Componentes e equipamentos utilizados na indústria petroquímica estão suscetíveis a presença de descontinuidades e, por esta razão, diversas pesquisas são desenvolvidas com o intuito de aprimorar e criar novos métodos para evitar, remediar ou controlar estas, de forma a não causarem um dano à integridade estrutural. Neste trabalho é avaliado um conjunto de trincas induzidas pelo hidrogênio (TIH), através do método de elementos finitos, com a finalidade de verificar o fenômeno de união das suas extremidades formando uma trinca contínua do tipo SWC (Stepwise Cracking). Também se verifica a influência do conjunto de trincas à integridade da estrutura com base na metodologia Fitness for Service (FFS) através do uso dos diagramas de avaliação de falhas (FAD – Failure Assessment Diagram) indicados pelas normas API-579 / ASME FFS-1 e BS 7910 além do procedimento CEGB-R6. Os resultados mostram que o efeito de interação entre as extremidades é intenso quando estas se encontram próximas umas das outras, confirmando assim a tendência de união das fissuras. Também se constata que o fenômeno é fortemente influenciado pela pressão interna presente nas TIH, esta causada pela presença de hidrogênio. Em relação à aceitabilidade das descontinuidades, é observado que os resultados da avaliação são influenciados pela maneira como a descontinuidade é caracterizada. / Components and equipments of the petrochemical industry are susceptible to the presence of flaws and, for this reason, several studies are developed aiming to improve and create new methods to avoid, remedy and control these flaws in order they will not cause any integrity damage. In this work a cluster of Hydrogen Induced Crack (HIC) is assessed, using the finite element method, with the goal to verify the union phenomena in their tips forming a Stepwise Cracking (SWC) flaw. Also is verified the influence of the cluster to the integrity of the structure based on the Fitness for Service methodology, using the Failure Assessment Diagrams indicated by the Standards API-579 / ASME FFS-1 and BS 7910, also the CEGBR6 procedure. The results show that the interaction effect among the tip of the cracks is considerably intense when they are near to each other, confirming the tendency of union among them. Also this phenomenon is strongly influenced by the internal pressure in the HIC, caused by the presence of atomic Hydrogen diffused in the structure. In relation to the flaw assessment, it is observed that results are strongly influenced on how the flaw is characterized.

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Apesar dos avanços tecnológicos e do conhecimento disponível sobre o concreto e suas propriedades, muitas estruturas apresentam-se degradadas prematuramente. Assim, são necessárias frequentes intervenções para reparo havendo, em consequência, consumo de quantidades expressivas de materiais, com importantes impactos financeiros e ambientais. A preocupação crescente com o desempenho das estruturas de concreto tem incentivado vários segmentos da sociedade a buscarem soluções que assegurem sua durabilidade. Nesse sentido, muitas pesquisas acadêmicas vêm sendo desenvolvidas para melhor entender o comportamento do concreto frente a diferentes condições de uso, considerando-se suas propriedades mecânicas e de durabilidade. Esta pesquisa teve por objetivo analisar o desempenho de concretos frente à retração por secagem, após terem sido submetidos ao pré-carregamento. Foram utilizados os cimentos CP V ARI e CP IV, nas relações a/c 0,35, 0,50 e 0,70, e adotadas as idades de cura de 7 e 28 dias. Nas idades 1, 3 e 7 dias, os concretos foram submetidos a carregamentos de 25%, 50% e 75% da carga média de ruptura à tração na flexão (NBR 12142, ABNT, 2010). Realizou-se o ensaio para determinação da retração por secagem (ASTM C157/C157M-08, 2014e1), em concretos de referência e nos pré-carregados. Foram também realizadas análises complementares, como determinação da velocidade da onda ultrassônica (NBR 8802, ABNT, 2013), porosimetria por intrusão de mercúrio e microtomografia de raios X. Comparando-se o desempenho dos concretos pré-carregados ao dos concretos de referência, o cimento CP V ARI apresentou redução da retração média, exceto para a relação a/c 0,35 com cura de 7 dias. Nos concretos com cimento CP IV, a retração média diminuiu para a relação a/c 0,70, com ambas as idades de cura. O pré-carregamento provocou, em maior ou menor grau, a associação de dois diferentes efeitos. Por um lado, a compactação ocasionou a quebra dos compostos menos resistentes da matriz, havendo um efeito físico de redução dos vazios capilares, além da exposição de grãos anidros. Em paralelo, ocorreu a microfissuração do concreto, favorecendo, também, a exposição de grãos anidros. A cura por imersão possibilitou a continuidade da hidratação, com a formação de novos produtos resistentes na matriz, reduzindo as porosidades total e efetiva e, portanto, a taxa da retração do concreto. Além da densificação da matriz, a cura prolongada possibilitou a hidratação dos grãos anidros de cimento expostos nas paredes das microfissuras, favorecendo a sua autocicatrização (self-healing), o que contribuiu com a recuperação da capacidade resistente dos concretos, frente aos esforços da secagem. Assim, a associação destes fatores promoveu a redução da retração por secagem nos concretos estudados, principalmente nos mais porosos. / The growing concern with the performance of structures has encouraged several segments of society to find solutions to improve concrete durability. Several studies have been made to provide a better understanding of the mechanical properties and concrete durability in different conditions. This study assessed the drying shrinkage performance of preloaded concrete. Cement types CP V ARI, equivalent to Portland type III (ASTM C150/C150M-16e1) and CP IV, equivalent to Portland type IP (ASTM C595/C595M-16) were used with w/b = 0.35, 0.50 and 0.70 and curing ages of 7 and 28 days. At the ages of 1, 3 and 7 days, concrete mixes were subject to loads of 25%, 50% and 75% of their mean ultimate flexural strength (Brazilian Standard NBR 12142, ABNT, 2010). Drying shrinkage in reference and preloaded concrete was determined according to ASTM C157/C157M-14e1. Additional tests included ultrasound pulse velocity (NBR 8802, ABNT, 2013), mercury intrusion porosimetry (MIP) and X-ray microtomography. Preloaded CP V ARI cement concrete showed a drop in mean shrinkage when compared with the reference mix, except for the mix with w/b = 0.35 cured for 7 days. For CP IV cement, mean shrinkage dropped with w/b =0.70 for both curing ages. Early loading caused a compaction effect, promoting the weakest compounds of the matrix to be broken, filling the capillary voids. In this process some unhydrous grains probably were exposed. On the other hand, microcracking also occurred, lefting unhydrated grains exposed in the microcracks walls. Due to immersion curing, the availability of water promoted the hydration continuity. New resistant hydrates filled the large voids and reduced the total and effective porosities in the cement matrix. The hydration of anhydrous grains in the microcracks walls had led to self-healing, with partial resistance capacity recovery. The combined effect of these factors promoted the drying shrinkage reducing, mainly for the more porous concrets.

Por vezes o comportamento vinculado a fadiga é a principal fonte de dúvidas em projetos de engenharia. Aqui, o crescimento de trincas por fadiga é analisado numericamente utilizando uma plataforma de elementos finitos, onde o problema da fratura é modelado de forma discreta através do uso de elementos coesivos de interface. Os casos estudados abordam estruturas que apresentam uma trinca inicial de tamanho conhecido que propaga por um caminho condicionado. Os problemas são restritos ao estado plano de deformações e sujeitos em sua grande maioria a abertura normal entre as superfícies da trinca. O processo de separação das interfaces da trinca é descrito pelo uso de dois modelos de zona coesiva irreversível. Os modelos possuem relações de tensão-separação que não seguem um caminho pré-definido, sendo dependentes da evolução do dano ligado as propriedades da zona coesiva. Inicialmente são mostradas respostas básicas uniaxiais para os elementos coesivos, que provam a existência de curvas S-N e que o acumulo de dano ocorre de forma não linear. Em seguida, analisa-se crescimento de trincas por fadiga em uma viga do tipo double cantilever beam, onde a estrutura observada é formada pela união de duas chapas metálicas através de um adesivo coesivo que direciona o crescimento da trinca Casos com carga de amplitude única são computados, resultando na representatividade da propagação por uma lei de Paris. Além disso, uma análise de fadiga transiente é realizada através de respostas geradas pela aplicação de sequências de carregamentos em blocos, que mostram a dependência entre o formato do bloco e a maneira a qual ocorre a propagação da trinca. Na sequência, observa-se o efeito escala no crescimento de trincas por fadiga em uma placa submetida a tração com comportamento quase-frágil. Obtém-se uma conexão entre a altura da placa e o formato da ruptura. Por fim, o efeito da plastificação sobre a propagação de trincas, incluindo a captura do efeito crack closure, é comprovado em uma estrutura multicamada que emprega uma malha refinada na ponta da trinca. Os resultados mostram que o modelo computacional implementado reproduz comportamentos semelhantes atingidos nos trabalhos de referência para os problemas analisados. / Sometimes fatigue-related behavior is the main source of doubt in engineering projects. Here, the fatigue crack growth is analyzed numerically using a finite element platform, where the fracture problem is discretely modeled through the use of cohesive interface elements. The cases studied deal with structures that present an initial crack of known size that propagates through a conditioned path. The problems are restricted to plane strain and are mostly subject to the normal opening between the surfaces of the crack. The process of separating the interfaces of the crack is described by the use of two models of irreversible cohesive zone. The models have stress-separation relationships that do not follow a predefined path, being dependent on the evolution of the damage linked to the properties of the cohesive zone. Initially basic uniaxial responses are shown for the cohesive elements, which prove the existence of S-N curves and that the accumulation of damage occurs non-linearly. Then, fatigue crack growth is analyzed in a double cantilever beam, where the observed structure is formed by the union of two metal plates through a cohesive adhesive that directs the growth of the crack Cases with single amplitude loading are computed, resulting in the representativeness of propagation by a Paris law. In addition, a transient fatigue analysis is performed through responses generated by the application of block loading sequences, which show the dependence between the block shape and the manner in which crack propagation occurs. In the sequence, the scale effect on the growth of fatigue cracks in a plate subjected to traction with quasi-fragile behavior is observed. A connection is obtained between the height of the plate and the rupture format. Finally, the plastification effect on crack propagation, including crack closure capture, is demonstrated in a multilayer structure that employs a refined mesh at the crack tip. The results show that the computational model implemented reproduces similar behaviors reached in the reference works for the analyzed problems.

Componentes e equipamentos utilizados na indústria petroquímica estão suscetíveis a presença de descontinuidades e, por esta razão, diversas pesquisas são desenvolvidas com o intuito de aprimorar e criar novos métodos para evitar, remediar ou controlar estas, de forma a não causarem um dano à integridade estrutural. Neste trabalho é avaliado um conjunto de trincas induzidas pelo hidrogênio (TIH), através do método de elementos finitos, com a finalidade de verificar o fenômeno de união das suas extremidades formando uma trinca contínua do tipo SWC (Stepwise Cracking). Também se verifica a influência do conjunto de trincas à integridade da estrutura com base na metodologia Fitness for Service (FFS) através do uso dos diagramas de avaliação de falhas (FAD – Failure Assessment Diagram) indicados pelas normas API-579 / ASME FFS-1 e BS 7910 além do procedimento CEGB-R6. Os resultados mostram que o efeito de interação entre as extremidades é intenso quando estas se encontram próximas umas das outras, confirmando assim a tendência de união das fissuras. Também se constata que o fenômeno é fortemente influenciado pela pressão interna presente nas TIH, esta causada pela presença de hidrogênio. Em relação à aceitabilidade das descontinuidades, é observado que os resultados da avaliação são influenciados pela maneira como a descontinuidade é caracterizada. / Components and equipments of the petrochemical industry are susceptible to the presence of flaws and, for this reason, several studies are developed aiming to improve and create new methods to avoid, remedy and control these flaws in order they will not cause any integrity damage. In this work a cluster of Hydrogen Induced Crack (HIC) is assessed, using the finite element method, with the goal to verify the union phenomena in their tips forming a Stepwise Cracking (SWC) flaw. Also is verified the influence of the cluster to the integrity of the structure based on the Fitness for Service methodology, using the Failure Assessment Diagrams indicated by the Standards API-579 / ASME FFS-1 and BS 7910, also the CEGBR6 procedure. The results show that the interaction effect among the tip of the cracks is considerably intense when they are near to each other, confirming the tendency of union among them. Also this phenomenon is strongly influenced by the internal pressure in the HIC, caused by the presence of atomic Hydrogen diffused in the structure. In relation to the flaw assessment, it is observed that results are strongly influenced on how the flaw is characterized.

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

Pathologies have always been part of the middle of the construction and are presented in various aspects such as cracks, fissures, moisture, stains, detachments, among others. Its appearance is due to project flaws, construction and maintenance, creating unhealthy environments, unpleasant aesthetics and often with dubious structural safety. In addition, recovery generally has high costs. For this reason, it became important to the review of these conditions in the buildings of the Federal University of Santa Maria, as they are frequented by thousands of users daily and, therefore, should fulfill its function with good performance and ensure security for them. Case studies presented here sought to raise and identify the problems, their causes and types of intervention to be applied to recovery of the buildings. The work was conclusive that the building project phase is crucial for the definition of the conditions. Complete technical projects and integrated, as well as detailing and appropriate specifications combined with an execution quality management system is fundamental to avoid the presence of constructive pathologies. / As patologias sempre fizeram parte do meio da construção civil e apresentam-se sob diversos aspectos como: trincas, fissuras, umidades, manchas, descolamentos, entre outros. Seu surgimento ocorre devido a falhas de projeto, construtivas e de manutenção, gerando ambientes insalubres, de estética desagradável e, muitas vezes, com segurança estrutural duvidosa. Além disso, sua recuperação, geralmente, apresenta altos custos. Por essa razão, tornou-se relevante o levantamento dessas patologias nos prédios da Universidade Federal de Santa Maria, visto que, os mesmos são frequentados por milhares de usuários diariamente e, portanto, devem cumprir sua função com bom desempenho, além de garantir segurança aos mesmos. Estudos de caso aqui apresentados buscaram levantar e identificar os problemas existentes, suas causas e tipos de intervenção a serem aplicadas para recuperação das edificações. O trabalho foi conclusivo de que a fase de projeto da edificação é determinante para a definição das patologias. Projetos técnicos completos e integrados entre si, além de detalhamentos e especificações adequados e aliados a um sistema de gestão da qualidade da execução são fundamentais para evitar a presença de patologias construtivas.

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