Baixe apostila sobre materiais e seus tipos de estrutura e outras Resumos em PDF para Cálculo, somente na Docsity!
autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 12/09/2021 18:40:
O diagrama nos mostrará o comportamento do
corpo de prova durante a aplicação da carga:
Num primeiro trecho – zona elástica – o gráfico
mostra uma proporção linear entre o alongamento
e a carga aplicada (proporcionalidade).
Em seguida, ocorre o escoamento, isto é, uma
deformação apreciável do corpo de prova para
uma carga oscilando próximo de um valor constan-
te.
Cessado o escoamento, o corpo de prova é solici-
tado até atingir a carga máxima registrada durante
o ensaio, a partir da qual, inicia-se o fenômeno da
estricção, isto é, um estrangulamento na seção
transversal do corpo de prova.
A tensão necessária para se chegar ao início do
escoamento é o limite de escoamento ou resistên-
cia de escoamento e a tensão máxima suportada
pelo material até o início do estrangulamento é o
limite de resistência à tração.
Nos aços encruados ou ligados que não apresen-
tam o escoamento natural, o limite de escoamento
é representado pela tensão sob a qual se produz
um alongamento permanente e mensurável de, por
exemplo, 0,2%.
Determinação gráfica do limite convencional
Alongamento e estricção A variação percentual entre o comprimento final no momento da ruptura e o comprimento inicial de um determinado segmento do corpo de prova é deno- minada alongamento. Da mesma forma obtém-se a estricção ou estran- gulamento calculando-se a variação percentual da área da seção transversal do corpo de prova antes e após a ruptura. Os valores do alongamento e da estricção caracte- rizam a ductilidade do material.
Diagrama tensão x deformação de um metal dúctil apresentando o fenômeno de escoamento
Diagrama tensão x deformação de um metal sem escoamento
autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 12/09/2021 18:40:
A parcela “a”, uniforme, é distribuída ao longo de todo o material ensaiado e ocorre até a máxima carga que é proporcional à base de medida do
corpo de prova. A parcela “b” é um alongamento localizado que atinge o valor máximo na seção estrangulada.
Diagrama tensão x deformação verdadeiro O limite de resistência à tração corresponde à ten-
são nominal obtida pela relação entre a carga má- xima verificada no ensaio e a área da seção trans- versal do corpo de prova.
Os metais dúcteis que sofrem grande estricção no ponto de ruptura apresentam um valor do limite de
resistência à tração inferior à tensão máxima real, dada pelo quociente entre a carga máxima verifi- cada no ensaio e a área estrangulada da seção transversal do corpo de prova.
Formas típicas do diagrama tensão-deformação de alguns metais e ligas:
Representação esquemática da distribuição do alongamento num corpo de prova submetido ao ensaio de tração
Diagrama tensão-deformação nominal e real
autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 12/09/2021 18:40:
Corpo de prova em fase de dobramento – A peça deve ser dobrada em até 180º
Resistência à ruptura transversal A determinação da resistência à flexão tem maior importância para as ligas mais duras e frágeis co- mo, por exemplo, o ferro fundido, o tungstênio, o
titânio, etc. O ensaio é realizado com corpos de prova apoia- dos sobre dois apoios e aplicando-se uma carga no centro do vão até a ruptura.
O ensaio permite ainda determinar a flecha corres- pondente à carga aplicada e construir um diagra- ma carga x flexão do material ensaiado.
Dureza A dureza dos metais é determinada com base na resistência à penetração superficial que um corpo
de prova apresenta na aplicação de uma carga, efetuada por intermédio de um penetrador em for- mato esférico ou de pirâmide ou cônico.
Com a aplicação da carga, resulta uma deforma- ção (impressão) na superfície do material. As di- mensões ou profundidade relativas dessa impres- são constituem a base para apuração de valores representativos da dureza.
O valor da dureza correlaciona-se com algumas propriedades mecânicas do material, como a resis- tência à tração e a ductilidade.
Ensaio de Dureza Brinell: No ensaio de dureza Brinell, uma esfera de diâme- tro D é forçada a penetrar no material através da aplicação de uma carga P, resultando em uma impressão em formato de uma calota esférica de diâmetro d.
A dureza H será dada pela expressão:
2 2
DD D d
P
H
π
O valor de H será um número que corresponde ao valor da dureza Brinell.
Além do método Brinell, temos os ensaios de dure- za Rockwell e Vickers. Ambos seguem o mesmo princípio de ensaio empregado no método Brinell, ou seja, baseiam-se na aplicação de uma carga que força o penetrador contra a superfície da peça que se quer ensaiar.
Relação entre a dureza e a resistência à tração: Existe uma relação muito útil sob o ponto de vista prático entre a dureza Brinell e a resistência à tra- ção. Sendo empírica, esta relação só é válida para aços-carbono e aços-liga de médio teor em liga.
σt = 0,36 H onde: σt = limite de resistência à tração, H = dureza Brinell.
Corpo de prova sujeito ao ensaio de ruptura transversal
autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 12/09/2021 18:40:
Ensaios de Dureza
Fluência Fenômeno de deformação plástica, lenta e progres- siva das ligas metálicas, que ocorre a medida em que a temperatura aumenta, sob carga constante. O aumento da temperatura acentua o fenômeno porque a deformação plástica torna-se progressi- vamente mais fácil de iniciar-se e de continuar.
Fadiga Em peças sujeitas a variações das cargas aplicadas ocorre o aparecimento de flutuações nas tensões originadas. Tais tensões podem adquirir um valor que, ainda que inferior à resistência estática do ma- terial, pode levar à sua ruptura, desde que a aplica- ção das tensões seja repetida inúmeras vezes. Os principais fatores que influenciam na resistência à fadiga dos metais são:
- efeito da composição e das condições de fabri- cação;
- efeito da freqüência da tensão cíclica;
- efeito da temperatura;
- efeito das dimensões das peças ou corpos de prova;
- efeito da forma das peças ou corpos de prova;
- efeito das condições superficiais;
- efeito do tratamento superficial;
- efeitos do meio (corrosivo, oxidante).
autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 12/09/2021 18:40:
Aços para Concreto Armado
Introdução: Na execução de estruturas em concreto armado, empregamos o aço para absorver as solicitações de tração impostas aos componentes estruturais. Os aços para concreto armado existentes no mer- cado brasileiro apresentam diferenças quanto à resistência à tração, características geométricas, tipo de fabricação, dimensão da seção transversal, etc. Cabe aos profissionais responsáveis pelo proje- to, pela execução ou pelo controle tecnológico do aço a ser empregado em estruturas de concreto, decidirem sobre o emprego do material, avaliando e
confrontando os resultados com as exigências es- pecificadas pela NBR-7480, da ABNT que diz res- peito à “encomenda, fabricação e fornecimento de
barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado”.
Definições:
Lote: grupo de barras ou fios de procedência identi-
ficada, de mesma categoria e com o mesmo diâme- tro nominal e configuração geométrica superficial, apresentado à inspeção como um conjunto unitário.
Partida: conjunto de lotes apresentados para ins- peção de uma só vez.
Fornecimento: conjunto de partidas que perfaz a quantidade total da encomenda.
Diâmetro nominal ( φφφφφ ): número correspondente ao valor, em milímetros, do diâmetro da seção trans- versal do fio ou da barra.
Classificação: a) Conforme o tipo de fabricação e a dimensão da seção transversal:
Barras: são produtos de diâmetro nominal igual ou superior a 5mm, obtidos exclusivamente por lami- nação à quente.
Fios: são os produtos de diâmetro nominal igual ou inferior a 10mm, obtidos por trefilação ou processo equivalente.
b) Conforme o valor característico da resistência de escoamento, nas seguintes categorias:
Barras: são classificadas nas categorias CA-25 e CA-50.
Fios: na categoria CA-60.
c) Conforme o processo de fabricação, as barras e os fios de aço para concreto armado classificam- se em:
Barras: obtidas por laminação à quente, sem sofrer posterior deformação à frio, com escoamento defi- nido caracterizado por patamar no diagrama tensão x deformação.
Fios: obtidos por deformação à frio, sem patamar no diagrama tensão x deformação.
Exigências gerais: As barras e fios de aço destinados à armadura de concreto armado deverão:
- apresentar suficiente homogeneidade quanto às suas características geométricas;
- apresentar configuração das nervuras (ou mos- sas) tal que não permita a movimentação da bar- ra dentro do concreto;
- ser isentos de defeitos prejudiciais, tais como fissuras, esfoliações, corrosão, dobras e carepa;
- quando barras, apresentar massa real igual à sua massa nominal com tolerância de 6% para diâmetro nominal igual ou superior a 10mm e de 10% para diâmetro nominal inferior a 10%;
- quando fios, tolerância de 6%;
- ter comprimento normal de fabricação de 11m com tolerância de 9%;
- apresentar marca de laminação em relevo, iden- tificando o fabricante, a categoria e o diâmetro nominal;
- quando não tiver nervuras, a identificação deve ser feita com etiquetas ou marcas em relevo;
Embalagem: As barras e os fios são fornecidos em feixes ou rolos com etiquetas que contenham o nome do fa- bricante, a categoria, e o diâmetro nominal.
Encomenda: O comprador de barras e fios de aço deve indicar na encomenda:
- número da norma – NBR 7480;
- diâmetro nominal e a categoria;
- a quantidade em toneladas;
- comprimento e a sua tolerância;
- o tipo de embalagem;
- outros requisitos que considerar importante.
Condições específicas: Requisitos de propriedades mecânicas de tração:
autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 12/09/2021 18:40:
Tabela 1
A resistência de escoamento de barras e fios de
aço pode ser caracterizada por um patamar no dia- grama tensão-deformação ou calculada pelo valor
da tensão sob carga correspondente à deformação
permanente de 0,2%.
Pode também ser calculada pelo valor da tensão
sob carga correspondente à deformação de 0,5%.
Se houver divergência, prevalece o valor corres-
pondente à deformação permanente de 0,2%.
Requisitos de propriedades mecânicas de do-
bramento:
O corpo de prova deve ser dobrado a 180º^ em um
pino com diâmetro conforme a tabela 1, sem ocor- rer ruptura ou fissuração na zona tracionada.
Características complementares:
As barras da categoria CA-50 são obrigatoriamente
providas de nervuras transversais ou oblíquas.
O comprador deve ter livre acesso aos locais em
que as peças encomendadas estejam sendo fabri-
cadas, examinadas ou ensaiadas, tendo o direito de
inspecioná-las diretamente ou através de inspetor
credenciado.
O inspetor deve verificar os defeitos e o comprimen-
to do material em estado normal de fornecimento.
Amostragem:
Para verificação das propriedades mecânicas e
características próprias das barras e fios de aço
destinados a armaduras para concreto armado de-
ve ser feita uma amostragem conforme os seguin-
tes procedimentos:
Formação dos lotes: O produtor ou fornecedor deve, em cada partida, repartir as barras, os fios ou os rolos em lotes apro- ximadamente iguais e perfeitamente identificáveis, com massas não superiores a 30t. Quando não houver possibilidade de identificação da corrida, o inspetor deve orientar a formação de lotes para inspeção conforme a tabela a seguir:
Ensaio de Tração – Valores Mínimos (^) Ensaio de Dobramento (180º)
Diâmetro do pino (mm)
Categoria Resistência Característica de Escoamen- to fy (MPa)
Limite de Resistência (a) fst (MPa)
Alongamento em 10 φφφφφ (c) (%) φφφφφ < 20 φφφφφ ≥≥≥≥≥ 20 CA-25 250 1,20fy (^18 2) φ 4 φ
CA-50 500 1,10fy (^8 4) φ 6 φ
CA-60 600 1,05fy (b)^ 5 5 φ ----- (a)O mesmo que resistência convencional à ruptura. (b)fst mínimo de 660MPa. (c) φ = diâmetro nominal
autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 12/09/2021 18:40:
b) aos resultados satisfatórios dos ensaios de tra-
ção e dobramento de todos os exemplares.
Notas: Se um ou mais destes resultados não atender ao estabelecido nesta norma, deve ser realizada uma contraprova única. Se todos os resultados da con- traprova forem satisfatórios, o lote é aceito. É facultado ao fornecedor o acompanhamento da amostragem e dos ensaios de contraprova.
Rejeição: O lote é rejeitado se: a) não atender ao especificado quanto aos defeitos
e à massa e tolerância; b) no ensaio de contraprova, houver pelo menos um resultado que não satisfaça às exigências desta norma.
Referências bibliográficas:
Associação Brasileira de Normas Técnicas – NBR 7480 – Barras e fios de aço destinados a ar- maduras para concreto armado – Especifica- ção. Rio de Janeiro: ABNT, 1996.
Bauer, L. A. Falcão. Materiais de Construção – Vol.
- Rio de Janeiro: LTC, 3ª^ edição, 1987.
Chiaverini, Vicente. Tecnologia Mecânica. São Paulo: Makron Books, 2ª^ edição, 1986.
Petrucci, Eládio G. R. Materiais de Construção. Porto Alegre: Globo, 1975.
Smith, F. William. Princípios de Ciência e Enge- nharia dos Materiais. Lisboa: McGraw-Hill, 3ª edição, 1998.
