Aço para concreto armado (1)

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

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II

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).

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

CISALHAMENTO

Esforço cortante numa determinada seção. É o resultado de tensões tangenciais.

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.

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

DEFORMAÇÃO ()

É o efeito da tensão. Expressa em (cm/cm), ou em % docomprimento inicial.

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

DEFORMAÇÃO ()

A deformação pode ser elástica ou plástica. Plástica éirreversível, elástica é reversível, desaparece quando a tensãoé removida

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

ESTRICÇÃO: Redução da área da

seção transversal, em %.

ALONGAMENTO: também

medido em %.

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.

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

LEI DE HOOKE

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.

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

MÓDULO DE ELASTICIDADE (E)

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

PLASTICIDADE

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

PLASTICIDADE

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

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

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.

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

ReH ReL

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.

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

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

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

DUCTILIDADE

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

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%

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

AÇOS PARA CONCRETO - METAIS FRÁGEIS E DÚCTEIS

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

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

TENACIDADE

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

DUREZA

Definida pela resistência da superfície do material àpenetração.

Escala Brinell de dureza BHN (Brinell Hardness Number)

AÇO PARA CONCRETO ARMADO

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II

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.

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

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

AÇO PARA CONCRETO ARMADO

Siglas e padronização

Barras e fios de aço

Tabela – Diâmetros nominais conforme a NBR 7480 (2007)

AÇO PARA CONCRETO ARMADO

PRINCIPAIS PROPRIEDADES

Resistência característica de escoamento;

Limite de resistência;

Alongamento;

Dobramento;

Coeficiente de conformação superficial.

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.

AÇO PARA CONCRETO ARMADO

AÇOS DE DUREZA NATURAL: CA 25 e CA 50

fy

ruptura

rupturay

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°.

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%

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

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).

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.

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

AÇO PARA CONCRETO ARMADO

Propriedades Mecânicas Exigíveis de Barras e Fios de Aço Destinadas a Armaduras de para Concreto Armado (NBR7480/2007)

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

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.

AÇO PARA CONCRETO ARMADO

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO

DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.

Equipamentos

AÇO PARA CONCRETO ARMADO

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO

DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.

Equipamentos

AÇO PARA CONCRETO ARMADO

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO

DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.

Dados para a realização do ensaio

AÇO PARA CONCRETO ARMADO

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO

DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.

Dados para a realização do ensaio

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.

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)

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)

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)

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.

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:

AÇO PARA CONCRETO ARMADO

EXERCÍCIO – AÇO

Curva força x deslocamento

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

AÇO PARA CONCRETO ARMADO

EXERCÍCIO – AÇO

Resolução:

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)

AÇO PARA CONCRETO ARMADO

EXERCÍCIO – AÇO

Resolução:

AÇO PARA CONCRETO ARMADO

EXERCÍCIO – AÇO

Resolução - Módulo de elasticidade: