Aços Para Concreto

Jos de A. Freitas Jr. |Materiais de ConstruoAos

Materiais de Construo( TC-030)

AOS PARA CONCRETO

Prof. Jos de Almendra Freitas [email protected]

Ministrio da EducaoUniversidade Federal do ParanSetor de TecnologiaDepartamento de Construo Civil


AOS PARA CONCRETO

Concreto ArmadoLambot e Monier

Frana, a partir de 1849

Concreto ProtendidoDhring, Koenen e MrschAlemanha, a partir de 1888

Canoa de Lambot

Eugne Freyssinet- 1930


TECNOLOGIA DO CONCRETO ARMADO

Concreto resiste muito mais compresso que trao;

Os dois materiais tem coeficientes de dilatao trmica semelhantes (temperatura ambiente);

H uma afinidade qumica entre os dois materiais gerando aderncia considervel;

O pH naturalmente elevado da pasta de cimento passiva a armadura.


AOS PARA CONCRETOTERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

Tenso ( )Fora por unidade de rea, expressa em MPa

(antigamente kgf/cm ou kgf/mm2, 1 MPa = 10 kgf/cm = 0,1 kgf/mm2)

Compresso

=Trao

A N

(P.Helene)



Cisalhamento - esforo cortante numa determinada seo. o resultado de tenses tangenciais.

Cisalhamento

(P.Helene)



Protenso - Introduo de uma tenso de compresso a uma pea de concreto, atravs de um

ou mais cabos de ao tracionados.

Protenso

(P.Helene)



(

P

.

H

e

l

e

n

e

)

= / E

Deformao () o efeito da tenso. Expressa em (cm/cm), ou em % do comprimento inicial.

A deformao pode ser elstica ou plstica. Plstica irreversvel, elstica reversvel, desaparece quando a

tenso removida.

= / tg



Mdulo de Elasticidade, de Youngou, de Deformao Longitudinal - (E)

o quociente entre a tenso aplicada e a deformao elstica resultante. Expresso em MPa.

E= tg E= / (P.Helene)



Ductilidade - a deformao plstica total at o ponto de ruptura.

Pode ser medida por:

Estrico - reduo da rea da seo transversal, em %.rea inicial rea final

Estrico = x 100rea inicial

Alongamento - na ruptura tambm medido em %.Comprimento final Comprimento inicial

Alongamento = x 100Comprimento inicial



Estrico e AlongamentoEnsaio de trao

(adaptao de P.Helene)



Material Frgil = Pouco se deforma antes da ruptura. Obedece a Lei de Hooke at a ruptura.

Ex. : ferro fundido, concreto e vidro plano.

(P.Helene)



Material dctil com patamar de escoamento = Apresenta patamar de escoamento definido que caracteriza a tenso fy

denominada resistncia de escoamento do ao trao.Ex.: aos doces com baixo teor de carbono, classe A, como os

aos para concreto armado CA25 e CA50.

(P.Helene)



Material dctil sem patamar de escoamento = No apresenta patamar de escoamento definido. A deformao plstica que segue elstica no reversvel. A tenso fy convencional, de resistncia

de escoamento do ao trao corresponde a uma deformao plstica irreversvel de 0,2%. Ex.:Aos para concreto armado CA60.

(P.Helene)


(

P

.

H

e

l

e

n

e

)

FrgilEx.:Ferro fundido

Muito DctilEx.:Ouro

DctilEx.:ao CA25

AOS PARA CONCRETOMETAIS FRGEIS E DCTEIS

Ruptura dctil

(J.S.Coutinho)

Ruptura frgil



Dureza : Definida pela resistncia da superfcie do material penetrao.

Escala Brinell de dureza BHN (Brinell Hardness Number)

d=(d1+d2)/2

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1

(P.Helene)

Tenacidade : Medida da energia necessria para romper o material. Expressa em kgf/cm2.

Um material dctil com a mesma tenso de ruptura que um frgil mais tenaz, porque ir requerer uma maior energia para

romper-se.

2

(P.Helene)

A2 > A1 portanto o material 2 mais tenaz.


AOS PARA CONCRETOCOMPORTAMENTO QUMICO

Corroso: O pH do concreto protege o ao. Ausncia de cloro pH < 10,5 Presena de cloro corri sob qualquer pH Ao aumenta de volume em at 530%

(Granato- BASF)

Estdio do Morumbi- SPxidos e hidrxidos de ferroVolumes relativos

Fe2 100% (ferro)FeO 190% (xido de ferro)Fe3O4 210%Fe2O3 220% (xido frrico)Fe(OH)2 360% (hidrxido ferroso)Fe(OH) 3 420% (hidrxido frrico)Fe(OH) 3.3H2O 630%


AOS PARA CONCRETOCOMPORTAMENTO FSICO

Densidade = 7,85 kgf/dm

Dilatao trmica:s = 1,2.10-5 m /m.C concreto = 1,2x10-5 m/m.C

(vlido para temperaturas de 0 a 100C, acima o coeficiente do ao fica significativamente maior)

Condutibilidade trmica = 30 X maior que o do concreto


MICROESTRUTURA DOS METAIS

ATRAES INTERATMICAS

Ligao inica -

a mais simples e se explica pelo aparecimento de foras coulombianas (recebe e doa eltrons)

Ligao covalente -

tomos compartilham eltrons da ltima camada. A fora de ligao covalente evidenciada no diamante,

constitudo inteiramente por carbono.



ATRAES INTERATMICAS

Ligao metlicas -tomos com poucos eltrons de valncia estes podem ser

removidos com facilidade enquanto que os demais so firmemente ligados ao ncleo.

Estrutura formada por ons positivos e eltrons livres que desempenham o papel de ons negativos aparecendo portanto

foras eltricas coulombianas de atrao.

Movimento livre dos eltrons dentro da estrutura metlica forma o que chamado de nuvem eletrnica.

Eltrons livres do ao metal sua elevada condutibilidade eltrica e trmica.



ATRAES INTERATMICAS

Foras de van der Waals -

uma ligao secundria fraca, mas que tambm contribui para a atrao interatmica.

A maior parte das foras de van der Waals se origina de dipolos eltricos, que so conseqncia de uma

assimetria da molcula onde o centro de carga positiva no coincide com o centro de carga negativa originando o

dipolo.



ARRANJOS ATMICOS

Propriedades dos materiais dependem desse arranjo de tomos ou molculas.

Os arranjos so classificados em:

Estruturas moleculares - agrupamento de tomos.

Estruturas cristalinas - arranjo repetitivo de formas geomtricas de tomos.

Estruturas amorfas - distribuio dos tomos sem nenhuma forma de regularidade.


Nucleao durante a formao dos cristais no ao lquido

MICROESTRUTURA DOS METAISEstrutura cristalina:

Metais: aglomerados de gros de cristais


MICROESTRUTURA DOS METAISEstrutura cristalina:

Metais: aglomerados de gros de cristais

Ao mangansAglomerado de cristais com diferentes orientaes de planos de clivagem.


MICROESTRUTURA DOS METAIS14 formas geomtricas possveis de cristalizao

(Wikipedia)

R

e

d

e

d

e

B

r

a

v

a

i

s


MICROESTRUTURA DOS METAIS14 formas geomtricas possveis de cristalizao

ao

R

e

d

e

d

e

B

r

a

v

a

i

s

(Wikipedia)


MICROESTRUTURA DOS METAISAnlise Macrogrfica

Aparncia da fratura Detalhe a baixo aumento

Ruptura no raio de dobramento com ramificao transversal.

A superfcie da fratura rugosa e no se observa deformao

plstica.


MICROESTRUTURA DOS METAISAnlise Microgrfica

Seo metalogrfica Detalhe a alto aumento

A superfcie da fratura e das trincas intergranular frgil.

Trinca com origem no raio interno de curvatura, Na imagem menor se

observa microtrinca (0,05 mm) paralela fratura iniciada em um pitting.


DEFORMAO ELSTICA DOS METAISA tenso de cisalhamento produz um deslocamento de um plano atmico

em relao ao seguinte. Desde que os vizinhos dos tomos sejam mantidos, est-se na faixa de

deformao elstica.

(

P

.

H

e

l

e

n

e

)

(a) Sem deformao (b) Deformado.


DEFORMAO ELSTICA DOS METAISA tenso de cisalhamento produz um deslocamento de um plano atmico

em relao ao seguinte. Desde que os vizinhos dos tomos sejam mantidos, est-se na faixa de

deformao elstica.

Retirando-se a tenso, o reticulado volta a

forma original.

(J.A Freitas Jr.)

No ocorre ruptura das ligaes atmicas


DEFORMAO PLSTICA DOS METAISUma tenso maior faz com que se deformem pelo estado plstico, devido a escorregamento de um plano cristalino. Ocorre um deslocamento permanente; a retirada da tenso no implica no retorno dos planos cristalinos s suas posies originais.

Ocorre uma ruptura das ligaes atmicas originais, seguida de uma recomposio com o tomo seguinte.

(J.A Freitas Jr.)


DEFORMAO PLSTICA DOS METAISOutra forma de deformao plstica do reticulado cristalino a maclagem ou maclao. Em metais cujos cristais tem ligaes atmicas no de 90, possvel a inverso deste ngulo sem a ruptura do reticulado, causando uma deformao plstica.

Ocorre uma mudana do ngulo das ligaes

atmicas.

(J.A Freitas Jr.)


COMPOSIO QUMICA DO AO

Ao - produto siderrgico, obtido por via lquida, com teor de carbono abaixo de 2 % (alguns autores consideram 1,67 %)

Aos para concreto armado = + - 0,5 % de carbono

Aos patenting - fios p/ concreto protendido = + - 0,7 % de carbono

AO = Fe2 + (0,008 a 2,0%) CAdies liga:

Mn 0,3 % - retira o patamar de escoamento dos aos CA 50 Mn ao mangans 20 a 40 % - resistncia ao choque e desgasteCu 0,3% aos patinveis produtos de corroso no expansivosCr (13 a 18,5%) e Ni (8 a 20,5%) aos inoxidveis



% de Carbono presente nos produtos:

0,15 a 0,40 % - Arames, chapas, ao CA-500,40 a 0,60 % - Ferramentas, cabos de ao, peas forjadas0,60 a 0,70 % - Peas forjadas, trilhos, engrenagens0,70 a 1,20 % - Aos p/ concreto protendido, molas, serras1,20 a 2,00 % - Ferramentas de corte


0,2 % C

1,2 % C

Perlita

Ferrita

Perlita

Austenitatemperatura > 720oC a transformao da ferrita por aquecimento lento cristais CCC

Ferrita baixo teor de carbonodctil, baixa resistncia Mecnicacristais CFC

Cementitaformada quando %C atinge o limite de solubilidadeFe3C (6,7% Carbono) dura, frgil

Perlitamistura mecnica de ferrita e cementita

Teor de Carbono e MicroestruturaCOMPOSIO QUMICA DO AO

(Prof. Leonardo Miranda)



(P.Helene)

Efeitos fsicos do % de Carbono:

Maior % de C = maior tenso de escoamento e ruptura= menor deformao at a ruptura



Ocorrem no diagrama de resfriamento do ferro:

(j no estado slido !!)

1.539C - Patamar de Solidificao - forma ferro delta (CCC)

1.390C - Transformao alotrpica para ferro gama (CFC)

910C - Transformao alotrpica para ferro beta (CCC)

768C - Transformao para ferro lambda (CCC), perde as propriedades magnticas (Pto. Curie)


ESQUEMA DE PRODUO DO AO SIDERRGIA


ESQUEMA DE PRODUO DO AO - SIDERRGIA


ALTO FORNO - Produo de ferro gusaMatrias primas: Minrio de ferro Coque de carvo mineral Fundente (cstinas)

(J.S. Coutinho)


ALTO FORNO - Produo de ferro gusa

(

J

.

S

.

C

o

u

t

i

n

h

o

)

Coque incandescente

(Coque)

Limonita 2Fe2O3.nH2O 20/60%Siderita FeCO3 30/42%(Pirita) FeS

Magnetita Fe3O4 45/70%Hematita Fe2O3 50/60%1. Minrios de FerroMatrias primas:

2. Carvo

3. Fundente

Cstinas argila calcria

PUC-Rio


ALTO FORNO - Produo de ferro gusaMatrias primas: SiO2 Slica

Al2O3 alumina1. Minrio de ferroImpurezas slico-aluminosas

minrio cido

Fundente: calcrio CaCO3Corretor de pH

ccstinasstinas

Alto Alto -- fornoforno

Cstinas = argila calcria


ALTO FORNO Produo de ferro gusa no alto forno

(

J

.

S

.

C

o

u

t

i

n

h

o

)

Reaes no Alto Forno:

Combusto do carvo

Reduo dos xidos de Fe por ao do CO

Ligao do Fe com C origina ferro gusa

CO

Fe + C ferro gusa

Fe + COxidos de Fe

Minrio de Fe gusa (liga de Fe+C)3 a 4,5%C

C


ALTO FORNO Produo de ferro gusa no alto forno

Alto-forno no 1 (COSIPA)


(J.S. Coutinho)

ACIARIA Produo do ao (transforma ferro gusa em ao)

Afinao = reduo do teor de carbono C e retirada das impurezas


ACIARIA Conversor Bessemer

Converte ferro gusa no estado lquido em ao

Injeta oxignio sob pressodentro do cadinho com ferrogusa.

O + C CO

O monxido de carbonosai para a atmosfera.

Diminui o teor de carbono.

(Kawasaki Steel Corporation)


ACIARIA Conversor BessemerNo conversor reduz-se os teores de carbono e de impurezas

como: enxofre e fsforo

(A. Rermy, M. Gray e R. Gonthier, 1993)


ACIARIA Conversor Bessemer

Conversor

Conversor da aciaria n 2 (COSIPA )


ACIARIA Forno eltrico de arco voltaico

Recicla sucata de ao: Funde a sucata pela passagem de corrente eltrica e a resistividade do metal.

(J.S. Coutinho)(P.Helene)


ACIARIA Forno eltrico de arco voltaico

Recicla sucata de ao s por fuso

(A. Rermy, M. Gray e R. Gonthier, 1993)

Eletrodos de grafite


Cadinho do conversor vazando para o lingotamento

U

S

I

M

I

N

A

S

LINGOTAMENTOLingotes = elementos brutos

primrios de ao

LINGOTAMENTO CONTNUO

(P.Helene)(Kawasaki Steel Corporation)


LINGOTAMENTODepois de solidificados os lingotes so cortados.

Mquina de lingotamento contnuo (Cosipa)


LINGOTAMENTODepois de solidificados os lingotes so cortados.

(Kawasaki Steel Corporation)(Kawasaki Steel Corporation)

Lingote resfriadoLingote ainda rubro


No ocorre encruamento devido a temperatura.

LAMINAO A QUENTE

AO Temperatura > 850 OC

Ao conformado entre dois cilindros.

(P.Helene)(Kawasaki Steel Corporation)


LAMINAO A QUENTEAos CA 50 - Dureza natural - No encruados.

(P.Helene)


LAMINAO A QUENTE

Efeito da laminao no tamanho dos gros:

A alta temperatura faz com que os gros retornem ao seu formato e tamanho originais.

No ocorre o encruamento.


Laminao de barra de ao para concreto armado.

LAMINAO A QUENTE DE VERGALHES


Mossas :

Salincias para melhorar a aderncia com o concreto

LAMINAO A QUENTE DE VERGALHES

Laminador para vergalhes


LAMINAO A FRIO DE FIOS - Trefilao

AOS:

CA 60 e

CP p/ concreto protendido

A deformao a frio deforma os cristais e causa encruamento.


LAMINAO A FRIO

Efeito da laminao no tamanho dos

gros.

Gros deformados, decorrentes do encruamento.



(P.Helene)

AOS:

CA 60 e

CP p/ concreto

protendido

(P.Helene)

A deformao a frio deforma os cristais e

causa encruamento.



AOS encruados:CA 60 e

CP p/ concreto protendido

(J.S. Coutinho)(A. Rermy, M. Gray e R. Gonthier, 1993)


LAMINAO A FRIO - Linha de trefilao de fios

Srie de fieiras de trefilao

(J.S. Coutinho)

Fieira


ENCRUAMENTODeforma os cristais armazenando energia nestes.

(P.Helene)

Altera as caractersticas do ao:

Fsicas: Aumenta o limite de escoamento; Aumenta a tenso de ruptura; Reduz a deformao at a ruptura; Torna o material menos dctil.

Qumicas: Torna o material mais sensvel corroso.

(perde eltrons com mais facilidade)


TRATAMENTOS TRMICOSTmpera = aquecimento ao rubro, seguido de resfriamento brusco, torna o ao mais duro, com maior resistncia mecnica e mais frgil.

Molas de ao temperado

Cementao = exposio a altas temperaturas a elevada concentrao

de carbono para endurecimento da superfcie.

Engrenagens endurecidas por cementao


TRATAMENTOS TRMICOSRecozimento = Visa reduzir a dureza do ao encruado e obter uma maior ductilidade. Sob uma atmosfera controlada, o ao

aquecido a temperaturas relativamente baixas (500C a 900C) e deixado esfriar lentamente. A estrutura cristalina se modifica, os cristais voltam a ficar cbicos e os gros crescem de tamanho.

Arame recozido para montagem de

armaduras


Impacto Ambiental: PRODUO DO AO:

Reservas Minrio de Ferro: Muito amplas; Durao ........

Consumo de Energia: 60% do custo - coque metalrgico

CO2 Efeito estufa: Queima de Combustveis -

P/ 1 tonelada de ao gera 1 a 2 toneladas de CO2 Mdia mundial 1,7 toneladas de CO2


Impacto Ambiental: PRODUO DO AO:

CO2 Efeito estufa: Utilizao de cstinas como fundente Sem utilizao de cstinas - 1,2 toneladas de CO2 Utilizando cstinas - 2 toneladas de CO2

Observaes: A utilizao de cstinas no Alto Forno gera ESCRIA Escria -> adio ao cimento substituindo clnquer.

O ao tem alto ndice de reciclagem; Brasil recicla 70% do ao produzido anualmente.


TIPOS DE AOS PARA CONCRETO

CA = CONCRETO ARMADO

CP = CONCRETO PROTENDIDO

Trs grupos principais:

Aos de dureza natural laminados a quente CA 50

Aos encruados a frio CA 60

Aos patenting CP


AOS PARA CONCRETOCaractersticas Qumicas e fsicas

Elemento Ao CA 50 Ao CP

% C 0,25 a 0,50 0,80 a 0,85

% Mn 0,50 a 1,20 0,45 a 0,90

% Si 0,40 mx 0,15 a 0,35

% P 0,050 mx 0,020 mx

% S 0,050 mx 0,025 mx

Tenso mnima de ruptura do ao laminado (MPa)

550 1100

Composio

Qumica

(% em peso)




CONCRETO ARMADO

CA25, CA50 e CA60

CA = Concreto Armado

25, 50 e 60 Valor Caracterstico 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

~

~

~


AOS PARA CONCRETO ARMADO

Principais propriedades:

Resistncia caracterstica de escoamento;

Limite de resistncia;

Alongamento;

Dobramento;

Coeficiente de conformao superficial.


MONTAGEM DE ARMADURAS DE CONCRETO ARMADO

Armazenagem

(Aulas USP) (Aulas USP)

BELGO

Os vergalhes no devem ficar em contato direto com o solo, nem expostos s intempries, por muito tempo para no

sofrer quantidade significativa de corroso.



Central de Armaduras

BELGO

Bancada de corte

DobraMontagem das armaduras Baias de

armazenamento

(Aulas USP)



BELGO

Equipamentos para corte

Tesoura

Central de Armadura

Mquina de corte eltrica e manual

Serra com disco de corte



Dobra do ao

Dobra manual na bancada

(Aulas USP)

BELGO

Dobradeira mecnica

Chaves de dobrar ao



Aos de dureza natural CA-25 e CA-50So aos laminados a quente e no sofrem tratamento

algum aps a laminao.

Suas caractersticas elsticas so, alcanadas pela composio qumica adequada com o carbono,

mangans, silcio e cromo.

Em geral, so caracterizados pela presena no diagrama tenso x deformao de um acentuado

patamar de escoamento e grandes deformaes de ruptura.


Aos de dureza natural CA-25 e CA-50TIPOS DE AOS PARA CONCRETO


TIPOS DE AOS PARA CONCRETOAos de dureza natural CA-25 e CA-50

CA-25vergalhes lisos

CA-50 >= 10 mm c/ mossas

BELGOBELGO



Comprimento usual das barras de 12 m c/ tolerncia de + -1%.

NBR 7480: 2007Aos de dureza natural CA-25 e CA-50CA 25 e CA 50

Pesos Lineares (kg/m)Mnimo Nominal Mximo

-7% 0% +7%6,3 1/4" 0,228 0,245 0,2628 5/16 0,367 0,395 0,423

-6% 0% +6%10 3/8 0,580 0,617 0,654

12,5 1/2" 0,905 0,963 1,021-5% 0% +5%

16 5/8 1,499 1,578 1,65720 3/4" 2,343 2,466 2,589

-4% 0% +4%25 1 3,699 3,853 4,00732 1.1/4 6,060 6,313 6,566

Bitola

(mm) polegadas



Aos de dureza natural CA-50BELGO

Propriedades mecnicas do CA 50

Ensaio Trao (valores mnimos)Ensaio de

Dobramento a 180

Aderncia

Dimetro de pino(mm) (D)

Resistncia caracterstica

de escoamento(A)fy

(MPa) (E)

Limite de Resistncia (B)

fst

(MPa) (E)

Alongamento em 10 (C)

(%)

< 20 20

500 1,08 fy 8 3 6 1,5

Coeficiente de conformao

superficial mnimo para 10mm

NBR 7480: 2007


Aos encruados a frio CA-60TIPOS DE AOS PARA CONCRETO

Encruamento:Aumenta a resistncia, diminui a tenacidade. Alongamento na ruptura cai de 20% p/ 6 a 8%. Encrua-se CA-25 / CA-32 que se transformam em CA-60.Processos de encruamento:Trefilao - compresso diametral do fio p/ passagem pela fieira, + trao elevada.Trao - toro combinada com trao. Compresso - as deformaes produzidas no material, so feitas em duas direes perpendiculares que achatam os gros.


AOS PARA CONCRETO

Tratamentos dos aos para concreto CA 60

TREFILAOTratamento que causa encruamento a frio do ao.

Aumenta o limite elstico do material e reduz a ductilidade.




O fy convencional, corresponde a 0,2% de deformao plstica residual ou 0,5% de deformao total (usa-se o menor fy dos dois).



CA 60Pesos Lineares (kg/m)

Mnimo Nominal Mximo- 6% 0% + 6%

4,2 0,102 0,109 0,1155,0 0,145 0,154 0,1636,0 0,209 0,222 0,2357,0 0,284 0,302 0,3208,0 0,371 0,395 0,4189,5 0,523 0,558 0,589

Bitola(mm)

Comprimento usual das barras de 12 m c/ tolerncia de 1%. Podem ser fornecidos em rolos com cerca de 2.000 m

Jos de A. Freitas Jr. |Materiais de ConstruoAosAos


Propriedades mecnicas do CA 60

Ensaio Trao (valores mnimos)Ensaio de

dobramento a 180

Aderncia

Dimetro de pino (mm) (D)

Resistncia caracterstica

de escoamento

(A) fy(MPa) (E)

Limite de Resistncia

(B) fst

(MPa) (E)

Alongamento em

10 (C)

(%) < 20 20

600 1,05 fy 5 5 - 1,5

Coeficiente de conformao

superficial mnimo para 10mm



BELGOBELGO

CA-60 em rolo e em barras


Aos p/ concreto protendido patentingTIPOS DE AOS PARA CONCRETO

Os aos patenting so fios submetidos a processos de tratamento trmico aps o seu encruamento a frio por trefilao.

O material, aps decapagem em banho de cido, trefilado em fieiras ao dimetro desejado, por uma ou mais passagens.

P/ alvio de tenses, reaquece-se e resfria-se rapidamente o fio, em banho de chumbo lquido para no perder o encruamento.

Tratamento de estabilizao

(J.S.Coutinho)


TIPOS DE AOS PARA CONCRETOAos p/ concreto protendido patenting

Composio qumica (NBR-7482/90):0,60 a 0,90% de C 0,5 a 0,9% de Mn0,1 a 0,35% de Si Max. 0,05 % de S

Max. 0,05 % de P.Bitolas mais comuns so de 3,5 a 9 mm.

Difcil a produo de fios de ao com > 7 mm.P/ grandes cargas cordoalhas compostos de 2, 3 ou 7 fios.

2 fios3 fios

7 fios


Tratamentos dos aos para concreto protendidoAOS PARA CONCRETO PROTENDIDO

ALVIO DE TENSESBanho do ao em chumbo lquido, formando um ao de

relaxao normal (RN).Reduz as tenses residuais da trefilao

Aquecimento a 400oC e resfriamento, evitando a recristalizao do material

Aumenta o limite elstico e ductilidade tornando o fio retilneo



Tratamentos dos aos para concreto protendidoAOS PARA CONCRETO PROTENDIDO

ESTABILIZAOAlternativa em relao ao alvio de tenses. Tratamento

termo-mecnicoAo submetido a uma tenso de tracionamento de 45% da carga de ruptura, juntamente com o aquecimento do

fio a 370oC.Aumenta o limite elstico e a resistncia trao

Reduz a relaxao do ao de 1/3 a 1/5 das obtidas com o tratamento de alvio de tenses, classificando-os

como de relaxao baixa (RB)




Rolos de fios

Fios e cordoalhas para CP so muito sensveis corroso, devem ser armazenados em local coberto, caso molhados,

devem ser desbobinados e enxutos.

BELGOBELGO

Cordoalhas de 7 fios


TIPOS DE AOS PARA CONCRETOFios aliviados (RN)Propriedades:Valor mnimo da tenso a 1% de alongamento ou do limite a 0,2% de deformao permanente de 85% do limite de resistncia mnimo especificado.

O alongamento aps a ruptura em 10 mnimo:CP-150 RN = 6% CP-160 RN = 5% CP-170 RN = 5%

Mdulo de elasticidade mdio de 210 GPa (21.000 kgf/mm2).

Perda mxima por relaxao aps 1.000 h a 20 C de:5% para tenses de 70% do limite de resistncia mnima

8,5% para tenses de 80% do limite de resistncia mnima



Fios de relaxao baixa (RB) (estabilizados)Propriedades :O valor mnimo da tenso a 1% de alongamento ou do limite a 0,2% de deformao permanente de 90% do limite de resistncia mnimo especificado.

O alongamento sobre a carga em 600 mm de no mnimo 3,5%.


Perda mxima por relaxao aps 1.000 h a 20C de:2% para tenses de 70% do limite de resistncia mnima3% para tenses de 80% do limite de resistncia mnima

Maiores resistncias fadiga e corroso que os aos RN



Cordoalhas de relaxao normal (RN)Propriedades: (com fios aliviados)O valor mnimo da tenso a 1% de alongamento ou do limite a 0,2% de deformao permanente de 85% do limite de resistncia mnimo especificado.

O alongamento sobre a carga em 600 mm de no mnimo 3,5%.


Perda mxima por relaxao aps 1.000 h a 20C de:7% para tenses de 70% do limite de resistncia mnima;12% para tenses de 80% do limite de resistncia mnima



Cordoalhas de relaxao baixa (RB)Propriedades: (com fios estabilizados)

O valor mnimo da tenso a 1% de alongamento ou do limite a 0,2% de deformao permanente de 90% do limite de resistncia mnimo especificado.

Alongamento sobre a carga em 600 mm de no mnimo 3,5%.


Perda mxima por relaxao aps 1.000 h a 20C de:2,5% para tenses de 70% do limite de resistncia mnima3,5% para tenses de 80% do limite de resistncia mnima

Maiores resistncias fadiga e corroso que os aos RN.



Aos p/ concreto protendido patenting

Classe de RelaxaoTenso Inicial Relaxao Normal Relaxao Baixapi = 0,60 fptk 60 4,5% 1,5%

pi = 0,70 fptk 60 7,0% 2,5%

pi = 0,80 fptk 60 12,0% 3,5%



DESIGNAO DE FIOS

CP 150 RN 7

Fio para concreto protendido

RN Relaxao normal (alvio de tenses) eRB significa relaxao baixa (estabilizao)

Dimetro do fio (7mm)

Tenso nominal de ruptura 1500 MPa 150; 160 e 170

(1500 MPa =150 kgf/mm2)




CP 175 RB 12,7 Dimetro nominal (12,7mm)

Cordoalha de 7 fios

Tenso nominal de ruptura 1750 MPa 175 e190

RB Relaxao Baixa (estabilizao) eRN significa relaxao normal (alvio de tenses)

(1750 MPa = 175 kgf/mm2)

DESIGNAO DE CORDOALHAS

(7,9; 9,5; 11; 12,7; 15,2mm)




CP 180 RN 3x2,5 3 Fios de dimetro 2,5mm

Cordoalha para concreto protendido

Tenso nominal de ruptura - 1800 MPa

RN relaxao normal (alvio de tenses)

(1800 MPa = 180 kgf/mm2)

DESIGNAO DE CORDOALHAS

podem ser 2 ou 3 fios com vrios dimetros (2; 2,5; 3 ou 3,5mm)


Cordoalhas de 7 fios c/ revestimento, impermevel gua, extrudado diretamente sobre a cordoalha, j engraxada, que permite livre

movimentao da cordoalha em seu interior.


Cordoalhas engraxadas

BELGOBELGO

No necessita de bainha, possibilita peas protendidas com menor altura, como lajes.


Aos p/ concreto protendido patentingTIPOS DE AOS PARA CONCRETO

BELGO

IMPACTOSUL

IMPACTOSUL



Cordoalhas engraxadasCONCRETO PROTENDIDO

Protenso com cordoalha engraxada

Cabea de ancoragem

MAC


Cordoalhas engraxadasCONCRETO PROTENDIDO

BELGOMontagem tpica de uma laje com monocordoalha


Lajes protendidas permitem estruturas sem vigas

BELGO

BELGO


CONCRETO PROTENDIDO


Esquema de protenso convencional de cordoalhas aderentes com bainha

Cordoalhas/Fios dentro de bainhasCONCRETO PROTENDIDO- Sistema convencional

Cabea de ancoragem

VSL


CONCRETO PROTENDIDO- Sistema convencionalCordoalhas/Fios dentro de bainhas


CONCRETO PROTENDIDO- Sistema convencional

Cordoalhas/Fios dentro de bainhasCARACTERSTICAS DAS CORDOALHAS DE AO CP 190 PARA PROTENSO ADERENTE

ESPECIFICAO 12,7 mm ou 1/2" 15,2 mm ou 5/8"Dimetro nominal da cordoalha (*) 12,7 mm 15,2 mmrea nominal da seo de ao da cordoalha(valor recomendado para clculo estrutural) (*)

100,9 mm2 143,4 mm2

Massa nominal (*) 0,792 kg/m 1,126 kg/mCarga de ruptura mnima (*) 18.730 kgf = 187,30 kN 26.580 kgf = 265,80 kNCarga a 1% de deformao mnima (*) 16.860 kgf = 168,60 kN 23.920 kgf = 239,20 kNRelaxao aps 1.000h (*) 3,5% 3,5%Mdulo de elasticidade (**) 202 kN/mm2, +/- 3% 202 kN/mm2, +/- 3%(*) Conforme NBR 7483/2004 (**) Conforme NBR 7483/2004 este valor fornecido pelo fabricante. (Fornecido BELGO 2003)


Bainha ou conduite


Cabea de ancoragem

BELGO

Bainha metlica e purgadores


Cordoalhas Cabea de ancoragem

Cordoalhas



EDIFCIO HUMBERTODE ALENCAR

CASTELO BRANCO

TESC

Museu Oscar NiemeyerCuritiba - PR

TESC



Ancoragens

Posicionamento do macaco para protenso




Laje com protenso aderente, no detalhe, seo transversal de um corpo-de-prova de ensaio de aderncia.


VSL


VSL



VSL

Equipamento para mistura e injeo da calda de

cimento

Fundamental para a durabilidade


CONCRETO PROTENDIDO - Pr-moldadosOs fios de protenso so colocados e tensionados antes

da concretagem. Aps o endurecimento do concreto aplicado as peas so

cortadas conforme as necessidades de comprimento.

VSL

Pista de concretagem de estacas

protendidas com os fios j tensionados

Com o corte o fio tracionado comprime

o concreto por aderncia.


CONCRETO PROTENDIDO - Pr-moldados

Pista com laje alveolar concretada

Estacas protendidas jcortadas


EMENDAS EM AOS PARA CONCRETO ARMADOJustificativas para uso:Aproveitamento de sobras.Reduo da taxa de armaduras, p/ melhor concretagem.Restaurao de peas de CA ou de esperas danificadas.

As emendas em armaduras, sempre devem ter resistncia trao igual ou superior a das barras originais. NBR-8548/84.

Tipos de emendas:Emendas por soldas

Caldeamento Eletrodeposio

Emendas com dispositivos mecnicos


EMENDAS EM AOS PARA CONCRETO ARMADOSolda eltrica por resistncia:

(caldeamento por resistncia eltrica de topo)

Aplicada em peas de ao, (no esperas)Vivel p/ bitolas >=10 mm.

Coloca-se as barras em mquina prpria que pressiona os dois topos um contra o outro.

Aplica-se uma corrente eltrica, aquecendo os topos atum estado pastoso que aps o resfriamento une-os

firmemente.

Solda simples, confivel e barata.

Usada p/ aproveitamento de sobras.


EMENDAS EM AOS PARA CONCRETO ARMADOSolda eltrica por resistncia: (caldeamento)

(Jos A. Freitas Jr..)(Andrade, Jos L. M.; Secco, Arnaldo M. R.)


EMENDAS EM AOS PARA CONCRETO ARMADOSolda eltrica a arco, com eletrodos revestidos :

Custo maior que por caldeamento.

Uso p/ minimizar taxas de armaduras.

Aplicao mais demorada que dispositivos mecnicos.

Custo mais baixo que dispositivos mecnicos.

Pode ser aplicada em esperas.

Aplicao manual de eletrodos de ao revestidos.

(J. A. Freitas Jr.)


EMENDAS EM AOS PARA CONCRETO ARMADO

Solda eltrica a arco, com eletrodos revestidos :

Pelo topo em barras com dimetros >= 16 mm(cortes em 60 nas extremidades das barras e

preenchendo as laterais com o eletrodo)

(

A

n

d

r

a

d

e

,

J

o

s

L

.

M

.

;

S

e

c

c

o

,

A

r

n

a

l

d

o

M

.

R

.

)



Plano de soldas para minimizar a reduo da

seo livre para a passagem do concreto.

(J. A. Freitas Jr.)



Dimetros menores com cordes laterais de solda.

(Andrade, Jos L. M.; Secco, Arnaldo M. R.)


EMENDAS EM AOS PARA CONCRETO ARMADO

Emendas com dispositivos mecnicos :Alto custo mas muito prticas (rpida aplicao)

Uso limitado as barras >= 20 mm.Feita por luvas fixadas mecanicamente.

VSL


EMENDAS EM AOS PARA CONCRETO ARMADOEmendas com dispositivos mecnicos :

VSL

VSL

Dispositivos mecnicos para emenda de barras

Prensa hidrulica para fixao dos dispositivos


TIPOS DE RUPTURA ESPECIAISFLUNCIAO metal solicitado por uma carga, imediatamente sofre uma deformao elstica e, num curto perodo de tempo, ocorrem ajustamentos plsticos adicionais no ponto de tenso ao longodos contornos de gros e defeitos.

Formas: Sob tenso constante ocorre um alongamento. Sob comprimento constante ocorre uma relaxao da tenso.

(P.Helene)


TIPOS DE RUPTURA ESPECIAIS - FLUNCIAExemplo: Relaxao de tenso

Cordoalhas em concreto protendido, com o tempo, sob comprimento constante, ocorre uma relaxao da tenso (perda de tenso).

Se a relaxao no for previamente compensada por um acrscimo na carga inicial de protenso, podem vir a surgir tenses de trao

no concreto que provavelmente levaro a estrutura falncia.


TIPOS DE RUPTURA ESPECIAIS - FLUNCIAExemplo: Deformaes lentas de alongamento

Tirantes, com o tempo, sob tenso constante (principalmente sob tenses elevadas), sofrem deformaes de alongamento

que se no previstas podem levar a sua ruptura.Tirantes

Ensaio de fluncia


FADIGATIPOS DE RUPTURA ESPECIAIS

A tenso que um material pode suportar ciclicamente muito menor que a suportvel em condies estticas.

A resistncia de escoamento uma medida da tenso esttica sob a qual o material resiste sem deformao permanente, pode ser usada como um guia apenas para estruturas que operam em

condies de carregamento esttico.

(J. S. Coutinho) (P.Helene)


FADIGATIPOS DE RUPTURA ESPECIAIS

Torcidas de futebol em estdios, com movimentos sincronizados assim como pontes e viadutos ferrovirios, so

exemplos onde os esforos decorrentes de cargas cclicas so significativos em relao ao carregamento permanente. Nestas

situaes possvel a ocorrncia de fadiga nos vergalhes.


CRITRIOS DE ACEITAO DE AO PARA ESTRUTURAS DE CONCRETO

NBR-7480/85 - ensaios p/ aceitao ou rejeio de um lote de ao.

Lotes de 500 kg por bitola - CA-25 e CA-32, 300 kg p/ demais categorias.

De cada lote separa uma barra, e extrai um segmento de 2 m.

Da-se a aceitao do lote quando todos os ensaios forem satisfatrios.

Com resultados insuficientes, a barra da amostra rejeitada. P/ eventual aceitao do lote, sero retiradas amostras de duas novas barras como

corpo de contra-prova.

O lote ser aceito se resultados forem suficientes, se no o lote serrejeitado. Se mais de 20% dos lotes forem rejeitados, o fornecimento total

ser rejeitado ou desclassificado p/ categoria inferior.

A amostragem:


Para obter a curva tenso x deformao de um ao, assim como medir o mdulo de elasticidade ou mdulo de deformao longitudinal Es

Determinao das propriedades mecnicas trao de materiais Metlicos - NBR-6152/80 (MB-4/77).

PRINCIPAIS ENSAIOS

(J. S. Coutinho)


Para obter a curva tenso x deformao de um ao, assim como medir o mdulo de elasticidade ou mdulo de deformao longitudinal Es

PRINCIPAIS ENSAIOSDeterminao das propriedades mecnicas trao

de materiais Metlicos - NBR-6152/80 (MB-4/77).

AO CA-50NBR-6152/80

AO CA-60


Determinao das propriedades mecnicas trao de materiais Metlicos - NBR-6152/80 (MB-4/77).

PRINCIPAIS ENSAIOS

Categoria Resistncia caractersticado ao trao fy

Tenso de Ruptura

Alongamento em 10 dimetros

MPa Kgf/cm2

CA-24 240 2.400 1,3 x fy 18 %CA-32 320 3.000 1,3 x fy 14 %CA-40 400 4.000 1,1 x fy 10 %CA-50 500 5.000 1,1 x fy 8 %CA-60 600 6.000 1,1 x fy 5 %

BELGO

BELGO


AO CA-50Diagrama Real

Diagrama de clculo

NBR-6152/80




AO CA-60Diagrama Real

Diagrama de clculo



NBR-6152/80


PRINCIPAIS ENSAIOSEnsaio de dobramento :

Obedece a NBR-6153/80, consiste em efetuar um dobramento de 180oem torno de um cutelo de dimetro prefixado.

A amostra deve suportar o dobramento sem ruptura ou fissurao.

BELGO

Dimetro mnimo do pino por categoria

Bitola a dobrar CA 25 CA 50 CA 60- menor que 20mm 2 3 5 - igual ou maior que 20mm 4 6 -

= Dimetro Nominal CA50 32mm e maior, dimetro do pino 8


PRINCIPAIS ENSAIOS

Ensaio de relaxao isotrmica:

Para os aos para concreto protendido, obedece NBR-7484/91.No um ensaio comum de recebimento, importante para o estudo da fluncia.

a perda de carga ocorrida em um corpo de prova submetido a uma carga inicial dada e mantido a comprimento e temperatura constantes.

Expressa em % da carga inicial para uma determinada temperatura e durao. BELGO

RB

Ensaio de relaxao 1.000 h

B

E

L

G

O

RN


TIPOS DE AOS PARA CONCRETOEnsaio de determinao do coeficiente de conformao

superficial (aderncia) :Avalia a aderncia da barra e do fio de ao ao concreto pelo espaamento de fissuras.

Comparativo entre a barra nervurada e a barra lisa.No ensaio de recebimento.

BELGOBELGO


Materiais de Construo

AOS PARA CONCRETO

Referncias Bibliogrficas:

Apostila USP AOS, Prof. Paulo R. do Lago Helene

BT/PCC 256 - Produo e Obteno de barras e fios de ao para concreto armado, Oswaldo Cascudo e Paulo R. do Lago

Helene

Metais e Ligas Joana Souza Coutinho - ([email protected])

www.belgomineira.com.br

www.vsl-intl.com

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