Neste trabalho, apresenta-se um programa de computador criado para automatizar os procedimentos para a verificação à fadiga de seções de concreto armado, submetidas a solicitações normais, conforme as recomendações do Projeto de revisão da NBR 6118/2001 (Texto conclusivo). o programa calcula as tensões e as variações de tensões, necessárias para as verificações, no regime elástico (estádio 11),qualquer que seja a solicitação (reta ou desviada) e qualquer que seja a seção transversal da barra (suposta poligonal). Este programa tem grande utilidade prática na verificação de lajes, vigas e pilares de concreto armado. Devido à sua simplicidade e à quantidade de conhecimentos básicos, de cálculo diferencial e integral, cálculo numérico, geometria das massas, resistência dos materiais e concreto armado, envolvidos no seu desenvolvimento, pode ser usado também para fins didáticos.

Apesar da vida em fadiga de risers flexíveis ser de grande importância na explotação “off-shore”, os dados disponíveis são bastante restritos. A interação entre as suas várias camadas, as inúmeras combinações realizadas entre elas para se obter diferentes características e os recentes avanços em termos de materiais, nos obrigam a estudá-los constantemente. Este trabalho tinha como objetivo principal a construção de um equipamento para possibilitar o estudo da vida em fadiga de risers, através de movimentos de tração combinada com flexão, referentes ao teste “a” da classe II da norma API 17B, bem como todos os outros testes da classe I da referida norma. Foram projetadas a estrutura e todos os demais componentes, que posteriormente foram redimensionados pelos resultados obtidos em simulações numéricas (elementos finitos). Posteriormente, de posse de todos os componentes, realizou-se a montagem do equipamento, seguida de um teste final, que foi acompanhado por uma análise extensométrica dos principais pontos da estrutura. A conclusão básica deste trabalho foi obtida através da comparação das análises por elementos finitos e extensométrica, onde foi constatado que o equipamento estava apto a entrar em operação para a realização de ensaios estáticos ou dinâmicos, observando-se apenas algumas restrições comentadas.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a resistência à corrosão-fadiga do aço API 5CT P110 em meio aquoso salino contendo CO2 e H2S e comparar com os resultados de fadiga ao ar, bem como avaliar a sua adequação ao uso nessas condições conforme normas vigentes e revisão da literatura. Esse aço é classificado como sendo do tipo ARBL (alta resistência, baixa liga) e é especificado principalmente para uso em colunas de revestimento (casing) e colunas de produção (tubing) para poços de petróleo e gás. As colunas de revestimento e de produção para poços de petróleo offshore necessitam operar sob altas pressões em profundidades cada vez mais elevadas, necessitando apresentar alta resistência e boa tenacidade para suportar as solicitações de tração, pressão interna, colapso e fadiga ao longo da sua vida útil. Adicionalmente, essas tubulações precisam resistir também à corrosão causada pela fase aquosa produzida juntamente com o petróleo e gás extraídos, os quais podem conter gases agressivos dissolvidos, tais como o CO2 e o H2S, além de espécies agressivas como os íons cloretos. As condições do meio agressivo do ensaio de corrosão-fadiga foram escolhidas para simular condições possíveis de serem encontradas em poços de petróleo e gás offshore. Para atingir estes objetivos foram realizados ensaios de fadiga ao ar e ensaios de corrosão-fadiga utilizando um controle de carga sob flexão a três pontos. Para os ensaios de fadiga ao ar, foi utilizada uma máquina servo-hidráulica, razão de carregamento de 0,1, frequência de 20 Hz e run out de 10 milhões de ciclos. Já os ensaios de corrosão-fadiga foram realizados em um equipamento especial para ensaios de corrosão-fadiga, contendo todo um sistema específico para automação e controle dos ensaios. Para corrosão-fadiga foi utilizada a razão de carregamento de 0,1, frequência de 0,5 Hz e run out de 1 milhão de ciclos. Para os ensaios de corrosão-fadiga foi utilizada uma solução aquosa salina contendo 115.000 ppm de cloretos, previamente desaerada. Dentro da cuba, durante o ensaio, a solução foi saturada com uma mistura gasosa composta de CO2 contendo 10.000 ppm de H2S. A cuba de ensaio foi pressurizada com a mistura gasosa até atingir a pressão atmosférica e a temperatura de ensaio de 50°C. Foram ensaiados oito corpos de prova em fadiga ao ar e seis em corrosão-fadiga. As amostras foram usinadas a partir de um segmento de tubo e foram previamente lixadas para retirar os riscos de usinagem e evitar concentradores de tensão na superfície. Os resultados foram plotados em um mesmo gráfico de amplitude de tensão (Δσ) no eixo das ordenadas e logaritmo do número de ciclos até a fratura no eixo das abscissas para a construção das curvas de Wöhler. O comportamento em corrosão-fadiga apresentou uma redução significativa na vida em fadiga em relação à fadiga ao ar, demonstrando a forte agressividade do meio causada principalmente pela presença do H2S. Desse modo, este trabalho apresenta resultados indicando uma grande queda no desempenho em fadiga do aço API 5CT P110 frente a meios contendo H2S na produção de óleo e gás, principalmente associado ao mecanismo de trincamento sob tensão em presença de sulfeto (sulfide stress cracking). / Casing and tubing for offshore wells in the petroleum and natural gas industries are subjected to high pressures under increasing well depths, so they increasingly require high strength and good toughness in order to support the tensile stresses, internal pressure, collapse and fatigue during the predicted lifetime. Additionally, these casing and tubing need to support the corrosion caused by the aqueous phase produced together with the petroleum and gas extracted that may also contain aggressive dissolved gases such as CO2 and H2S and even aggressive species such as chloride ions. Thus, this work aims to determine and compare the fatigue and corrosion fatigue behavior of the API 5CT P110 steel in the presence of water with high chloride content containing CO2 and 10.000 ppm of H2S and evaluate the fitness for purpose in this environment based on current standards and literature review. This steel is classified as a high strength low alloy steel (HSLA) and is specified for use as casing and tubing for wells in the petroleum and natural gas industries. Fatigue and corrosion fatigue tests were performed in air and in aggressive environment. The experiments were conducted using three point bend test and a frequency of 20 Hz in air and 0,5 Hz in aggressive environment. All final data are presented on a Wöhler curve. The corrosion fatigue behavior showed a significant reduction in fatigue life compared to fatigue in air, demonstrating the strong aggressiveness of the environment mainly caused by the H2S presence. Thereby, this work presents results indicating a large decrease in fatigue performance of API 5CT P110 steel facing H2S containing environments in oil and gas production, mainly associated with the mechanism of sulfide stress cracking.

Neste trabalho realiza-se um estudo abrangente das estruturas de veículos comerciais do tipo ônibus. Características específicas das partes que a formam; carroceria, chassi, suspensão; são apresentadas. A questão do empenamento de perfis com seção aberta, que eram utilizados em concepções estruturais antigas para este tipo de veículo, é analisada. Apresenta-se uma formulação para estimar a vida útil de um ônibus baseado no processo de fadiga provocado pelo deslocamento do veículo em vias com irregularidades. Esta formulação foi implementada num código computacional resultando numa ferramenta útil para tomar o projeto deste tipo de estrutura mais dinâmico e melhor fundamentado, apesar das simplificações adotadas. / A complete study of commercial vehicle structures such as a bus is accomplished in this work. Specific characteristic of different parts; suspension, chassis and body; are presented. Twísting of thin-walled open sections is also analysed. In spite of the assumed simplifications, a formulation to estimate the fatigue lifetime due to vibrations originated by road irregularities is presented as an useful tool for vehicle design.

O uso de tubos metálicos como componentes integrantes de umbilicais submarinos vem apresentando uma tendência de crescimento na costa brasileira. Apesar de ser uma tecnologia madura, já difundida em outras regiões de produção de petróleo em mar no mundo, o ineditismo de sua aplicação no Brasil traz a necessidade de se estudar algumas questões específicas na busca de se garantir a adequada implementação da tecnologia. Um dos aspectos peculiares à costa brasileira diz respeito ao tipo de embarcações especializadas à instalação dos umbilicais. Tomando-se a instalação de um umbilical típico de tubos metálicos sendo feita por estas embarcações observa-se uma condição bastante severa de processo de fadiga de baixo ciclo nos tubos. Trabalhos vem sendo feitos para se estudar o efeito da fadiga de baixo ciclo no desempenho a fadiga de alto ciclo destes tubos, entretanto, nenhum trabalho foi específico para o tipo de regime de fadiga de baixo ciclo que aparece no cenário de instalação da costa brasileira. Neste trabalho foi proposto um método de teste para se simular, em amostras em laboratório, este regime específico de dano de fadiga de baixo ciclo. Após a aplicação deste dano as amostras foram submetidas a um regime de fadiga de alto ciclo para construção de curvas SN e comparação com as curvas disponíveis na literatura. Para a determinação dos carregamentos impostos aos umbilicais e tubos metálicos foram definidos dois cenários de profundidade (lâmina d’agua) e condições ambientais típicos de instalações de umbilicais na costa brasileira. Para determinação das deformações sofridas pelos tubos metálicos foi utilizado um software dedicado a este tipo de análise e que emprega o método de elementos finitos. Nas simulações do software foram utilizadas curvas Tensão-Deformação obtidas de 6 amostras de tubos ensaiadas. O universo de amostras utilizado para os testes em laboratório, simulando o dano à fadiga de baixo ciclo e construção das curvas SN, foi de 15 amostras com espessura de parede de 1,1mm sem solda e 14 amostras com espessura de parede de 1,3mm com solda circunferencial. A aplicação do dano à fadiga de baixo ciclo foi feita utilizando-se o método de teste de flexão em quatro pontos. Para a construção das curvas SN foi utilizado método de fadiga axial. Após o teste de fadiga axial algumas das amostras foram selecionadas para caracterização das superfícies de fratura. Os resultados dos testes indicaram que, apesar do dano de fadiga de baixo ciclo ser em regime bastante diferente dos estudos disponíveis na literatura, o desempenho à fadiga de alto ciclo dos tubos não apresentou queda quando comparado com estes estudos. / The use of steel tubes in subsea umbilicals is showing a continuous growth in offshore Brazil. Although steel tubes are a mature technology in other offshore oil production areas abroad, its ineditism in Brazil brings the necessity of verifying some local specific characteristic to guarantee its adequate implementation. One of these specific characteristics is regarding the umbilical installation fleet. Taking one typical steel tube installation by one of those vessels one can found a very severe low cycle fatigue condition. Studies have been made for understanding the effect of low cycle fatigue in the high cycle fatigue behavior of steel tubes for umbilicals, but, no specific study on the low cycle fatigue regime that figures on brazilian coast installation scenario. This work proposed a test method for simulating, in samples in laboratory, this specific regime of low cycle fatigue, and after imposing this damage the samples was subjected to a high cycle fatigue regime in order to build SN curves and to compare with the curves presented in the literature. For determining the loads imposed to umbilicals and steel tubes two typical installation scenarios of water depth and environmental data was defined. For determining strains on steel tubes it was used a specific finite element method software. On the software simulation it was used 6 stress-strain curves obtained of 6 steel tube samples testes. The sampling universe for the laboratory tests, for simulating the low cycle fatigue and SN curves build, was 15 samples of 1,1mm wall thickness without weld tubes and 14 samples of 1,3mm wall thickness with weld tubes. The low cycle fatigue regime was performed in a four point bending apparatus and axial fatigue test was used for the SN curves. After axial fatigue test some samples were selected for fracture characterization. The tests results indicated that, although low cycle fatigue regime been different to studies in the literature, the steel tubes didn’t show detrimental effects on high cycle fatigue resistance when compared to these studies.

O ferro fundido vermicular é um material de destaque para aplicações em componentes que estão sujeitos a choques e variações térmicas. O mesmo apresenta boa combinação de propriedades tipo condutividade térmica, resistência e tenacidade. Desta forma, a disponibilidade de informações sobre a influência de diferentes composições químicas sobre o comportamento diante de exigências térmicas, vem contribuir para consolidar o uso deste material em componentes automotivos. No caso do ferro vermicular, a resistência ao surgimento de trincas por solicitações térmicas pode ser melhorada com adições de elementos de liga como: cromo, molibdênio, vanádio e outros. Ferros fundidos vermiculares com diferentes teores de molibdênio e silício são investigados neste trabalho. Corpos de prova na forma de discos finos (4mm) foram submetidos a três diferentes gradientes de temperatura (50 à 450, 500, e 550"C). Investigou-se, ainda, a influência de cantos vivos deixados pela usinagem dos corpos de prova. Para os ensaios de ciclagem térmica foi desenvolvido um ensaio que consiste em aquecer uma das faces do corpo de prova por chama, submetendo a outra face ao resfriamento por jato d'água até a temperatura de 50°C. Resultados mostram que o método desenvolvido para a realização do ensaio foi eficiente para avaliar as variáveis em questão. Pode-se concluir a partir dos resultados que o molibdênio aumenta a resistência à fadiga térmica. A temperatura máxima do ensaio é determinante para a vida em fadiga térmica e materiais ensaiados em ciclos com temperatura até 450°C resistiram duas vezes mais que materiais ensaiados em ciclos com temperatura até 550°C, e por fim, corpos de prova com o canto vivo amenizado tiveram um desempenho de 1,5 à 2,6 vezes melhor que os com o canto vivo pronunciado. / The compacted grapite iron is a suitable material for application on components subject to thermal shock and thermal variation. This material shows a good combination o f properties like thermal conductivity, strength and toughness. By this way, the availability o f information about the influence o f chemical composition over performance under thermal conditions, contributes to consolidate the use of this material in automotive components. In case of compacted graphite iron, the resistance to crack initiation due to thermal solicitation can be improved by the addition of alloying elements like: chromium, molybdenum, vanadium and others. Compacted graphite irons with different contents of molybdenum and silicon were investigatted in this work. The specimens in shape of thin disks (4mm) were submitted to three different thermal gradients, from 50 to 450, 500 and 550°C. Also, · the influence of the sharp edges left after machining of specimens was investigated. A procedure was developed for the thermal cyclic tests, consisting in warming one of the faces of the specimen with a heating flame while keeping the other (face) cooled by a water jet to a temperature of 50°C. The results show that the method devoloped for the execution of the test was efficient to evaluate the variables in question. The results indicate that the molybdenum improves thermal fatigue resistance. The maximum temperature of the test is decisive for life in thermal fatigue, and material tested on temperatures up to 450°C resisted twice more than the material tested on temperatures up to 550°C. Finaly, specimens wih smooth edges had a performance 1,5-2,6 times better than specimens with sharp edges.

Neste trabalho, aplicando-se metodologia da mecânica da fratura dependente do tempo, analisa-se o comportamento de corpos de prova pré-trincados do aço API P22 de tubulação petroquímica, na forma usada (1 20.000 horas de trabalho a 538OC e a 115 Kgf/cm2 de pressão de vapor), e nova (sem uso), em testes de fadiga, fadiga-fluência em ondas trapezoidais de carregamento, e fluência com carga constante, aplicada por meio de pesos mortos, todos realizados a 538OC. Nas diversas condições de ensaio planejadas, pôde-se comparar o desempenho do material novo com o usado. Concluiu-se que o material usado tem melhor desempenho nas condições de fadiga testadas. Nas condições de fluência o material novo mostrou-se com melhor desempenho. E nas condições de fadigafluência, dependendo do tempo de espera (ou de aplicação do carregamento) observou-se a existência de um tempo de transição além do qual as condições de fadiga-fluência aumentam o tempo de ruptura, tornando a fluência simples mais prejudicial. Conclui-se então que numa situação de análise de integridade estrutural, das três situações de carregamento analisadas (fadiga, fadiga-fluência e fluência), fadiga pura é mais danosa, sendo o fator limitante de vida (em tempos de espera curtos ou altas frequências). E, dependendo do tempo de espera, ou de aplicação de carga, a interação entre a fadiga e a fluência pode ser o fator limitante, sendo mais perigosa que a fluência simples. / In this work the time dependent fracture mechanics methodology is applied to the analysis of the behavior of pre-cracked specimens of API P22 steel pipe used in a petrochemical industry. Samples of new material and specimens extracted from a pipe in service for 120000 hours at a pressure of 115 Kgf/cm2 of steam at 538OC, were tested. Fatigue tests, fatigue-creep interaction tests with trapezoidal loading, and creep tests at constant load were performed at 538OC. The results showed that for all the conditions of the fatigue test, the used material had the best performance. However, the creep resistance of the new material was superior. In the fatigue-creep tests it was observed the existence of a hold time transition above which the time for rupture grows rapidly a simple creep for the same load is more critical. Overall we conclude that for the structural integrity analysis, for short hold times, fatigue is the most important factor and should be considered for the lifetime evaluation. When comparing creep with fatigue-creep behavior a threshold was observed, for long hold times simple creep was dominant, while the interaction fatigue-creep was more important for shorter periods.

O ferro fundido vermicular é um material de destaque para aplicações em componentes que estão sujeitos a choques e variações térmicas. O mesmo apresenta boa combinação de propriedades tipo condutividade térmica, resistência e tenacidade. Desta forma, a disponibilidade de informações sobre a influência de diferentes composições químicas sobre o comportamento diante de exigências térmicas, vem contribuir para consolidar o uso deste material em componentes automotivos. No caso do ferro vermicular, a resistência ao surgimento de trincas por solicitações térmicas pode ser melhorada com adições de elementos de liga como: cromo, molibdênio, vanádio e outros. Ferros fundidos vermiculares com diferentes teores de molibdênio e silício são investigados neste trabalho. Corpos de prova na forma de discos finos (4mm) foram submetidos a três diferentes gradientes de temperatura (50 à 450, 500, e 550"C). Investigou-se, ainda, a influência de cantos vivos deixados pela usinagem dos corpos de prova. Para os ensaios de ciclagem térmica foi desenvolvido um ensaio que consiste em aquecer uma das faces do corpo de prova por chama, submetendo a outra face ao resfriamento por jato d'água até a temperatura de 50°C. Resultados mostram que o método desenvolvido para a realização do ensaio foi eficiente para avaliar as variáveis em questão. Pode-se concluir a partir dos resultados que o molibdênio aumenta a resistência à fadiga térmica. A temperatura máxima do ensaio é determinante para a vida em fadiga térmica e materiais ensaiados em ciclos com temperatura até 450°C resistiram duas vezes mais que materiais ensaiados em ciclos com temperatura até 550°C, e por fim, corpos de prova com o canto vivo amenizado tiveram um desempenho de 1,5 à 2,6 vezes melhor que os com o canto vivo pronunciado. / The compacted grapite iron is a suitable material for application on components subject to thermal shock and thermal variation. This material shows a good combination o f properties like thermal conductivity, strength and toughness. By this way, the availability o f information about the influence o f chemical composition over performance under thermal conditions, contributes to consolidate the use of this material in automotive components. In case of compacted graphite iron, the resistance to crack initiation due to thermal solicitation can be improved by the addition of alloying elements like: chromium, molybdenum, vanadium and others. Compacted graphite irons with different contents of molybdenum and silicon were investigatted in this work. The specimens in shape of thin disks (4mm) were submitted to three different thermal gradients, from 50 to 450, 500 and 550°C. Also, · the influence of the sharp edges left after machining of specimens was investigated. A procedure was developed for the thermal cyclic tests, consisting in warming one of the faces of the specimen with a heating flame while keeping the other (face) cooled by a water jet to a temperature of 50°C. The results show that the method devoloped for the execution of the test was efficient to evaluate the variables in question. The results indicate that the molybdenum improves thermal fatigue resistance. The maximum temperature of the test is decisive for life in thermal fatigue, and material tested on temperatures up to 450°C resisted twice more than the material tested on temperatures up to 550°C. Finaly, specimens wih smooth edges had a performance 1,5-2,6 times better than specimens with sharp edges.

Apesar da vida em fadiga de risers flexíveis ser de grande importância na explotação “off-shore”, os dados disponíveis são bastante restritos. A interação entre as suas várias camadas, as inúmeras combinações realizadas entre elas para se obter diferentes características e os recentes avanços em termos de materiais, nos obrigam a estudá-los constantemente. Este trabalho tinha como objetivo principal a construção de um equipamento para possibilitar o estudo da vida em fadiga de risers, através de movimentos de tração combinada com flexão, referentes ao teste “a” da classe II da norma API 17B, bem como todos os outros testes da classe I da referida norma. Foram projetadas a estrutura e todos os demais componentes, que posteriormente foram redimensionados pelos resultados obtidos em simulações numéricas (elementos finitos). Posteriormente, de posse de todos os componentes, realizou-se a montagem do equipamento, seguida de um teste final, que foi acompanhado por uma análise extensométrica dos principais pontos da estrutura. A conclusão básica deste trabalho foi obtida através da comparação das análises por elementos finitos e extensométrica, onde foi constatado que o equipamento estava apto a entrar em operação para a realização de ensaios estáticos ou dinâmicos, observando-se apenas algumas restrições comentadas.

Neste trabalho, aplicando-se metodologia da mecânica da fratura dependente do tempo, analisa-se o comportamento de corpos de prova pré-trincados do aço API P22 de tubulação petroquímica, na forma usada (1 20.000 horas de trabalho a 538OC e a 115 Kgf/cm2 de pressão de vapor), e nova (sem uso), em testes de fadiga, fadiga-fluência em ondas trapezoidais de carregamento, e fluência com carga constante, aplicada por meio de pesos mortos, todos realizados a 538OC. Nas diversas condições de ensaio planejadas, pôde-se comparar o desempenho do material novo com o usado. Concluiu-se que o material usado tem melhor desempenho nas condições de fadiga testadas. Nas condições de fluência o material novo mostrou-se com melhor desempenho. E nas condições de fadigafluência, dependendo do tempo de espera (ou de aplicação do carregamento) observou-se a existência de um tempo de transição além do qual as condições de fadiga-fluência aumentam o tempo de ruptura, tornando a fluência simples mais prejudicial. Conclui-se então que numa situação de análise de integridade estrutural, das três situações de carregamento analisadas (fadiga, fadiga-fluência e fluência), fadiga pura é mais danosa, sendo o fator limitante de vida (em tempos de espera curtos ou altas frequências). E, dependendo do tempo de espera, ou de aplicação de carga, a interação entre a fadiga e a fluência pode ser o fator limitante, sendo mais perigosa que a fluência simples. / In this work the time dependent fracture mechanics methodology is applied to the analysis of the behavior of pre-cracked specimens of API P22 steel pipe used in a petrochemical industry. Samples of new material and specimens extracted from a pipe in service for 120000 hours at a pressure of 115 Kgf/cm2 of steam at 538OC, were tested. Fatigue tests, fatigue-creep interaction tests with trapezoidal loading, and creep tests at constant load were performed at 538OC. The results showed that for all the conditions of the fatigue test, the used material had the best performance. However, the creep resistance of the new material was superior. In the fatigue-creep tests it was observed the existence of a hold time transition above which the time for rupture grows rapidly a simple creep for the same load is more critical. Overall we conclude that for the structural integrity analysis, for short hold times, fatigue is the most important factor and should be considered for the lifetime evaluation. When comparing creep with fatigue-creep behavior a threshold was observed, for long hold times simple creep was dominant, while the interaction fatigue-creep was more important for shorter periods.