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Estrutruras Metalicas I
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ESTRUTURAS METLICAS I CAPTULO 2 AOS ESTRUTURAIS
Elizeth Rodrigues Machado
1 sem 2015
2.AOS ESTRUTURAIS 2.1. DEFINIO
AOS ESTRUTURAIS so aqueles que em
razo de suas propriedades mecnicas e de
fatores como, economia e durabilidade so
adequados para uso em sistemas submetidos a
tenses e deformaes
2.AOS ESTRUTURAIS 2.2. CONSTANTES FSICAS
A norma brasileira NBR8800 Projeto e execuo de estruturas de ao e de estruturas mistas de ao e concreto
de edifcios adota os valores da tabela abaixo.
Os valores so considerados temperatura ambiente.
Constantes Fsicas dos Aos Estruturais
Massa especfica = 7.850 kgf/m3
Mdulo de elasticidade
longitudinal E= 200.000 MPa
Coeficiente de Poisson = 0,3
Mdulo de elasticidade
transversal G = 77.000 MPa
Coeficiente de dilatao trmica
linear = 1,2 x 10-5 C-1
2.AOS ESTRUTURAIS 2.3. PROPRIEDADES
Ao tracionado
2.3.1 Diagrama tenso-deformao
Fase Elstica
Corresponde ao trecho reto que se inicia na origem e encerra
quando o material atinge a
tenso de escoamento, fy;
O material obedece Lei de Hooke ( = E);
Deformaes da ordem de 0,12% a 0,20%;
O descarregamento ocorre segundo o mesmo caminho do
carregamento, com sentido
inverso (a deformao
desaparece totalmente).
Fase Plstica
Corresponde ao trecho do diagrama em que o material fica
com tenso constante, igual a fy,
enquanto a deformao
aumenta consideravelmente
(este trecho conhecido como
patamar de escoamento)
Deformaes da ordem de 1,4% e 2,1%;
O descarregamento ocorre segundo uma reta praticamente
paralela ao segmento reto
inicial, restando sempre uma
deformao residual.
2.AOS ESTRUTURAIS 2.3. PROPRIEDADES 2.3.1 Diagrama tenso-deformao
Fase de Encruamento
Revigoramento aps escoamento (encruamento ou
endurecimento);
A tenso cresce com a deformao, mas sem qualquer
proporcionalidade;
O material atinge sua tenso mais elevada (resistncia de
ruptura, fu);
Deformao de 13% a 20%;
descarregamento ocorre segundo uma reta praticamente
paralela ao segmento reto inicial
(deformao residual).
Fase de Encruamento (Estrico)
Depois de alcanar fu, a rea da seo transversal comea a se
reduzir rapidamente, (estrico),
queda no valor da fora de trao
at o rompimento;
As deformaes de 15% e 25%, (boa ductilidade).
2.AOS ESTRUTURAIS 2.3. PROPRIEDADES 2.3.1 Diagrama tenso-deformao
Capacidade de um material de voltar forma original aps sucessivos
ciclos de carga e descarga. A relao entre a tenso e a deformao
linear especfica o mdulo de elasticidade (materiais elsticos).
2.AOS ESTRUTURAIS 2.3. PROPRIEDADES 2.3.2 Elasticidade
Deformao plstica
alterao da estrutura interna do metal aumentando sua
dureza (endurecimento ou
encruamento)
Elevao do valor de fy e fu;
Reduo de ductilidade.
Capacidade de um material de se deformar plasticamente sem se
romper. Pode ser medida por meio da deformao ou da estrico.
2.AOS ESTRUTURAIS 2.3. PROPRIEDADES 2.3.3 Ductilidade
Importante:
a ductilidade que permite a redistribuio de tenses
locais elevadas nas
estruturas metlicas.
Grandes deformaes constituem aviso de tenses
elevadas.
Capacidade de um material de absorver energia quando submetidos a
carga de impacto. a energia total, elstica e plstica, que um
material por unidade de volume at sua ruptura (J/m3), representada
pela rea total do diagrama tenso-deformao.
2.AOS ESTRUTURAIS 2.3. PROPRIEDADES 2.3.4 Tenacidade
Importante:
Um material dctil com a mesma resistncia de um
material frgil vai requerer
maior quantidade de energia
para ser rompido, sendo
portanto mais tenaz
A composio qumica determina muitas das caractersticas importantes
dos aos para aplicaes estruturais.
2.AOS ESTRUTURAIS 2.3. PROPRIEDADES 2.3.5 Influncia dos elementos de liga
Importante: Os efeitos de dois ou mais elementos usados simultaneamente podem ser diferentes dos efeitos de adies isoladas desses elementos.
1) TEMPERATURA:
- As resistncias dos ao (fy; fu; E) diminuem com o
aumento da temperatura (incndio).
- Quando a temperatura atinge 500 C aproximadamente,
essas resistncias chegam a 50% de seus valores.
- Proteo contra incndio.
2.AOS ESTRUTURAIS 2.4. FATORES QUE INFLUENCIAM O
DIAGRAMA TENSO-DEFORMAO
2) TENSES RESIDUAIS:
- So tenses internas que ocorrem em produtos
siderrgicos devido ao seu processo de resfriamento
diferencial.
- Determinadas regies resfriam mais rapidamente que
outras regies, surgindo assim tenses internas.
2.AOS ESTRUTURAIS 2.4. FATORES QUE INFLUENCIAM O
DIAGRAMA TENSO-DEFORMAO
3) FADIGA:
- Peas de ao, submetidas a cargas variveis, podem
entrar em colapso com tenses muito inferiores ao
limite de escoamento, devido a formao e posterior
propagao de fissuras que reduzem a seo
existente.
2.AOS ESTRUTURAIS 2.4. FATORES QUE INFLUENCIAM O
DIAGRAMA TENSO-DEFORMAO
4) CORROSO:
- Aos com proteo corroso
- Proteo por intermdio de pintura.
2.AOS ESTRUTURAIS 2.4. FATORES QUE INFLUENCIAM O
DIAGRAMA TENSO-DEFORMAO
5) RUPTURA FRGIL:
- Estado triplo de tenses;
- Baixa temperatura;
- Carregamento por choque;
- Utilizao de aos inadequados.
2.AOS ESTRUTURAIS 2.4. FATORES QUE INFLUENCIAM O
DIAGRAMA TENSO-DEFORMAO
1) AO CARBONO:
- Aos que contm elementos de liga em teores residuais
mximos admissveis (Cr=0,30%, Ni=0,30%, Al=0,30%,
B=0,0008%, Cu=0,40%, Si 0,60% e Mn 1,65%;
- Classificao (teor nominal de carbono):
I. Baixo carbono: C0,30%;
II. Mdio carbono: 0,30%
Ao ASTM A36: fy = 250 MPa e fu = 400 MPa
Ao ASTM A570 Gr 36: fy = 250 MPa e fu = 400 MPa
Usicivil 300: fy = 300 MPa e fu = 400 MPa
2.AOS ESTRUTURAIS 2.5. TIPOS DE AO
1) AO CARBONO:
- Classificao (valores de limite de escoamento, fy):
I. Baixa resistncia mecnica: fy < 250 MPa
II. Mdia resistncia mecnica: 250 MPa fy 300 MPa
III. Alta resistncia mecnica: fy > 300 MPa
2) AO DE BAIXA LIGA:
- Aos acrescidos de elementos de liga em pequena
quantidade, tais como nibio, cobre , mangans,
silcio, etc.
- Aumenta a resistncia mecnica, permitindo ainda
uma boa ductilidade .
2.AOS ESTRUTURAIS 2.5. TIPOS DE AO
Ao ASTM A572: fy = 350 MPa e fu = 450 MPa
USICIVIL 350 : fy = 350 MPa e fu = 450 MPa
3) AOS PATINVEIS:
Aos acrescidos de elementos, tais como vandio,
cromo, nquel, alumnio, esses aos podem aumentar
sua resistncias corroso atmosfrica de 2 a 4 vezes.
2.AOS ESTRUTURAIS 2.5. TIPOS DE AO
Ao ASTM A588: fy = 350 MPa e fu = 450 MPa
USISAC 300 : fy = 300 MPa e fu = 400 MPa
USISAC 350 : fy = 350 MPa e fu = 450 MPa
4) AOS COM TRATAMENTO TRMICO:
- Tanto os aos-carbono como os de baixa liga podem
ter sua resistncia aumentada pelo tratamento
trmico.
- Aos para parafusos de alta resistncia: ASTM A325
e ASTM A490.
2.AOS ESTRUTURAIS 2.5. TIPOS DE AO