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[en] A DEVICE PROPOSAL AND EVALUATION FOR PIPE GEOMETRY RECOVERY DUE TO SMOOTH PLAIN DENT DAMAGE / [pt] DESENVOLVIMENTO DE DISPOSITIVO PARA A RECUPERAÇÃO DA GEOMETRIA DE DUTOS DANIFICADOS POR AMASSAMENTOGUSTAVO JOSE SIMOES 25 October 2005 (has links)
[pt] Este trabalho objetiva o projeto, a construção e teste de
um dispositivo para a
recuperação da geometria de tubulações danificadas
externamente por amassamento.
O dano a ser reparado é caracterizado por mossas sem
cava, implicando em uma
alteração suave da superfície sem a ocorrência de
defeitos ou de redução na espessura
da parede do duto. Considera-se ainda que esta
perturbação geométrica provocada
pelo amassamento não afete a integridade de eventual
cordão de solda presente na
tubulação. Para a definição dos parâmetros geométricos
dos corpos de prova, da carga
de operação requerida nos ensaios e do material de
construção do dispositivo
(ferramenta) foram utilizados resultados de modelos
analíticos aproximados e de
soluções por elementos finitos. Neste caso, a
representação da tubulação utilizada nos
testes numéricos da operação do dispositivo considerou
modelos com elementos de
cascas finas incluindo efeitos não-lineares associados ao
comportamento do material,
a grandes deslocamentos e ao contato entre superfícies.
Estas simulações numéricas
permitiram avaliar-se as condições de solicitação e do
funcionamento do dispositivo,
necessárias para a execução dos procedimentos
experimentais e para a identificação
da integridade estrutural da tubulação ao final dos
ensaios. Testes experimentais de
operação do dispositivo foram realizados em dois
especimens tubulares de aço:
API5LGrB, com valor nominal de diâmetro 355.6mm (14aspas)
e espessura 6.35mm
(0.25aspas), ambos com 5m de comprimento. Nestes
especimens, também instrumentados
com extensômetros elétricos, foram inicialmente impostos
amassamentos por
punções com geometrias padronizadas do tipo esférico e
cilíndrico (especimens de
aço API5LGrB) e que resultaram na redução em 15% no
diâmetro da tubulação. Em
seguida, utilizando-se o dispositivo projetado para o
desamassamento dos dutos, promoveu-se a recuperação da
geometria de forma a deixar aparente uma indentação
não superior a 5% do seu diâmetro nominal. Ensaios de
inspeção não-destrutivos,
realizados apos os procedimentos experimentais nos dutos,
permitiram verificar-se a
integridade das tubulações, revelando em ambos os casos a
inexistência de
descontinuidades na superfície do material . Utilizando-
se ensaios numéricos e
experimentais, uma metodologia foi desenvolvida para o
dimensionamento ,
construção e a avaliação do protótipo de um dispositivo
com as características de
portabilidade e de operação adequadas à utilização com
robôs autômatos de
posicionamento remoto no interior de tubulações
(G.I.R.I.N.O./CENPES, p. ex.). / [en] This work deals with design, construction and testing of a
tool device for the
repair of externally damaged pipes. It is aimed for
repairing the so called smooth
plain dent type of damage, with no reduction in the pipe
wall thickness or any
damage in the pipe welding. Geometric parameter
definitions and required loading
for the testing specimens and, the requirements for
material properties to the device
design and operation were obtained using simplified
analytic solutions and finite
element modeling analyses. Tested pipes were first
numerically evaluated using finite
element analyses, comprising thin-wall shell element
models with non-linear material
behavior, large displacements and surface contact effects.
These numerical
simulations allowed for the device functioning and loading
evaluations, set
requirements for the experimental procedure used and
furnished a measure for the
pipe structural integrity at the experiment`s onset.
Experiments were performed on
two 355.6mm diameter, 5m long , API class steel pipes:
5LGrB, with 6.35 thickness.
Dents were applied to these specimens, monitored by
electric strain-gages, by
indenter tools with standard cylinder and sphere surface
shapes causing a 15%
reduction in the pipe diameter. Recovering of each pipe
cross-section roundness was
then imposed by a designed tool device, restoring its
diameter measure to more than
95% of its original (nominal) value. Following this
procedure, non-destructive tests
were done with the pipes, with no damages in their
material integrity found.
Considering the obtained numeric and experimental results,
a methodology has been
proposed for design, construction and evaluation of a
prototype device for piping
damage recovery with the characteristics of good
portability and operation, allowing
for its use with remote operated robots
(G.I.R.I.N.O./CENPES, for example).
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[en] MODERN EXPERIMENTAL TECHNIQUES WITH AN EMPHASIS ON INFRARED THERMOGRAPHY TO THE ASSESSMENT OF FATIGUE COMPONENTS WITH DENTS / [pt] TÉCNICAS EXPERIMENTAIS MODERNAS, COM ÊNFASE NA TERMOGRAFIA INFRAVERMELHA PARA AVALIAÇÃO DE COMPONENTES DE FADIGA COM MOSSASVITOR EBOLI LOPES PAIVA 08 June 2020 (has links)
[pt] A termografia infravermelha tem sido usada como uma técnica de avaliação não destrutiva para detectar falhas nos componentes estruturais, desempenhando um papel importante nos programas de inspeção de fabricação, inspeção em serviço e manutenção. Um programa de investigação foi lançado com o objetivo de
apresentar combinações de métodos analíticos, experimentais e numéricos para prever e monitorar o início da fadiga e a progressão dos danos à fadiga em equipamentos como vasos de pressão, tanques, tubulações e dutos com mossas ou anomalias complexas. O monitoramento do início e propagação da fadiga nas
amostras reais utilizou técnicas de inspeção por infravermelho não destrutivo. Análise termoelástica de tensão (TSA), correlação tridimensional de imagem digital (3D-DIC) e strain gages de fibra óptica Bragg (FBSG) foram utilizados para determinar deformações em locais de fadiga em pontos críticos. Os campos de deformação determinados a partir das medições experimentais e do método de elementos finitos (MEF) foram combinados com a equação de vida-de-fadiga de Coffin-Manson e a regra de dano por fadiga de Miner para prever a vida de fadiga (N). Os resultados das amostras tubulares testadas de 3 m de comprimento contendo mossas de formato complexo foram relatados e analisados completamente. Este
trabalho confirmou que os métodos infravermelhos de avaliação rápida de fadiga são ferramentas práticas e eficientes que podem fornecer resultados confiáveis, não destrutivos e rápidos acerca do comportamento à fadiga dos materiais. Uma boa concordância entre as estimativas de vida em fadiga e a vida real de mossas com geometria complexas em dutos só pode ser atingida se medições precisas ou
determinações numéricas das deformações circunferenciais que atuam nos pontos de interesse forem acopladas a curvas de fadiga deformação-vida adequadas. Acoplando uma técnica experimental para determinar com precisão a geometria das mossas com uma técnica de análise numérica de deformações fará com que sejam obtidas boas estimativas de deformação das posições críticas que serão combinadas
com as curvas de fadiga baseadas na relação deformação-vida. As presentes conclusões podem ser aplicadas a outras estruturas que podem apresentar mossas, como tanques e vasos de pressão. / [en] Infrared thermography has been used as a nondestructive evaluation (NDE) technique to detect flaws in structural components, playing an important role in manufacturing inspection, in-service inspection and maintenance programs. An investigation program was launched with the objective of presenting combinations of analytical, experimental and numerical methods to predict and monitor fatigue initiation and fatigue damage progression in equipment such as pressure vessels, tanks, piping and pipelines with dents or complex-shaped anomalies. The monitoring of fatigue initiation and propagation in the actual specimens used nondestructive inspection techniques such as thermoelastic stress analysis (TSA), three-dimensional digital image correlation (3D-DIC) and fiber optic Bragg strain gages (FBSG) to determine strains at fatigue hot spots locations. Strain fields determined from the experimental measurements and from the finite element method (FEM) were combined with the fatigue Coffin-Manson strain-life equation
and the Miner s fatigue damage rule to predict fatigue life (N). Results from tested 3m long tubular (with nominal dimensions: 324mm external diameter and 6.35mm wall thickness) specimens containing complex-shaped dents were reported and fully analyzed. This work confirmed that infrared rapid fatigue assessment methods are practical and efficient tools that can provide a reliable, non-destructive and
faster results about the fatigue behavior of materials. Good agreement among fatigue life estimations and actual fatigue lives of complex dent shapes in pipeline specimens can only be achieved if accurate measurements or numerical eterminations of the circumferential strains actuating at the dent hot-spots were coupled with suitable fatigue strain-life curves. Coupling an experimental technique for accurately determining dent shapes to a numerical strain analysis technique will lead to good hot-spot strain estimations to be combined with the strain-life fatigue curves. The present conclusions can be applied to other structures that may present dents such as tanks and pressure vessels.
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[en] COUPLING LIMIT STATES TO STRUCTURAL RELIABILITY ASSESSMENT OF PIPELINES AND STRUCTURES / [pt] ACOPLAMENTO DE ESTADOS LIMITES NA AVALIAÇÃO DA CONFIABILIDADE ESTRUTURAL DE DUTOS E ESTRUTURASJOSE DE JESUS LEAL CARVAJALINO 10 June 2013 (has links)
[pt] Neste trabalho são apresentados conceitos usados na avaliação da
confiabilidade estrutural com o objetivo de calcular a probabilidade de falha de
uma estrutura enquanto ela atende aos fins para os quais foi projetada durante sua
vida útil. Uma metodologia de análise de confiabilidade estrutural foi
desenvolvida, tendo como foco os dutos de transporte de óleo e gás natural,
embora possa ser aplicada a diferentes equipamentos. A metodologia permite o
acoplamento de diferentes eventos que possam ocorrer na vida de uma estrutura.
Entende-se por eventos a aparição de defeitos por diferentes vias: processos
corrosivos, danos por terceiros, operações incorretas, etc., ou, eventos
relacionados à inspeção da estrutura, duto ou equipamento. Cada evento é descrito
por uma função de estado limite do tipo capacidade x demanda. O acoplamento
desses estados limites é dado pela união ou interseção deles (sistemas em série,
paralelo, ou combinação deles). A análise é reduzida ao cálculo da confiabilidade
de um sistema, cuja solução é feita usando a função padrão multinormal e os
métodos de primeira ordem FORM, para o cálculo da probabilidade de falha de
cada estado limite, e os métodos do produto das probabilidades condicionais PCM
e I-PCM, para o cálculo da probabilidade de falha do sistema através da integral
multinormal. As informações obtidas dos resultados desta metodologia podem ser
úteis na geração de planos de inspeção, análises preditivas e análises de risco, para
contribuir na tomada de decisões sobre prazos e técnicas de inspeção a serem
empregadas. A metodologia mencionada acima pode ser implementada em um programa de gerenciamento de confiabilidade estrutural, o qual deve ser capaz de
acoplar todos os eventos, os dados conhecidos, as incertezas próprias dos dados e
as novas informações ao longo da vida útil de uma estrutura. / [en] This work presents concepts used in the assessment of structural reliability
in order to calculate the probability of failure of a structure as it serves the
purposes for which it was designed during their lifetime. A methodology for
structural reliability analysis has been developed for the pipeline transportation of
oil and natural gas, although, this methodology can be applied to different
equipment. The methodology allows the coupling of different events that may
occur in the life of a structure. The events can be understood as defects by
corrosion, damage by third parties, incorrect operations, etc. or events related to
inspection of the structure, pipeline or equipment. Each event is described by a
limit state function of the type capacity vs. demand. The coupling of these states
limit is given by the union or intersection of these (series systems, parallel
systems, or combination of them). The analysis is reduced to system reliability
computation and the solution is reached using the integration of the standard
multinormal function and first order reliability methods- FORM to calculate the
probability of failure of system. The multinormal integral is computation using the
product of conditional marginal method-PCM and the improvement of PCM
method. The results obtained of this methodology may be useful in the generation
of inspection plans and in predictive and risk analysis. The methodology
described can be implemented in a structural reliability management program. The
program should be able to coupling all events that occur in the lifetime of a
pipeline or structure.
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[en] COMPOSITE SLAB SYSTEM FOR RESIDENTIAL CONSTRUCTIONS USING COLD FORMED STEEL PLATES WITH EMBOSSMENTS / [pt] SISTEMA DE LAJE-MISTA PARA EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS COM O USO DE PERFIS EMBOSSADOS DE CHAPA DOBRADAJULIANA DA CRUZ VIANNA 29 August 2005 (has links)
[pt] Nos trabalhos já concluídos nesta linha de pesquisa foram
desenvolvidos
protótipos de deck-metálico (steel-deck), empregando-se
diversas formas de
ligação entre a chapa de aço e o concreto armado, tais
como: corrugações de
alma (Andrade, 1986), parafusos auto-brocantes (Takey,
2001), septos em perfís
tipo bandeja (Vieira, 2003) e corrugações circulares
profundas (Beltrão,2003).
Com a intenção de se desenvolver um novo perfil metálico
que apresentasse
uma boa aderência mecânica entre o concreto e o aço e com
características de
comportamento dúctil, estudou-se várias formas da seção
transversal ideal.
Variáveis como peso, altura, espessura, tensão de
escoamento, vão máximo, e
capacidade de suporte de carga foram consideradas. Após
definição e
otimização da seção do perfil metálico, foi efetuado um
estudo experimental
composto de uma série de ensaios. Foram executados dois
ensaios de
arrancamento (pull-out), nove ensaios de flexão do perfil
metálico e um ensaio
em escala real da laje mista. Os ensaios tipo pull-out
foram executados para
estabelecer a carga última de deslizamento na interface
aço/concreto. Os
ensaios dos perfis metálicos serviram para verificar a
rigidez dos mesmos
durante a fase de concretagem. Procurou-se com o ensaio em
escala real
determinar a resistência última da estrutura, o modo de
ruína, as deflexões e as
deformações. A fase final compreendeu a comparação dos
resultados
experimentais com os dos trabalhos desenvolvidos por Takey
e Beltrão, bem
como com resultados teóricos para validação de resultados
do sistema proposto
de laje mista. / [en] The research work in composite slabs so far conducted has
investigated
various alternatives for the development of an economic
and efficient composite
slab system. These alternatives evaluated the
effectiveness of the concrete to
steel plate bonding by means of: web corrugations
(Andrade, 1986), self-drilling
bolts (Takey, 2001), cold formed channel sections with
diaphragms (Vieira,
2003), and the used of deep circular corrugations,
(Beltrão, 2003). The present
investigation main objective was to develop a cold formed
profile presenting an
efficient connection between the concrete and the steel
profile that yields a
ductile behaviour for such system. The first step of the
investigation was devoted
to the assessment of an optimum cold-formed profile
geometry. This task was
made taking into account parameters like: profile weight,
plate thickness, yield
stress, maximum span and load carrying capacity among
others. Following the
definition of the optimum cold formed steel profile an
experimental program was
conceived and executed. The first part of the experiments
consisted on pull-outs
tests made to access the concrete to steel bond
resistance. This was followed by
simple supported tests on the cold formed steel profile to
evaluate their stiffness
during concrete casting operation. Finally a full-scale
composite slab system was
performed. The main aim of this test was to determine the
composite system load
carrying capacity, typical failure modes, associated
stresses and displacements.
The final phase of this dissertation depicts comparisons
of the already mentioned
experiments to other tests made by Takey (Takey, 2001),
and Beltrão (Beltrão,
2003), as well as comparison of theoretical results, to
validate the proposed
composite slab system results.
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