MATERIAIS METÁLICOS

DECORREM DA COMBINAÇÃO DE ELEMENTOS METÁLICOS

Alta conductibilidade elétrica e térmica Grande resistência mecânica, mas bastante deformáveis

DUCTILIDADE

Geralmente LIGADOS com outros elementos

CONSTRUÇÃO: Al, Pb, Zn, cobre, ferro fundido, aços

PUROS OU EM MINÉRIOS

PROPRIEDADES E ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO

DENSIDADE - MASSA ESPECÍFICA APARENTE

Al Zn Fe Aço Latão

Ni Cu Pb Hg Pt

2,70 7,13 7,87 7,85 8,5 8,90 8,96 11,34 13,60 21,3

PROPRIEDADES TÉRMICAS E ELÉTRICAS

DILATAÇÃO COEFICIENTE DE DILATAÇÃO TÉRMICA LINEAR (αL)

Ferro fundido Aço Fe Cu Latão Al Pb9 11,3 11,7 17 20 22,5 29

[x 10-6 em /oC] (cerâmica-vidro ≅ 9.10-6, concreto ≅ 13.10-6)

∆L/L = αL∆T CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS E ELÉTRICAS

Material Conductibilidade térmica em (kcal.m)/(m2.h.°C)

Resistividade elétrica em Ω.m

Al – Ligas 200 30-48.10-9

Cu 390 16.10-9

Pb 35 182.10-9

Ag 448 15.10-9

Aço 50 100-700.10-9

Tijolo (cerâmica) 0,6 1-2.106

Concreto 1,5 1-2.106

Vidro 1,0 1012

Polietileno 0,25 1012-1016

Madeira 0,1 2.106 (7%)Ar 0,024 -

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PROPRIEDADES MECÂNICASENSAIO DE TRAÇÃO

σ = F/S0 ⇒ ∆L/L0 = [(L´ - L0)/L0]100

ESTRICÇÃO OU INSTABILIDADE PLÁSTICA: [(S0 - S)/S0)]100

DIAGRAMAS REAIS:

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CASO DOS AÇOS DOCES (%C < 0,3 %) E METAIS MOLES

- FASE OE (ZONA I) FASE ELÁSTICA

E: limite de elasticidade ou limite de proporcionalidade feH

- FASE EE’ (ZONA II) FASE PLÁSTICA DE ESCOAMENTOE´: limite de elasticidade convencional ou tensão de escoamento fy

- FASE E’M (ZONA III) FASE PLÁSTICA DE ENCRUAMENTOM: limite de resistência fu

- FASE MS (ZONA IV) FASE DE ESTRICÇÃO S: limite de ruptura

CASO MAIS COMUM (EX. Al, AÇOS %C > 0,4 %)

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Observação: ductilidade - importância de especificar a base de medida

RESISTÊNCIA AO IMPACTO (CHOQUE)

RESISTÊNCIA QUE O METAL OPÕE À RUPTURA SOBRE AÇÃO DE UMA CARGA DINÂMICA

PÊNDULO DE CHARPY:

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DUREZA

DUREZA BRINELL: MEDIDA DA LARGURA DE UMA MARCA (D) DEIXADA POR UMA ESFERA DE AÇO TEMPERADO DE DIÂMETRO D

DEPOIS DE APLICAÇÃO DE UMA CARGA ESTABELECIDA F.

MEDIDA DO NÚMERO DE DUREZA:

Material Dureza BrinellAço, ferro fundido

Cobre, Alumínio (ligas duras)Cobre, Alumínio (ligas moles)

Chumbo

95-50030-14015-70até 30

CORRELAÇÃO DIRETA ENTRE DUREZA E RESISTÊNCIA DENTRO DE UMA MESMA FAMÍLIA DE METAIS:

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DOBRAMENTODOBRAMENTO DE UMA BARRA OU CHAPA EM TORNO DE UM PINO

CILÍNDRICO ATÉ FICAREM PARALELOS ÀS DUAS PONTASA AMOSTRA NÃO DEVERÁ ROMPER OU FISSURAR

FADIGA

SOLICITAÇÕES CÍCLICAS⇓

A RESISTÊNCIA À RUPTURA CAI ABAIXO DO VALOR MEDIDO NO CASO DA APLICAÇÃO DE UMA CARGA ESTÁTICA

O DECRÉSCIMO DE RESISTÊNCIA É FUNÇÃO DO NÚMERO DE CICLOS E DO NÍVEL DAS TENSÕES

AÇOS Limite de resistência à fadiga = 0,4-0,55 X (Tensão de ruptura)

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COMPORTAMENTO AO FOGO

Tensão (MPa)

Deformação (%)

PARA UMA ESTRUTURA OU UM ELEMENTO DE ESTRUTURA, É PRECISO CONHECER:

A TEMPERATURA CRITICA ACIMA DA QUAL O ELEMENTO NÃO PODE MAIS PREENCHER SUA FUNÇÃO 500 OC PARA OS AÇOS

Tensão limite de escoamento (%)

Temperatura em oC

O TEMPO NECESSÁRIO PARA QUE O ELEMENTO ATINJA A TEMPERATURA CRITICA QUE DEPENDE:

(i) da relação entre a superfície exposta ao fluxo térmico e o volume de metal a ser aquecido por unidade de comprimento

(ii) do grau de proteção térmica7

PROTEÇÃO CONTRA O FOGO

TÉCNICA CONSTRUTIVA ADEQUADA: subdivisão do edifício em compartimentos resistentes ao fogo, espaços cercados por elementos de contorno (paredes, pisos, teto) com resistência mínima ao fogo

RETARDAR O AQUECIMENTO DO METAL: - Tinta intumescente- Produtos projetados: fibras minerais, gesso, etc. - Produtos em placas: fibras minerais, gesso, etc.

Exemplo: Espessura da proteção (mm) p/ uma estabilidade ao fogo de:Viga em I ½ h 1 h 1 h ½ 2 hProteção por fibras minerais projetadas 10 23 35 48Por placas de gesso 10 20 35 48

PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO PROCESSOS DE MOLDAGEM DO LINGOTE PARA OBTENÇÃO DE

FIOS, BARRAS, PERFIS ESPECIAIS, CHAPAS, TUBOS, ETC.

(1) EXTRUSÃO

(2) LAMINAÇÃO (3) TREFILAÇÃO

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(4) FUNDIÇÃO

(5) FORJAMENTO (6) ESTAMPAGEM

(7) SOLDAGEM: PARA JUNTAR AS PEÇAS

POR PRESSÃO↓

Peças aquecidas até o estado pastoso e ao mesmo tempo são comprimidas entre si por compressão ou por martelamento

EM DESUSO

POR FUSÃO (CALDEAMENTO) ↓

Fusão local das peças ou fusão de um metal ou liga introduzido (metal de adição) entre as duas peças a soldar (metal de base)

* SOLDAGEM AUTOGENA

METAL DE ADIÇÃO ≅ METAL DE BASE⇒ INTERPENETRAÇÃO DO METAL DE BASE COM A SOLDA

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* BRASAGEM↓

TEMP. FUSÃO METAL DE ADIÇÃO < TEMP. FUSÃO METAL DE BASE↓

SOLDAGEM CAPILAR

BRASAGEM “SIMPLES”TEMP. FUSÃO METAL DE ADIÇÃO < TEMP. FUSÃO METAL DE BASE

+ TEMP. FUSÃO METAL DE ADIÇÃO < 500 OC

BRASASOLDAGEMTEMP. FUSÃO METAL DE ADIÇÃO < TEMP. FUSÃO METAL DE BASE

+ TEMP. FUSÃO METAL DE ADIÇÃO > 500 oC

* AÇOS LAMINADOS: soldagem autogena * TUBOS DE COBRE: - Brasagem “simples” (Ex.: liga chumbo-estanho) ou - Brasasoldagem com solda forte (Ex.: ligas Ag-Zn-Cu-Cd, Cu-P, Cu-Zn)* TUBOS DE AÇO GALVANIZADO: Processo misto de brasagem e soldagem autogena do zinco (Ex., solda á base de uma liga cobre-zinco - temperatura de fusão 370-400oC) O zinco se vaporiza em volta de 900oC PERIGO

TUBOS COM COSTURA

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CORROSÃO (OXIDAÇÃO)

TRANSFORMAÇÃO NÃO INTENCIONAL DE UMA METAL, A PARTIR DE SUAS SUPERFÍCIES EXPOSTAS, EM COMPOSTOS NÃO ADERENTES, SOLÚVEIS OU DISPERSÁVEIS NO AMBIENTE EM QUE O METAL SE

ENCONTRA

RETORNO DO METAL À SUA FORMA MAIS ESTÁVEL EM PRESENÇA DO OXIGÊNIO

Ex: FERRO Fe2O3(H2O)n óxido férrico hidratado (ferrugem) que:- Tem maior volume em relação ao ferro metálico- Não apresenta grande adesão e coesão com o ferro original- Se solta facilmente na forma de pó ou escamas

PROCESSO DA CORROSÃO↓

O metal dá elétrons a alguma substância oxidante existente no meio ambiente (O, H, H2O, H2S, etc.) formando óxidos, hidróxidos, sais, etc.

TIPOS BÁSICOS DE CORROSÃO:

- CORROSÃO QUÍMICA: os elétrons perdidos pelo metal se combinam no mesmo lugar onde são produzidos

- CORROSÃO ELETROQUÍMICA: elementos são liberados num local e captados noutro; há FORMAÇÃO DE UM CIRCUITO GALVÂNICO.

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CORROSÃO QUÍMICA (OXIDAÇÃO SECA)

PROCESSO: AÇÃO DO OXIGÊNIO DO AR SOBRE UM METAL:

Metal dá elétrons segundo: M → M2+ + 2e- cátion (anodo)

Oxigênio recebe elétrons segundo: O + 2e- → O2- ânion (catodo)

M2+ + O2- → MO (óxido)

VELOCIDADE DE OXIDAÇÃO vai depender:- da velocidade de reação metal-oxigênio- da temperatura, - da espessura e estrutura da "pele" de óxido

- ÓXIDOS QUE OCUPAM MENOS VOLUME do que o metal que deu origem e que são frágeis, vão fissurar e partir deixando exposto o metal para outra ação do oxigênio

- ÓXIDOS QUE OCUPAM MAIS VOLUME do que o metal que deu origem vão enrugar e afastar-se rapidamente, expondo o metal (Ex.: Fe)

- ÓXIDOS COM MESMO VOLUME do que o metal que deu origem podem formar filmes que, se são aderentes, vão agir como barreira impedindo o prosseguimento da oxidação (Ex.: Al, Cr, Ni)

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CORROSÃO ELETROQUÍMICA (CORROSÃO ÚMIDA)OCORRE EM AMBIENTES ÚMIDOS (vapor de água)

PRINCIPAL AGENTE CAUSADOR: ELETRÓLITOLíquido condutor de eletricidade (íons: sais, ácidos, bases e gases dissolvidos em água)

Ex.: dois eletrodos do mesmo metal

PILHAS GALVÂNICAS: 2 metais diferentes em contato

Aparece uma DIFERENÇA DE POTENCIAL:Eletrodo de zinco: anodo - dissolução do metal (corrosão):

Zn → Zn2+ + 2e-

Eletrodo de cobre: catodo - não será dissolvido (passivação):Cu ← Cu2+ + 2e- ( ou 2H2O + 2e- → H2↑ + 2OH-)

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POTENCIAIS DE ELETRODOS:

2 METAIS DIFERENTES EM CONTATO + ELETRÓLITO: O DE MAIOR POTENCIAL (CATÓDICO) TENDE EM PROVOCAR A CORROSÃO DO

METAL DE MENOR POTENCIAL (ANÓDICO)

OBSERVAÇÕES: Velocidade de corrosão = f(diferença entre os potenciais) Potenciais de eletrodos = f(natureza do eletrólito)

SERIES GALVÁNICAS PARA LIGAS:

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(1) CÉLULAS DE COMPOSIÇÃO: É QUANDO TEM DOIS METAIS DIFERENTES EM CONTATO

Chapa aço galvanizado com porca e parafuso de aço inoxidável ⇒ Corrosão do aço galvanizado

Solda de chumbo-estanho em torno de arame de cobre

⇒ Corrosão da solda

Tubo de cobre com tubo de aço galvanizado ⇒ Corrosão do aço

(2) CÉLULAS DE TENSÃO: SE FORMA ENTRE ZONAS DO MESMO METAL QUE SOFRERAM TENSÕES MECÂNICAS DIFERENTES ÂNODO (CORROSÃO): NAS ZONAS TENSIONADAS

Ex: zonas ao redor dos rebites, zonas fortemente amassadas, chapas dobradas

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(3) CÉLULAS DE CONCENTRAÇÃO: OCORRE QUANDO HÁ UMA DIFERENÇA DE COMPOSIÇÃO LOCALIZADA NO PRÓPRIO ELETRÓLITO.ÁREAS ONDE A CONCENTRAÇÃO SUPERFICIAL EM OXIGÊNIO É MENOR SOFRERÃO CORROSÃO E DISSOLUÇÃO ANÓDICA:

Reação catódica: 2H2O + O2 + 4e- → 4(OH)-

Reação anódica: M → Mn+ + ne-

Exemplos:

PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO

Eliminação da corrosão só será possível com a ausência do eletrólito

Eliminar a umidade: complicado !

MAS É POSSÍVEL MINIMIZAR A CORROSÃO

IMPEDIMENTO DE PARES GALVÂNICAS→ Limitar os projetos a um só metal

→ Isolar elétricamente metais de composições diferentes

→ Uso de aços inoxidáveis16

REVESTIMENTOS PROTETORES

Isolar o metal do eletrólito

→ Camada protetora com materiais orgânicos (óleos, tintas, PVC, manta etc.)

Limitação: comportamento e durabilidade da camada em serviço

→ Camada protetora com metais: aplicada por imersão a quente ou por um processo eletroquímico- COBRE, ESTANHO, NÍQUEL, MAS atenção aos arranhões:

- ZINCO: é a galvanização

→ Camada protetora com materiais cerâmicos (Ex.: esmaltes vítreos)

→ Passivação: formação de uma camada protetora de óxido na superfície do metal

Ex: Camada de Al2O3 sobre o alumínio (anodização)Camada de Cr2O3 sobre o aço inoxidável

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PROTEÇÃO GALVÂNICA Uso dos próprios mecanismos da corrosão com finalidades protetoras

→ Fornecer elétrons extras ao metal p/ torná-lo cátodo

(1) PROTEÇÃO POR ÂNODO DE SACRIFÍCIO (OU PROTEÇÃO CATÓDICA)→ Criação de uma pilha “ligando” o metal que deve ser protegido com um metal de potencial eletroquímico inferior.

* AÇO GALVANIZADO OU ZINCADO: aço revestido por camada de zincoPROTEÇÃO MECÂNICA + PROTEÇÃO ELETROQUÍMICA

* OUTROS EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DO CONCEITO DE ÂNODO DE SACRIFÍCIO EM ENGENHARIA:

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(2) PROTEÇÃO POR APLICAÇÃO DE UMA TENSÃO ELÉTRICA → Fornecer elétrons no metal que se torna cátodo

AMBIENTE E DESIGN

AMBIENTE: RESPONSÁVEL PELA FORMAÇÃO DO ELETRÓLITO

GRAU DE AGRESSIVIDADE AMBIENTE DE APLICAÇÃO

- AMBIENTES RURAIS E POUCO AGRESSIVOS (região pouca industrializada): o ferro ao ar puro, mesmo úmido, terá uma baixa velocidade de corrosão.

- AMBIENTES POLUÍDOS (áreas urbanas e industrializadas): anidrido sulfuroso (SO2), ácidos e alcalis, poeira se dissolvem na água formando os íons do eletrólito.

- AMBIENTES MARINHOS: sais dissolvidos (NaCl): eletrólitos fortes.

DESIGN adequado pode evitar a exposição das peças a umidade e (ou) permitir que elas sequem rapidamente depois de molhadas. Exemplos: - MATERIAIS POROSOS (retentores de água) não devem entrar em contato com os metais- JUNTAS: desenhadas p/ evitar a formação de canais retentivos de água:

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CORROSÃO DO AÇO NO CONCRETO

CORROSÃO DO FERRO EM PRESENÇA DE UM ELETRÓLITO:

No ânodo: 2Fe → 2Fe2+ + 4e-

No cátodo: 4e- + O2 + 2H2O → 4(OH)-

Perto da superfície: 2Fe2+ + 4(OH)- → 2Fe(OH)2 Hidróxido ferroso

Seguido por: 4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3.H2O + H2O Hidróxido férrico (ferrugem)

PASSIVAÇÃO DO AÇO NO CONCRETO →Eletrólito (água dos poros): altamente alcalina (pH = 12-13)

→Deposição de um filme fino e aderente de óxido Fe3O4 →Proteção para o aço

CORROSÃO DO AÇO NO CONCRETO →Quando a camada passivante de Fe3O4 é destruída

→Diminuição da alcalinidade da água dos poros do concreto →Carbonatação ou (e) por ataque dos cloretos

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PROCESSO→Carbonatação e (ou) cloretos formam uma “frente” (diminuindo a alcalinidade do cimento) que vai penetrando aos pouco o concreto até atingir a armadura:

→Criação das condições ideais para a corrosão do aço

→Formação da ferrugem (Fe2O3) que ocupa um volume entre 2 e 3 vezes maior do que o aço original.

→Criam-se tensões mecânicas de tração no concreto aliviadas pela formação de fissuras e fragmentação do concreto em volta do aço; estas fissuras vão aumentar a penetração de CO2 e dos cloretos e acelerar a corrosão...

VELOCIDADE DE CORROSÃO DO AÇO NO CONCRETO depende de:- Grau de saturação do concreto- Porosidade e permeabilidade = F(formulação, cura, tipo de cimento)- Taxa de CO2 no ambiente

VELOCIDADE DE CORROSÃO pode ser diminuída com:- Cobrimento adequado - Formulação (pouzolanas, filler) e cura do concreto- Adição de inibidores de corrosão (Ex: CaNO3 inibe a ação dos cloretos)- Uso de aço inox ou aço revestido por uma camada protetora (Ex.: revestimento epóxi, galvanização)- Aplicação de uma camada protetora no concreto (Ex: tinta, reboco)- Proteção por aplicação de uma tensão elétrica- Proteção por eletrodo de sacrifício- Usar outros materiais de reforço (Ex: carbono)

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PRODUTOS SIDERÚRGICOSFERRO E SUAS LIGAS (Fe-C)

- ALTO MÓDULO DE ELASTICIDADE grandes vãos- ALTA RESISTÊNCIA (tensão de escoamento) em relação ao peso- BOA DUCTILIDADE conformação- BOA SOLDABILIDADE ligações- “DURABILIDADE” quando devidamente protegido contra a corrosão

- puro ou em ligas vigas, trilhos, esquadrias, coberturas, painéis, grades...- por seus compostos na indústria de tintas (pigmentos de óxido de ferro)- para reforçar outros materiais (Ex.: concreto armado)

FABRICAÇÃO DOS PRODUTOS SIDERURGICOS

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ESTRUTURA DOS AÇOS

- Aço ultradoce 0,05 < % C < 0,15 Peças estruturais, pregos- Aço doce 0,15 < % C < 0,30 Peças estruturais, pregos- Aço semiduro 0,30 < % C < 0,60 Trilhos, peças forjadas- Aço duro 0,60 < % C < 0,75 Ferramentas- Aço superduro 0,75 < % C < 1,20 Ferramentas- Aço ao carbono 1,20 < % C < 1,70 Peças especiais

AÇOS DE CONSTRUÇÃO AÇOS DOCES

RESERVA PLÁSTICA DE SEGURANÇA: graça à ductilidade do aço doce, as estruturas metálicas terão a faculdade de equilibrar as zonas de tensões pela “adaptação plástica” sem risco de ruptura sem aviso

AÇO ESTRUTURAL TÍPICO (Ex.: ASTM A36): σescoamento mínima 250 MPaσresistência mínima 400-550 MPa

LIGAS DE AÇO Associação propositada (superficial ou profunda) do aço com outros

elementos para modificar uma(s) característica(s) do aço original

TRATAMENTOS DOS AÇOS Modificar algumas características do metal ou anular tensões internas

criadas durante a fabricação do produto TÉRMICOS, MECÂNICOS, QUÍMICOS

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CRITÉRIOS DE ESCOLHA DE AÇOS PARA ESTRUTURAS METÁLICAS

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APLICAÇÕES DOS PRODUTOS SIDERÚRGICOS

PRODUTOS PLANOS FOLHAS METÁLICAS

# FOLHAS METÁLICAS: espessura entre 0,15 e 0,45 mm

# CHAPAS (CHAPAS PRETAS)

Grossas 6,00<mm<152 Finas (chapas ou bobinas) 0,30<mm< 6,00

# CHAPAS GALVANIZADAS E ELETROGALVANIZADAS

(1) CHAPAS GALVANIZADAS (A FOGO OU ZINCAGEM A QUENTE 460oC)

A DURABILIDADE é função da espessura da camada de Zn 100-610 g/m² (14-85 µm) e do ambiente

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(2) CHAPAS ELETROGALVANIZADAS (ELETROLISE)

Processo menos eficiente que a imersão a quente: 20-140 g/m2

APLICAÇÕES: indústria automobilística, eletrodoméstico, coberturas, canais p/ condução, dutos e aparelhos p/ ar condicionado, etc.

TELHAS E PANEIS

CHAPAS GALVANIZADAS SIMPLES OU DUPLAS

PERFIS

AÇOS LAMINADOS, DOBRADOS OU SOLDADOS

Perfis ocos Perfis laminados

Vigas reconstituídas soldadas Vigas I e U

Vigas H

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TUBOS E CONEXÕES(1) TUBOS DE FERRO FUNDIDO MALEÁVEL (DÚCTIL)- Com revestimento interno (tinta epóxi ou betuminosa, cimento) e

externo (pintura antiferruginosa); podem ser galvanizados- Ligações rosqueadas, de ponta e bolsa ou com flanges (a soldagem do

ferro fundido é difícil)

Canalizações, adutoras de água; redes urbanas de distribuição de água potável; canalização de esgoto urbano;

(2) TUBOS DE AÇO PRETO E AÇO GALVANIZADO- Ligações rosqueadas ou soldáveis- Canalizações, adutoras e subadutoras de água; redes urbanas de

distribuição de água potável Corrosão do aço preto (prever revestimento de proteção)

- Condução de vapor, ar comprimido, óleo, gás e fluidos não corrosivos- Eletrodutos (pode ser esmaltado para isolação elétrica)- Aços galvanizados podem conduzir água quente mas T oC < 60oC e

sempre com material isolante externo RAIO DE CURVATURA DO DOBRAMENTO

- TUBOS ENTERRADOS REVESTIMENTO EXTERNO DE PROTEÇÃO

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CONEXÕES: ROSQUEADAS OU SOLDÁVEIS

CONECTORES PARA MADEIRA (AÇO GALVANIZADO OU INOX)

Conectores de anel com pega denteada Chapa estampada (uso como tala lateral)

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Exemplos de placas perfuradas para conexões pregadas

AÇOS PARA CONCRETO ARMADO

CLASSIFICAÇÃO

(1) DE ACORDO COM A APRESENTAÇÃO* BARRAS: segmentos retos com comprimento entre 10 e 12 m;

diâmetros em mm: 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40* FIOS: elementos de diâmetro nominal < 12 mm; em rolos

diâmetros em mm: 3,2; 4,5; 6,3; 8; 10; 12

(2) DE ACORDO COM O PROCESSO DE FABRICAÇÃO* AÇOS DE DUREZA NATURAL laminados a quente que não sofrem

tratamento após a laminação: acentuado patamar de escoamento grandes deformações (10-15 %)boa soldabilidade

* AÇOS ENCRUADOS A FRIO: aços de dureza natural cuja resistência foi aumentada por tração (trefilação) ou por torção

AÇOS COM SALIÊNCIAS

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(3) DE ACORDO COM AS CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS (EB-3) “CA 24 A” “CA 50 B”

Categoria

Tensão de escoamento mínima

TE kgf/mm2

Tensão de ruptura

min. TR kgf/mm2

Alongamento em 10 ∅ mínimo

Dobramento: ∅ do pino

(ângulo 180o) (1) (2)

Coeficiente de

aderência mín. η

Distintivo da

categoria. Cor (3)

CA-24 24 1,5 TE 18 % 1∅ 2∅ 1,0 -CA-32 32 1,3 TE 14 % 2∅ 3∅ 1,0 verdeCA-40 40 1,1 TE 10 % 3∅ 4∅ 1,2 vermelhaCA-50 50 1,1 TE 8 % 4∅ 5∅ 1,5 brancaCA-60 60 1,1 TE 7 % 5∅ 6∅ 1,8 azul

(1): para barras com ∅ < 25 mm (2): para barras com ∅ ≥ 25 mm(3): pintura numa extremidade das barras ou nas duas extremidades dos fios

ADERÊNCIA η Relação de aderência do concreto ao aço, considerando-se η = 1 a aderência de uma barra perfeitamente lisa

η = ai/ai’

IMPORTÂNCIA DA ADERÊNCIA ENTRE O AÇO E O CONCRETO

Aderência ruim Boa aderência

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ARAMES E TELASARAMES

Finos fios de aço laminado, galvanizado ou não; 3 < ∅ mm < 10

ARAME RECOZIDO OU QUEIMADO: Arame destemperado usado para amarar as barras de armadura

de concreto armado com ∅ de 1,65 mm e 1,24 mm

TELAS Malhas fortes de arame; caracterizadas pela bitola do arame usado e pela abertura da malha

TELAS COM NÓS SOLDADOS usam geralmente os aços CA-50B (∅ > 10 mm) ou CA-60 (3 < ∅ mm < 9); paneis ou rolos:

EXEMPLO DE DESIGNAÇÃO PARA AÇO CA-60

- TELAS QUADRADAS: “Q 138”“Q”: igual armadura nas duas direções“138”: área de aço por metro linear em cada direção: 1,38 cm2/m.

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- TELAS LONGITUDINAIS: “L 159” “L”: a armadura maior é no sentido da maior dimensão do painel “159”: principal área de aço por metro linear

- TELAS TRANSVERSAIS: “T 92”“T”: a armadura maior é no sentido da menor dimensão do painel

“92”: principal área de aço por metro linear

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METAIS NÃO-FERROSOS

O emprego de metais não-ferrosos se restringe aos casos em que se necessita aproveitar alguma de suas propriedades características- Resistência à corrosão - Pequenas densidades- Propriedades elétricas e magnéticas- Fusibilidade- Características especiais de resistência e ductilidade.

ALUMÍNIO- Boa resistência mecânica- Bastante leve- “Não sofre corrosão”- Excelente aspecto estético- Pode ser infinitamente reciclado- Alto grau de reflexividade das radiações solares

PROPRIEDADES- MASSA ESPECÍFICA ≅ 2,7 g/cm3- MÓDULO DE ELASTICIDADE: 70 GPa- RESISTÊNCIA À TRAÇÃO: 75 (puro) até 400 MPa (liga ou/e temperado)- “RESISTENTE À CORROSÃO”: ao ar livre, cobre-se imediatamente de uma camada de óxido que protege o núcleo. - Alta CONDUCTIBILIDADE TÉRMICA E ELÉTRICA- COEFICIENTE DE EXPANSÃO TÉRMICA: 23.10-6 /oC-1

FABRICAÇÃO

MINÉRIO BAUXITA (Al2O3)

LAMINADOS: lâminas (espessura < 6 mm), chapas lisas, lavradas ou perfuradas:

EXTRUDADOS a quente (400 - 500oC): barras; tubos; perfis com formas mais complexas:

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LIGASLigar o alumínio com outros metais pode permitir um aumento da resistência mecânica, mas em contrapartida pode ocorrer uma diminuição da resistência a corrosão e condutividade elétrica.

TRATAMENTOS

MODIFICAR O ASPECTO DA SUPERFÍCIE E PROTEGER CONTRA CORROSÃO

ACABAMENTO MECÂNICO Para alterar a textura ou polimento liso inicial

POLIMENTO QUÍMICO Para aumentar brilho e reflexão (antes da anodização)

ELETRODEPOSIÇÃO Acabamento superficial com um metal mais nobre: cromo,

níquel, cobre, zinco, prata ou ouro

ANODIZAÇÃO Processo que permite aumentar a espessura da camada natural

de Al2O3 que protege contra corrosão

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Controlando o eletrólito, a anodização pode ser fosca ou brilhante ou (e) colorida usando sais (bronze, vinho, dourado, preto).

A ESPESSURA DA CAMADA ANODIZADA DEPENDE DO AMBIENTE DE EMPREGO

CLASSE AGRESSIVIDADE AMBIENTE CAMADAA13 Média rural / urbano 11 a 15 µmA18 Alta marinho 16 a 20 µmA23 Altíssima industrial 21 a 25 µm

CUIDADOS COM A SUPERFÍCIE ANODIZADA

* EVITAR OS ATAQUES CORROSIVOS com ácido muriático, ácido oxálico, soda cáustica, cal, cimento e abrasivos como argamassa, gesso, poeiras, lixas, escovas de aço, etc.

* O MANUSEIO sempre em bancadas limpas e forradas, protegendo devidamente os perfis contra elementos pontiagudos do tipo chaves de fenda, estiletes, facas, etc.

* PARA MELHOR PROTEÇÃO DA SUPERFÍCIE E IMPEDIMENTO DOS ATAQUES FÍSICOS ou químicos é recomendável o uso de graxas inertes ou vaselina, filmes de polietileno removível ou sacos plásticos.

* A LIMPEZA deve ser feita sempre com pano macio, esponja ou algodão embebido em álcool ou detergente neutro diluídos em água morna.

SOB HIPÓTESE ALGUMA USAR LAVAGEM ÁCIDA, ALCALINA OU ABRASIVA

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EMPREGOCABOS E FIOS PARA TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA,

COBERTURAS, REVESTIMENTOS, ESQUADRIAS, GUARNIÇÕES, ELEMENTOS DE LIGAÇÃO, LUMINÁRIAS, PERSIANAS, ETC.

PRECAUÇÕES:- EVITAR CONTATO DIRETO COM OUTROS METAIS

RISCO DE CORROSÃO- DOBRAGENS: GRANDES RAIOS DE CURVATURA

RISCO DE FENDILHAMENTO

(1) CHAPAS (6,5-140 mm) e LÂMINAS (0,3-6,5 mm) (2) ELEMENTOS DE LIGAÇÃO(3) FOLHAS(4) EXTRUDADOS(5) FIOS E CABOS CONDUTORES(6) FUNDIDOS E FORJADOS (7) EM PÓ

COBRE E LIGAS O COBRE é normalmente usado em sua forma PURA

GRANDE VARIEDADE DE LIGAS (latões, bronzes) Maior dureza, resistência a corrosão, resistência mecânica,

usinabilidade ou obter uma cor especial p/ combinar com certas aplicações

MINÉRIOS: calcosina e calcopirita (sulfatos), cuprita (óxido), etc. ALGUMAS CARACTERÍSTICAS

Cobre (99,95%) Latão 70Cu-30Zn Bronze 92Cu-8SnDensidade g/cm3 8,94 8,53 8,80Mód. de elasticidade GPa 110 110 110Tensão escoamento MPa 70 75 152Limite de resistência MPa 220 300 380Ductilidade % BM 50 mm 45 68 70Coeficiente de Poisson 0,35 0,35 0,35Conduct. Elét. (Ω-m)-1 106 58 16 7,5Conduct. térmica W/m-K 400 120 62Coef. exp. térmica /oC-1 10-6 16,5 20 18,2

COBRE PURO: boa resistência à corrosão no ar seco; no ar úmido e em presença de CO2, ele se reveste de uma camada de carbonato

FABRICAÇÃO: Fundição, laminação (quente ou frio), extrusão, estampagem

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PRINCIPAIS EMPREGOS DO COBRE - Em INSTALAÇÕES ELÉTRICAS como condutor- Em INSTALAÇÕES DE ÁGUA QUENTE (com isolamento) e fria, gás, refrigeração, ar condicionado, coberturas, redes de esgotos e pluviais...Mas deve ser evitado o contato com outros metais (usar um isolamento)- ELEMENTO DECORATIVO, PAREDES DIVISÓRIAS, TELHAS

PRINCIPAIS LIGAS DE COBRE* LATÕES: COBRE MAIS ENTRE 5 E 45 % DE ZINCO

Material dúctil e maleável; resistência e dureza mas conductividade térmica e elétrica

FERRAGENS: TORNEIRAS, TUBOS, FECHADURAS, ETC.

* BRONZES: COBRE MAIS ENTRE 5 E 20 % DE ESTANHO tensão limite de escoamento e resistênciaBoa resistência à corrosão.

FERRAGENS (TUBOS FLEXÍVEIS, TORNEIRAS, BUCHAS), VÁLVULAS, ORNATOS, ETC.

ZINCO MINÉRIOS: blende (sulfato), calamina (silicato) e smithsonita (carbonato) DENSIDADE 7,2 g/cm3 LIM. RESISTÊNCIA TRAÇÃO 170 MPa LIM. ELASTICIDADE 25 MPa No ar úmido se forma uma camada de óxido que protege o metal, mas

atacado por ácidos Usado para PROTEGER OUTROS METAIS GALVANIZAÇÃO Chapas lisas ou onduladas (revestimento de cobertura) Calhas e tubos condutores de fluidos

CHUMBO PRINCIPAL MINÉRIO: sulfeto de chumbo (galena) É o MAIS MOLE DOS METAIS PESADOS DENSIDADE 11,3 g/cm3 LIM. RESISTÊNCIA TRAÇÃO 14 MPa LIM. ELASTICIDADE 4 MPa MODULO DE ELASTICIDADE 17 GPa DUREZA muito baixa ALTA RESISTÊNCIA À CORROSÃO: forma uma camada protetora de

hidrocarboneto de chumbo MAS ALTAMENTE TÓXICO Tubos e artefatos para canalizações mas não usar em canalizações

para água corrente devido à toxicidade do hidrocarboneto de chumbo ABSORVENTE DE CHOQUE, VIBRAÇÕES E DE RAIOS-X Usado antigamente na composição das TINTAS, mas PERIGOSO Baterias para automóveis

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ESTANHO PRINCIPAL MINÉRIO: CASSITERITA DENSIDADE 7,3 g/cm3

Usado p/ formar ligas, p/ proteção superficial de outros metais e na composição da solda de encanador (2/3 Pb - 1/3 Sn) que funde a 240oC

TITÁNIO DENSIDADE 4,5 g/cm3 LIMITE DE RESISTÊNCIA 330 MPa; LIMITE DE ESCOAMENTO 240 MPa MÓDULO DE ELASTICIDADE 107 GPa; DUCTILIDADE 30 % ALTA RESISTÊNCIA À CORROSÃO MAS SOLDAGEM DIFÍCIL CARO...

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