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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

2

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

ulo

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

6

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

7

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