Unbonded post-tensioned concrete slabs have been widely used in Canada and the United States since the 1960s, as they allow increased span-to-depth ratios and excellent control of deflections compared to non-prestressed reinforced concrete flexural members. The satisfactory fire performance of unbonded post-tensioned concrete slabs in North America was established by a series of standard fire tests performed in the United States during the 1960s. However, there is a paucity of data on the effect of elevated temperatures on cold-drawn prestressing steel, both in terms of post-fire residual mechanical properties and high-temperature stress relaxation, which can lead to significant prestress loss both during and after a fire. A detailed and comprehensive literature review is presented that provides background on the residual mechanical properties of prestressing steel, as well as on the creep-relaxation behaviour experienced at elevated temperatures under stress. The results of two test series are discussed; the first examining the effects of elevated temperatures on the residual mechanical properties of prestressing steel exposed to elevated temperatures. The second test series examines the irrecoverable and significant loss of prestress force that results from steel relaxation and other thermal effects experienced during heating. A preliminary analytical model is presented, capable of predicting the change in prestress force experienced by a stressed strand under transient heating. The model is then compared with experimental elevated temperature relaxation data. Finally, the analytical model developed and residual mechanical properties obtained through experimentation are used along with a pre-existing finite difference heat transfer model (developed for concrete slabs) to examine the effect of elevated temperature exposure on the residual flexural capacity of a typical unbonded post-tensioned example slab. Several parameters, such as heated length and concrete cover, are examined using the example structure. From this it was observed that, after one hour of exposure to a standard fire (ASTM E119), significant losses in effective prestress and moment capacity occurred even with the appropriate amount of concrete cover. This is a finding which is of the utmost practical importance to engineers engaged in the evaluation of fire damaged unbonded post-tensioned structures. / Thesis (Master, Civil Engineering) -- Queen's University, 2007-12-18 17:15:17.521 / Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, and the Department of Civil Engineering at Queen’s University

Existem muitas aplicações em engenharia onde são requisitados materiais que apresentem boas propriedades mecânicas tais como, resistência mecânica, alto limite de escoamento, dureza, aliado ao atendimento às necessidades do cliente. Dentro deste contexto, foi realizado um trabalho focado em processo de trefilação combinada, utilizando como método a produção de barras a partir de rolo de fio-máquina. A trefilação combinada consiste nas etapas de pré-endireitamento com múltiplos rolos, jateamento, trefilação, corte e endireitamento com dois rolos, tendo como produto final barras acabadas trefiladas. Este trabalho teve por objetivo otimizar o processo de trefilação de aço SAE 9254 (aço mola) visando à redução da variabilidade do empenamento, bem como atender os níveis de especificação para diversos clientes. Esta qualidade de aço é empregada na fabricação de molas de suspensão para indústria automotiva e agrícola, onde estas, com seus processos de manufatura, agregam ao produto propriedades específicas (por exemplo, dureza e resistência a tração) para o seu uso. Inicialmente foi realizada uma revisão dos principais fundamentos e conceitos metalúrgicos referentes aos mecanismos de empenamento e endireitamento dos aços, bem como a influência de cada uma das variáveis de processo em questão nas propriedades finais do produto com foco no empenamento. Nesta dissertação foram avaliadas as inter-relações existentes no processo de trefilação, dentre os quais velocidade de trefilação, geometria de fieira (semi-ângulo da fieira), pressão de endireitamento e ângulo de endireitamento, utilizados na trefila. Foi realizada a caracterização mecânica e metalúrgica do aço base, produto laminado e trefilado nas bitolas 12,5 mm e 14,03 mm. Os resultados obtidos permitiram melhorar os níveis de empenamento inicialmente encontrados, fazendo mudanças nos parâmetros de processo e otimizando a trefilação desta qualidade de aço mola. Foram determinados valores limites para as variáveis críticas de processo estudadas, atendendo assim a qualidade exigida pelo cliente desde que as mesmas sejam respeitadas. / There are many applications in engineering in which materials with good mechanical properties are required such as, tensile strength, tension yield, toughness, together with supplying the client's needs. Focusing on this, a research was conducted focused on searching on ways on how to better the quality of the product as well as serving the client's specifications. The combined drawing process consists of pre-straightening, shot peening, drawing, cutting and two roll straightening of coils to produce bars. The objective of this paper is to optimize the cold drawn process of steel grade SAE 9254 (spring steel) aiming the variability reduction of the straightening, as well as serve the levels of specifications for various clients. This quality of steel is used in the manufacturing of suspension springs for the automotive and agricultural industries, whereas with their manufacturing processes aggregate to the product specific properties (for example, toughness and tensile strength) for its uses. Initially, a review of the main fundaments and the metallurgical concepts referring to the straightening and straightening mechanisms of the steel was realized. As weel as the influence of each process variable existing in the final property of the product focusing on straightness. In this text, the existing relations in the cold drawn process were compiled, such as the speed of cold drawn, die semi-angle, the straightening pressure and angle, used in the cold drawn. The mechanical properties and metal characterization of the base steel was made, rolling product and cold drawing in the 12,5mm and 14,03mm gauges. The obtained results allowed us to improve the initially found levels of straightening, applying changes to the process parameter and optimizing the cold drawn of the quality of this spring steel. Limit values were checked for the critical variable of process that were studied, and so attending the quality demanded by the client as long as the same are respected.

Existem muitas aplicações em engenharia onde são requisitados materiais que apresentem boas propriedades mecânicas tais como, resistência mecânica, alto limite de escoamento, dureza, aliado ao atendimento às necessidades do cliente. Dentro deste contexto, foi realizado um trabalho focado em processo de trefilação combinada, utilizando como método a produção de barras a partir de rolo de fio-máquina. A trefilação combinada consiste nas etapas de pré-endireitamento com múltiplos rolos, jateamento, trefilação, corte e endireitamento com dois rolos, tendo como produto final barras acabadas trefiladas. Este trabalho teve por objetivo otimizar o processo de trefilação de aço SAE 9254 (aço mola) visando à redução da variabilidade do empenamento, bem como atender os níveis de especificação para diversos clientes. Esta qualidade de aço é empregada na fabricação de molas de suspensão para indústria automotiva e agrícola, onde estas, com seus processos de manufatura, agregam ao produto propriedades específicas (por exemplo, dureza e resistência a tração) para o seu uso. Inicialmente foi realizada uma revisão dos principais fundamentos e conceitos metalúrgicos referentes aos mecanismos de empenamento e endireitamento dos aços, bem como a influência de cada uma das variáveis de processo em questão nas propriedades finais do produto com foco no empenamento. Nesta dissertação foram avaliadas as inter-relações existentes no processo de trefilação, dentre os quais velocidade de trefilação, geometria de fieira (semi-ângulo da fieira), pressão de endireitamento e ângulo de endireitamento, utilizados na trefila. Foi realizada a caracterização mecânica e metalúrgica do aço base, produto laminado e trefilado nas bitolas 12,5 mm e 14,03 mm. Os resultados obtidos permitiram melhorar os níveis de empenamento inicialmente encontrados, fazendo mudanças nos parâmetros de processo e otimizando a trefilação desta qualidade de aço mola. Foram determinados valores limites para as variáveis críticas de processo estudadas, atendendo assim a qualidade exigida pelo cliente desde que as mesmas sejam respeitadas. / There are many applications in engineering in which materials with good mechanical properties are required such as, tensile strength, tension yield, toughness, together with supplying the client's needs. Focusing on this, a research was conducted focused on searching on ways on how to better the quality of the product as well as serving the client's specifications. The combined drawing process consists of pre-straightening, shot peening, drawing, cutting and two roll straightening of coils to produce bars. The objective of this paper is to optimize the cold drawn process of steel grade SAE 9254 (spring steel) aiming the variability reduction of the straightening, as well as serve the levels of specifications for various clients. This quality of steel is used in the manufacturing of suspension springs for the automotive and agricultural industries, whereas with their manufacturing processes aggregate to the product specific properties (for example, toughness and tensile strength) for its uses. Initially, a review of the main fundaments and the metallurgical concepts referring to the straightening and straightening mechanisms of the steel was realized. As weel as the influence of each process variable existing in the final property of the product focusing on straightness. In this text, the existing relations in the cold drawn process were compiled, such as the speed of cold drawn, die semi-angle, the straightening pressure and angle, used in the cold drawn. The mechanical properties and metal characterization of the base steel was made, rolling product and cold drawing in the 12,5mm and 14,03mm gauges. The obtained results allowed us to improve the initially found levels of straightening, applying changes to the process parameter and optimizing the cold drawn of the quality of this spring steel. Limit values were checked for the critical variable of process that were studied, and so attending the quality demanded by the client as long as the same are respected.

Existem muitas aplicações em engenharia onde são requisitados materiais que apresentem boas propriedades mecânicas tais como, resistência mecânica, alto limite de escoamento, dureza, aliado ao atendimento às necessidades do cliente. Dentro deste contexto, foi realizado um trabalho focado em processo de trefilação combinada, utilizando como método a produção de barras a partir de rolo de fio-máquina. A trefilação combinada consiste nas etapas de pré-endireitamento com múltiplos rolos, jateamento, trefilação, corte e endireitamento com dois rolos, tendo como produto final barras acabadas trefiladas. Este trabalho teve por objetivo otimizar o processo de trefilação de aço SAE 9254 (aço mola) visando à redução da variabilidade do empenamento, bem como atender os níveis de especificação para diversos clientes. Esta qualidade de aço é empregada na fabricação de molas de suspensão para indústria automotiva e agrícola, onde estas, com seus processos de manufatura, agregam ao produto propriedades específicas (por exemplo, dureza e resistência a tração) para o seu uso. Inicialmente foi realizada uma revisão dos principais fundamentos e conceitos metalúrgicos referentes aos mecanismos de empenamento e endireitamento dos aços, bem como a influência de cada uma das variáveis de processo em questão nas propriedades finais do produto com foco no empenamento. Nesta dissertação foram avaliadas as inter-relações existentes no processo de trefilação, dentre os quais velocidade de trefilação, geometria de fieira (semi-ângulo da fieira), pressão de endireitamento e ângulo de endireitamento, utilizados na trefila. Foi realizada a caracterização mecânica e metalúrgica do aço base, produto laminado e trefilado nas bitolas 12,5 mm e 14,03 mm. Os resultados obtidos permitiram melhorar os níveis de empenamento inicialmente encontrados, fazendo mudanças nos parâmetros de processo e otimizando a trefilação desta qualidade de aço mola. Foram determinados valores limites para as variáveis críticas de processo estudadas, atendendo assim a qualidade exigida pelo cliente desde que as mesmas sejam respeitadas. / There are many applications in engineering in which materials with good mechanical properties are required such as, tensile strength, tension yield, toughness, together with supplying the client's needs. Focusing on this, a research was conducted focused on searching on ways on how to better the quality of the product as well as serving the client's specifications. The combined drawing process consists of pre-straightening, shot peening, drawing, cutting and two roll straightening of coils to produce bars. The objective of this paper is to optimize the cold drawn process of steel grade SAE 9254 (spring steel) aiming the variability reduction of the straightening, as well as serve the levels of specifications for various clients. This quality of steel is used in the manufacturing of suspension springs for the automotive and agricultural industries, whereas with their manufacturing processes aggregate to the product specific properties (for example, toughness and tensile strength) for its uses. Initially, a review of the main fundaments and the metallurgical concepts referring to the straightening and straightening mechanisms of the steel was realized. As weel as the influence of each process variable existing in the final property of the product focusing on straightness. In this text, the existing relations in the cold drawn process were compiled, such as the speed of cold drawn, die semi-angle, the straightening pressure and angle, used in the cold drawn. The mechanical properties and metal characterization of the base steel was made, rolling product and cold drawing in the 12,5mm and 14,03mm gauges. The obtained results allowed us to improve the initially found levels of straightening, applying changes to the process parameter and optimizing the cold drawn of the quality of this spring steel. Limit values were checked for the critical variable of process that were studied, and so attending the quality demanded by the client as long as the same are respected.

The aim of this report is to investigate the ductile performance of concrete tilt-up panels reinforced with cold-drawn mesh to improve the current seismic assessment procedure. The commercial impact of the project was also investigated. Engineering Advisory Group (EAG) guidelines state that a crack in a panel under face loading may be sufficient to fracture the mesh. The comments made by EAG regarding the performance of cold-drawn mesh may be interpreted as suggesting that assessment of such panels be conducted with a ductility of 1.0. Observations of tilt-up panel performance following the Christchurch earthquakes suggest that a ductility higher than μ=1.0 is likely to be appropriate for the response of panels to out-of-plane loading. An experimental test frame was designed to subject ten tilt-panel specimens to a cyclic quasi-static loading protocol. Rotation ductility, calculated from the force-displacement response from the test specimens, was found to range between 2.9 and 5.8. Correlation between tensile tests on 663L mesh, and data collected from instrumentation during testing confirmed that the mesh behaves as un-bonded over the pitch length of 150mm. Recommendation: Based on a moment-rotation assessment approach with an un-bonded length equal to the pitch of the mesh, a rotation ductility of μ=2.5 appears to be appropriate for the seismic assessment of panels reinforced with cold-drawn mesh.

As recentes descobertas de reservas de petróleo no pré-sal, representam uma grande oportunidade e desafio para a Petrobrás e demais indústrias de exploração e extração do petróleo. As exigências quanto aos materiais mais resistentes à corrosão e que conciliam boa resistência mecânica são cada vez maiores, devido aos constantes esforços dinâmicos que os equipamentos estarão sujeitos, pois os componentes estruturais serão submetidos à grande lâmina de água, ocorrência que as companhias exploradoras terão que superar. A otimização de materiais e equipamentos que podem melhorar a performance nas explorações do pré-sal tem sido a grande busca do setor nos últimos anos, muitos deles precisam ser testados e atestados quanto sua resistência à propagação de trincas, uma vez que, serão submetidos a oscilações devido as movimentações das marés e as condições de alta severidade a que serão expostos. Para suportar as condições de exposições com H2S, resistência a corrosão por pitting e resistência mecânica, porcas e parafusos têm sido fabricados com o Inconel 625, essas peças são estruturais e de extrema importância para a prospecção do petróleo. Após todas as etapas de fabricação, conformação, tratamento térmico e laminação a frio, o material foi caracterizado, realizou-se ensaio de metalografia que apresentou tamanhos de grão 7 e 8 conforme norma ASTM E112. Uma das premissas para a realização desse trabalho está nas condições que o material será exposto em situações acidentais, conforme informações da própria Petrobrás, em caso de vazamentos, os do tipo estruturais podem ser submetidos a temperaturas criogênicas de -100°C, -120°C e até -190°C devido ao vazamento de gases. Assim, o material foi caracterizado em temperaturas criogênicas através dos ensaios de tração, impacto e de CTOD. No ensaio de tração foi observado para as diferentes temperaturas criogênicas que apesar do aumento na resistência do material, da ordem de 787 MPa, o Inconel 625 manteve um alongamento acima de 40%. Nos resultados de Impacto a tenacidade se manteve acima de 200 J e não foi notada a curva de transição dúctil-frágil, mesmo para temperaturas tão baixas. No ensaio de CTOD utilizou-se corpos de prova de flexão (SENB) no ensaio de tenacidade à fratura, de acordo com a norma ASTM E1290.A componente plástica da abertura da boca do entalhe na temperatura de -190°C, pior caso, se manteve em 1,52 mm em média. Mediante a todos os resultados obtidos, pode-se afirmar que o aumento da resistência do Inconel 625 pelo processo de encruamento, não impossibilita sua aplicação para temperaturas criogênicas, mantendo sua capacidade de se deformar apreciavelmente antes de se romper. / Recently oil and gas discoveries in the Pre-Salt layer represent a huge exploration potential in Brazil, however, the technological challenges for the exploitation of these mineral resources are immense and therefore have motivated the development of studies looking for efficient methods and materials for their productions. The requirements about materials more corrosion resistance and mechanical resistance have been more frequently, as a result of high deep layer to explore the petroleum. The materials and equipment optimization to improve the performance in the pre-salt exploration have been the big search for oil and gas companies in the last years, but this materials must be testing in the crack propagation, because, this materials must resistance by oscillations, as consequence of ocean movements and others difficult situations that the materials must be support. To support H2S conditions, corrosion resistance by pitting corrosion and high mechanical resistance, bolts and nuts have been manufactured with Inconel 625, these products are structural and they are extreme importance to petroleum exploration. After all manufacturing operations, hot worked heat treatment and cold worked, the material was studied, and it was realized micrographic testing that result in grain size 7 and 8, in accordance ASTM E112 standard. One of premise to realized this paper are in the conditions that the material will be supported in accident situations, in agreement of Petrobras information, in the gases scape accidents, the structure materials can be exposed in cryogenically temperatures of -100°C, -120°C until -190°C. Therefore, the material was studied in cryogenically temperatures throw tensile testing, impact testing and CTOD. In the tensile testing was noted to different kind of cryogenically temperatures, same with more mechanical resistance, 787 MPa yield strength, the Inconel 625 has kept the 40% elongation. In the impact testing the notch toughness as kept above 200 J and it was not seen the transition ductile-Brittle in the low temperatures. In the CTOD testing was used bending test specimens (SENB) in the fracture toughness test for the Inconel 625, in agreement with the ASTM E1290 standard. The specimens was testing in tension and CTOD test in low temperatures: -100°C, -120°C and -190°C.The Clip gage displacement was recorded in the -190°C temperature with 1,52 mm average, this is the worse situation. Analyzing all the results, can be considered that the growth mechanical resistance of Inconel 625 by cold worked process, allow your application with cryogenically situations and the material has kept your ability to be well deformed before the crack.

As recentes descobertas de reservas de petróleo no pré-sal, representam uma grande oportunidade e desafio para a Petrobrás e demais indústrias de exploração e extração do petróleo. As exigências quanto aos materiais mais resistentes à corrosão e que conciliam boa resistência mecânica são cada vez maiores, devido aos constantes esforços dinâmicos que os equipamentos estarão sujeitos, pois os componentes estruturais serão submetidos à grande lâmina de água, ocorrência que as companhias exploradoras terão que superar. A otimização de materiais e equipamentos que podem melhorar a performance nas explorações do pré-sal tem sido a grande busca do setor nos últimos anos, muitos deles precisam ser testados e atestados quanto sua resistência à propagação de trincas, uma vez que, serão submetidos a oscilações devido as movimentações das marés e as condições de alta severidade a que serão expostos. Para suportar as condições de exposições com H2S, resistência a corrosão por pitting e resistência mecânica, porcas e parafusos têm sido fabricados com o Inconel 625, essas peças são estruturais e de extrema importância para a prospecção do petróleo. Após todas as etapas de fabricação, conformação, tratamento térmico e laminação a frio, o material foi caracterizado, realizou-se ensaio de metalografia que apresentou tamanhos de grão 7 e 8 conforme norma ASTM E112. Uma das premissas para a realização desse trabalho está nas condições que o material será exposto em situações acidentais, conforme informações da própria Petrobrás, em caso de vazamentos, os do tipo estruturais podem ser submetidos a temperaturas criogênicas de -100°C, -120°C e até -190°C devido ao vazamento de gases. Assim, o material foi caracterizado em temperaturas criogênicas através dos ensaios de tração, impacto e de CTOD. No ensaio de tração foi observado para as diferentes temperaturas criogênicas que apesar do aumento na resistência do material, da ordem de 787 MPa, o Inconel 625 manteve um alongamento acima de 40%. Nos resultados de Impacto a tenacidade se manteve acima de 200 J e não foi notada a curva de transição dúctil-frágil, mesmo para temperaturas tão baixas. No ensaio de CTOD utilizou-se corpos de prova de flexão (SENB) no ensaio de tenacidade à fratura, de acordo com a norma ASTM E1290.A componente plástica da abertura da boca do entalhe na temperatura de -190°C, pior caso, se manteve em 1,52 mm em média. Mediante a todos os resultados obtidos, pode-se afirmar que o aumento da resistência do Inconel 625 pelo processo de encruamento, não impossibilita sua aplicação para temperaturas criogênicas, mantendo sua capacidade de se deformar apreciavelmente antes de se romper. / Recently oil and gas discoveries in the Pre-Salt layer represent a huge exploration potential in Brazil, however, the technological challenges for the exploitation of these mineral resources are immense and therefore have motivated the development of studies looking for efficient methods and materials for their productions. The requirements about materials more corrosion resistance and mechanical resistance have been more frequently, as a result of high deep layer to explore the petroleum. The materials and equipment optimization to improve the performance in the pre-salt exploration have been the big search for oil and gas companies in the last years, but this materials must be testing in the crack propagation, because, this materials must resistance by oscillations, as consequence of ocean movements and others difficult situations that the materials must be support. To support H2S conditions, corrosion resistance by pitting corrosion and high mechanical resistance, bolts and nuts have been manufactured with Inconel 625, these products are structural and they are extreme importance to petroleum exploration. After all manufacturing operations, hot worked heat treatment and cold worked, the material was studied, and it was realized micrographic testing that result in grain size 7 and 8, in accordance ASTM E112 standard. One of premise to realized this paper are in the conditions that the material will be supported in accident situations, in agreement of Petrobras information, in the gases scape accidents, the structure materials can be exposed in cryogenically temperatures of -100°C, -120°C until -190°C. Therefore, the material was studied in cryogenically temperatures throw tensile testing, impact testing and CTOD. In the tensile testing was noted to different kind of cryogenically temperatures, same with more mechanical resistance, 787 MPa yield strength, the Inconel 625 has kept the 40% elongation. In the impact testing the notch toughness as kept above 200 J and it was not seen the transition ductile-Brittle in the low temperatures. In the CTOD testing was used bending test specimens (SENB) in the fracture toughness test for the Inconel 625, in agreement with the ASTM E1290 standard. The specimens was testing in tension and CTOD test in low temperatures: -100°C, -120°C and -190°C.The Clip gage displacement was recorded in the -190°C temperature with 1,52 mm average, this is the worse situation. Analyzing all the results, can be considered that the growth mechanical resistance of Inconel 625 by cold worked process, allow your application with cryogenically situations and the material has kept your ability to be well deformed before the crack.