Atualmente as indústrias estão desenvolvendo os processos de fabricação com ferramentas de gestão e recursos tecnológicos avançados, visando a redução nos custos internos e aumento na competitividade. A aplicação de programas computacionais como ferramenta de apoio na redução dos custos muitas vezes é inevitável. Cada vez mais o mercado consumidor está exigindo soluções eficazes com preços baixos. No presente trabalho foram realizados ensaios Jominy em corpos de prova fabricados com aço baixa liga da classe ABNT/SAE 4140. Nos ensaios executados foram utilizadas três temperaturas de austenitização diferentes, buscando verificar a influência destas na microestrutura e dureza dos corpos de prova ensaiados. Através dos ensaios realizados foram disponibilizadas equações matemáticas que poderão ser utilizadas em rotinas numéricas que ajudarão na previsão das propriedades mecânicas e metalúrgicas dos materiais tratados em função da distância da extremidade resfriada e da temperatura de austenitização. De maneira geral, os resultados apresentados mostram uma influência das temperaturas de austenitização utilizadas nas propriedades mecânicas e metalúrgicas do material ensaiado. / Nowadays the industries are improving the manufacturing process with management tools and using technological resources, seeking internal costs decrease and consequently competitive increase. The software application as a support tool is inevitable. The market is demanding efficient solutions with low prices. In this paper Jominy tests were performed in sample manufactures with ABNT/SAE 4140 steel. During these tests three different temperatures were performed, seeking to verify their impact on both hardness and microstructure. This information obtained along the tests can be used to create numerical routines to predict the mechanical and metallurgical properties of treated material as a function of Jominy length and austenitization temperature. In general, the results showed an influence of the austenitization temperatures on the mechanical and metallurgical properties of the material.

Esta pesquisa tem por objetivo reunir, compilar e analisar as informações relacionadas à caracterização geotécnica dos depósitos de solos moles do Estado do Rio Grande do Sul, através de dados obtidos de pesquisas anteriores e de projetos de infra-estrutura. O conjunto das informações obtidas nesta dissertação constitui-se em um banco de dados valioso, no qual são disponibilizadas as principais propriedades geotécnicas de argilas e as correlações que possibilitam suas estimativas. O estudo foi dividido em duas regiões, nas quais a ocorrência destes solos é mais freqüente e o investimento em infra-estrutura é importante: Porto Alegre e Rio Grande. Dentro destas regiões, temos ainda algumas subdivisões de vários depósitos estudados, que fornecem as características particulares de cada região. O estudo conta com uma caracterização geológica e um histórico das formações dos solos moles do estado do Rio Grande do Sul. Um extenso levantamento dos índices físicos é apresentado para caracterização e comparação dos dois locais, através do qual são reunidas informações relacionadas a granulometria, índice de vazios, limites de Atterberg, peso especifico natural, umidade natural e outros. Os ensaios de laboratório forneceram o comportamento tensão-deformação-resistência para amostras retiradas dos locais de estudo, fornecendo os parâmetros indispensáveis à completa descrição do comportamento do material, como: resistência não-drenada ao cisalhamento, Su, índice de compressão, ângulo de atrito efetivo, coesão efetiva e nível de préadensamento, OCR. Correlacionando-se também alguns destes parâmetros, é possível estabelecer padrões de comportamento que são consistentes com outros locais já estudados nacional e internacionalmente. A análise dos ensaios de campo completa a caracterização dos depósitos, fornecendo uma visão geral dos perfis de subsolo. O cruzamento de dados de campo e laboratório possibilita o estabelecimento de correlações para a estimativa de Su e OCR para os depósitos. Resultados espúrios são desconsiderados nas análises apresentadas.

Esta dissertação analisa a evolução da irregularidade longitudinal de pavimentos, devida à execução de recapes em concreto asfáltico. Consideraram-se nove trechos de rodovias, totalizando aproximadamente 265 km, com estruturas representativas da malha viária do Estado do Rio Grande do Sul. Registraram-se irregularidades antes e após o recape, e as reduções medidas foram comparadas com valores previstos pelos modelos linear e bilinear propostos pelo programa HDM-4 do Banco Mundial. As diferenças entre reduções previstas e medidas alertaram para a necessidade de ajuste dos modelos em alguns casos, levando em conta as estruturas dos pavimentos e as espessuras de recape analisadas. Propõe-se nesta dissertação valores para os parâmetros ajustáveis dos modelos, com cuja aplicação foram minimizadas as diferenças entre as reduções medidas e previstas. De forma complementar, desenvolveu-se um estudo de sensibilidade para determinar o efeito que as diferenças, por ventura existentes, entre espessuras projetadas e executadas de recape poderiam ter na redução da irregularidade. Também, por meio de uma análise estatística, obteve-se um modelo para previsão da redução da irregularidade em função da espessura do recape e da irregularidade anterior à execução do mesmo.

Os aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) são aços destinados a diversas aplicações estruturais e apresentam resistência mínima especificada de 550 MPa. Estes aços apresentam baixo teor de carbono e contêm pequenas quantidades de elementos de liga para que possam alcançar a resistência especificada no processo de laminação controlada. Dentre os aços ARBL, destaca-se o S700MC, que pertence à classe dos microligados. É um aço de alta resistência, baixo carbono e baixa liga, sendo que a sua alta resistência deriva do refinamento de grão, transformação de fase e endurecimento por precipitação (precipitados de Ni, Ti e ou V). O processamento deste aço envolve laminação controlada sendo exigidos os seguintes requisitos no produto final: boa soldabilidade, bom comportamento em dobramento, boas propriedades de fadiga e boa tenacidade. Diferentes composições de aços S700MC têm sido desenvolvidas, pois dependendo da composição do aço, os parâmetros de laminação controlada (temperatura final de laminação, temperatura inicial de resfriamento, temperatura final de resfriamento, etc.), para se obter a microestrutura e propriedade mecânica desejada, podem ser diferentes. A microestrutura ferrítica-perlítica convencional dos aços ARBL tem sido substituída nesta classe de aços por microestruturas bainíticas. Muitas vezes a bainita formada é considerada “não-tradicional”, devido à uma mistura de produtos de tranformação, gerando uma certa discussão para a terminologia adequada. Aços com microestrutura bainítica são desejáveis devido ao seu favorável balanço de tenacidade e resistência mecânica mais elevada que nos aços ARBL convencionais. Deste modo, o objetivo deste estudo foi avaliar as microestruturas produzidas (preferencialmente bainíticas) em aços da classe S700MC, desenvolvidos com composições diferentes. Estas microestruturas devem conferir a combinação de propriedades desejada através do controle de parâmetros de tratamento térmico, caracterizando-se as transformações de fase envolvidas. Para alcançar este objetivo, foi aplicada a técnica de dilatometria. Esta técnica é eficaz no estudo das transformações de fase no estado sólido que ocorrem nos aços quando XVIII submetidos a tratamentos térmicos, mostrando a evolução dessas transformações através das mudanças dimensionais do material. Neste trabalho três tipos de aço da classe S700MC foram ensaiados em dilatômetro, aplicando-se dois ciclos térmicos diferentes, com o objetivo de se verificar: a influência da taxa de aquecimento nas temperaturas de transformação de fase, Ac1 e Ac3 (variando a taxa de aquecimento: 1, 10, 50 e 100°C/s) e as transformações de fase ocorridas durante o resfriamento (variando as taxas de resfriamento: 0,2, 1, 5, 10, 25, 50, 100 e 200°C/s). Após os ensaios no dilatômetro foi realizada uma caracterização microestrutural nos corpos-de-prova bem como medições de microdureza. Os materiais apresentaram evolução microestrutural semelhante, porém com formação de morfologias complexas. Os resultados mostraram que determinadas taxas de resfriamento aliadas a outros fatores, desenvolvem microestruturas mais favoráveis à obtenção de alta resistência mecânica. / High strength low alloy (HSLA) steels are intended for various structural applications and have specified minimum strength of 550 MPa. These steels have low carbon content and contain small amounts of alloying elements so that they can reach the strength specified in the process of controlled rolling. Among the HSLA steels, is the S700MC, which belongs to a class of microalloyed. It is a high strength steel and low alloy, where its high strength derives from the grain refinement, phase transformation and precipitation hardening (precipitation of Ni, and Ti or V). The processing of this steel involves controlled rolling, the following requirements being demanded in the final product: good weldability, good behavior in bending, good fatigue properties and good toughness. Different compositions of S700MC steels have been developed, because depending on steel composition, the parameters of controlled rolling (final temperature of rolling, initial temperature of cooling, end temperature of cooling, among others), to obtain the microstructure and mechanical property desired, may be different. The conventional ferritic-pearlitic microstructure of HSLA steels have been replaced in this class of steels for bainitic microstructures. Very often, the bainite formed is classified "non-traditional" due the misture of transformation products, developing a discussion about the correct terminology. Steels with bainitic microstructure, are desirable for their favorable balance of toughness and mechanical strength higher than conventional HSLA steels. Thus, the target of this study was to evaluate the microstructures produced (preferably bainitic) in steels of S700MC grade, developed with different compositions. These microstructures should confer the combination of desired mechanical properties, by controlling the parameters of heat treatment and including characterizing the phase transformations involved. To achieve this goal, we applied the technique of dilatometry. This technique is effective in the study of phase transformations in solid state which occur in steels when submitted to heat treatments, showing the evolution of these changes through the changing dimensions of the material. XX At this work, three kinds of S700MC grade were performed in the dilatometer applying two sets of thermal cycle to analyse: the influence of heating rate on the temperatures of phase transformation, Ac1 and Ac3 (changing the heating rate:, 1, 10, 50 and 100°C/s) and the phase transformations during cooling (changing the cooling rate: 0.2, 1, 5, 10, 25, 50, 100 and 200°C/s). After the tests in the dilatometer, was performed a metallographic characterization of each test piece and microhardness measurements. The materials presented similar microstructural, however with the formation of complex morphologies. The results showed that certain cooling rates combined with other factors develop microstructures more favorable to obtain high mechanical strength.

Com o intuito de minimizar os defeitos superficiais em tarugos do lingotamento contínuo, realizou-se o estudo do comportamento das variáveis de oscilação frente aos defeitos superficiais tipo trincas transversais. Buscou-se ao longo deste trabalho, caracterizar as diferentes condições de oscilação em modo de operação diferenciado, com frequência e tempo de estripamento negativo constante em função da velocidade de lingotamento. Foram avaliadas as características físicas e químicas da região no entorno das marcas de oscilação, identificando a distância, profundidade e largura das marcas. As análises utilizadas foram macrografia, micrografia e ensaio não destrutivo de partículas magnéticas nos tarugos e no produto laminado. Os resultados mostram que elevados tempos de estripamento negativo formam marcas mais profundas que, por consequência, impactam na nucleação de sítios de fragilidade para a propagação de trincas transversais. Foi caracterizada a microestrutura das marcas onde foi possível evidenciar a formação dos ganchos e verificar a presença de elementos danosos à qualidade do produto. / In order to minimize surface defects in continuous casting billets the behavior of the variables compared to the oscillating surface defects – transversal cracks – was carried out. It was tried to characterize the different conditions of oscillation (frequency and negative strip time) dependent on the casting speed. It was evaluated the physical and chemical characteristics in the vicinity of the oscillation marks, identifying the distance, depth and width of marks. The analyses used were macrograph, micrograph and non-destructive testing of magnetic particles on billets and rolled products. The results show that highly negative strip time will cause deeper marks and consequently impact in nucleation sites of fragility for propagation of transversal cracks. It was characterized the microstructure of oscillation marks where it was possible to observe the formation of hooks and verify the presence of harmful elements to quality.

As propriedades semicondutoras de filmes passivos foram comparativamente estudadas, em solução tampão de borato pH 9,2 e em BMMITFSI, um Líquido Iônico (LI) a temperatura ambiente com diferentes concentrações de água por medidas de capacitância através da usual abordagem de Mott-Schottky. Para tal, aços inoxidáveis AISI304L e AISI420 foram anodizados a temperatura ambiente em potencial de 1 V em solução tampão de borato e por oxidação térmica ao ar a 400 ºC. Duas regiões que correspondem a semicondutividade dos tipos p e n foram observadas nos eletrólitos em estudo e os valores de capacitância, densidades de dopantes e potenciais de banda plana foram calculados para os filmes de óxido de AISI304L e AISI420. O comportamento eletroquímico nos diferentes eletrólitos foi avaliado através de polarização potenciodinâmica em platina a 25 °C em diferentes velocidades de varredura. Os voltamogramas apresentaram os maiores valores de densidades de corrente para a solução aquosa e LIs com maiores concentrações de água e comprovaram a extensa janela eletroquímica dos LIs. Curvas voltamétricas também foram apresentadas para alguns dos filmes passivos em estudo a 25 °C e 1 mV/s em solução aquosa e LI seco, mostrando os valores de suas densidades de corrente e intervalos de potencial. As propriedades eletrônicas do AISI304L e AISI420 nos diferentes filmes passivos foram avaliadas em solução aquosa e LI seco pela análise de Mott-Schottky. Os resultados obtidos mostraram os maiores valores de capacitância para as soluções aquosas e concentrações de dopantes apresentando alguma similaridade entre as soluções. Os resultados obtidos para LI com diferentes concentrações de água foram avaliados pela mesma análise apresentando valores de capacitância que aumentam com a adição de água. As curvas de Mott-Schottky para LI seco e LI com diferentes concentrações de água apresentaram uma segunda declividade, característica de um nível doador mais profundo. Por meio das medidas de impedância eletroquímica foi possível sugerir circuitos equivalentes e simular os valores dos parâmetros que melhor representam as transformações apresentadas pelos filmes de óxidos. Os resultados obtidos mostraram que pode ser verificada uma correlação entre a resistência da camada de óxido (RC) e os valores da capacitância (Qc). Além disso, os diferentes tipos de óxidos dos aços AISI304L e AISI420 em solução aquosa apresentam apenas uma constante de tempo (τ). Em LI seco, para os mesmos óxidos, duas constantes de tempo são apresentadas, com exceção do óxido anódico do AISI420. LI com diferentes concentrações de água apresentam o desaparecimento de uma das constantes de tempo com a adição de água. / The semiconducting properties of passive films were comparatively studied in borate buffer solution pH 9.2 and in BMMITFSI, a room temperature Ionic Liquid (IL), with different concentrations of water by capacitance measurements and by the usual Mott- Schottky approach. For this purpose, stainless steel AISI304L and AISI420 were anodized at room temperature at a potential of 1 V in borate buffer solution and by thermal oxidation in air at 400 ºC. Two regions corresponding to p and n-type semiconductive behavior were observed in the studied electrolytes and the values of capacitance, dopant concentrations and flat band potential were calculated for the oxide films on AISI304L and AISI420. The electrochemical behaviour in different electrolytes was evaluated by potentiodynamic polarization in platinum at 25 ºC with different scan rates. The voltammograms showed the highest values of current densities for the aqueous solution and ILs with higher concentrations of water and demonstrated the wide electrochemical window of ILs. Voltammetric curves were also presented for some of the passive films studied at 25 ºC and 1 mV/s in aqueous solution and dry IL, showing the values of their currents densities and potential range. The electronics properties of AISI304L and AISI420 of the different passive films were evaluated in aqueous solution and dry IL by the Mott-Shottky analysis. The results showed the highest capacitance values for aqueous solution and concentrations of dopants showing some similarity between the solutions. The results obtained for IL with different concentrations of water were evaluated by the same analysis, showing increased capacitance values with the addition of water. The Mott-Schottky curves for dry IL and IL with different concentrations of water presented a second slope, characteristic of a deeper donor level. By the electrochemical impedance measurements equivalent circuits were proposed and simulate the values of the parameters that best represent the changes occurred in the oxide film. The results showed that there is a correlation between the resistance of the oxide layer (Rc) and the capacitance values (Qc). Furthermore, the different types of oxides formed on AISI304L and AISI420 in aqueous solution have just one time constant (τ). In dry IL, for the same oxides, two time constants are observed except for the anodic oxide AISI420. One of the time constants vanishes when water is added to IL.

Esta dissertação analisa a evolução da irregularidade longitudinal de pavimentos, devida à execução de recapes em concreto asfáltico. Consideraram-se nove trechos de rodovias, totalizando aproximadamente 265 km, com estruturas representativas da malha viária do Estado do Rio Grande do Sul. Registraram-se irregularidades antes e após o recape, e as reduções medidas foram comparadas com valores previstos pelos modelos linear e bilinear propostos pelo programa HDM-4 do Banco Mundial. As diferenças entre reduções previstas e medidas alertaram para a necessidade de ajuste dos modelos em alguns casos, levando em conta as estruturas dos pavimentos e as espessuras de recape analisadas. Propõe-se nesta dissertação valores para os parâmetros ajustáveis dos modelos, com cuja aplicação foram minimizadas as diferenças entre as reduções medidas e previstas. De forma complementar, desenvolveu-se um estudo de sensibilidade para determinar o efeito que as diferenças, por ventura existentes, entre espessuras projetadas e executadas de recape poderiam ter na redução da irregularidade. Também, por meio de uma análise estatística, obteve-se um modelo para previsão da redução da irregularidade em função da espessura do recape e da irregularidade anterior à execução do mesmo.

Este trabalho apresenta um sistema microcontrolado para aquisição dinâmica de sinais. O sistema possui condicionadores analógicos para três canais de entrada, possibilitando a leitura de sinais diferenciais provenientes de transdutores ligados em ponte de Wheatstone. Estes condicionadores provêem tensão de excitação AC, com portadora de 5 kHz. A parte digital do sistema baseia-se no microcontrolador Intel 80C196. Apresenta interface com o usuário através de teclado e mostrador de cristal líquido. A taxa de aquisição é de 1000 amostras/s e o armazenamento dos dados é feito em memória Flash de 4 Mbits. Também possibilita comunicação digital serial com um microcomputador tipo PC para análise e tratamento dos dados adquiridos. Um protótipo do equipamento foi montado interligando as partes analógica e digital. Para a calibração dos condicionadores de sinais foi adotado o procedimento de calibração estática, tendo como referência uma unidade de calibração resistiva padrão. Foi determinado o comportamento dos condicionadores através de ensaios dinâmicos, sendo apresentados gráficos de resposta em amplitude e fase em função da freqüência do sinal de entrada. Os dados resultantes de ensaios estáticos e dinâmicos foram adquiridos por um osciloscópio digital e pelo sistema de aquisição desenvolvido. São mostrados gráficos comparativos dos sinais obtidos com ambos os equipamentos.

Neste trabalho, são apresentados os resultados obtidos em estudos realizados com o propósito de compreender e quantificar o desempenho de estruturas de pavimentos flexíveis em concreto asfáltico submetidas a ensaios acelerados em escala real com um simulador linear de tráfego. Para tornar possível o monitoramento evolutivo da degradação oferecida por pavimentos flexíveis ao longo do tempo, em termos dos mecanismos principais que condicionam a vida de serviço deste tipo de estrutura, foram construídas e instrumentadas seis seções experimentais, das quais duas foram submetidas aos esforços das cargas do tráfego durante o desenvolvimento deste trabalho. O monitoramento das condições funcional e estrutural das pistas experimentais permitiu o estabelecimento de modelos de regressão que reproduzem o desempenho dos pavimentos em termos da evolução do trincamento do revestimento asfáltico, ocorrência de afundamentos em trilha de roda e evolução das tensões verticais no subleito Os pavimentos foram instrumentados com medidores de tensões e deformações instalados em diferentes pontos no seu interior. Analisam-se processos para cálculo de tensões e deformações em estruturas de pavimentos flexíveis com base na interpretação da instrumentação instalada nas pistas experimentais. Foram investigados aspectos relativos à previsão do desempenho estrutural das seções avaliadas, visando trazer subsídios para a estruturação de modelos de previsão de desempenho. Foi confirmada uma tendência logarítmica de crescimento dos afundamentos em trilha de roda com o tráfego acumulado. Conclui-se pela necessidade da identificação de fatores de correção para determinação de tensões através de células de tensão total em solos. Os resultados das avaliações realizadas revelam que os módulos de elasticidade retroanalisados do FWD e da viga eletrônica se mostraram adequados à interpretação do desempenho estrutural dos pavimentos experimentais. Em contrapartida, os módulos de elasticidade derivados de ensaios laboratoriais, realizados em diferentes épocas, não refletiram as condições apresentadas pelos pavimentos no campo.

Esta tese de doutorado apresenta o desenvolvimento de um equipamento de ensaios de laboratório do tipo simple shear, montado no Laboratório de Geotecnologia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LAGEO/UFRGS). Neste trabalho é apresentada a revisão bibliográfica que embasou o projeto do equipamento simple shear. O projeto completo deste equipamento é apresentado no Anexo I. No texto são comentadas as características especiais deste equipamento e a aplicabilidade do ensaio simple shear, além dos procedimentos utilizados nos ensaios simple shear. Dois solos arenosos foram selecionados para ensaio neste equipamento; são feitas considerações sobre parâmetros de resistência ao cisalhamento e de deformabilidade de solos arenosos, e é apresentada uma caracterização destes materiais. Em seguida são apresentados os resultados dos ensaios simple shear realizados nos dois solos, denominados de Areia Clara e Areia Escura. Foram realizados nestes solos ensaios simple shear drenados em corpos de prova secos e inundados. Os resultados dos ensaios simple shear foram discutidos e comparados com resultados de ensaios de cisalhamento direto e triaxial, previamente realizados nos mesmos solos. A comparação entre os parâmetros de resistência ao cisalhamento obtidos com resultados destes ensaios mostrou valores similares entre os ensaios de cisalhamento direto e simple shear, entretanto, a comparação com os ensaios triaxiais apresentou maiores diferenças. / This doctoral thesis presents the development of a simple shear laboratory testing equipment. This equipment was built in the Geotechnology Laboratory of Federal University of Rio Grande do Sul (LAGEO/UFRGS). This work presents a literature review about simple shear equipments, which was the basis for the design. The full design of this equipment is shown in Annex I. The special features of this device are commented in the text, together with the applicability of the test and testing procedures. Some considerations about shear strength and the deformability parameters of sandy soils have been made. Two sandy soils, named Light Sand and Dark Sand, are then described. Results of simple shear tests performed with both sandy soils are shown and compared with results of other tests, such as triaxial and direct shear tests, performed with the same soils. With regard to shear strength, the results of simple shear tests in comparison with the results of direct shear tests are similar. However, the same comparison with de triaxial results showed larger disparity.