03 - classificação e comportamento dos materiais

MATERIAIS DE CONSTRUÇAO

Classificação e comportamento dos materiais

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1-CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS

1.1-Quanto à origem

1.2-Quanto à sua aplicação

1.3-Quanto à sua natureza


1-CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 1.3-Quanto à sua natureza

1.4-Quanto à reacção ao fogo

1.5-Quanto ao arranjo atómico

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1.1- Quanto à Origem

De origem vegetal

MadeirasFibrasborrachas

NATURAIS

De origem mineral

Pedras naturaisBritasArreiasBetõesmetais

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ARTIFICIAISprovenientes de compostos químicos ou mistura de aço

-gesso-colas


-colas-cimentos-materiais cerâmicos-plásticos-tintas -vernizes

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1.2-Quanto à sua aplicação

MATERIAIS ESTRUTURAIS-betão-aço-madeiras-alvenarias

MATERIAIS DE ENCHIMENTOMATERIAIS DE ENCHIMENTO-alvenarias de pedras-produtos cerâmicos

MATERIAIS PARA PORTAS JANELAS E CAIXILHARIAS-madeiras-aço-alumínio-PVC-vidro

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MATERIAIS DE REVESTIMENTO-rebocos-esboços-pinturas-vernizes-materiais laminadosetc


etc

MATERIAIS DE ISOLAMENTO TÉRMICO-cortiça-lã de rocha-lã de vidro-esferovite

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MATERIAIS DE ISOLAMENTO ACÚSTICO-Cortiça

MATERIAIS IMPERMIABILIZANTES-telas asfálticas

MATERIAIS DE PROTECÇÃO ANTICORROSIVA-tintas-tintas-vernizes

MATERIAIS PARA TUBAGENS-polietileno-PVC-betão-aço galvanizado-cobre-aço inoxidavel 7

1.3.1-Materiais metálicosCaracterizados por certa propriedades designadas por propriedades metálicascomo reflectividade, elevada condutibilidade eléctrica e térmica, aumento daresistibilidade Com a temperatura e possibilidade da deformação plástica,apresentam entre os seus átonos ligações metálicas.


1.3- Quanto à sua natureza

Metais ferrososMetais ferrosos-ferro fundido-aços

Metais não ferrosos-alumínio-cobre-zinco-chumbo-bronze-latão

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1.3.2-Materiais cerâmicos ou inorgânicos não metálicosSão substancias inorgânicas formadas por ligações iónicas e/ou covalentes.

Estes materiais podem ser:Cristalinos – Produtos cerâmicosAmorfos - vidros

A sua estrutura atómica confere-lhes elevada dureza, refractariedade,

todo o material inorgânico essencialmente não metálico, geralmente frágil

A sua estrutura atómica confere-lhes elevada dureza, refractariedade,resistência química e fragilidade . Esta fragilidade impõe limitações aofabrico destes produtos e à sua utilização, uma vez que a rotura é atingidabruscamente sem grandes deformações prévias (rotura frágeis).São materiais caracterizados por elevadas relações resistência/densidadee modulo de elasticidade/densidade, baixo coeficiente de dilataçãotérmica e boas propriedades isolantes térmicas e eléctricas.

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Exemplos:

Pedras naturais

Pedras artificiais

tijolostijolostelhasvidroargamassasbetões, etc.

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Materiais cerâmicos, consoante o modo de obtenção

cerâmicos

TijolosGrésPorcelanas

Por cozedura

ligantes hidráulicosCaisCimentos

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Por fusão

VidrosEsmaltesFibras cerâmicas

1.3.3-Materiais polímeros – ligação covalentes

São substancias orgânicas complexas parcialmente cristalinas e parcialmente amorfa , predominando a ligação covalente. Se a estrutura cristalina predomina, o material será relativamente forte, rígido e resistente ao calor e à dissolução; se for amorfa, a substância será macia, elástica absorvente e permeável aos fluidos.

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Tipos de materiais polímeros

-Polímeros naturais – madeira, lã, seda, borracha, etc

-Polímeros sintéticos – fibras, plásticos, papel, cartão

Polímeros sintéticos dum modo geral, são substâncias leves, facilmente transportáveis, facilmente instaláveis, de fácil conservação, altamente resistentes à corrosão e a solventes e satisfatoriamente resistentes à humidade e com pouco resistência estrutural durabilidade a longo prazo e resistência a alta temperatura

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1.3.4- materiais compósitos

Os metais, os cerâmicos e os polímeros podem ligar-se entre sipara darem origem a materiais mistos designados por compósitos.Estes materiais apresentam propriedades diferentes dos seuscomponentes, permitindo utilizações que não seriam possíveis anenhum desses componentes isoladamente.nenhum desses componentes isoladamente.Um compósito pode considerar-se constituído pelo menos porduas fases: uma a matriz e a outra imersa na primeira sob a formade fibras muito resistentes. A matriz pode ser resina, metal oumaterial cerâmico, as fibras podem ser simples filamento mais oumenos delgados, cuja resistência mecânica se atinja do valorteórico da rotura .

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Os compósitos podem assim apresentar propriedades muito diferentes,consoante o tipo de matriz, a quantidade e forma de fibra e preparação.Dos compósitos artificiais, um dos mais utilizados é o betão armadoconstituído pelo betão, material frágil, trabalhando mal à flexão e asarmaduras (varão de aço) que lhe confere resistência à tracção.

São também bastante correntes os a seguir referidos com as referidasSão também bastante correntes os a seguir referidos com as referidassiglas.

PRFV – polímeros reforçados com fibra de vidrosPRFC – polímeros reforçados com fibra de carbonoARFB – alumínio reforçado com fibra de borro

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A classificação dos materiais do ponto de vista da sua reacção ao fogosegundo a especificação E 365-1990 do LNEC, compreende as cinco classesa seguir:

M0 – materiais não combustíveis (BETÃO / PEDRA / PRODUTOS CERÂMICOS)

M1 – materiais não inflamável (TINTA)


M1 – materiais não inflamável (TINTA)

M2 – materiais dificilmente inflamáveis (TECIDOS IGNIFUGADOS)

M3 – materiais moderadamente inflamáveis (TACOS DE MADEIRA / VINIL)

M4 – materiais facilmente inflamáveis (ESFEROVITE )

A atribuição da classe de reacção ao fogo deve ser efectuada com base emresultados de ensaios realizados de acordo com as normas Portuguesas, ouna falta destas, segundo especificações estabelecidas pelo LaboratórioNacional de Engenharia Civil.

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O comportamento face ao fogo de elementos estruturais ou decompartimentação, considerado em termos da manutenção das funçõesque tais elementos devem desempenhar em caso de incêndio, caracteriza-se por um indicador denominado resistência ao fogo que se avalia pelotempo que decorre desde o inicio de um processo térmico normalizado aque o elemento e submetido até ao momento em que ela deixa de

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que o elemento e submetido até ao momento em que ela deixa desatisfazer determinadas exigências relacionadas com as referidas funções

A resistência ao fogo é caracterizada por um símbolo PC (pára - chamas) ouCF (corta-fogo), seguida de um escalão 30, 60, ....360. Ou seja um elementoPC 120, nomeadamente uma porta com essas características, garante quedurante 120 minutos a porta impede a passagem de fumos e chamas deuma das faces para a outra.



Exemplo:Para os elementos a que se exige apenas a função de suporte, tais comopilares e vigas, admite-se que esta função deixe de ser cumprida quando nodecurso do processo térmico referido se considera esgotado a capacidaderesistente do elemento sujeito às acções de dimensionamento (exigência deestabilidade)

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estabilidade)

Para elementos a que se exija apenas a função de compartimentação, taiscomo divisórias e paredes, admite-se que esta função deixe de ser cumpridaquando no decorrer do processo térmico referido se verifica a emissão dechamas ou de gases inflamáveis pela face do elemento não exposto ao fogo,seja por atravessamento, seja por produção local devida a elevação detemperatura (exigências de estanquidade)



EUROCLASSES DE REACÇÃO AO FOGOSistema de classificação ao fogo dos produtos de construção à escalaEuropeia

A1, A2, B, C, D, E e F substituem M0, M1, M2, M3 e M4

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Nas extremidades da classificação, encontra-se:• Por um lado produtos pouco ou muito pouco combustíveis, assim temos

“classes A1” (ou A1FL para os pavimentos) e A2.

• Por outro lado os produtos combustíveis que contribuem de maneiraimportante à deconflagração generalizada (classe E) e produtos nãoclassificados ou tendo reprovado nos testes (Classe F).



EUROCLASSES DE REACÇÃO AO FOGOEntre estas extremidades, estão dispostas produtos combustíveis cuja acontribuição para a deconflagração generalizada é:

Muito limitada (classe B)

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Limitada (classe C)

Significativa (classe D)



EUROCLASSES DE REACÇÃO AO FOGO

Produtos de construção - excepto pavimentoEUROCLASSES

Antigas exigenciasProdução de fumo Produção de gotículas

A1 - - M0

A2 s1 d0 M0

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A2 s1 d0 M0

A2s1 d1

M1

s2 d0

s3 d1

Bs1 d0

s2 d1

s3 -

Cs1 d0

M2s2 d1

s3 -

Ds1 d0 M3

s2 d1M4 (não gotejante)

s3 -

E - F - - M4



EUROCLASSES DE REACÇÃO AO FOGO

Produtos de construção - Pavimento

EUROCLASSESAntigas exigencias

produção de fumo

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A1FL - M0

A2FLs1 M0

s2

M3BFL s1

CFL s2

DFLs1

M4s2

1.5-Quanto ao arranjo atómico


1.5.1- Materiais monocristalinos

1.5.2- Materiais policristalinos

1.5.3- Materiais amorfos1.5.3- Materiais amorfos

1.5.4- Materiais conglomerados

1.5.5- Materiais fibrosos naturais ou artificiais

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1.5.1- Materiais monocristalinos

São materiais metálicos de grandes dimensões que podem serobtidos por técnicas metalúrgicas especiais.Os monocristalinos metálicos possuem um limite elástico, muito baixoe podem sofrer antes da rotura, deformações plásticas consideráveis

1.5.2- Materiais policristalinos

Um dos tipos mais importante de corpos policristalino é o metal, queé formado da justaposição de piquemos cristais cujas dimensões vãode alguns microns a algumas dezenas de milímetros.

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As propriedades de um corpo policristalino são as resultantes estatísticasdas propriedades dos cristais que o constituem. No entanto aincompatibilidade das deformações destes cristais por deslizamentosintroduz tensões internas que conferem novas propriedades aospolicristais relativamente aos monocristais.

1.5.3- Materiais amorfos

São líquidos com grande viscosidade, cujo cristais formam-se porsolidificação de um liquido a uma determinada temperatura; é o caso porexemplo do vidro, do asfalto e dos polímeros, que durante o seuarrefecimento mostram uma variação lenta e continua das suaspropriedades

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1.5.4- Materiais conglomerados

Estes materiais provem da justaposição de materiais sólidos aglomerados por qualquer processo natural (sedimentação) ou artificial (colagem).

As propriedades destes materiais são as resultantes dos agregados e do ligante e são extremamente variáveis com os seus constituintes, como é o


ligante e são extremamente variáveis com os seus constituintes, como é o caso do betão.

1.5.5- Materiais fibrosos naturais ou artificiais

São exemplos de materiais fibrosos, as madeiras, os contraplacados as resinas poliéster armadas com fibras de vidros.

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2- COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS

2.1 Generalidades e definições

As interacções físicas entre os seus constituintes (átonos e moléculas nocaso dos líquidos e gases ou fibras cristais, grânulos, etc. se se tratar desólidos) determinam o comportamento dos materiais quando sujeitos àsólidos) determinam o comportamento dos materiais quando sujeitos àmais diversas solicitações.

O comportamento reológico é a maneira como o material se deformaquando sujeito à acção de forças.

A REOLOGIA tem por objectivo o estudo do comportamento dosmateriais quer a nível macroscópico pela via fenomenológica , querprocurando definir o comportamento a partir dos seus componentes.

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Recordam-se a seguir alguns conceitos importantes (Mecânica Aplicada II - Victor Dias da Silva)

Material isotrópico – material com as mesmas características em todasas direcções, ou expresso de outra maneira com características simétricasem relação a um plano de orientação arbitraria. O Aço e o betão – osmateriais mais comuns em engenharia civil, constituem exemplos demateriais que podem ser considerados isotrópicos.

Material monotrópico – material com características simétricasrelativamente a planos paralelos e a planos perpendiculares u um eixo,que constitui a direcção de monotrópia do material. Como exemploreferem-se todos os materiais isotrópicos reforçados por fibras, dispostasnuma só direcção, e os materiais constituídos por camadas alternadas dedois ou mais materiais, desde que a sua espessura seja suficientementepequena para que se possa considerar o material continuo na direcçãoperpendicular as camadas. Esta direcção é a direcção de monotrópia domaterial misto. 28


Material ortotrópico - material com características simétricas relativamentea três planos ortogonais. Como exemplo pode citar-se um materialisotrópico reforçado por fibras dispostas ortogonalmente.

Uma peça de madeira poderá também considerar-se ortotrópico contando-se as três direcções principais: axial, radial e tangencial relativamente aotronco da arvore donde foi extraída a peça.tronco da arvore donde foi extraída a peça.

Deformação elástica – deformação recuperável que ocorresimultaneamente com a aplicação da carga e em que a relação entre atensão e a extensão na fase de carga coincide com a fase de descarga. Seessa relação for linear diz-se que o material tem um comportamentoelástico linear.

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Deformação plástica – deformação não recuperável que ocorresimultaneamente com a aplicação da carga, e que, de uma maneirageral se manifesta apenas a partir de um determinado nível de tensões.Em muitos materiais como por exemplo na aço não endurecido, adeformação plástica dá-se bruscamente quando a tensão atinge umdeterminado valor, que se designa por tensão de cedência do material.

Material dúctil – material capaz de experimentar uma deformaçãoplástica apreciável, geralmente muito superior à deformação elástica,antes da rotura.

Material frágil - material que rompe praticamente sem sofrerdeformações permanentes, isto é com comportamento elásticopraticamente até à rotura

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Liquido – material em que o único estado de tensão possível é oisotrópico, quando as velocidades de deformação e as acelerações detodos os seus pontos são nulos. Por consequência, num liquido emrepouso a tensão tangencial é nula em todas as facetas definidas no seuinterior.

Sólido – material que suporta estados de tensão não isotrópicos, mesmoquando as velocidades de deformação e as acelerações de todos os seusquando as velocidades de deformação e as acelerações de todos os seuspontos são nulos

BIBLIOGRAFIAMateriais de construção – IST 1991/92Materiais de construção – FEUP 1978Materiaux de construction - Editions Eyrolles -1972Materiais de construção – Eládio G.R: Petrucci- 1973Victor dias da Silva – Mecânica e resistência dos matériashttpwww.serc-europe.comsercportuguesppciSERC%20DOC.010.R1-Euroclasses%20de%20Resistencia%20ao%20Fogo.pdf(httpwww.anet.ptdownloadseventosSeminario_SCI_AzApresentacao_Pina_dos_Santos.pdf)

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03 - classificação e comportamento dos materiais

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