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[pt] Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento teórico e a implementação de uma metodologia proposta para o dimensionamento de juntas soldadas, baseada em soluções de modelos de placas obtidas por elementos finitos. A técnica consiste em, a partir da avaliação do estado de tensões nas proximidades da junta resultante da simulação numérica sob carregamentos reais, obter-se a dimensão requerida da seção transversal (seção da garganta) ao longo do comprimento do cordão de solda. No dimensionamento do cordão, consideram-se simplificações das distribuições das componentes de tensões ao longo da espessura da casca, inerentes aos modelos de cascas finas. Com o objetivo de testar-se a aplicabilidade da metodologia proposta em soluções numéricas apresenta-se, inicialmente, o dimensionamento de cordões de solda sob carregamentos simples - cisalhamento transversal, membrana e flexão - em que os resultados são verificados com os obtidos de modelos analíticos. Além destes, são também apresentadas soluções para estruturas complexas formadas por chapas soldadas, como exemplos de aplicação prática da implementação desenvolvida. / [en] This work presents theoretical and implementation procedures related to a proposal for the design of welded joints, based on finite element solutions for plate models. The technique consists on obtaining the required dimensions at the throat section of the weld, required to resist prescribed loads, based on stress component evaluations nearby the weld, along its length. In the calculations some simplifications on the stress component distributions along the plate thickness are considered, typical of thin walled plates. Evaluations of the proposed methodology are performed considering the weld design of plates under standard prescribed - transverse shear, membrane and bending loads - where the numerical results are verified against analytic results. Solutions for the design of plate welds in complex structures are also presented and discussed

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A necessidade de se obter soluções para os diversos problemas estruturais na engenharia, associado ao amplo crescimento e difusão da construção metálica fez surgir, por volta dos anos 60, os perfis tubulares. As ligações soldadas entre perfis tubulares são as ligações de maior difusão nas construções com este tipo de perfil, sendo necessário portanto, estudos mais detalhados que tornem a utilização de ligações soldadas mais seguras e otimizadas. O Eurocode 3 possui um item específico para as ligações entre perfis tubulares, em especial as ligações soldadas devido a suas particularidades. Infelizmente, a norma brasileira NBR8800 não aborda as ligações envolvendo perfis tubulares. Para a execução da análise numérica no presente trabalho, faz-se necessário uma revisão bibliográfica. Com estes resultados, foram feitas modelagens de ligações tubulares com o método dos elementos finitos de forma a otimizar os modelos a serem utilizados em uma análise paramétrica futura. Desta forma, foram desenvolvidos dois modelos numéricos, um considerando ligação tipo T entre perfis tubulares quadrados e outro para uma ligação tipo K entre perfis circulares. Estes modelos foram caracterizados através de elementos de casca com seis graus de liberdade por nó considerando-se adicionalmente o efeito de membrana. A análise não-linear realizada considerou a não-linearidade do material através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bi-linear e a não-linearidade geométrica foi atribuída através da formulação de Lagrange atualizado. Dentre as principais conclusões obtidas no presente trabalho, pode-se citar que os resultados para as ligações tipo T, o Eurocode 3, fornece resultados que precisam ser observados com cautela. Todavia, para as ligações do tipo K, os resultados numéricos mostraram-se sempre inferiores aos valores através do Eurocode 3, representando um dimensionamento a favor da segurança. / Tubular structures were conceived in the sixties, to solve several structural engineering problems and were boosted by the fast and continuous growth of the use of steel in the construction industry. The most popular tubular joints are welded. These specific connections still require further investigations to enable a complete understanding of their structural performance aiming to develop optimum and reliable solutions. The Eurocode 3 provides specific guidance for tubular connections, specially the welded joints, due to their particular design peculiarities. Unfortunately, the Brazilian Steel Design Standard, NBR8800, does not provide any recommendation for tubular members joint design. The numerical analysis performed in the current investigation required an updated and comprehensive literature review of tubular joint structural design and response. With this review in hand, numerical models were conceived and optimised with the aid of the Finite Element Method and were used in subsequent parametrical analysis made to enhance their structural response knwolledge. Two numerical models were developed with hollow welded joints of: T square section members and K circular section members. All the models adopted six dof. shell finite elements including the membrane action. The material response was non-linear using a bilinear stress vs. strain curve and a Von Mises yield criterion. The geometric non-linearity was considered through the use of an Updated Lagragean formulation. The most significant conclusions of the present investigation were related to the analyzed T joints results that indicated that the Eurocode 3 provisions should be adopted with caution. On the other hand, for the K joints, the numerical results were always lower than the Eurocode 3 results, and could be considered a lower bound for the investigated problem.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-12-19Bitstream added on 2014-06-13T20:13:41Z : No. of bitstreams: 1 jodas_m_me_ilha.pdf: 1356266 bytes, checksum: 018e99760788ea15eba777612fafa224 (MD5) / Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / 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. / 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.

Neste trabalho foram determinadas as condições para a soldagem de chapas grossas de aço carbono ASTM A36 com aço baixo-liga temperado e revenido ASTM A514 Grau Q empregando-se o processo arame tubular. Para tanto foram soldadas diversas peças de testes com o intuito de se avaliar as condições mais adequadas de preparação e soldagem de juntas dissimilares destes materiais. A preparação foi realizada por meio de corte térmico. A temperatura de preaquecimento foi determinada através de modelos matemáticos, pelas recomendações das normas AWS D1.1 e DIN EN 1011-2 sendo posteriormente avaliada por intermédio do teste de soldabilidade tipo CTS Controlled Thermal Severity. Os parâmetros de soldagem foram determinados a partir da qualificação de um procedimento de soldagem, conforme a norma AWS D1.1. Foram avaliadas as consequências do emprego do tratamento térmico de alívio de tensões após soldagem (TTAT), pelos testes de dureza Vickers e impacto Charpy. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. A caracterização das superfícies oxicortadas evidenciou os efeitos da descarbonetação e também da carbonetação. A temperatura de pré-aquecimento de 160°C determinada por meio da metodologia recomendada pelas normas AWS D1.1 e DIN EN 1011-2 mostrou-se satisfatória nos testes de soldabilidade. Foi possível a qualificação do procedimento de soldagem (EPS) com requisitos de impacto na condição \"como soldado\", porém na condição \"após TTAT\", os baixos valores de tenacidade obtidos no metal de solda, inferiores a 27J, não permitiram a qualificação de uma EPS com requisitos de impacto. Foi observada a ausência de trincas intergranulares tanto na zona afetada pelo calor quanto no metal de base ASTM A514, porém foi revelada a presença de microfases frágeis no metal de solda na condição \"como soldado\", especificamente na região da raiz, intensificadas pelo efeito da diluição. O aumento do teor de carbono na raiz, a presença de microfases frágeis, a grande fração de grãos colunares e de ferrita proeutetóide combinados com a baixa fração de ferrita acicular no metal de solda contribuíram para os baixos valores de tenacidade encontrados na condição \"como soldado\". Após o TTAT observou-se uma queda acentuada da tenacidade, inferior a 27J, do metal de solda devido à fragilização provocada pela precipitação e coalescimento de carbonetos de ferro. / In this work it was determined the conditions for welding thick plate of ASTM A36 carbon steel with quenched and tempered low-alloy steel ASTM A514 Grade Q employing the Flux Cored Arc Welding (FCAW) process. For that several coupons of tests were welded in order to evaluate the most appropriate conditions for preparation and welding of these dissimilar materials. The preparation was carried out by means of thermal cutting. The preheat temperature was determined by mathematical models, the recommendations of standards AWS D1.1 and DIN EN 1011-2 being further evaluated using the CTS type weldability test - Controlled Thermal Severity. The welding parameters were determined by qualifying a welding procedure (WPS), according to AWS D1.1. The effects of post weld heat treatment (PWHT) were evaluated by Vickers hardness tests and Charpy. Microstructural characterization was performed by optical microscopy and scanning electron microscopy. The characterization of oxi-fuel cut surfaces showed the effects of decarburization and also carburization. The preheating temperature of 160 °C determined by calculation and the methodology recommended by the standards was satisfactory in weldability tests. It was possible qualification of welding procedure (WPS) with impact requirements in the condition \"as welded\" but the condition \"after PWHT\" low toughness values obtained in the weld metal, less than 27J, did not allow to qualify a WPS with toughness requirements. The absence of intergranular cracking was observed in both the heat affected zone as the base metal ASTM A514, but the presence of fragile microphase in the weld metal was revealed in the weld metal in the condition \"as welded\" specifically in the root region, intensified by the effect of dilution. The carbon increase at root, the presence of fragile microphase, the large fraction of columnar grains and proeutectoid ferrite combined with the low fraction of acicular ferrite in the weld metal contributed to the low toughness values found in the condition \"as welded \". After PWHT there was a sharp drop in toughness, less than 27J, in the weld metal due to embrittlement caused by precipitation and coarsening of iron carbides.

Submitted by Henrique Miguel Cunha null (henriquemcunha@msn.com) on 2016-09-09T01:02:59Z No. of bitstreams: 1 Henrique Miguel Cunha.pdf: 6274612 bytes, checksum: d69abd398495bac1a4aaaefbeae180ca (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-09-12T21:34:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cunha_hm_me_ilha.pdf: 6274612 bytes, checksum: d69abd398495bac1a4aaaefbeae180ca (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-12T21:34:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cunha_hm_me_ilha.pdf: 6274612 bytes, checksum: d69abd398495bac1a4aaaefbeae180ca (MD5) Previous issue date: 2016-08-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A aplicação do Arame Tubular E309L, nos processos de fabricação, apresenta grandes vantagens entre os consumíveis. Além de proporcionar propriedades mecânicas favoráveis à união por soldagem, esse consumível pode ser utilizado em aços carbono, aços inoxidáveis e dissimilares. Por essas razões, constantemente encontramos esse arame especificado nos procedimentos de soldagem nos setores fabris. Esse arame é também o mais utilizado na fabricação das novas turbinas de usinas hidrelétricas, como é o caso das turbinas Francis que estão sendo instaladas na Usina de Belo Monte localizado no rio Xingu em Altamira/PA. Este trabalho visou caracterizar o aço inoxidável Martensítico ASTM A743 CA6NM utilizado nas pás das turbinas hidráulicas, o aço inoxidável austenítico SA 316 e aço carbono A-36, ambos utilizados em equipamentos fabris em geral. Dessa forma, analisou-se o comportamento desses diferentes metais de base quando submetidos ao processo de união por soldagem utilizando o Arame Tubular E309L e proteção gasosa com a mistura C-25 (25% CO2 + 75% Argônio). Utilizou-se chapas dissimilares (Aço Carbono e Aço Inoxidável Austenítico) com 10 mm de espessura e chapas de aços inoxidáveis martensíticos com espessura de 6 mm, chanfros em “V”, ângulo de bisel de 30o, nariz e abertura de raiz de 3,0 mm. Foram estudados tanto o metal de solda quanto a zona termicamente afetada através de análises metalográficas, ensaios de tração, ensaios de impacto charpy e ensaios de dureza Vickers, nos quais foram possíveis verificar que a utilização do arame E309L T1-1 nas condições citadas foram satisfatórias, apresentando cordão de solda e ZTA com elevada resistência à tração, presença de microconstituintes como Bainita e ferrita delta, promovendo a ocorrência de elevada tenacidade nessas regiões. / Application of Shield Bright E309L in manufacturing processes, has high advantages among consumables. Besides providing mechanical properties favorable to joining by welding, the consumable can be used in carbon steels, stainless steels and dissimilar steels. For these reasons, constantly we find the E309L specified in the welding procedures used in industry today. This Shield Bright is also the most used in the manufacture of new turbines of hydroelectric power plants, as is the case of Francis turbine being installed in the Belo Monte Dam on the Xingu River located in Altamira / PA - Brazil. This study aimed to characterize the martensitic stainless steel ASTM A743 CA6NM used in the blades of hydraulic turbines, the austenitic stainless steel SA 316 and carbon steel A-36, both used in industrial equipment in general. Thus, we analyzed the behavior of these different base metals when subjected to the joining process by welding using the Shield Bright E309L and using a shielding gas of C-25 mixture (25% CO2 + 75% Argon). It was used dissimilar plates (carbon steel and austenitic stainless steel) with 10 mm steel thickness and martensitic stainless plates with a thickness of 6 mm, bevel groove “V” with angle of 30°, root face and root gap of 3,0 mm. We analyzed all regions of the metal plate through metallographic analysis, tensile tests, Charpy impact tests and Vickers hardness tests, in which they were possible to verify that the use of the Shield Bright E309L were satisfactory in the regions, featuring high tensile strength, presence of microconstituents (bainite and ferrite delta), providing high tenacity in these regions.

Orientador: Vicente Afonso Ventrella / Resumo: A aplicação do Arame Tubular E309L, nos processos de fabricação, apresenta grandes vantagens entre os consumíveis. Além de proporcionar propriedades mecânicas favoráveis à união por soldagem, esse consumível pode ser utilizado em aços carbono, aços inoxidáveis e dissimilares. Por essas razões, constantemente encontramos esse arame especificado nos procedimentos de soldagem nos setores fabris. Esse arame é também o mais utilizado na fabricação das novas turbinas de usinas hidrelétricas, como é o caso das turbinas Francis que estão sendo instaladas na Usina de Belo Monte localizado no rio Xingu em Altamira/PA. Este trabalho visou caracterizar o aço inoxidável Martensítico ASTM A743 CA6NM utilizado nas pás das turbinas hidráulicas, o aço inoxidável austenítico SA 316 e aço carbono A-36, ambos utilizados em equipamentos fabris em geral. Dessa forma, analisou-se o comportamento desses diferentes metais de base quando submetidos ao processo de união por soldagem utilizando o Arame Tubular E309L e proteção gasosa com a mistura C-25 (25% CO2 + 75% Argônio). Utilizou-se chapas dissimilares (Aço Carbono e Aço Inoxidável Austenítico) com 10 mm de espessura e chapas de aços inoxidáveis martensíticos com espessura de 6 mm, chanfros em “V”, ângulo de bisel de 30o, nariz e abertura de raiz de 3,0 mm. Foram estudados tanto o metal de solda quanto a zona termicamente afetada através de análises metalográficas, ensaios de tração, ensaios de impacto charpy e ensaios de dureza Vickers, nos quais... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Application of Shield Bright E309L in manufacturing processes, has high advantages among consumables. Besides providing mechanical properties favorable to joining by welding, the consumable can be used in carbon steels, stainless steels and dissimilar steels. For these reasons, constantly we find the E309L specified in the welding procedures used in industry today. This Shield Bright is also the most used in the manufacture of new turbines of hydroelectric power plants, as is the case of Francis turbine being installed in the Belo Monte Dam on the Xingu River located in Altamira / PA - Brazil. This study aimed to characterize the martensitic stainless steel ASTM A743 CA6NM used in the blades of hydraulic turbines, the austenitic stainless steel SA 316 and carbon steel A-36, both used in industrial equipment in general. Thus, we analyzed the behavior of these different base metals when subjected to the joining process by welding using the Shield Bright E309L and using a shielding gas of C-25 mixture (25% CO2 + 75% Argon). It was used dissimilar plates (carbon steel and austenitic stainless steel) with 10 mm steel thickness and martensitic stainless plates with a thickness of 6 mm, bevel groove “V” with angle of 30°, root face and root gap of 3,0 mm. We analyzed all regions of the metal plate through metallographic analysis, tensile tests, Charpy impact tests and Vickers hardness tests, in which they were possible to verify that the use of the Shield Bright E309L were satisfact... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Tensões residuais são uma das principais causas de falhas em componentes mecânicos submetidos a processos de fabricação. O objetivo do trabalho foi medir as tensões residuais presentes em um tubo quadrado soldado por resistência elétrica de alta frequência e caracterizar microestruturalmente o seu material. Para a caracterização, foram utilizadas técnicas de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise química quantitativa. Para a medição das tensões residuais, foi utilizado o método do furo cego, baseado na norma ASTM E837-08, onde rosetas (strain-gages) são coladas à peça para medir as deformações geradas devido à usinagem de um pequeno furo no local de medição. As deformações foram associadas às tensões residuais através de equações baseadas na Lei de Hooke. A caracterização revelou uma microestrutura composta basicamente de ferrita e perlita, típica de aços com baixo teor de carbono, corroborando com a especificação fornecida pelo fabricante. As tensões residuais encontradas foram trativas e mostraram-se elevadas, com alguns valores acima do limite de escoamento do material. / Residual stresses are one of the main failure causes in mechanical components submitted to manufacture process. The aim of this work was to measure the residual stresses present in a seame welded tube welded using a high frequency electrical resistance and to microstruturally characterize its material. Optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and quantitative chemical analysis techniques were used for the characterization. The hole-drilling method was applied obeying the ASTM E837-08 norm to measure the residual stresses, where strain-gages are glued to the sample to measure the deformations caused due to the machining of a small hole in the measurement point. The deformations were linked to the residual stresses using the Hookes Law equations. The characterization basically showed a composite microstructure of ferrite and perlite, tipical in lowcarbon steels, as the specification supplied by the manufacturer. The residual stresses found were tensile and high, with some values above the material yield strength.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A necessidade de se obter soluções para os diversos problemas estruturais na engenharia, associado ao amplo crescimento e difusão da construção metálica fez surgir, por volta dos anos 60, os perfis tubulares. As ligações soldadas entre perfis tubulares são as ligações de maior difusão nas construções com este tipo de perfil, sendo necessário portanto, estudos mais detalhados que tornem a utilização de ligações soldadas mais seguras e otimizadas. O Eurocode 3 possui um item específico para as ligações entre perfis tubulares, em especial as ligações soldadas devido a suas particularidades. Infelizmente, a norma brasileira NBR8800 não aborda as ligações envolvendo perfis tubulares. Para a execução da análise numérica no presente trabalho, faz-se necessário uma revisão bibliográfica. Com estes resultados, foram feitas modelagens de ligações tubulares com o método dos elementos finitos de forma a otimizar os modelos a serem utilizados em uma análise paramétrica futura. Desta forma, foram desenvolvidos dois modelos numéricos, um considerando ligação tipo T entre perfis tubulares quadrados e outro para uma ligação tipo K entre perfis circulares. Estes modelos foram caracterizados através de elementos de casca com seis graus de liberdade por nó considerando-se adicionalmente o efeito de membrana. A análise não-linear realizada considerou a não-linearidade do material através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bi-linear e a não-linearidade geométrica foi atribuída através da formulação de Lagrange atualizado. Dentre as principais conclusões obtidas no presente trabalho, pode-se citar que os resultados para as ligações tipo T, o Eurocode 3, fornece resultados que precisam ser observados com cautela. Todavia, para as ligações do tipo K, os resultados numéricos mostraram-se sempre inferiores aos valores através do Eurocode 3, representando um dimensionamento a favor da segurança. / Tubular structures were conceived in the sixties, to solve several structural engineering problems and were boosted by the fast and continuous growth of the use of steel in the construction industry. The most popular tubular joints are welded. These specific connections still require further investigations to enable a complete understanding of their structural performance aiming to develop optimum and reliable solutions. The Eurocode 3 provides specific guidance for tubular connections, specially the welded joints, due to their particular design peculiarities. Unfortunately, the Brazilian Steel Design Standard, NBR8800, does not provide any recommendation for tubular members joint design. The numerical analysis performed in the current investigation required an updated and comprehensive literature review of tubular joint structural design and response. With this review in hand, numerical models were conceived and optimised with the aid of the Finite Element Method and were used in subsequent parametrical analysis made to enhance their structural response knwolledge. Two numerical models were developed with hollow welded joints of: T square section members and K circular section members. All the models adopted six dof. shell finite elements including the membrane action. The material response was non-linear using a bilinear stress vs. strain curve and a Von Mises yield criterion. The geometric non-linearity was considered through the use of an Updated Lagragean formulation. The most significant conclusions of the present investigation were related to the analyzed T joints results that indicated that the Eurocode 3 provisions should be adopted with caution. On the other hand, for the K joints, the numerical results were always lower than the Eurocode 3 results, and could be considered a lower bound for the investigated problem.