SISTEMAS ESTRUTURAIS

TPICOS ESTRUTURASSISTEMAS CONSTRUTIVOSA estrutura vista atravs da histria da tecnologia da construo. A estrutura e a arquitetura. Conceitos fundamentais da estrutura - tenso, carregamentos axiais, toro e flexo pura.SISTEMAS ESTRUTURAISFornece conhecimento bsico a respeito dos vrios sistemas estruturais, sua aplicao, funcionamento, materiais e conceitos de resistncia aos diversos tipos de esforos. Visa o desenvolvimento da capacidade do aluno de compreender e propor os sistemas estruturais das edificaes. Aborda: estruturas que atuam sob o efeito de trao, compresso, e, Trao e compresso combinadas. Estruturas que atuam devido capacidade resistente da massa e da continuidade do material, estruturas superficiais, sistemas verticais de transporte de cargas e escolha de formas estruturais. SISTEMAS ESTRUTURAIS EM CONCRETO ARMADOAborda os conceitos de equilbrio e resistncia, o estudo das foras e cargas, inrcia de superfcies planas, tenses e deformaes em slidos. Esforos simples, de trao, flexo e toro. Esforos combinados. Estruturas isostticas e hiperestticas. Determinao de esforos externos e internos. Carregamentos, Transmisso de cargas e esforos internos. Dando embasamento para o estudo do dimensionamento das estruturas em Sistemas Estruturais em Arquitetura. Estuda as estruturas de concreto armado e protendido, os materiais, as formas construtivas, o seu dimensionamento e detalhamento.SISTEMAS ESTRUTURAIS EM AO E MADEIRAEstudo das estruturas de madeira e ao abordando o seu dimensionamento e suas ligaes. Estudo de estruturas alternativas regionais. Tpicos especiais em sistemas estruturais.

SISTEMAS CONSTRUTIVOSIntroduoDefinies bsicasSistemas construtivosHistria dos sistemas construtivosViso geralPorque a histria dos sistemas construtivosAs fases:Pr-histria europiaEgito AntigoMesopotmiaGrcia AntigaRomaCatedrais gticasRenascimentoRevoluo industrialPontes metlicas do sculo XIXOs primeiros arranha-cusAs primeiras pontes de concreto armado e protendidoTorres e edifcios altosAs grandes pontesGrandes coberturas

IntroduoO que so sistemas estruturais?

Estrutura o conjunto de elementos que, interagindo entre si, formam um sistema que desempenha funo especfica.

Histria dos sistemas construtivosViso geralH cerca de 10.000 anos, tendo descoberto a agricultura e a pecuria, o homem deixou de ser nmade, passando a residir em um local fixo; surgiram ento os primeiros edifcios permanentes e as primeiras aldeias. Desde esta poca, o homem vem erguendo construes que o abriguem, que permitam a reunio de grandes comunidades irmanadas por um objetivo religioso, poltico ou de lazer, que possibilitem a transposio de um rio ou a barragem de um curso dgua. As primitivas construes iniciais deram lugar s monumentais pirmides egpcias, aos harmoniosos templos gregos, s extaordinrias cpulas romanas, sublime catedral gtica, s imensas pontes de ferro e de ao, aos enormes arranha-cus de ao e de concreto

Histria dos sistemas construtivosPorque a histria dos sistemas construtivo 1. Possibilita que se conheam e se valorizem as extraordinrias construes que vm sendo edificadas pelo homem desde a pr-histria at os dias de hoje;

2. Revela que as construes, alm de satisfazerem as necessidades do homem, so uma importantssima expresso cultural, social, poltica e econmica das sociedades que as erigiram;

3. Mostra o papel fundamental que os novos materiais e os novos sistemas estruturais sempre tiveram, e continuam tendo, na evoluo das estruturas;

4. Permite que se compreenda qualitativamente como funcionam estruturas.

Histria dos sistemas construtivosPr-histria europeia - Ponte

Ficha TcnicaNomeTarr StepsSistema EstruturalVigas simplesmente apoiadasFunoTravessia de pessoasLocalizaoSobre o Rio Barle, noroeste de Dulverton, Somerset, Inglaterrapoca da construoProvavelmente pr-histrica ExecuoDesconhecidaDimenses17 vos totalizando 55 mMaterialGranito

Histria dos sistemas construtivosPr-histria europeia - Stonehenge

Ficha TcnicaNomeStonehengeSistema EstruturalPilares e vigas simplesmente apoiadasFunoTemploLocalizaoSalisbury Plain, Salisbury, Inglaterrapoca da construo3100 a.C. - 1100 a.C.ExecuoDesconhecidaDimensesDimetro do crculo de pedra: 30 mMaterialOs blocos maiores so de arenito, e os menores de rochas conhecidas como "bluestones", encontradas nas montanhas Preseli, no sudoeste do Pas de Gales.

Definies bsicasO que so sistemas estruturais?

Estrutura o conjunto de elementos que, interagindo entre si, formam um sistema que desempenha funo especfica.A Sociedade um sistema onde os elementos so os indivduos que se relacionam atravs de inmeras funes ou atividades, dando origem a estrutura social.O corpo humano um sistema onde os elementos so os rgos que se relacionam atravs de inmeras funes ou atividades, dando origem a estrutura do organismo.Sistema Estrutural de uma edificao o conjunto de elementos estruturais que, interagindo entre si, formam um sistema que desempenha funo especfica.

Definies bsicasSistema Estrutural de uma edificao o conjunto de elementos estruturais (lajes, vigas, pilares, arcos ...) que, interagindo entre si, formam um sistema que desempenha funo especfica (transmitir esforos at a fundao, garantir estabilidade ...).ELEMENTOS ESTRUTURAIS

Definies bsicasO sistema material da edificao capaz de transmitir cargas e absorver esforos, de modo a garantir a estabilidade, a segurana e integridade da construo, cooperando na sua organizao espacial e na sua expresso, mediante ao adequado emprego dos materiais, das tcnicas, dos processos e dos recursos econmico-financeiros (Weidle apud SILVA, 2000,p.13)

Sistemas Estruturais e a ArquiteturaAntigamente quando de terminava uma estrutura viam-se apenas lajes e apoios. A arquitetura vinha depois, como uma coisa secundaria e eu queria o contrario essa juno da estrutura com a arquitetura, queria que elas nascessem juntas e fossem bastante sem nenhum detalhe para demonstrar o projeto de arquitetura. (Oscar Niemeyer)Concepo Estrutural, materiais

Influncia do sistema estrutural na expresso arquitetnicaA principal funo, do ponto de vista estrutural, para uma edificao ser esttica:

ConceitoQualquer influncia que causa foras ou deformaes em uma estrutura. a interao da estrutura com a natureza e com o resultado de sua utilizao.

Tipos de carregamento quanto ao ponto de aplicaoUm objeto sobre uma lajeA reao de uma viga apoiada sobre outra.A ao do pilar sobre a fundao

Tipos de carregamento quanto ao ponto de aplicaoParede sobre lajeParede sobre viga

Tipos de carregamento quanto ao ponto de aplicaoRevestimento de pisoUma pilha de cimento sobre laje

Classificao dos carregamentos com relao ao tempo de atuao

Peso prprio;Cobertura;Alvenaria;Revestimento;

Classificao dos carregamentos com relao ao tempo de atuao

Vento;Empuxo;Frenagem;Sobrecargas;Terremoto;Neve;Cargas mveis.Aes HorizontaisIsopletasNBR-6123

Classificao dos carregamentos com relao ao tempo de atuao

Vento;Empuxo;Frenagem;Sobrecargas;Terremoto;Neve;Cargas mveis.Empuxo horizontal:Estacionamento semienterrados e enterrados, reservatriosMtodos empricos

Classificao dos carregamentos com relao ao tempo de atuao

Vento;Empuxo;Frenagem;Sobrecargas;Terremoto;Neve;Cargas mveis.FrenagemSobrecargas:

NBR 14936

RevisoA arquitetura anda de mos dadas com a engenharia atravs do relacionamento: Sistemas estruturais & concepo;A boa interao entre esses dois ramos do conhecimento garante segurana (ELU) e Operacionalidade (ELS);Sistema Estrutural de uma edificao o conjunto de elementos estruturais que, interagindo entre si, formam um sistema que desempenha funo especfica.Esses elementos so: Laje, pilar, viga, fundao ...A interao entre eles so os esforos e as reaes;A interao da estrutura com o ambiente origina os carregamentos;Os carregamentos podem ser concentrados ou distribuidos quanto a aplicao e quanto ao tempo de ao podem ser permanentes ou acidentais.

Exerccio

Baseado no esquema ao lado definir a carga em:lajes: L1 vigas: V2 e V5 pilares: P5Dados:piso de escritriorevestimento da laje: tacoalvenaria: 1 vezmaterial: concreto armadoreao da laje L1 nas vigas V1, V3, V4 e V5: 6,25 KN/mreao da viga V1 sobre os pilares P1 e P2: 42,68 KNreao da viga V2 sobre a viga V5 e o pilar P5: 2,19 KNreao das vigas V3 e V4 sobre os pilares P1,P3 e P4: 43,93 KNreao da viga V5 sobre o pilar P2: 43,33 KNreao da viga V5 sobre o pilar P4: 44,21KN

ExerccioPara se calcular as cargas em uma edificao, inicia-se sempre de cima para baixo (da cobertura para o trreo) na seguinte sequncia: lajes, vigas, pilares e fundaes.Portanto, no nosso exemplo, calcularemos primeiramente a carga na laje L1, depois nas vigas V2 e V5 e finalmente no pilar P5.Pode-se ver atravs do esquema que as cargas so as seguintes:

Laje L1:Peso-prprio (distribuda/m2) + revestimento (distribuda/m2) + sobrecarga (distribuda/m2)peso-prprio:pp = 0,10 m . 25 kN/m3= 2,50 kN/m2revestimento:rev= 0,50 kN/m2sobrecarga:sc= 2,00 kN/m2total= 5,00 kN/m2

Viga V2:Peso-prprio (distribuda/m)peso-prprio: pp = 0,10 m . 0,50 m . 25 kN/m3= 1,25 kN/m

Exerccio

Viga V5:Peso-prprio (distribuda/m) + alvenaria (distribuda/m) + reao da laje L1 (distribuda/m) + reao da viga V2 (concentrada)peso-prprio:pp = 0,20 m . 0,50 m . 25 kN/m3= 2,50 kN/malvenaria:alv = 2,60 m . 3,20 kN/m2= 8,32 kN/mlaje:laje= 6,25 kN/mtotal= 17,07 kN/m

Exerccio

Pilar P5:Peso-prprio (concentrada) + reao da viga V2 (concentrada)peso-prprio:pp = 0,20 m . 0,20 m . 2,60 m . 25 kN/m3= 2,60 kNreao da viga:viga= 2,19 kNtotal= 4,79 kN

PR DIMENSIONAMENTO PARA AO

perfis I:

h = 5%L

Trelias reta

h = 6% a 10% L

Diagonais formando ngulos entre 30 e 60.

Para arcos trelia dos mantm-se as propores acima, variando h.

h = 25 % L ( arco ideal ) Para arcos macicos em aco 2 % do vao

trelias espaciais:

Para vos compreendidos entre 20 e 60 metros m.

h = 4 a 5% L

TENDASEstruturas retesadasARCOSCPULASGEODSICAS/ parabolides elipticos AOALUMNIOTECIDOCONCRETOMADEIRA LAMINADAAOAOCONCRETOAO50 -8025 - 10050 - 15050 - 200TIPOLOGIAS MATERIAL VOS (m) ESTRUTURAL

ABBADASTRELIAS PLANASPARABOLIDESCONCRETOAOMADEIRACONCRETO20 - 6015 - 9020 - 50TRELIAS ESPACIAISAOMADEIRA20 - 60

LAJE NERVURADA NO SENTIDO DO MENOR VOCONCRETOACIMA 7(VO ECONMICO 9 M)GRELHA ARMADA NAS DUAS DIREESCONCRETOACIMA 10 X 10FOLHAS POLIDRICASCONCRETO20 - 120

ROTEIRO SIMPLIFICADO PARA CLCULO Concepo Estrutural: Anlise da concepo arquitetnica / definio do sistema estrutural e seus elementos. necessrio que a estrutura seja coerente com o espao que se pretende construir. E convm lembrar que o custo da estrutura representa de 20 a 40% do custo global da construo.Pr dimensionamento: definio preliminar das dimenses dos elementos da estrutura.Definio das cargas que atuaro efetivamente na estrutura.

Clculo: determinao dos esforos solicitantes e reaes de apoio para cada elemento da estrutura.O clculo feito na ordem da relao de apoio entre os elementos. Calcula-se primeiro os elementos cujas cargas foram definidas, para depois calcular aqueles que recebem as cargas. Seqncia : Lajes vigas pilares fundaes.Dimensionamento: verificao e reviso das dimenses fixadas anteriormente.Definio e desenho das formas e armaduras (somente para concreto armado).

Vigas - ComportamentoSupondo...Uma pea de concreto simples apoiada nas duas extremidades e carregada uniformemente:

Vigas - ComportamentoTenso de traoTenso de compressoTenso de cisalhamento

ClassificaoO concreto sozinho no capaz de suportar os esforos de trao.

ClassificaoViga biapoiadaPossui apenas dois apoios. projetada para o momento fletor mximo no centro da viga.

ClassificaoViga contnuaPossui mais de dois apoios. H na regio dos apoios intermedirios um encurvamento para cima e, na regio entre apoios, um encurvamento para baixo

Desenho de armaesVigas biapoiadas

Desenho de armaesVigas contnuasNecessidade de armadura para atender ao momento fletor positivo e negativo.

Desenho de armaesVigas contnuasNecessidade de armadura para atender ao momento fletor positivo e negativo.

ArmaoQuantidade de barrasIdentificao da barraDimetro do aoEspaamentoComprimento (inclusive das dobras)

23 N22 10.0 c/20 C=853Exemplo

Armao

Armao

ArmaoDetalhamento da seoQUADRO RESUMOAO DAS VIGAS

Evoluo do ao como material de construoA Revoluo Industrial dos sculos XVIII e XIX marcou o casamento do ferro fundido com a construo de pontes: Ponte Coalbrookdale, 1777 na Inglaterra. De concepo estrutural semelhante de ponte de pedra; juno das partes baseada em tcnicas de construo de tesouras de madeira; vo de 30m.

Evoluo do ao nas estruturas de concretoEm meados do sculo XIX, foram adotadas pela primeira vez, na Frana, armaduras de ao em peas de concreto:

em 1855, J. L. Lambot - barco com argamassa de cimento reforada com ferro.

em 1861, J. Monier - vaso de flores de concreto com armadura de arame (concreto Monier). em 1861, F. Coignet publicou os princpios bsicos para as construes em concreto armado, e apresentou na Exposio Internacional de Paris, em 1867, vigas e tubos de concreto armado.

em 1873, o americano W. E. Ward construiu em Nova Iorque, uma casa de concreto armado o Wards Castle existente at hoje. em 1902, Emil Mrsch (professor da Universidade de Stuttgart) publicou, por incumbncia da firma Wayss & Freytag, a primeira teoria realista sobre o dimensionamento de peas de concreto armado.

A expresso concreto armado foi introduzida em 1920, em vez de concreto de ferro, porque o material empregado o ao e no o ferro.

Obteno do aoOao uma liga metlica de Ferroe Carbono (percentual de 0,03% a 2,0%) o que lhe confere maior ductilidade, permitindo que no se quebre quando dobrado.

Os minrios de ferro se apresentam na forma

(*) tambm chamada Cango

Nome/frmulaProporo de ferroCorSiderita (CO3Fe)30 a 42%CinzaMagnetita (Fe3O4045 a 70%pretaHematita (Fe2O3)50 a 60%escuraLimonita* (2Fe2O3.3H2O)20 a 60%Parda com manchasPirita (SFe)subprodutoamarela

Minerao e produo1 Minerao a cu aberto 2 Britagem3 Classificao por tamanho4 Lavagem para eliminar argila e sujeiras5 Adicionamento de material fundente (calcrio)6 - Entrada no alto-forno 7 Sada do ferro gusa8 Sada da escria9 Tratamento do ferro gusa (impuro, poroso e com alto teor de carbono) para obteno do ao mais puro e das ligas (fornos cubilot)10 Moldagem; aps a sada dos fornos o material levado a lingoteira tomando a forma de blocos prismticos (lingotes) que sero empregados na fabricao de fios, barras, chapas etc.

Os tratamentos trmicos so recursos auxiliares para se melhorar as propriedades dos aos. Eles se dividem em dois grupos:1 - Tratamentos usados para reduzir as tenses internas provocadas pela laminao, solda etc (Normalizao e recozimento)2 Tratamentos destinados a modificar a estrutura cristalina, com alterao da resistncia e outras propriedades (Tmpera e Revenido)Normalizao: o ao aquecido a uma temperatura de 800C, mantido nessa temperatura por quinze minutos e depois deixado esfriar lentamente ao ar.Recozimento: o ao aquecido a uma temperatura apropriada dependendo do efeito desejado, mantido por horas ou dias nessa temperatura e depois deixado esfriar lentamente, em geral no prprio forno. Tmpera: o ao aquecido at 900C, e depois esfriado rapidamente na gua ou leo para cerca de 200C.Revenido: O ao aquecido a uma temperatura de 300 a 700C, dexando-o esfriar ao ar; utilizado para alguns tipos de ao-carbono e os de baixa liga.Tratamento trmicos nos aos

Tratamento a frio (encruamento)1 - Alteram as propriedades mecnicas do ao sem a necessidade de ligas, aumenta a resistncia trao e a dureza, com menores deformaes, mas reduz flexibilidade, a resistncia corroso e o alongamento2 Usados nos aos para concreto armado3 Se aquecidos a 40% da temperatura de fuso, os cristais tendem a se reagrupar e perdem o encruamento. ( cuidado nos canteiros de obras)O metal que um slido em estado cristalino, quando submetido a esforos que tendam a deform-lo a frio,rompe-se o filme intercristalino e os gros tendem a se orientar no sentido da deformao.O encruamento pode ser superficial, como o que acontece durante a laminao ou profundo, como o dos aos torcidos para concreto armado. Durante a laminao de chapas ou fios forma-se uma camada encruada, que facilmente se oxida, e que, em certos casos deve ser eliminada.

Importncia da composio qumicaA composio qumica determina muitas das propriedades dos aos:1 Carbono - a cada a 0,01% de aumento do teor de carbono, aumenta-se em 0,35% o limite de escoamento, no entanto h uma reduo da ductibilidade, da tenacidade e da soldabilidade.2 Cobre aumenta em at 0,35% a resistncia corroso e tambm a resistncia a fadiga.3 Mangans aumenta o limite de resistncia fadiga, a tenacidade e corroso.4 Nquel aumenta a resistncia mecnica, a tenacidade e a resistncia corroso, porm reduz a soldabilidade .5 Cromo aumenta a resistncia mecnica abraso e a corroso.6 Fsforo aumenta o limite de resistncia fadiga e reduz a dulctibilidade e a soldabilidade.

PropriedadesResistncia trao: varia conforme o tratamento e a composio apenas nos aos com baixo teor de carbono (aos doces), fica bem estabelecido o limite de escoamentoResistncia compresso: da mesma ordem da resistncia trao, apresentam flambagem devido s peas esbeltasResistncia ao desgaste e impacto: so elevadas, desde que se usem as ligas apropriadasCorroso: os principais agente corrosivos so: a gua em presena do ar, o gs sulfrdico, os cloretos e nitratos; recomenda-se cuidados com alguns aditivos, leos e graxas que ossuem substncias que aceleram a corroso.Fadiga: a ruptura por fadiga a que ocorre quando o metal solicitado repetidas vezes por cargas menores ou em sentidos variados. A causa dessa ruptura a desagregao progressiva da coeso entre os cristais, que vai diminuindo a seo resistente, at chegar ao limite.

PropriedadesTenacidade: a resistncia de um metal ruptura pela trao. Se um material tenaz ele pode sofrer um alto grau de deformao sem romper. Segundo a tenacidade um mineral pode ser:

Frivel (frgil, quebradio): Que pode ser quebrado ou reduzido a p com facilidade. Ex: calcita, fluorita.

Malevel: Pode ser transformado facilmente em lminas, Ex. ouro

Sctil: Pode ser facilmente cortado com um canivete. Ex ouro

Dctil: Pode ser transformado facilmente em fios. Ex. ouro

Flexvel: Pode ser dobrado, mas no recupera a forma anterior. Ex: talco

Elstico: Pode ser dobrado mas recupera a forma anterior. Ex. micas

PropriedadesElasticidade de um material a sua capacidade de voltar forma original em ciclo de carregamento e descarregamento (ver diagrama). A deformao elstica reversvel, ou seja, desaparece quando a tenso removida. A deformao elstica conseqncia da movimentao dos tomos constituintes da rede cristalina do material, desde que a posio relativa desses tomos seja mantida

Plasticidade: o resultado de um deslocamento permanente dos tomos que constituem o material, diferindo, portanto, da deformao elstica, em que os tomos mantm as suas posies relativas. A deformao plstica altera a estrutura interna do metal, tornando mais difcil o escorregamento ulterior e aumentando a dureza do metal. Esse aumento na dureza por deformao plstica, quando a deformao supera s (diagrama), denominado endurecimento por deformao a frio ou encruamento e acompanhado de elevao do valor da resistncia e reduo da ductilidade do metal.

Ductilidade a capacidade dos materiais de se deformar sem se romper. Pode ser medido por meio do alongamento (e ) ou da estrico, ou seja a reduo na rea da seo transversal do corpo de prova.

PropriedadesResilincia a propriedade que um material possui absorver e devolver energia devido a deformao, sem sofrer deformaes permanentes. capacidade de um material sofrer um certo grau de deformao e cessada a fora, retornar ao seu estado original.

Falamos de resilincia quando o material encontra-se na fase proporcional elstica da deformao (isto , o trecho linear do grfico tenso x deformao, at o limite de proporcionalidade do material). A energia de deformao por unidade de volume at o limite de proporcionalidade denominada mdulo de resilincia ur do material. dada no grfico tenso x deformao pela rea abaixo do trecho retilneo.

PropriedadesA propriedades mdias de um ao com 0,2% de carbono em peso geram em torno de:

Densidade mdia do ao': 7860 kg/m (ou 7,86 g/cm) Coeficiente de Expanso Trmica: 11,7 10-6 (C)-1 Condutividade Trmica:52,9 W/m-K Calor Especfico: 486 J/kg-K Resistividade Eletrica: 1,6 10-7 Mdulo de elasticidade (Mdulo de Young) Longitudinal: 210GPa Mdulo de elasticidade (Mdulo de Young) Transversal:80 GPa Coeficiente de Poisson: 0,3 Limite de escoamento: 210 MPa Limite de Resistncia a Trao: 380 MPa Alongamento: 25%

Diagrama tenso x deformao o grfico obtido atravs dos resultados do ensaio, podem-se calcular vrios valores de tenso e deformao correspondente no corpo de prova, como se fosse uma tabela de tenses e deformaes correspondentes e depois basta se fazer o grfico.As propriedades mecnicas de um material devem ser conhecidas para queos engenheiros possam relacionar a deformao medida no material com a tenso associada a ela.

Diagrama tenso-deformao

Quando um corpo de prova submetido a um ensaio de trao, a mquina de ensaio fornece um grfico que mostra as relaes entre a fora aplicada e as deformaes ocorridas durante o ensaio. Dividindo-se esta fora pela rea temos a Tenso.

Este grfico conhecido por diagrama tenso-deformao. A Figura 1 mostra um grfico comum para o ensaio de trao de aos.Figura 1 Diagrama Tenso-Deformao comum para aos.

Fazendo uma interpretao deste grfico temos.Limite elstico: O ponto A, marcado no final da parte reta do grfico da Figura 2 representa o limite elstico. Se o ensaio for interrompido antes deste ponto e a fora de trao for retirada, o corpo volta sua forma original, como faz um elstico.Na fase elstica os metais obedecem lei de Hooke. Suas deformaes so diretamente proporcionais s tenses aplicadas. Figura 2 O ponto representa o limite elstico e define a fase elstica.

T = E. Tenso ()Deformao ()Mdulo de ElasticidadeO mdulo de elasticidade a medida da rigidez do material. Quanto maiorfor o mdulo, menor ser a deformao elstica resultante da aplicao de uma tenso e mais rgido ser o material. Esta propriedade muito importante na seleo de materiais para fabricao de molas.LIMITE DE ELASTICIDADE

LIMITE DE PROPORCIONALIDADELimite de proporcionalidadeA lei de Hooke s vale at um determinado valor de tenso, denominado limite de proporcionalidade, que o ponto representado no grfico a seguir por A, a partir do qual a deformao deixa de ser proporcional carga aplicada. Na prtica, considera-se que o limite de proporcionalidade e o limite de elasticidade so coincidentes.Figura 3 O limite elstico (A) e o de proporcionalidade (A) na prtica so coincidentes

EscoamentoNo incio da fase plstica ocorre um fenmeno chamado escoamento. O escoamento caracteriza-se por uma deformao permanente do material sem que haja aumento de carga, mas com aumento da velocidade de deformao. Durante o escoamento a carga oscila entre valores muito prximos uns dos outros, Figura 4.ESCOAMENTOFigura 4 Regio de escoamento. Fenmeno que marca o incio da fase plstica

Limite de resistnciaAps o escoamento ocorre o encruamento, que um endurecimento causado pela quebra dos gros que compem o material quando deformados a frio. O material resiste cada vez mais trao externa, exigindo uma tenso cada vez maior para se deformar. Nessa fase, a tenso recomea a subir, at atingir um valor mximo num ponto chamado de limite de resistncia (B), Figura 5.Limite de Resistncia (B)Figura 5 Limite de resistncia.LIMITE DE RESISTNCIA

Para calcular o valor do limite de resistncia (LR), basta aplicar a frmula:LIMITE DE RESISTNCIA

Limite de rupturaContinuando a trao, chega-se ruptura do material, que ocorre num ponto chamado limite de ruptura (C). Note que a tenso no limite de ruptura menor que no limite de resistncia, devido diminuio da rea que ocorre no corpo de prova depois que se atinge a carga mxima.Limite de Ruptura (C)Figura 6 Limite de Ruptura. LIMITE DE RUPTURA

RESUMO DOS PONTOS E REGIES NO GRFICO:TENSO (T) x DEFORMAO ()Figura 7 Pontos e regies no grfico T x .

Estrico a reduo percentual da rea da seo transversal do corpo de provana regio onde vai se localizar a ruptura. A estrico determina a ductilidade do material. Quanto maior for a porcentagem de estrico, mais dctil ser o material.Figura 8 Corpo de prova antes do ensaio e aps o ensaio de trao mostrando a regio de estrico. ESTRICO

Ao nas Estruturas de ConcretoOs aos so classificados, respectivamente, como tipos A ou B, conforme a tenso de escoamento real ou convencional que possam ter.

A tenso de escoamento resulta do mtodo de fabricao do ao.

O ao tipo A adquire sua resistncia final ao sair da forja de laminao a quente. So barras e fios fabricados por laminao quente com escoamento definido

O ao tipo B, aps ser resfriado, submetido a um esforo de toro a fim de adquirir resistncia extra (encruado a frio). so barras e fios encruados por deformao frio A notao para o ao a seguinte, conforme exemplo

ObservaesPode-se omitir a letra que caracteriza o tipo de ao, nos casos do CA 25 e CA 60, uma vez que o primeiro s fabricado no tipo A, e o segundo, no tipo B.

2. O ao para concreto armado comercializado em barras de seo circular e em comprimentos que variam de 10 a 12 m, ou em rolos.

3. Os dimetros ou bitolas () das barras de ao so normalizados pelas Normas Tcnicas Brasileiras. A partir de 1978 a unidade para especificar o dimetro das barras passou de polegadas para milmetros. At ento somente o ao CA 60 era apresentado comercialmente em milmetros.

4. Por no haver sido ainda totalmente adotada essa nova especificao, so apresentados na Tabela 15 os dimetros em milmetros com a correspondncia em polegadas e os respectivos pesos por metro de comprimento, para os aos disponveis no mercado.

Dimetro do ao comercial

Diagrama tenso versus deformao - Escoamento real - Ao tipo A.

Diagrama tenso vesus deformao - Escoamento convencional - Ao tipo B

O ao para concreto armado

Tipos de Ao e sua utilizaoFios e Barras Redondos para concreto armado: Os fios e barras de ao utilizados nas estruturas de concreto so classificados em categorias, conforme o valor caracterstico da resistncia de escoamento. Nesta classificao, a unidade de medida est em kgf/mm, sendo os aos classificados como: CA 25; CA 40; CA 50 ou CA 60. No caso do CA 50, por exemplo, sua resistncia equivalente a 50 kgf/mm. CA50 CA25 CA60 CA40

Arames e telasArames e Telas: Os arames so finos fios de ferro laminado, galvanizados ou no. So vendidos em rolos, nas bitolas de 0,2 ate 10 mm, de acordo com as bitolas BWG.

O arame recozido, ou queimado, arame destemperado usado para amarrar nas barras de armaduras de concreto armado. apresentado normalmente nas bitolas 16 BWG (1,65mm) e 18 BWG (1,24mm). A segunda mais fraca, porm mais fcil de trabalhar.

As telas so malhas fortes de arame. So caracterizadas pela bitola do arame usado e pela abertura da malha. Costuma-se chamar tela Otis tela em que o arame, antes de formar a malha, ondulado.

Diferentes BitolasColuna PopUtilizada como vigas, colunas, cintas e baldrames;Encontrada nos comprimentos 3; 3,5; 4; 6 e 7m com espaamento uniforme de 20 cm entre os estribos.

Diferentes BitolasEstriboAplicado na coluna pop;Os mais utilizados so os de 4,2mm e 5,0mm.

Diferentes BitolasMalha PopIndicada para lajes e pisos;Encontrada nos tipos:Leve, 20x20 com 3,4mm; Mdio, 15x15 com 3,4mm;Reforado, 15x15 com 4,2mm;Pesado, 10x10 com 4,2mm.

Diferentes BitolasSapata um conjunto de armaduras; mais encontrada nas bitolas de 8mm e 10mm.

Diferentes BitolasTrelia uma armao para lajes pr-fabricadas.

Tipos de Ao e sua utilizao

Ao para Armadura de protenso.Em estgio experimental,(barras,fios,cordes e cordas de ao destinadas armadura de protenso), estabelece inicialmente as classificaes que se seguem. De acordo com a representao:

Barras so elementos fornecidos em segmento retos com comprimentos normalmente compreendido entre 10 e 12m; Fios: so os elementos de dimetro nominal no maior que 12mm, cujo processo de fabricao permita o fornecimento em rolos com grande comprimento, devendo o dimetro interno do rolo ser pelo menos igual a 250 vezes o dimetro do fio. Convm que se atente para esta ltima condio, que mostra o cuidado em se evitar encruamento imprevisto.

Cordes: so os agrupamentos de 2 ou 3 fios enrolados em hlice,com eixo longitudinal comum; Cordas: so os agrupamentos de pelo menos 6 fios enrolados em uma ou mais camadas, em torno de um fio cujo eixo coincida com o eixo longitudinal do conjunto.

Cuidados com o Ao no Canteiro de Obras

Armazenar em baias separadas por dimetro;

Armazenar em ambientes, de preferncia, cobertos;

Evitar contato direto com o solo;

Planejar, previamente, a data de entrega e o local de estocagem;

desejvel, que tambm exista na obra, um depsito para as sobras nos cortes das barras durante a preparao.

As baias devem estar prximas ao local de trabalho.

FUNDAMENTAO:

1 - Os metais encontram-se na natureza formando compostos, como xidos, sulfetos, etc.

2 - Para serem usados preciso se extrair o metal atravs de processos de reduo, o que requer energia (calor)

3 - O processo inverso, a oxidao, acompanhada de uma reduo de energia (reao espontnea)

4 - Este processo que corresponde a uma oxidao conhecido por CORROSO, e representa a destruio do material

5 Na atmosfera ambiental o ferro sofre reaes que do como produto o Fe2O3(H2O)n , chamado xido frrico hidratado ou FERRUGEMCORROSOCuidados com o ao

Tipos de corrosoCORROSO QUMICA - o metal exposto ao ambiente atmosfrico tende a perder eltrons em favor do oxignio do ar, o que gera uma polarizao, que antes no existia, iniciando a oxidao.Ex) com o passar do tempo, o cobre sujeito ao ar livre, combina-se com o oxignio do ar, formando uma pelcula oxidante.

Neste caso, a reao no to danosa, pois a pelcula impede a progresso da reao ao corpo do metalQUMICAELETROQUMICA

Tipos de corrosoCORROSO ELETROQUMICA Acontece pelo movimento de eletricidade entre reas de potencial diferentes, sempre que haja um meio condutor e um contato (curto-circuito).Como essa soluo condutora pode ser a umidade atmosfrica, quase impossvel se eliminar a corroso. Isso agravado pois quase todas as substncias tem potencial eltricos diferentes.

OURO+ 1,500FERRO- 0,439PRATA+ 0,800CROMO- 0,560COBRE+ 0,334ZINCO- 0,762HIDROGNIO 0,000MANGANS- 1,100CHUMBO- 0,136ALUMNIO- 1,300

Corroso eletroqumicaO ferro, por exemplo, enferruja porque se estabelece uma "pilha, entre um ponto e outro, com reaes do tipo: No nodo: Fe Fe2+ + 2e- No ctodo: O2 (ar) + H2O + 2e 2 (OH)-No global: Fe + O2(ar) + H2O Fe(OH)2

Na formao da ferrugemA presena do ar e da umidade so fundamentais , pois fazem parte da reao (sem gua e oxignio, o ferro no enferruja)

A presena, no ar, de CO2 , SO2 e outras substncias cidas acelera a CORROSO, pois deslocam a reao catdica para a direita; a corroso tambm acelerada por vrias bactrias que torna mais cido o meioAmbientes salinos, como ocorre no mar e em suas vizinhanas, aceleram a formao da ferrugem, pois aumentam a condutividade eltrica entre plos da pilha: o que acontece nos cascos dos navios e pontes.

Na formao da ferrugem possvel tambm haver corroso quando colocamos dois metais em contato; o metal de potencial de oxidao mais elevado ser corrodo mais depressa. Isso levado em considerao em vrias operaes prticas:

Nas soldagens, a solda deve ser compatvel com metal, para diminuir a corroso;

Nas amarraes de estrutura no devemos usar metais de potenciais de oxidao menor do que o do ferro, pois surgiria uma pilha

Preveno da corrosoA preveno clssica contra ferrugem a pintura; atualmente se usam muitas tintas especiais, inclusive base da prpria ferrugem.

Chapas de ao so ainda protegidas com uma pelcula de zinco, dando origem s chamadas chapas galvanizadas (folhas de zinco),ou ento com pelcula de estanho dando origem lata comum (latas de conserva, por exemplo).Em particular, para retardar a corroso do ao em canalizaes de gua, oleodutos,gasodutos, cascos de navio, etc., costuma-selig-lo a blocos de magnsio. O magnsio funciona como metal de sacrifcio , sendo corrodo mais depressa e retardando, assim, a corroso do ao.

Preveno da corroso do ao para concreto armadoO concreto armado um material fundamental para a indstriada construo civil.

Na maioria dos casos as armaes de ao que so utilizadas para reforar o concreto no necessitam de nenhum tipo de tratamento contra a corroso.

A elevada alcalinidade do concreto [ pH 12,5 ] favorecem a formao de uma pelcula de xido [ Ca(OH)2 ] estvel, que passiva o ao e impede que a corroso progrida.

Preveno da corroso do ao para concreto armadoEm algumas vezes esta pelcula no se forma ou no suficientemente efetiva para impedir a oxidao. Estas ocorrncias so devido :1 Defeitos no concreto: fissuras, buracos, espessura fina de concreto sobre a armao.

2 Carbonatao do concreto: neutralizao da alcalinidade do concreto pelo carbono anidro do ar.

3 Presena de cloretos no concreto: que podem estar na prpria formulao do concreto (gua. cidos, aditivos,..) como a exposio prolongada em ambientes ricos em cloretos como (gua do mar, ambiente martimo, industrial, etc.)

Preveno da corroso do ao para concreto armadoOs defeitos em pontes de concreto e em outras estruturas sensveis So na atualidade muito mais freqente do que se imagina.

Uma vez que se tenha iniciado a corroso das armaduras do concreto, a sua reparao tecnicamente difcil e economicamente muito custosa.

cada vez mais conveniente se proteger as armaduras do concreto naqueles casos em que as estruturas estaro expostas a riscos de corroso.

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