Thesis (M.C.E.)--University of Delaware, 2007. / Principal faculty advisor: Dennis R. Mertz, Dept. of Civil & Environmental Engineering. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 2000. / Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 182-188). Also available on the Internet.

[pt] O presente trabalho visa determinar, experimentalmente,Fatores de Intensidade de Tensões, KI e KII em barras e tubos, submetidos à tração, com trincas situadas: I) Junto ao pé do cordão de solda em barras planas soldadas ortogonalmente com relações comprimento de trinca, a, largura da barra, B, a/B igual a 0,1 e a/B igual a 0,2. II) Próximo à raiz da solda em tubos unidos a 90 graus com relações comprimento de trinca, espessura do tubo principal, t, a/t igual a 0,1; a/t igual a 0,2; a/t igual a 0,3. III) Barras e tubos simples (sem uniões soldadas) tendo as relações a/B igual a 0,1; 0,2; 0,3 e a/t igual a 0,1; 0,2; 0,25 e 0,3. Nos modelos planos, foi feito um estudo comparativo entre espécimes que possuíam entalhes usinados para simular as trincas e espécimes onde forma propagadas trincas de fadiga. Os resultados para as barras forma obtidos utilizando-se a técnica fotoelástica bidimensional e para os tubos, o método tridimensional de congelamento de tensões e corte em fatias. Nas barras os dados coletados foram submetidos aos programas CRACK e FLAW, e nos tubos, apenas ao programa FLAW, para determinação dos valores de KI e KII. / [en] This work aims to determine Stress Intensity Factors KI and KII for bars and tubes loaded in tension with the following geometry: I) T Join bars with cracks located near the weld toe. Relations between crack length, a, and bar width, B, were: a/B equal 0.05; a/B equal 0.1 a/B equal 0.2. II) Tubes with T joints with cracks located at the weld toe. The relations between crack length and tube thickness, t, were: a/t equal 0.1; a/t equal 0.2 and a/t equal 0.3. III) Plains bars with ratios a/B equal 0.05; a/B equal 0.1 and a/B equal 0.2. IV) Plains tubes with ratios a/t of 0.1, 0.2, 0.25 and 0.3. A comparative study was made between plane models that had artificial machined cracks and those that had natural fatigue cracks. Results for bars were obtained employing two-dimensional Photoelasticity technique and for tubes, the three-dimensional stress freezing and slicing method was used. To generate KI and KII, the collected data were submitted to FLAW and CRACK computer programs in the case of bars, while for tubes, only the FLAW program was used.

Este trabalho aborda ligações semi-rígidas com o objetivo de verificar a influência da flexibilidade na análise de estruturas metálicas, com o propósito de apresentar um modelo que represente o real comportamento das conexões assumindo uma situação intermediária entre totalmente rígida e totalmente flexível. Os procedimentos empregados para determinar as propriedades destas conexões estão embasados nos métodos descritos pelo anexo J do Eurocode 3 e recomendações do BCSA/SCI. Com intuito de automatizar o cálculo das conexões semi-rígidas foi implementado um programa computacional que fornece as propriedades necessárias das ligações entre vigas e pilares através da entrada de dados geométricos e especificações do material empregado. São abordadas ligações soldadas e ligações parafusadas com chapa de extremidade.O trabalho apresenta, ainda, uma avaliação da redistribuição de solicitações nas estruturas de aço. Fazendo a análise de um pórtico plano empregando molas rotacionais nos nós de encontro entre vigas e pilares inserindo a rigidez rotacional obtida através dos procedimentos numéricos apresentados neste trabalho. Esta mesma estrutura foi analisada da maneira tradicional, ou seja, considerando nós rígidos no encontro entre vigas e pilares. Através da analogia entre os resultados obtidos pelas duas análises é possível visualizar a diferença entre a distribuição nas solicitações. Dessa forma, é possível verificar a influência da rigidez das ligações na análise das estruturas metálicas. / This work approaches semi-rigid connections with the purpose to verify the influence of connections in the analysis of steel structures, with the intention to present a model that represents the real behavior of the connections assuming an intermediate situation between totally rigid and totally pinned. The used procedures to determine the properties of these connections are based in the described methods for the Annex J of the Eurocode 3 and BCSA/SCI. With intention to speed the calculations of the semi-rigid connections a computational program was implemented that supplies to the necessary properties of the connections between beams and columns through the geometric data entry and specifications of the employed material. They are boarded welded connections and connections bolted with extend end plate. The work presents, still, an evaluation of the new distribution of loads in the steel structures. Making the analysis of a plain frame using rotational springs between beams and columns inserting the gotten rotational rigidity through the presented numerical procedures in this work. This same structure was analyzed in the traditional way, that is, considering rigid we in the meeting between beams and columns. Through the analogy it enters the results gotten for the two analyses is possible to visualize the difference enters the distribution in the requests. Of this form, it is possible to verify the influence of flexibility in the analysis of the metallic structures.

Este trabalho aborda ligações semi-rígidas com o objetivo de verificar a influência da flexibilidade na análise de estruturas metálicas, com o propósito de apresentar um modelo que represente o real comportamento das conexões assumindo uma situação intermediária entre totalmente rígida e totalmente flexível. Os procedimentos empregados para determinar as propriedades destas conexões estão embasados nos métodos descritos pelo anexo J do Eurocode 3 e recomendações do BCSA/SCI. Com intuito de automatizar o cálculo das conexões semi-rígidas foi implementado um programa computacional que fornece as propriedades necessárias das ligações entre vigas e pilares através da entrada de dados geométricos e especificações do material empregado. São abordadas ligações soldadas e ligações parafusadas com chapa de extremidade.O trabalho apresenta, ainda, uma avaliação da redistribuição de solicitações nas estruturas de aço. Fazendo a análise de um pórtico plano empregando molas rotacionais nos nós de encontro entre vigas e pilares inserindo a rigidez rotacional obtida através dos procedimentos numéricos apresentados neste trabalho. Esta mesma estrutura foi analisada da maneira tradicional, ou seja, considerando nós rígidos no encontro entre vigas e pilares. Através da analogia entre os resultados obtidos pelas duas análises é possível visualizar a diferença entre a distribuição nas solicitações. Dessa forma, é possível verificar a influência da rigidez das ligações na análise das estruturas metálicas. / This work approaches semi-rigid connections with the purpose to verify the influence of connections in the analysis of steel structures, with the intention to present a model that represents the real behavior of the connections assuming an intermediate situation between totally rigid and totally pinned. The used procedures to determine the properties of these connections are based in the described methods for the Annex J of the Eurocode 3 and BCSA/SCI. With intention to speed the calculations of the semi-rigid connections a computational program was implemented that supplies to the necessary properties of the connections between beams and columns through the geometric data entry and specifications of the employed material. They are boarded welded connections and connections bolted with extend end plate. The work presents, still, an evaluation of the new distribution of loads in the steel structures. Making the analysis of a plain frame using rotational springs between beams and columns inserting the gotten rotational rigidity through the presented numerical procedures in this work. This same structure was analyzed in the traditional way, that is, considering rigid we in the meeting between beams and columns. Through the analogy it enters the results gotten for the two analyses is possible to visualize the difference enters the distribution in the requests. Of this form, it is possible to verify the influence of flexibility in the analysis of the metallic structures.

Orientador: Jefferson Sidney Camacho / Banca: Rogério de Oliveira Rodrigues / Banca: Ronaldo Bastos Duarte / Resumo: As estruturas de concreto armado vêm se tornando cada vez mais esbeltas, aliadas ao menor tempo de execução das edificações e aos menores prazos de execução da fixação da alvenaria na estrutura, cada vez com mais freqüência observa-se a formação dos estados patológicos nas alvenarias. As estruturas de concreto armado apresentam progressivamente deformações mais acentuadas, fazendo com que as paredes de vedação trabalhem, oferecendo resistência a esses deslocamentos surgindo assim patologias que se apresentam na forma de fissuras na interface pilar/alvenaria. Desse modo, surge a necessidade de estudos das ligações empregadas na interface pilar/alvenaria, que têm por objetivo "solidarizar" estrutura e alvenaria, distribuindo as deformações excessivas da estrutura que se traduzem na forma de fissuras e com isso diminuir a ocorrência de patologias nas alvenarias de vedação. Para tal, foram desenvolvidos ensaios de diferentes formas de ligação da interface pilar/alvenaria de modo a avaliar a eficiência dos dispositivos empregados no mercado da construção de edifícios de São Paulo atualmente, como a tela metálica eletrosoldada. Numa primeira etapa foram realizados ensaios de arrancamento direto à tração, de modo a se estudar o comportamento do dispositivo quando submetido ao esforço de tração. Foram ensaiados também prismas de alvenaria, com diferentes dispositivos de ligação inseridos de modo a se avaliar as resistências à tração das ancoragens inseridas na junta de argamassa, e numa terceira etapa, foram realizados ensaios em pequenas paredes, para se determinar o desempenho das ancoragens na ligação de paredes e pilares de concreto armado, na situação real. / Abstract: Structures of reinforced concrete are becoming more slender, associated to the short time of building construction and with the lesser periods of masonry fixation in the structure, each time with more frequency can be observed the formation of pathological state in masonry. The structures of reinforced concrete progressively presents more accentuated deformation, making masonry to work, offering strength to these displacements, creating pathology that appears like cracks in the interface of column/masonry. Thus, it is necessary to study the bonds used in the interface column/masonry, wich has as objective "join" the structure and the masonry, spreading the excessive deformations of the structure that comes up as cracks, and diminishing the occurrence of damages in the forbid masonry. In order to do this, different tests in the interface column/masonry were developed in order to evaluate the efficiency of device used in the civil construction in São Paulo, as tela metálica eletrosoldada. In the first step, pull-out tests were done to sutdy the behavior of the device when submitted to a tensile strength. Prisms were also tested, with different kinds of bond gadgets inserted in order to evaluate the resistance in a traction of devices in the anchorages inserted in the grouts, and in a third step, small walls were tested to analyze the behavior of anchorages in the bond of wall and column, in the real situation. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:50:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 10453.pdf: 10469479 bytes, checksum: d3c93a6b8b4f37c1c27b6a416cb89a59 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

O aço inoxidável hiperduplex, SAF 2707 HD, foi desenvolvido com o intuito de se obter novas ligas com maior resistência à corrosão do que a disponível nos aços inoxidáveis duplex / superduplex. Além da melhorada resistência à corrosão, este tb oferece propriedades mecânicas superiores. Os aços hiperduplex são aços de última geração que possuem elevados teores de elementos de liga, principalmente cromo, molibdênio e nitrogênio. Este tipo de aço caracteriza-se por apresentar estrutura bifásica, constituída de proporções praticamente iguais de ferrita e austenita devido à distribuição controlada dos elementos alfagênicos e gamagênicos. O interesse por esses aços cresce gradativamente com a necessidade de novos materiais para diversas aplicações na indústria petrolífera. Porém, quando expostos e mantidos a temperaturas elevadas, na faixa entre 600C e 1000C, algumas fases intermetálicas podem se formar, em que a fase sigma () é a mais proeminente. Possui uma estrutura cristalina tetragonal complexa rica em Cr e Mo, tendo efeito deletério no material afetando tanto a resistência à corrosão, quanto as propriedades mecânicas. Para este fim, faz-se necessário estudos da junta soldada para delinear as limitações desses aços e aperfeiçoar a aplicação. Essa pesquisa teve como objetivo caracterizar a junta soldada por TIG autógeno manual com arco pulsado e não pulsado do aço inoxidável hiperduplex SAF 2707 HD. As técnicas empregadas foram a metalografia por ataque eletrolítico (reagente NaOH) e color etching (reagente Behara), medidas de microdureza e quantificação microestrutural por Processamento Digital de Imagem. Os aspectos microestruturais foram observados por microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), estes passaram por etapas de processamento digital de imagens (PDI) para quantificar a fração volumétrica da fase austenita. Realizou-se análise química semi-quatitativa por EDS. Os resultados foram analisados estatisticamente através do teste de hipóteses com distribuição t de Student. Pela técnica color etching observou-se que a fase austenita foi gerada com distribuição mais homogênea para o arco pulsado, que o não pulsado. O ataque eletrolítico não revelou uma terceira fase (fase ) na junta soldada, a análise química por EDS não identificou uma variação significativa nos elementos presentes ao longo da zona de transição do metal de base para a zona de fusão. Através do PDI foram obtidos os valores médios da fração volumétrica de austenita de 36,38% (desvio padrão 6,40%) e 32,41% (desvio padrão 6,67%) para os dois métodos, pulsado e não pulsado, respectivamente. Foram obtidos os valores de microdureza para o metal de base 355,10 HV (desvio padrão 28,60) e para a zona de fusão 343,60 HV (desvio padrão 20,51) da amostra soldada pelo modo pulsado, para o modo não pulsado foram apresentaram os valores médios de 370,30 HV (desvio padrão 34,51) para o metal de base e de 345,20 HV (desvio padrão 41,33) para a zona de fusão. A análise estatística indicou que não houve variação significativa da fração volumétrica da fase austenita no cordão de solda para as duas condições testadas e não houve variação da microdureza entre a zona de fusão e o metal de solda das amostras submetidas aos dois processos.

Este trabalho trata sobre o estudo numérico das forças motrizes (J e CTOD) em corpos-de-prova SE(T), usualmente extraídos da junta soldada do componente estrutural defeituoso, especificamente dutos submarinas (risers) com trincas circunferências alocadas no metal de solda. Durante o processo de instalação (reeling method) o duto é submetido a grandes carregamentos cíclicos (principalmente momentos de flexão) os quais introduzem fortes deformações plásticas (~2 e ~3%) afetando diretamente a integridade estrutural e a operação segura do sistema dutoviário. Procedimentos correntes aplicados na determinação da tenacidade à fratura de materiais, frequentemente, baseiam-se no coeficiente adimensional de proporcionalidade plástica (o fator n) e tem se mostrado válido em espécimes homogêneos. Para configurações com dissimilaridade mecânica, a aplicação direta deste método fica comprometida pelo grau de complexidade que existe entre a relação acoplada das forças motrizes (J e CTOD) e carregamento remoto com a dissimilaridade mecânica introduzida pelo processo de soldagem. O objetivo da presente tese é desenvolver um procedimento numérico de estimação de parâmetros de mecânica da fratura aplicáveis em configurações não padronizadas SE(T) para condições de dissimilaridade mecânica (weld strength mismatch). Uma extensiva análise de elementos finitos é desenvolvida na obtenção dos fatores n aplicáveis para espécimes SE(T) com várias profundidades de trincas (a/W) e níveis de dissimilaridade mecânica (My) para dois tipo de carregamento: garra (clamped end) e pino (pin loading). Três diferentes, mas correlatos métodos são aplicados para a obtenção acurada dos fatores n em condição de dissimilaridade mecânica, a saber, são: trabalho plástico, separação de cargas e carga limite. Os efeitos tridimensionais são analisados de forma sistemática para diferentes valores de espessura (B/W) e comprimentos do espécime (H/W) com a finalidade de avaliar a robustez das soluções obtidas das análises em estado plano de deformação. Finalmente, os resultados obtidos fornecem suporte para uso de espécimes SE(T) em procedimentos de avaliação de defeitos em dutos soldados submetidos a carregamento de flexão. / This work focuses on the numerical study of crack driving forces (J and CTOD) on single edge notch in tension (SE(T)) specimens usually extracted from defective structural components, specifically, circumferentially welded cracked pipes. The most efficient procedure to deploy submarine pipes (risers) on the sea floor is the reeling method. This procedure introduces a huge amount of cyclic loading to the girth welded pipe during the installation causing permanent plastic deformation (around ~2 to ~3%), which can affect the structural integrity and safe operation of the pipeline system. Current material fracture toughness procedures rely upon accuracy of proportionality plastic coefficient (also known n factor), which has to be effective for homogeneous condition. For mismatched configurations, where the strength of the weld metal is higher than the strength of base metal (also referred as overmatching), the direct applicability of such procedures remains a key aspect for defect assessment procedures and fitness for service codes, due to the complexity of the univocal relationship between crack driving forces and remote loading and the weld strength mismatch effect. The goal of the present thesis is to develop an estimation procedure of fracture mechanics parameters (J and CTOD) for SE(T) specimens in heterogeneous conditions. Extensive finite element analyses were conducted in order to obtain n factors for mismatched SE(T) specimens with varying crack lengths (a/W), different levels of overmatch (My) and two loading schemes (clamped and pin loading). Three different but related methods are applied to compute the n factor for welded mismatch configurations, namely the plastic work, load separation and limit load method. Also, the 3D effects are systematically analyzed for different thickness (B/W) and different specimen lengths (H/W) in order to prove the robustness of the proposed solutions derived from FE analyses in plane strain conditions. Finally, the results provide strong support for the use of constraint designed SE(T) specimens in fracture assessments of circumferential surface cracks in girth welded pipes subjected to bending moment.