Post on 12-Apr-2015
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO IIProfessora: Margareth da Silva Magalhães
Departamento de Construção Civil e Transportes
Universidade do Estado do Rio de Janeiro – UERJ
Faculdade de Engenharia - FEN
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
TENSÃO
Força por unidade de área, expressa em Mpa(antigamente kgf/cm²ou kgf/mm², 1 MPa = 10 kgf/cm²= 0,1 kgf/mm²)
Resistência à tração (Rm): Tensão correspondente à forçamáxima (Fm).
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
CISALHAMENTO
Esforço cortante numa determinada seção. É o resultado de tensões tangenciais.
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
PROTENSÃO
Introdução de uma tensão de compressão a uma peça de concreto, através de um ou mais cabos de aço tracionados.
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
DEFORMAÇÃO ()
É o efeito da tensão. Expressa em (cm/cm), ou em % docomprimento inicial.
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
DEFORMAÇÃO ()
A deformação pode ser elástica ou plástica. Plástica éirreversível, elástica é reversível, desaparece quando a tensãoé removida
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
ESTRICÇÃO: Redução da área da
seção transversal, em %.
ALONGAMENTO: também
medido em %.
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
ELASTICIDADE
Para pequenos níveis de carregamento há um comportamentolinear entre a tensão aplicada ao corpo e a sua deformação
Com a retirada da tensão a deformação cessa
Exemplo: mola perfeita
Na maioria dos casos os materiais apresentamcomportamentos não lineares.
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
LEI DE HOOKE
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
MÓDULO DE ELASTICIDADE, DE YOUNG OU, DEDEFORMAÇÃO LONGITUDINAL (E)
É o quociente entre a tensão aplicada e a deformação elásticaresultante. Expresso em MPa.
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
MÓDULO DE ELASTICIDADE (E)
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
PLASTICIDADE
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
PLASTICIDADE
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
resistência à tração
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
resistência ao escoamento, fy
resistência associada ao limite de
proporcionalidade, fp
Patamar de escoamento
regime plásticoregime elástico-
linear
Encruamento
ruptura
y
u
O
A B
CD
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
Etapas
0–A: fase elástica
A–B: patamar de escoamento
Aumento das deformações para uma determinada deformação
Início da fase plástica
C: limite de resistência do material
D: ruptura do material
fy: Tensão (resistência) de escoamento.
Patamar de escoamento: apresenta de forma clara a tensão deescoamento do material
Alguns materiais não apresentam o patamar de escoamento
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
TENSÃO DE ESCOAMENTO (fy): Quando durante o ensaioo material metálico apresentar o fenômeno deescoamento, a deformação plástica ocorre sem nenhumincremento de força. Deve-se distinguir:
Tensão de escoamento superior (ReH): Valor da tensão noinstante em que o primeiro decréscimo de força é observado.
Tensão de escoamento inferior (ReL): Menor valor da tensãodurante o escoamento plástico, desconsiderando-se qualquerefeito transitório inicial.
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
ReH ReL
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
A resistência ao escoamento, fy debarras ou fios de aço, pode sercalculada pelo valor da tensão sobcarga correspondente à deformaçãopermanente de 0,2% (0,002).
fy também pode ser calculada pelovalor da tensão sob cargacorrespondente à deformação total de0,5%.
Em caso de divergência prevalece oprimeiro item.
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
DUCTILIDADE
Representa o nível de deformação plástica antes da ruptura deum material
Materiais com pequena deformação plástica: frágeis
Ex.: ferro fundido, materiais cerâmicos e pétreos
Materiais com elevada deformação plástica: dúcteis
Ex.: aços de construção
Materiais que apresentam comportamento intermediário:quase-frágil
Ex.: concreto
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
DUCTILIDADE
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
Material dúctil com patamar de escoamento
Apresenta patamar de escoamento definido que caracteriza atensão fy (denominada resistência de escoamento do aço àtração).
Ex.: aços doces com baixo teor de carbono.
fy
ruptura
rupturay
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
Material dúctil sem patamar de escoamento
Não apresenta patamar de escoamento definido.
A deformação plástica que segue à elástica não é reversível.
fy
ruptura
rupturay0,2%
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
AÇOS PARA CONCRETO - METAIS FRÁGEIS E DÚCTEIS
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
TENACIDADE
Capacidade que um material possui de absorver energia até asua fratura
Para ensaios estáticos: área sob a curva tensão-deformação
Para ensaios dinâmicos (elevadas taxas de deformação + presença deum ponto de concentração de tensões): ensaios CharpyeIzod
RESILIÊNCIA
Capacidade que um material tem de absorver energia na faseelástica e, com a remoção da tensão, tal energia é recuperada
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
TENACIDADE
TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
DUREZA
Definida pela resistência da superfície do material àpenetração.
Escala Brinell de dureza BHN (Brinell Hardness Number)
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
Siglas e padronização
Os aços são sempre caracterizados por siglas indicativas desuas principais propriedades e aplicações.
No Brasil a identificação é feita por CA (concreto armado)seguidas de um número que caracteriza a tensão deescoamento (real ou convencional) em kgf/mm².
A NBR 7480:2007 “Aço destinado a armaduras para estruturasde concreto armado” fixa as condições exigíveis naencomenda, fabricação e fornecimento de barras e fios de açodestinados a armaduras para concreto armado, com ou semrevestimento superficial.
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
TIPOS DE AÇOS PARA CONCRETO
CA: CONCRETO ARMADO
CP: CONCRETO PROTENDIDO
Três grupos principais:
Aços de dureza natural laminados a quente – CA 25 e CA 50
Aços encruados a frio – CA 60
Aços patenting – CP
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
TIPOS DE AÇOS PARA CONCRETO ARMADO
CA25, CA50 e CA60
CA: Concreto Armado
25, 50 e 60 – Valor Característico de escoamento
25 25 kgf/mm²= 2.500 kgf/cm²= 250 Mpa
50 50 kgf/mm²= 5.000 kgf/cm²= 500 Mpa
60 60 kgf/mm²= 6.000 kgf/cm²= 600 MPa
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
Siglas e padronização
Barras e fios de aço
Tabela – Diâmetros nominais conforme a NBR 7480 (2007)
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
PRINCIPAIS PROPRIEDADES
Resistência característica de escoamento;
Limite de resistência;
Alongamento;
Dobramento;
Coeficiente de conformação superficial.
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
AÇOS DE DUREZA NATURAL: CA 25 e CA 50
São aços laminados a quente e não sofrem tratamento algumapós a laminação.
Suas características elásticas são alcançadas pela composiçãoquímica adequada com o carbono, manganês, silício e cromo.
Em geral, são caracterizados pela presença no diagrama tensãox deformação de um acentuado patamar de escoamento egrandes deformações de ruptura.
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
AÇOS DE DUREZA NATURAL: CA 25 e CA 50
fy
ruptura
rupturay
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
AÇOS DE DUREZA NATURAL: CA 25 e CA 50
A categoria CA-25 deve ter superfície obrigatoriamente lisa, desprovida de quaisquer tipos de nervuras ou entalhes.
1. As barras da categoria CA-50 são obrigatoriamente providas de nervuras transversais oblíquas.
2. Os eixos das nervuras transversais oblíquas devem formar, com relação ao eixo da barra, um ângulo entre 45° e 75°.
AÇO PARA CONCRETO ARMADO AÇOS DE DUREZA NATURAL – CA 25 e CA 50
Comprimento usual das barras é: 12 m c/ tolerância de ± 1%.
BitolaCA 25 e CA 50
Pesos Lineares (kg/m)
mm Polegadas Nominal Variação
6,3 1/4” 0.245 ± 7%
8 5/16” 0.395 ± 7%
10 3/8” 0.617 ± 6%
12,5 1/2” 0.963 ± 6%
16 5/8” 1.578 ± 5%
20 3/4” 2.466 ± 5%
25 1” 3.853 ± 4%
32 1.1/4” 6.313 ± 4%
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
AÇOS ENCRUADOS A FRIO: CA 60
Encruamento:
Aumenta a resistência, diminui a tenacidade.
Alongamento na ruptura cai de 20% p/ 6 - 8%.
Processos de encruamento:
Trefilação: compressão diametral do fio p/ passagem pela fieira, +tração elevada.
Tração: torção combinada com tração.
Compressão: as deformações produzidas no material, são feitas emduas direções perpendiculares que achatam os grãos
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
AÇOS ENCRUADOS A FRIO: CA 60
fy é convencional, corresponde a 0,2% de deformação plástica residual ou 0,5% de deformação total (usa-se o menor valor).
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
AÇOS ENCRUADOS A FRIO: CA 60
Fios de aço
Os fios (CA 60) podem ser lisos, entalhados ou nervurados. Osde diâmetro nominal 10 mm devem ter obrigatoriamenteentalhes ou nervuras.
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
AÇOS ENCRUADOS A FRIO: CA 60
Fornecidos em barras com 12 m (tolerância: ± 1%) ou em rolo com cerca de 2000 m
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
Propriedades Mecânicas Exigíveis de Barras e Fios de Aço Destinadas a Armaduras de para Concreto Armado (NBR7480/2007)
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
MONTAGEM DE ARMADURAS DE CONCRETO ARMADO
Armazenagem
Os vergalhões não devem ficar em contato direto com o solo, nem
expostos às intempéries, por muito tempo para não sofrer quantidade
significativa de corrosão
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO DE AÇO PARA ESTRUTURAS DE CONCRETO
NBR-7480/2007 -ensaios p/ aceitação ou rejeição de um lote de aço.
Amostragem: Lotes de no máximo 30 t.
De cada lote separa-se uma barra, e extrai um segmento de no mínimo 1,5m.
A amostra representativa de cada lote é composta por 3 exemplares.
Da-se a aceitação do lote quando todos os ensaios forem satisfatórios.
Com resultados insuficientes, a barra da amostra é rejeitada.
Para eventual aceitação do lote, serão retiradas 6 amostras de cada lote comocorpo de contra-prova.
O lote será aceito se os resultados forem suficientes, caso contrário, o lote serárejeitado. Se mais de 20% dos lotes forem rejeitados, o fornecimento total serárejeitado ou desclassificado p/ categoria inferior.
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO
DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.
Equipamentos
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO
DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.
Equipamentos
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO
DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.
Dados para a realização do ensaio
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO
DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.
Dados para a realização do ensaio
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO
DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.
Amostras: 03Comprimento inicial (Lo): 10
Obter a curva tensão x deformação de um aço;
Medir resistência à tração e tensão de escoamento;
Medir o módulo de elasticidade ou
módulo de deformação longitudinal.
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO
DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.
curva Força x Deslocamento (L) de um aço;
Deslocamento (mm)
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO
DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.
curva tensão x deformação de um aço;
Deformação (%)
Ten
são
(M
Pa)
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO DE
MATERIAISMETÁLICOS - NBR-6892/2002.
Medir a estricção e o alongamento
Sinicial – Sfinal
Sinicial
Corpo de prova antes do ensaio
Corpo de prova após situação de carga e ruptura
Estricção =
Lfinal – Linicial
Linicial
Alongamento =
x 100
x 100
(Fonte: P. Helene – Aulas UFPR)
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
ENSAIO DE DOBRAMENTO - NBR-6153/88.
Consiste em efetuar um dobramento de 180° em torno de um cutelo
de diâmetro prefixado.
A amostra deve suportar o dobramento sem ruptura ou fissuração.
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
EXERCÍCIO - AÇO
Durante o ensaio de tração em uma barra de aço desconhecida, foramobtidos os dados a seguir:
Calcular a tensão de escoamento, tensão máxima, alongamento, módulo deelasticidade e classificar o aço.
máxima:
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
EXERCÍCIO – AÇO
Curva força x deslocamento
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
EXERCÍCIO – AÇO
Resolução:
Cálculo da área da seção transversal:
= 7,85 g/cm³
m = 124,1g e comprimento da barra (l) = 20 cm
Área (S) = m/(l x ) = 124,1/(20x7,85) → S = 0,79 cm²
Cálculo da deformação plástica de 0,2%:
0,2 = 0,2/100 = 0,002 0,5 = 0,5/100 = 0,005
0,2 = L0,2/BE → 0,002 = L0,2/25 → L0,2 = 0,05 mm
0,5 = L0,5/BE → 0,005 = L0,2/25 → L0,2 = 0,125 mm
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
EXERCÍCIO – AÇO
Resolução:
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
EXERCÍCIO – AÇO
Resolução:
Cálculo da tensão de escoamento:
fy = 43000 N/79 mm² → fy = 544 MPa
Cálculo da tensão máxima:
Rm = 53810 N/79 mm² → Rm = 681 Mpa
Cálculo do alongamento:
Al = L/lo → Al = [(117,6-100)/100]x100 → Al = 17,6%
Comprimento base utilizado para medir o alongamento = 100mm (10)
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
EXERCÍCIO – AÇO
Resolução:
AÇO PARA CONCRETO ARMADO
EXERCÍCIO – AÇO
Resolução - Módulo de elasticidade: