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AAççosos
Materiais de ConstruMateriais de Construçção Civil Ião Civil IAula N.Aula N.°° 55Fonte: AnotaFonte: Anotaçções de aula EPUSPões de aula EPUSP
AAççoo
ÉÉ uma liga metuma liga metáálicalica–– Compostos principaisCompostos principais
FeFe e Ce C0,006% < C < 2% (solubilidade)0,006% < C < 2% (solubilidade)
–– Outros componentesOutros componentesCromoCromoManganêsManganêsNNííquelquelContaminantesContaminantes::
–– EnxofreEnxofre–– SilSilííciocio–– ffóósforosforo
ProduProduçção do aão do aççoo
AçoAciaria
(redução)Ferro gusa
(3% carbono)
Alto-forno (~ 1500 °C)
Matéria prima
Escória
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Alguns tipos de aAlguns tipos de aççosos
AAçço carbonoo carbono–– 10xx (pontos de C)10xx (pontos de C)–– 1050 (0,5% de C)1050 (0,5% de C)
Baixa ligaBaixa liga–– Cr, Mo, Cr, Mo, MnMn, , NiNi–– < 5%< 5%–– yyxxyyxx ((xx pontos de xx pontos de C)C)
AAçço ferramentao ferramenta–– Mo, W, VMo, W, V–– Resistência ao Resistência ao
desgastedesgaste
AAçço inoxo inox–– > 12% Cr> 12% Cr–– NiNi–– Resistência Resistência àà
corrosãocorrosão
Influência do carbonoInfluência do carbono
C (%)
Dur
eza
Resi
stên
cia
Últi
ma
Mód
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de E
last
icid
ade
Alon
gam
ento
Tena
cida
de
Estr
icçã
o
AlteraAlteraçções na microestrutura ões na microestrutura ⇒⇒ macroestruturamacroestrutura
Diagrama de equilDiagrama de equilííbriobrio
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Teor de carbono e Teor de carbono e microestruturamicroestrutura
AustenitaAustenita (ferro (ferro γγ))–– Temperatura > 720 Temperatura > 720 °°CC
FerritaFerrita (ferro (ferro αα))–– Baixo teor de carbono (0,2% Carbono)Baixo teor de carbono (0,2% Carbono)
CementitaCementita–– FeFe33C (6,7% Carbono)C (6,7% Carbono)–– Dura, frDura, fráágilgil
PerlitaPerlita–– Mistura mecânica de Mistura mecânica de ferritaferrita e e cementitacementita–– 1,2% de Carbono1,2% de Carbono
Baixo teor de carbonoBaixo teor de carbono
Apenas grãos de Apenas grãos de ferritaferrita–– Grãos poligonais irregularesGrãos poligonais irregulares–– Baixa durezaBaixa dureza–– Baixa resistência Baixa resistência àà tratraççãoão–– Alta ductilidadeAlta ductilidade–– Alta Alta resiliênciaresiliência
ferrita
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Aumento gradual do teor de Aumento gradual do teor de carbono (menos de 0,8%)carbono (menos de 0,8%)
Grãos de Grãos de ferritaferritaGrãos de Grãos de perlitaperlita–– perlitaperlita::
88% 88% ferritaferrita + 12% + 12% cementitacementitapropriedades mecânicas propriedades mecânicas intermediintermediáárias entre rias entre a a ferritaferrita e a e a cementitacementita
–– cementitacementitacarboneto de ferro (Fecarboneto de ferro (Fe33C)C)6,67% de carbono6,67% de carbonoMuito duraMuito duraQuebradiQuebradiççaaElevada durezaElevada durezaElevada resistênciaElevada resistênciaBaixa ductilidadeBaixa ductilidadeSempre coexiste com a Sempre coexiste com a ferritaferrita
ferrita (áreas brancas)
perlita (áreas escuras)
Aumento gradual do teor de Aumento gradual do teor de carbono (mais de 0,8%)carbono (mais de 0,8%)
Grãos de Grãos de perlitaperlita–– envovidosenvovidos por grãos de por grãos de
ferritaferrita
ferrita (áreas brancas)
perlita (áreas escuras)
Tratamentos dos aTratamentos dos aççosos
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Tratamentos dos aTratamentos dos aççosos
Tratamentos dos aTratamentos dos aççosos
DecapagemDecapagem–– Elimina Elimina óóxidos xidos
provenientes da provenientes da laminalaminaççãoão
–– Banhos Banhos áácidoscidos
TêmperaTêmpera–– Aquecimento ~950 Aquecimento ~950 °°CC–– Resfriamento controladoResfriamento controlado–– Maior resistência Maior resistência
mecãnicamecãnica
EncruamentoEncruamento–– DeformaDeformaçção mecânicaão mecânica–– A frioA frio–– GraõsGraõs são deformadossão deformados–– resistência mecânicaresistência mecânica–– durezadureza–– ductilidadeductilidade
estricestricççãoãoalongamentoalongamento
–– resistência a corrosãoresistência a corrosão–– reversreversíívelvel
Efeito do Efeito do encruamentoencruamento
ElevaElevaçção do limite ão do limite eleláásticostico⇒⇒ aumento da aumento da
capacidade de trabalhocapacidade de trabalho
Amplia o potencial de Amplia o potencial de um aum açço de o de micromicro--estruturaestrutura não refinadanão refinadaLigeiro aumento na Ligeiro aumento na resistência mecânicaresistência mecânica
σ
ε
fy
fy
encruado
laminado
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AAçços para os para Concreto ArmadoConcreto Armado
EspecificaEspecificaççõesões
NormalizaNormalizaççãoão
NBR 7480/1996 NBR 7480/1996 –– Barras e fios de aBarras e fios de açço o destinados a armaduras para concreto destinados a armaduras para concreto armadoarmado
–– Barras: Barras: ØØ ≥≥ 5 mm, 5 mm, laminalaminaççãoão a a quentequente–– Fios: Fios: ØØ ≤≤ 10 mm, 10 mm, obtidosobtidos porpor trefilatrefilaççãoão
ClassificaClassificaççãoão
Barras CABarras CA--25 e CA25 e CA--5050Fios CAFios CA--6060–– CA = aCA = açço para concreto armadoo para concreto armado–– 25, 50 e 60 = valor caracter25, 50 e 60 = valor caracteríístico da stico da
resistência de escoamentoresistência de escoamento
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Tensão de escoamentoTensão de escoamento
LaminadoLaminado
fy
fst
Tensão de escoamentoTensão de escoamento
TrefiladoTrefilado e alguns laminadose alguns laminados
% % (%)
fy
fst
fy é o menor valor entre os correspondentes a 0,2% e 0,5% de deformação
DeterminaDeterminaçção das propriedades ão das propriedades mecânicas mecânicas àà tratraççãoão
NBR 6152NBR 6152–– DeterminaDetermina--se os valores de se os valores de ffyy, , ffstst e e
alongamento em 10 alongamento em 10 ØØ–– ValoresValores de de entradaentrada: : massamassa e e
comprimentocomprimento dada barrabarra parapara ccáálculolculo dadaáárearea mméédiadia atravatravééss dada massamassa especespecííficafica
–– MarcaMarcaççãoão dada barrabarra parapara ccáálculolculo de de alongamentoalongamento
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Ensaio de dobramento Ensaio de dobramento semiguiadosemiguiado
NBR 6153NBR 6153–– CorpoCorpo--dede--prova prova éé dobrado a 180dobrado a 180°°–– Ruptura ou fissuraRuptura ou fissuraçção na zona ão na zona tracionadatracionada–– EsforEsforçços de montagemos de montagem–– AAçço laminado ou o laminado ou trefiladotrefilado–– Diâmetro do pinoDiâmetro do pino
CACA--6060--5 5 ØØ
CACA--50506 6 ØØ5 5 ØØ
CACA--25254 4 ØØ5 5 ØØ
aaççooØØ ≥≥ 20 mm20 mmØØ < 20 mm< 20 mm
DeterminaDeterminaçção do coeficiente ão do coeficiente de conformade conformaçção superficialão superficial
Avalia a aderência da barra e do fio de aAvalia a aderência da barra e do fio de açço o ao concreto pelo espaao concreto pelo espaççamento de fissurasamento de fissurasComparativo entre a barra nervurada e lisaComparativo entre a barra nervurada e lisaNão Não éé um ensaio de recebimentoum ensaio de recebimento
Propriedades mecânicasPropriedades mecânicas
1,51,55 5 ØØ551,05 1,05 ffyy e e > 660> 660600600CACA--6060
1,51,54 4 ØØ881,10 1,10 ffyy500500CACA--5050
1,01,02 2 ØØ18181,20 1,20 ffyy250250CACA--2525
CoefCoef. de . de confconf..
ØØ > 10 mm> 10 mm
PinoPinoØØ<20 mm<20 mm
AlongAlong..10 10 ØØ
ffstst ((MPaMPa))ffyy ((MPaMPa))
AderênciaAderênciaEnsaio de Ensaio de dobramentodobramentoEnsaio de traEnsaio de traçção (mão (míínimo)nimo)
CategoriaCategoria
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Ensaio de fadiga de barras de Ensaio de fadiga de barras de aaçço para concreto armadoo para concreto armado
NBR 7478NBR 7478–– Submete o corpoSubmete o corpo--dede--prova a esforprova a esforçços os
ccííclicosclicos–– Não Não éé um ensaio de recebimentoum ensaio de recebimento–– Destinado a caracterizar o material em Destinado a caracterizar o material em
condicondiçções especões especííficasficas
Tolerâncias para a massaTolerâncias para a massa
MassaMassa–– BarrasBarras
6% 6% ØØnomnom > 10 mm> 10 mm10% 10% ØØnomnom < 10 mm< 10 mm
–– FiosFios6%6%
Comprimento Comprimento nominal = 11mnominal = 11m–– Tolerância = 9%Tolerância = 9%–– PermitePermite--se 2% de se 2% de
barras curtas com L barras curtas com L > 6 m> 6 m
DefeitosDefeitos
As barras e fios de aAs barras e fios de açço devem estar o devem estar isentos de isentos de ““defeitos prejudiciaisdefeitos prejudiciais”” (a (a norma não especnorma não especíífica)fica)AceitaAceita--se oxidase oxidaçção superficial ão superficial (uniforme e leve) remov(uniforme e leve) removíível com vel com ““tecido grosseiro ou escova qualquertecido grosseiro ou escova qualquer””
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AceitaAceitaçção e Rejeião e Rejeiççãoão
IsenIsençção de defeitos e dentro das ão de defeitos e dentro das tolerânciastolerânciasConformidade dos requisitos de Conformidade dos requisitos de desempenho avaliados pelos ensaios desempenho avaliados pelos ensaios de trade traçção e dobramentoão e dobramentoNo caso de rejeiNo caso de rejeiçção pelos resultados ão pelos resultados de ensaio fazde ensaio faz--se uma se uma úúnica nica contraprova com nova amostracontraprova com nova amostra
AAçços para os para Concreto Concreto ProtendidoProtendido
EspecificaEspecificaççõesões
AAçço para concreto o para concreto protendidoprotendido
Fios e cordoalhas ativas no sistema Fios e cordoalhas ativas no sistema estrutural (atuam carregadas sempre)estrutural (atuam carregadas sempre)São sempre encruadosSão sempre encruadosObtidos por Obtidos por trefilatrefilaççãoãoNBR 7482 NBR 7482 –– Fios de aFios de açço para concreto o para concreto protendidoprotendidoNBR 7483 NBR 7483 –– Cordoalhas de aCordoalhas de açço para o para concreto concreto protendidoprotendido
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Tratamentos do aTratamentos do açço para o para concreto concreto protendidoprotendido
PatenteamentoPatenteamento–– Aquecimento a 900Aquecimento a 900--950 950 °°C e resfriamento em C e resfriamento em
chumbo fundido a 550 chumbo fundido a 550 °°CC–– Refina a estrutura cristalina, reduzindo a Refina a estrutura cristalina, reduzindo a ferritaferrita
livrelivre–– Aumenta a resistência Aumenta a resistência àà tratraçção e melhora a ão e melhora a
trefilabilidadetrefilabilidade–– Executado antes e depois da Executado antes e depois da trefilatrefilaççãoão a frioa frio–– Aumenta ainda mais a resistência Aumenta ainda mais a resistência àà tratraççãoão
Tratamentos do aTratamentos do açço para o para concreto concreto protendidoprotendido
DecapagemDecapagem–– TambTambéém m éé utilizado na produutilizado na produçção dos aão dos açços para os para
concreto armadoconcreto armado–– Remove a camada de Remove a camada de óóxidos fina, aderente e xidos fina, aderente e
abrasiva que se forma na superfabrasiva que se forma na superfíície do acie do açço apo apóós s a laminaa laminaçção a quenteão a quente
–– Evita desgaste prematuro dos equipamentosEvita desgaste prematuro dos equipamentos–– ÉÉ realizado por banhos qurealizado por banhos quíímicos (micos (áácido cido
clorcloríídrico) ou mecanicamentedrico) ou mecanicamente
TrefilaTrefilaççãoão
Tratamento que procede ao Tratamento que procede ao encruamentoencruamento a frio do aa frio do aççooAumenta o limite elAumenta o limite eláástico do material e stico do material e reduz a ductilidadereduz a ductilidade
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AlAlíívio de tensõesvio de tensões
Reduz as tensões residuais da Reduz as tensões residuais da trefilatrefilaççãoãoAquecimento a 400 Aquecimento a 400 °°C e resfriamentoC e resfriamentoAumenta o limite elAumenta o limite eláástico e stico e ductilidade, tornando o fio retilductilidade, tornando o fio retilííneoneo
EstabilizaEstabilizaççãoão
Alternativa em relaAlternativa em relaçção ao alão ao alíívio de vio de tensõestensõesAquecimento a 370 Aquecimento a 370 °°C, carregamento C, carregamento a 46% da resistênciaa 46% da resistênciaReduz a relaxaReduz a relaxaçção de 1/3 a 1/5 das ão de 1/3 a 1/5 das obtidas com o tratamento anteriorobtidas com o tratamento anterior
Tratamentos para Tratamentos para redureduçção da relaxaão da relaxaççãoão
estabilizadoaliviadotrefilado
Deformação Específica
Tens
ão
estabilizado
aliviado
Tempo
Perd
a de
Ten
são
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EspecificaEspecificaççãoão
DesignaDesignaçção de fiosão de fiosCP 150 RN 7CP 150 RN 7
diâmetro do fio (7 mm)diâmetro do fio (7 mm)5 5 –– 6 6 –– 7 e 8 mm: 150 e 160 7 e 8 mm: 150 e 160 kgfkgf//mmmm²²4 mm: 160 e 170 4 mm: 160 e 170 kgfkgf//mmmm²²
RN = relaxaRN = relaxaçção normal (alão normal (alíívio de tensões)vio de tensões)RB = relaxaRB = relaxaçção baixa (estabilizaão baixa (estabilizaçção)ão)
tensão nominal de ruptura (150 tensão nominal de ruptura (150 kgfkgf//mmmm²²))[150, 160 e 170 [150, 160 e 170 kgfkgf//mmmm²²]]
fio para concreto fio para concreto protendidoprotendido
EspecificaEspecificaççãoão
DesignaDesignaçção de cordoalhasão de cordoalhasCP 175 RB 12,7CP 175 RB 12,7
diâmetro da cordoalha (12,7 mm)diâmetro da cordoalha (12,7 mm)6,46,4 7,97,9 9,59,5
11,011,0 12,712,7 15,215,2
RN = relaxaRN = relaxaçção normal (alão normal (alíívio de tensões)vio de tensões)RB = relaxaRB = relaxaçção baixa (estabilizaão baixa (estabilizaçção)ão)
tensão nominal de ruptura (175 tensão nominal de ruptura (175 kgfkgf//mmmm²²))[175 e 190 [175 e 190 kgfkgf//mmmm²²]]
cordoalha de 7 fios p/concreto cordoalha de 7 fios p/concreto protendidoprotendido
EspecificaEspecificaççãoão
DesignaDesignaçção de cordoalhasão de cordoalhasCP 180 RN 3 x 2,5CP 180 RN 3 x 2,5
3 fios de diâmetro 2,5 mm3 fios de diâmetro 2,5 mm2 x 2,02 x 2,0 3 x 2,03 x 2,02 x 2,52 x 2,5 3 x 2,53 x 2,52 x 3,02 x 3,0 3 x 3,03 x 3,02 x 3,52 x 3,5
RN = relaxaRN = relaxaçção normal (alão normal (alíívio de tensões)vio de tensões)
tensão nominal de ruptura (180 tensão nominal de ruptura (180 kgfkgf//mmmm²²))
cordoalha para concreto cordoalha para concreto protendidoprotendido
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Ensaio de perda de Ensaio de perda de tensão por relaxatensão por relaxaççãoão
fio RN
fio RB
cordoalha RN
cordoalha RB
70 %
5,0 %
2,0 %
7,0 %
2,5 %
80 %
8,5 %
3,0 %
12,0 %
3,5 %
Relaxação máxima para tensão inicial igual a
do limite de resistência mínimo especificado
1.000 h