ABSTRACT An evaluation of glass reinforced plastic pipe stub-flange behaviour during hydrostatic pressure testing is presented. Similar flanges made according to different manufacturing methods were analysed. Linear static analysis using MSC Patran / Nastran was performed to predict the critically loaded regions subjected to high stress concentrations. These regions were used for experimental strain gauge locations. Hydrostatic testing designed according to BS 5480 and ASTM F 37 was performed on assembled flange joints to initiate both leakage and ultimate material failure. Experimental strain results were compared to finite element numerical results at the selected locations. Fibre dominated failure characterised by cracks extending through the stub and matrix dominated failure characterised by interlaminar debonding were noticed. The need for further work analyzing GRP flanges subject to mechanical load and taking into account induced residual thermal stress effects is suggested.

Os nervos periféricos são extensões do sistema nervoso central e responsáveis pela interação das atividades das extremidades, em suas funções sensitiva e motora. São vulneráveis aos mesmos tipos de traumas que afetam outros tecidos: contusão, compressão, esmagamento, estiramento, avulsão e laceração. Desta forma, a interrupção de continuidade da estrutura do nervo, por algum tipo de trauma, resulta na interrupção de transmissão dos impulsos nervosos e na desorganização de suas atividades funcionais. Para tanto, em vista da evolução tecnológica e o desenvolvimento de equipamentos mais sofisticados, a microcirurgia vem ganhando cada vez mais espaço no campo da investigação experimental referente a recuperação de nervos periféricos lesionados. Em uma secção simples, sem perda tecidual, a neurorrafia denominada término-terminal apresenta bons resultados, contudo, quando ocorre perda de tecido nervoso ou, não se têm mais os cotos distais do nervo, outras técnicas devem ser empregadas, até porque, não se pode de modo algum tencionar o nervo numa tentativa de coaptá-lo novamente. Várias técnicas de tubulização utilizando-se materiais biológicos e não biológicos, para criar um meio por onde ocorrerá a regeneração nervosa já foram ou ainda estão sendo testados com resultados insatisfatórios sob o aspecto funcional.É sabido que em um trauma sem perda tecidual, numa neuropraxia, por exemplo, o nervo recupera espontaneamente de forma satisfatória. É sabido também que em um feixe vásculo-nervoso, o nervo periférico encontra-se em íntimo contato com a adventícia de artérias e veias. A adventícia dos vasos é constituída por tecido conjuntivo frouxo, rico em adipócitos. Assim, em um trauma, os neuritos oriundos do coto proximal do nervo lesado, ficam diretamente em contato com esses adipócitos. Seguindo este raciocínio, e com base em trabalhos anteriores onde foi usada veia preenchida com músculo esquelético a fresco como enxerto, decidimos testar a possibilidade de crescimento axonal por meio de enxerto com tubo de polietileno preenchido por tecido adiposo autólogo. Para tanto será utilizado um tubo com 12 mm de comprimento por 0,25 mm de diâmetro, com poros de 80 µm de diâmetro, preenchido com tecido adiposo in natura retirado das adjacências do referido nervo, na tentativa de se recuperar o nervo isquiático. A certificação do sucesso da recuperação do nervo será feita por meio de técnicas de microcirurgia, microscopia e morfometria. O enxerto de polietileno mostrou ter resistência a pressões, uma vez que não foi observado colapso estrutural. A gordura mostrou ser bom material trófico já que no grupo onde a utilizou apresentou resultados mais próximos do controle final. / Peripheral nerves are extensions of the central nervous system and are responsible for the interaction of the activities of the extremities in their sensory and motor function. They are vulnerable to these types of injuries that affect other tissues: contusion, compression, crush, stretch, tear and avulsion. Thus, the interruption of continuity of the nerve structure, due to some sort of trauma, results in the interruption of transmission of nerve impulses and disruption of their functional activities. Therefore, in view of technological evolution and development of more sophisticated equipment, microsurgery is gaining more space in the field of experimental research concerning the recovery of injured peripheral nerves. In a single section, without loss of tissue, called the end-terminal neurorrhaphy was also good, however, when there is loss of nervous tissue or, if not longer have the distal nerve stumps, other techniques must be employed, because, in any circumstance the nerve should be tensioned as an attempt to coaptation again. Several techniques of tubing, using biological materials and non-biological means to create a place where nerve regeneration have been or are still being tested with unsatisfactory results in the functional aspect. It is known that in a trauma without loss of tissue, a neuropraxia, for example, the nerve recovers spontaneously and satisfactorily. It is also known that in a neurovascular bundle, the peripheral nerve is in close contact with the adventitia of arteries and veins. The adventitia of the vessels is composed of loose connective tissue rich in adipocytes. Thus, in trauma, the neurites from the proximal stump of injured nerve, are directly in contact with these adipocytes. Following this reasoning, and based on previous work where it was used vein filled with fresh skeletal muscle as a graft, decided to test the possibility of axonal growth by grafting polyethylene tube filled with autologous adipose tissue. For that will be used with a tube 12 mm long and 0.25 mm in diameter, with pores of 80 microns in diameter, filled with fresh adipose tissue removed from the vicinity of that nerve, in an attempt to recover the sciatic nerve. Certification of successful nerve recovery will be done through microsurgical techniques, microscopy and morphometry. The graft polyethylene proved to have pressure resistance, since no structural collapse was observed. The fat was found to be good material as trophic group which had used the results closer to the ultimate control.

A dilatação térmica é um problema com o qual os engenheiros de tubulação frequentemente precisam lidar, já que parte do papel destes prossionais é controlar as dilatações lineares totais e minimizar tensões e forças associadas a este fenômeno físico. O projeto de sistemas de tubulação é guiado por normas, sendo a ASME B31.3 (2010) certamente a mais utilizada no Brasil e nos Estados Unidos. Para a referida norma o sistema de tubulação, do ponto de vista térmico, é avaliado com base em uma temperatura de projeto constante e uniforme denida pelos critérios desta norma, temperatura esta normalmente estabelecida com base na temperatura de regime permanente. Estes critérios são sucientes para garantir a integridade estrutural da tubulação em virtude da forma como as tensões admissíveis e atuantes estão estabelecidas, contudo, a norma é omissa em relação ao transiente térmico e a dilatação linear da tubulação durante esse período. Tal dilatação poderá estar associada a forças transmitidas pela tubulação a equipamentos e estruturas, forças essas negligenciadas pela ASME B.31.3 e a literatura em geral. Esse trabalho apresenta as equações envolvidas no problema do transiente térmico de tubulações e, baseando-se nos resultados de simulações numéricas e na mecânica classicamente adotada pela Engenharia de Tubulação para computar forças, faz uma discussão a respeito das forças associadas à dilatação no período do transiente térmico. Vericou-se que quanto maior a velocidade do escoamento, maior o número de Nusselt e maior a difusividade térmica do material do tubo, maior será a taxa de aquecimento da tubulação e que, quanto maior essa taxa de aquecimento e o coeciente de dilatação, maior será a taxa de dilatação linear do tubo. Além disso, a força associada à dilatação linear passa a ser transmitida ao ponto xo (ancoragem ou trava) de forma abrupta e aumenta de forma intermitente até o seu máximo valor, para então cair ao seu mínimo valor de forma extremamente abrupta, sendo este valor mínimo o obtido nas análises usuais de sistemas de tubulação. / Thermal expansion is a problem the pipe engineers often have to deal with, since it is important to control the total linear thermal expansion and minimize stresses and forces associated with this physical phenomenon. The design of pipe systems is guided by standards, being ASME B31.3 (2010) certainly the most used in Brazil and the United States. For this standard the pipe system, from the thermal standpoint, is evaluated based on a constant and uniform design temperature, being this normally referenced by the steady state value. These criteria are sucient to ensure the pipe structural integrity due to the way the admissible and acting stresses are established; however, the standard is silent regarding the thermal transient and the pipe linear thermal expansion during this period. Such thermal expansion may be associated with forces transmitted by the pipe to equipment and structures, neglected by ASME B.31.3 and the literature. This work presents the equations involved in the pipe thermal transient problem. Based on the results of numerical simulations and the procedures normally used by Pipeline Engineering to compute forces, a discussion is made about the forces associated with the thermal expansion in the period of the thermal transient. It was found that the higher the ow velocity, the Nusselt number and the thermal diusivity of the pipe material, the higher the pipe heating rate. Besides, it was found that the higher the heating rate and the thermal expansion coecient, the higher the linear thermal expansion rate of the pipe. Moreover, the force associated with the linear thermal expansion starts to be transmitted to the pipe xed point (anchor or stop) in an abrupt way and increases intermittently until its maximum value, then falls to its minimum value in an extremely abrupt way, being this minimum value the load obtained in the usual pipe load analysis.

Syftet med detta arbete är att simulera ett värmesystem i COMSOL Multiphysics, Pipe Flow Module, Non-Isothermal Pipe Flow som innehåller ekvationer och randvillkor för att modellera inkompressibel strömning och värmeöverföring i rör. Data om processen och dess komponenter har samlats in från industrin där arbetet är utfört och i vissa fall modifierats för att bättre beskrivas i programmet. Utifrån insamlad data har en modell byggts upp och två simuleringar har gjorts. En stationär för starten av systemet, den har sedan legat till grund för en dynamisk som simulerar förloppet från start till normaldrift. Tiden det tar för det aktuella fallet att nå drifttemperatur är 16 timmar. En felströmning upptäcktes samt att en av pumparna inte kommer att klara en start från 20 °C.

Neste trabalho são apresentados diversos métodos de localização de vazamentos, desde as técnicas e equipamentos mais elementares, como a inspeção visual e o geofone mecânico, até o uso dos sofisticados armazenadores de ruídos e de modelação computacional. Algumas dessas técnicas são amplamente difundidas e largamente utilizadas pelas empresas de saneamento, outras porém, constituem-se em ótimas promessas para o aperfeiçoamento do controle das perdas físicas nos sistemas de abastecimento. É dada ênfase na utilização do diagrama de resposta em freqüência para localizar e quantificar vazamentos, com especial aplicação às adutoras de água tratada. A técnica de utilização da resposta em freqüência desenvolvida por Lee et al. (2005) é esmiuçada, inclusive acerca do impacto que um vazamento impõe ao diagrama de resposta em freqüência. São abordadas as formas de obtenção do referido diagrama, tanto do ponto de vista do modelo matemático e computacional, quanto dos ensaios de campo necessários. / This work presents some methods for leak location, from de most elementary techniques and equipments, as visual inspection and mechanical geophone, until using sophisticated noise data-logger and computational modeling. Some of these techniques are very well issued and largely used by water companies, but others play excellent promises for the improvement of leak control in systems of water supply. The pattern of the frequency response diagram is used for leak location and quantification, with special application in drinking water pipelines. The frequency response technique developed by Lee et al. (2005) is studied in details, including the impact produced by the leak on the frequency response diagram. The ways to obtain the frequency response diagram, by using mathematical and computational models or necessary field data survey, are also discussed.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma técnica construtiva inédita para dutos enterrados intitulada Geovala. Esta técnica consiste na instalação de um geossintético sobre uma vala, preenchida ou não com material fofo, localizado acima do duto com o principal objetivo de reduzir os esforços que atingem a estrutura. Para contribuir na avaliação do sistema proposto foi realizado um programa de ensaios em pequenas e grandes dimensões no laboratório de geossintéticos da Escola de Engenharia de São Carlos EESC/USP. Neste programa de ensaios foi possível verificar que o sistema Geovala pode reduzir drasticamente as tensões na parede do duto e na envoltória de solo ao redor do duto. Além disso, um método analítico foi proposto para prever os deslocamentos verticais, deformações e esforços de tração gerados no geotêxtil, durante o rocesso construtivo e sobrecarga. Finalmente, verificou-se que os deslocamentos do geotêxtil previstos pelo método foram similares aos deslocamentos registrados nos ensaios experimentais. / This thesis presents the development of an unpublished constructive technique for buried pipes entitled Geovala. This technique comprises of the installation of a geosynthetic over a trench, filled or not with soft material, located above the pipe with the main objective of reducing the loads on the structure. To evaluate the proposed technique small and large scale testing programs were carried out at the laboratory of geosynthetics of the School of Engineering at Sao Carlos EESC/USP. In this testing program it was possible to verify that the Geovala system can reduce drastically the loads on the walls of the pipe and in the surrounding soil. Besides, an analytical method was proposed to predict the vertical displacement, deformations and tensile stress on the geosynthetic, during the constructive process and surcharge. Finally, it was verified that the displacements of the geotextile predicted by the analytical method were similar to the displacements recorded in the experimental tests.

O presente trabalho tem por objetivo desenvolver um aparato experimental para estudar, em modelo físico de escala reduzida, o comportamento mecânico de um duto enterrado submetido a variações do estado de tensões da massa de solo circundante e a um potencial movimento de massa gravitacional, com avaliação concomitante das deformações desenvolvidas no solo por meio da técnica de correlação de imagens digitais. A alteração do estado de tensão no maciço foi feita por meio da aplicação de incrementos de inclinação ao modelo. Foram realizados ensaios com o duto nas posições transversal e longitudinal no interior da caixa de ensaios, enterrado em areia pura e seca, com razão entre altura de cobertura e diâmetro do duto de 3,55. A compacidade do maciço, controlada por meio da utilização da técnica de chuva de areia, foi avaliada nas situações densa (D = 111,5 %) e fofa (Dr = 58,2%). O comportamento mecânico do duto foi avaliado por meio de instrumentação para medição da deformação específica e deflexão da parede, sendo verificado efeito de flexão lateral no duto disposto na transversal, com maiores deformações observadas na situação de maciço fofo. Para o duto disposto na longitudinal, maiores deformações específicas foram observadas para a seção instrumentada central na situação de maciço denso, contudo verificou-se a necessidade de realização de ensaios adicionais para elucidação dos resultados, em termos da interação solo/tubo ao longo do comprimento do elemento. Para a utilização da técnica de correlação de imagens digitais, as imagens foram adquiridas em um ambiente com iluminação padronizada e resolução de partícula igual a 4. A qualidade da textura da imagem foi garantida por meio da preparação de material com adição de 20% de areia colorida. O refinamento da malha de análise, avaliado por meio da alteração do tamanho dos subsets e espaçamento entre subsets, não exerceu grande influência nos campos de deslocamentos obtidos, porém maiores refinamentos permitiram extrair observações mais detalhadas do campo de deformações. A utilização da técnica permitiu ainda avaliar a evolução dos vetores de deslocamento ao longo das etapas de inclinação e a influência do duto enterrado, na posição transversal, nos deslocamentos das partículas de solo circundante. / The present work aims the development of an experimental apparatus to study the behavior of a buried pipe under different soil stress states and potential landslides in a small-scale physical model. Digital image correlation technique is also used to evaluate soil deformation. A controlled slope increment squeme were responsible for soil stress state changes. The tests were performed with the model pipe buried in pure dry sand with a buried depth ratio of 3.55. A series of four tests involving two pipe configurations inside the test box (transversal and longitudinal) and two relative density (111.5% and 58.2%) was conducted. Soil density was controlled by pluviation method. The model pipe was instrumented in order to evaluate its behavior in terms of linear strain and deflection of the pipe wall. For the transversely disposed pipe, it was observed lateral bending effect and larger strains when buried in loose sand. For the longitudinally diposed pipe, the largest strains occurred in the pipe central cross section and in the tests conducted in dense sand. Nevertheless, additional testing is needed to better clarify the results, in terms of soil/pipe interaction along the pipe length. Daily digital images were acquired under standardized conditions of illumination for the use of digital image correlation technique. The particle/pixel size ratio was set equal to 4. Image texture quality was improved by adding 20% colored sand to the material used in the investigation. The level of refinement of the analysis mesh, evaluated by varying the subset size and the spacing of subsets, did not shown significant effect in the displacement fields. However, finer meshes allowed more detailed observations in the engineering shear strain fields obtained. Additionally, the digital image correlation technique allowed the evaluation of the displacement vectors evolution along the different slope stages considered. Moreover, this technique also captured the effect of the transversely disposed pipe on surrounding soil particles displacements.

Este trabalho objetivou o conhecimento do comportamento estrutural de um sistema solo-tubo plástico flexível de paredes estruturadas frente a cargas permanentes sobre a tubulação e carregamentos móveis, como os provenientes de tráfego de veículos. Para o estudo, foram construídas valas em verdadeira grandeza na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos DAER-RS/UFRGS em Porto Alegre, RS, onde se dispõe de um equipamento simulador de tráfego, utilizado para aplicação de cargas estáticas e cíclicas na superfície dos sistemas solo-tubo. As variáveis independentes controladas são o grau de compactação do material que envolve o tubo e altura do mesmo material sobre o tubo. As variáveis medidas são a deflexão do tubo sob carregamento do simulador e o deslocamento permanente causado pela carga de solo sobre o tubo. O controle de compactação do material de envolvimento do tubo foi realizado com três equipamentos diferentes e os resultados foram comparados. Os resultados de deflexão e deslocamento pemanente foram utilizados para cálculo dos valores de módulo de reação E' do maerial de envolvimento do tubo e foram comparados com os encontrados na literatura. Constatou-se o comportamento elástico dos tubos sob carregamento repetido, e no caso em que o tubo é instalado muito próximo da superfície, as deflexões no sistema são de tal magnitude que chegam a ser prejudiciais ao pavimento construído sobre a vala. Ficou comprovada a importância da cuidadosa compactação do material de envolvimento do tubo para o bom desempenho estrutural do sistema solo-tubo flexível. / This work aimed at the knowledge of the structural behavior of a ribbed flexible plastic buried pipe system undergoing permanent loads on the piping and mobile loads, as the ones deriving from the traffic of vehicles. For this study, full scale ditches were built at the DAER-RS/UFRGS Pavement Research and Test Area in Porto Alegre, RS, where there is a equipment for simulating traffic, used for applying both static and cyclic loads on the ditch surface. The controled independent variables are the involving material density and the height of this material on the pipe. The variables measured are the pipe deflection under simulator load and the permanent displacement caused by the soil load on the pipe. The compaction control of involving material was carried out with three different types of equipment and results were compared. The results for pemanent deflection and displacement were used to calculate the Modulus of Soil Reaction (E') values of the involving material and these were compared to the ones found in the literature. The pipe elastic behavior under repeated load was observed, and where the pipe is installed too close to the surface, the system deflections are of such magnitude that they affect the pavement built over the ditch. The careful compaction of the involving material proved to be of paramount importance to a good structural performance of the flexible buried pipe system.

Thesis (Ph.D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 1982. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND ENGINEERING. / Includes bibliographical references. / by Carlos Alberto de Almeida. / Ph.D.

Thesis (Ph.D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Aeronautics and Astronautics, 1979. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND AERONAUTICS. / Vita. / Includes bibliographical references. / Ph.D.