aço para concreto armado (1)
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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
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II
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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).
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
CISALHAMENTO
Esforço cortante numa determinada seção. É o resultado de tensões tangenciais.
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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.
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
DEFORMAÇÃO ()
É o efeito da tensão. Expressa em (cm/cm), ou em % docomprimento inicial.
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
DEFORMAÇÃO ()
A deformação pode ser elástica ou plástica. Plástica éirreversível, elástica é reversível, desaparece quando a tensãoé removida
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
ESTRICÇÃO: Redução da área da
seção transversal, em %.
ALONGAMENTO: também
medido em %.
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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.
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
LEI DE HOOKE
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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.
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
MÓDULO DE ELASTICIDADE (E)
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
PLASTICIDADE
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
PLASTICIDADE
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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
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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
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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.
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
ReH ReL
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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.
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
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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
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
DUCTILIDADE
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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
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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%
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
AÇOS PARA CONCRETO - METAIS FRÁGEIS E DÚCTEIS
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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
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
TENACIDADE
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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA
DUREZA
Definida pela resistência da superfície do material àpenetração.
Escala Brinell de dureza BHN (Brinell Hardness Number)
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AÇO PARA CONCRETO ARMADO
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II
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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.
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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
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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
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AÇO PARA CONCRETO ARMADO
Siglas e padronização
Barras e fios de aço
Tabela – Diâmetros nominais conforme a NBR 7480 (2007)
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AÇO PARA CONCRETO ARMADO
PRINCIPAIS PROPRIEDADES
Resistência característica de escoamento;
Limite de resistência;
Alongamento;
Dobramento;
Coeficiente de conformação superficial.
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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.
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AÇO PARA CONCRETO ARMADO
AÇOS DE DUREZA NATURAL: CA 25 e CA 50
fy
ruptura
rupturay
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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°.
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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%
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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
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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).
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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.
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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
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AÇO PARA CONCRETO ARMADO
Propriedades Mecânicas Exigíveis de Barras e Fios de Aço Destinadas a Armaduras de para Concreto Armado (NBR7480/2007)
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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
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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.
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AÇO PARA CONCRETO ARMADO
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO
DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.
Equipamentos
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AÇO PARA CONCRETO ARMADO
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO
DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.
Equipamentos
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AÇO PARA CONCRETO ARMADO
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO
DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.
Dados para a realização do ensaio
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AÇO PARA CONCRETO ARMADO
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO
DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.
Dados para a realização do ensaio
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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.
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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)
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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)
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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)
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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.
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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:
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AÇO PARA CONCRETO ARMADO
EXERCÍCIO – AÇO
Curva força x deslocamento
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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
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AÇO PARA CONCRETO ARMADO
EXERCÍCIO – AÇO
Resolução:
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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)
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AÇO PARA CONCRETO ARMADO
EXERCÍCIO – AÇO
Resolução:
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AÇO PARA CONCRETO ARMADO
EXERCÍCIO – AÇO
Resolução - Módulo de elasticidade: