the recommendations of ABNT- Code (NB-l/78), MODEL- Code (CEB/78) and DIN 1045 (Comment 240). Next, the test specimen, built in reinforced concrete with dimensions 4.30 x 3.30 x 0.06 m, the loading system as well the preliminary tests and equipament used, are described. Finally, results obtained in the experimental work and some comparisons with theoretical results are presented.