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11/305/305MMÓÓDULO IR1 DULO IR1 -- INSPECINSPECÇÇÃO E REABILITAÃO E REABILITAÇÇÃO DE CONSTRUÃO DE CONSTRUÇÇÕES EM ESTRUTURA METÕES EM ESTRUTURA METÁÁLICALICA

PATOLOGIA E INSPECPATOLOGIA E INSPECÇÇÃOÃODEDE CONSTRUCONSTRUÇÇÕES EM ÕES EM ESTRUTURA METESTRUTURA METÁÁLICALICA

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CAPCAPÍÍTULO 3TULO 3

TTÉÉCNICAS DE DIAGNCNICAS DE DIAGNÓÓSTICOSTICO

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Sub-capítulos:

3.1 Introdução

3.2 Ensaios

3.3 Conclusões do capítulo

3. T3. TÉÉCNICAS DE DIAGNCNICAS DE DIAGNÓÓSTICOSTICO

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3.1 Introdu3.1 Introduççãoão

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3. T3. TÉÉCNICAS DE DIAGNCNICAS DE DIAGNÓÓSTICOSTICO3.1 Introdu3.1 Introduççãoão

Durante a inspecção através de observação visual das anomalias, deverão ser caracterizados os mecanismos físicos e químicos que estão na sua origem e estabelecidas relações causa-efeito.

Para além do conhecimento aprofundado dos materiais, do seu comportamento e das técnicas de construção, devem ser seguidas metodologias rigorosas de observação, registo, análise dos defeitos, com a eventual realização de ensaios (in-situ ou laboratoriais).

Os ensaios expeditos permitem verificar certas características do material e confirmar a sua aptidão. Indicam a necessidade de análises complementares em laboratório.

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3.2 Ensaios3.2 Ensaios

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A aplicação de uma força num corpo sólido promove uma deformação do material na direcção do esforço. O ensaio consiste em submeter um material a um esforço que tende a esticá-lo.

Procedimento:O provete é fixo numa máquina de ensaio que aplica esforçoscrescentes na sua direcção axial;

a) Ensaios de traca) Ensaios de tracçção:ão:


Barra submetida a esforço de tracção

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Procedimento (cont.):• São medidas as deformaçõescorrespondentes com umextensómetro;

• os esforços ou cargas sãomedidos pela própria máquinade ensaio e o provete é levadoaté à sua rotura.



Parte útil: Região onde são feitas as medidas das propriedades

mecânicas do metal.

Cabeça: Parte destinada à fixação na máquina de ensaio. Provetes para ensaio de tracção

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Verifica-se que: as deformações são uniformemente distribuídas, pelo menos até ser atingida a carga máxima no final do ensaio; a tensão tem a dimensão da força por unidade de área.

O ensaio permite:• medir satisfatoriamente a resistênciado material;

• traçar a curva tensão-deformaçãodo metal.



Gráfico tensão-deformação de um metal ou liga

metálica

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O ensaio de impacto é o ensaio mais usado para o estudo da rotura frágil nos metais.

Características:

• ensaio dinâmico usado para materiais utilizados em baixastemperaturas;

• mede a tendência de um metal se comportar de uma maneira frágil;

b) Ensaio b) Ensaio àà rotura frrotura fráágil:gil:


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Procedimento:

• o provete é provido de um entalhe para localizar a sua roturae produzir um estado triaxial de tensões, quando é submetidoa uma flexão por impacto, produzida por um martelo pendular;

• a energia que o provete absorve, para se deformar e romper, émedida pela diferença entre a altura atingida pelo martelo antese após o impacto, multiplicada pelo peso do martelo;

• quanto menor for a energia absorvida, mais frágil será o material.



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Técnica de ensaio - Charpy e Izod• o provete tipo Charpy é apoiado na máquina de ensaio;

• o martelo é montado na extremidade de um pêndulo e ajustado num ponto; depois de romper o provete, o martelo sobe até auma altura que é inversamente proporcional à energia absorvidapara deformar e romper o provete;

• quanto menor for a altura atingida pelo martelo, mais energia oprovete terá absorvido;

• a ductilidade do material também pode ser avaliada nesteensaio, através da percentagem de contracção do entalhe.



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Técnica de ensaio - Charpy e Izod



a) Máquina Charpy b) Máquina Izod c) Máquina de impacto com tracção

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i) Dureza Brinell

• consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço, sobre uma superfície plana, polida de um metal durante determinado período de tempo;

• a compressão provoca um impressão permanente no metal, que é medida;

• a dureza Brinell é definida em N/mm2.

c) Ensaio de dureza por penetrac) Ensaio de dureza por penetraçção:ão:


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ii) Dureza Rockwell

• ensaio mais rápido e livre de erros pessoais;• o ensaio é baseado na profundidade depenetração de uma ponta, subtraída darecuperação elástica devida à retirada deuma carga maior e da profundidade causadapela aplicação de uma carga menor;

• depois de aplicada e retirada a carga maior,a profundidade da impressão é directamentedada no mostrador da máquina.

c) Ensaio de dureza por penetrac) Ensaio de dureza por penetraçção:ão:


Mostrador da máquina Rockwell

Sequência de medição dadureza Rockwell

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Ensaio dinâmico que produz a impressão num provete, atravésde um penetrador que bate na sua superfície plana;

• o choque pode ser produzido por meio de um pêndulo ou porqueda livre de um êmbolo, tendo na ponta o penetrador;

• a altura de ressalto mede a perda de energia cinética do peso, absorvida pelo provete (dureza Shore).

d) Ensaio de dureza por choque:d) Ensaio de dureza por choque:


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Descrição geral:• fornece uma indicação qualitativa da ductlidade do material;• não determina nenhum valor numérico, havendo no entantovariantes que permitem obter valores de certas propriedadesmecânicas do material;

• consiste em dobrar um provete rectilíneo e de secção circular, rectangular ou quadrada com auxílio de um cutelo;

e) Ensaio de flexão:e) Ensaio de flexão:


Esquema de ensaio de flexão

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Descrição geral (cont.):

• o cutelo aplica um esforço de flexão no centro do provete até que seja atingido um ângulo de dobragem (90, 120 ou 180º);

• atingido o ângulo, examina-se a olho nu a zona traccionada docorpo, que não deve conter fissuras;

• a velocidade do ensaio não é um factor importante na flexão.

e) Ensaio de flexão:e) Ensaio de flexão:


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Descrição geral:

• geralmente não é usado para especificações de materiais;

• é sempre recomendado para peças que na prática vão sofrer esforços de torção como molas em espiral, barras de torção, etc.;

• a máquina de torção possui uma cabeça giratória que prende uma extremidade do provete; nessa extremidade, é aplicado o momento de torção;

f) Ensaio de torf) Ensaio de torçção:ão:


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Descrição geral (cont.):

• o momento é transmitido pelo provete que está preso, pela outra extremidade, à outra cabeça da máquina, ligada a um pêndulo,cujo desvio é proporcional ao momento que é acusado na máquina;

• quanto maior for o peso colocado no pêndulo, maior será o momento de torção.

f) Ensaio de torf) Ensaio de torçção:ão:


Tipos de fractura de torção

a) Material dúctil b) Material frágil c) Rotura por flambagem

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Descrição geral:

Não é frequente o emprego do ensaio de compressão em metaisporque a determinação das propriedades mecânicas é dificultada:

1. pela existência de atrito entre o provete e as placas da máquina;2. pela possibilidade de flambagem;3. pela dificuldade de medida dos valores do ensaio;4. por outros factores que provocam a incidência de erros.

g) Ensaio de compressão:g) Ensaio de compressão:


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As condições de ensaio variam muito conforme o metal seja dúctil ou frágil.

Compressão em metais dúcteis:• como no ensaio de tracção, podem-se determinar as propriedadesreferentes à zona elástica, onde é seguida a lei de Hooke.

• na fase plástica, pelo aumento da secção transversal, a curva real de compressão fica abaixo da curva convencional.

g) Ensaio deg) Ensaio de compressão:compressão:


88,986,1AÇO 4 340

59,556AISI 1 046

49,746,9AISI 1 035

Compressão (kgf/mm2)Tracção (kgf/mm2)

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Compressão em metais frágeis:• a fase elástica é muito pequena;• o limite de resistência à compressão é calculado pela carga máximadividida pela secção original do corpo de prova;

• o ensaio pode ser efectuado numa peça acabada, obtendo-se assim apenas a carga de rotura.

g) Ensaio deg) Ensaio de compressão:compressão:


Ensaio de compressão

a) Metal dúctil: deformação sem rotura;

b) Metal frágil: rotura sem deformação lateral.

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Quando são aplicados esforços dinâmicos, repetidos ou flutuantes a um material metálico, este pode romper com uma carga inferior àcarga máxima atingida na tracção ou na compressão.

Existem três tipos de ciclo de tensão, possíveis para o ensaio de fadiga:

1. tensão reversa;2. tensão repetida (campo de tracção);3. tensão repetida (campos de tracção e compressão).

Limite de fadiga: valor limite da tensão, abaixo da qual o material pode suportar um número infinito de ciclos de tensões regulares sem romper.

h) Ensaio de fadiga:h) Ensaio de fadiga:


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h) Ensaio de fadiga:h) Ensaio de fadiga:


Superfície de fractura de fadiga de uma ponta de eixo de um veículo automóvel

Ciclos regulares de tensões

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Conheça vários ensaios de fadiga

3. T3. TÉÉCNICAS DE DIAGNCNICAS DE DIAGNÓÓSTICOSTICO3.2 Ensaios3.2 Ensaios

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3. T3. TÉÉCNICAS DE DIAGNCNICAS DE DIAGNÓÓSTICOSTICO3.2 Ensaios3.2 Ensaios

Máquina de ensaios de fadiga de flexão plana

Máquina de ensaios de fadiga servo-hidráulica tracção-compressão com capacidade até ±250kN

Máquina de ensaios de

fadiga de flexão

rotativa

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Fluência: deformação plástica que ocorre num material sob tensão constante em função do tempo.

• o esforço aplicado influi nos resultados da experiência: quanto maior for a tensão aplicada, maior será a velocidade de deformaçãoque o metal sofrerá, a uma dada temperatura;

• não são ensaios de rotina devido ao longo tempo necessário paraa sua realização.

i) Ensaio de fluência:i) Ensaio de fluência:


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Existem três tipos de ensaios:

• ensaio de fluência - mantêm-se constantes a carga (ou a tensão)e a temperatura e mede-se a deformação ao longo do tempo;

• ensaio de rotura por fluência - o ensaio é levado até à rotura domaterial e mede-se o tempo de rotura;

• ensaio de relaxação - é o inverso do primeiro: mantêm-se a temperatura e uma certa deformação constantes e mede-se a queda da tensão inicialmente aplicada para a obtenção da deformação com o decorrer do tempo.

i) Ensaio de fluência:i) Ensaio de fluência:


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3.3 Conclusões do cap3.3 Conclusões do capíítulotulo

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Ensaios: • determinação das propriedades mecânicas de um materialmetálico;

• são geralmente destrutivos (promovem a rotura ou a inutilizaçãodo material);

• podem servir para comparação de materiais distintos.

Provetes:• melhor maneira para se determinar as propriedades mecânicasde um metal;

• podem ter a sua parte útil com secção circular ou rectangular,dependendo da forma e do tamanho do produto acabadodo qual foram retirados.

3.3 Conclusões do cap3.3 Conclusões do capíítulotulo

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BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA

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• GOMES, Helena (2004), “Técnicas de Inspecção e Avaliação -Construções Metálicas”, Monografia do 5º ano da Licenciatura de Arquitectura, IST

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• EGEA, J. Jurado (2002), “Hierro Sublimado”, Tectonica, nº 9, acero (I), 3ª edição, pp. 18 a 25

Publicações por ordem cronológica decrescente

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• PANOSSIAN, Zehbour (2002), “Novos Revestimentos Metálicos na Luta Anticorrosiva - Mecanismos de Actuação e Aplicações”, 3as Jornadas da Revista Corrosão e Protecção de Materiais, INETI, Lisboa

• VALENTE, Artur e LOBO, Victor (2001), “Corrosão - Fundamentos, Prevenção e Efluentes”, Cenertec, Porto

• VÁRIOS (2000), “REPAR 2000 - Encontro Nacional sobre Conservação e Reabilitação de Estruturas”, Editor / Comissão Organizadora: S. Pompeu Santos, Mary Mun e Paulo Silveira, LNEC, Lisboa

• ALMEIDA, M. Elisabete (2000), “Sector de Tratamentos de Superfície e Revestimentos. Uma Panorâmica Geral - Parte 1”, Ingenium, 2ª Série, nº 45, pp. 61-70


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• CERVER, F. A., “La arquitectura de los rascacielos”

• SOUSA, S. A., “Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos Fundamentos teóricos e práticos; 5ªedição;

• DAVIS, C., “High Tech Architecture”

• MACAULAY, D. “Building Big”

• SALVADORI, M. “Why Buildings Stand Up”


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• An Introduction to Metallic Materials http://www.eng.auburn.edu/~wfgale/intro_metals/top

• Corrosão em Estruturas Metálicashttp://www.arq.ufsc.br/~labcon/arq5661/trabalhos_2002-1/Estruturas_Metalicas/corrosao.htm

• The Corrosion Journal for the Online Community http://www.corrosionsource.com/corrosioneering/journal/Jul02_Burleigh/Jul02_Burleigh_5.htm

• Introdução, dimensionamento e patologiashttp://www.cesec.ufpr.br/~metalica/indice/indice.htm

• ABRACO - Associação Brasileira de Corrosãohttp://www.abraco.org.br/fotcol7.htm

Alguns Links:

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• Facilities, Planning and Construction (fotos de obra) http://www.facilities.ufl.edu/projects/br135/photos.htm

• Fotos sobre a segurançahttp://www.forty-towers.claranet.fr/Bergerie.htm

• The Steel Construction Institutehttp://www.steel-sci.org/about/contact.shtm

• cmm - Associação Portuguesa de Construção Metálica e Mistahttp://www.cmm.pt

• Métodos de Controlo da Corrosãohttp://www.ibape.com.br/artigos/controle.htm

Alguns Links (cont.)

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• ATEG - Asociación Técnica Española de Galvanizaciónhttp://www.ateg.es/

• Zn - Revestimentos de Zincohttp://www.zn-revestimentos.pt/materiais/

• ARCELOR Group - Soluções metálicashttp://www.asc.arcelor.com/en/default.cfm

• JCSE - The Journal of Corrosion Science and Engineeringhttp://www.cp.umist.ac.uk/JCSE/

Alguns Links (cont.)

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Trabalho realizado com o apoio do Programa Operacional Sociedade da Informação - POSI

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EXAME FINALEXAME FINAL

EM FALTA

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