APOSTILA BÁSICA ESTRUTURA METÁLICA - FACTHUS.pdf

  • View
    80

  • Download
    49

Embed Size (px)

Text of APOSTILA BÁSICA ESTRUTURA METÁLICA - FACTHUS.pdf

  • Prof. MSc eng Jovelino Balduino Filho Email: professorjovelino@hotmail.com engenheirojovelino@hotmail.com

    11

    ESTRUTURA

    METLICA APOSTILA BSICA

    FACULDADE DE TALENTOS HUMANOS -FACTHUS

  • ESTRUTURA METLICA

    Prof. MSc Eng Jovelino Balduino Filho Pgina 1

    Nas ltimas dcadas, com o advento dos computadores, houve um acelerado crescimento tecnolgico. Primeiramente, eles apresentavam grandes dimenses, elevado custo de manuteno e baixa capacidade de armazenamento de dados. O emprego dos computadores era restrito apenas a servios militares ou em grandes centros de pesquisa. Tratava-se de pontos isolados, sem comunicao entre eles, o que limitava a transmisso e o compartilhamento de informaes. No final da dcada de sessenta surgiram as primeiras pesquisas que levaram mais tarde a criao de uma grande rede entre os computadores. Com a popularizao dos microcomputadores e a evoluo desta rede de redes de computadores, hoje chamada de Internet, possvel obter qualquer informao a partir de qualquer lugar do planeta. O ensino e a aprendizagem em Engenharia tambm tm sido fortemente afetados por esta acelerada evoluo tecnolgica. A chamada Era do Conhecimento demanda dos profissionais uma constante atualizao de conhecimentos e a Tecnologia da Informao tem proporcionado ferramentas e meios para auxiliar nesta constante requalificao profissional. O desenvolvimento de softwares educacionais tm tambm ganhado impulso com as interfaces grficas interativas e recentemente pode se beneficiar da disponibilizao via Internet de atualizaes e novas verses hipermdia (hipertexto mais multimdia). Essas tecnologias da informao e comunicao proporcionam aos estudantes um rpido e fcil meio de aquisio de contedo, surgindo novos mtodos de aprendizado como o uso de pginas interativas na Internet (homepages) para auxlio ao ensino e a aprendizagem como mostrado em trabalhos como o de Scheer et al. e inclusive com a possibilidade da utilizao de recursos de ambientes virtuais tridimensionais como em Pompeu e Scheer. Neste contexto, a Internet e a World Wide Web (WWW) conferem benefcios de disseminao e acessibilidade a contedos diversos. Neste sentido, no presente trabalho descrito o desenvolvimento de um curso online sobre estruturas de ao que utiliza os recursos disponveis grficos e interativos da atual rede mundial de computadores.

    O processo empregado no ensino de engenharia no pas , na maior parte das vezes, o mesmo de dcadas atrs, por meio de aulas expositivas e desenhos em quadro-negro, que muito dependem do esforo artstico-manual dos professores. Por vrios anos, tem-se empregado retroprojetores ou programas de computadores no aprendizado de engenharia, na tentativa de obter uma aula mais dinmica. A partir dos recursos disponveis atualmente pela Internet, o objetivo foi criar um curso sobre estruturas em ao, voltado principalmente aos alunos de graduao, professores da rea e interessados em geral. O ensino das estruturas metlicas, em especial as de ao, est se sobressaindo devido ao impulso que a rea vem recebendo, com grandes investimentos financeiros e com o crescimento do mercado siderrgico nacional. No exterior, a tecnologia do ao vem sendo utilizada h muitos anos, com muitos estudos sobre o comportamento do material e seu emprego em grandes obras de engenharia. Com o avano das estruturas metlicas no Brasil, e com o propsito de facilitar o aprendizado de alunos de graduao, buscou-se a elaborao de um curso sobre o assunto, veiculado pela Internet, podendo ser acessado por um maior nmero de interessados.

  • ESTRUTURA METLICA

    Prof. MSc Eng Jovelino Balduino Filho Pgina 2

    Com o intuito de facilitar o ensino, procurou-se esclarecer conceitos tericos envolvidos, vistos em sala de aula, fazendo uso dos recursos hipermediticos (hipertextos + multimdia) existentes (imagens, vdeos, applets e textos acoplados via Internet/WWW), dispondo o contedo do curso de forma clara e precisa, proporcionando um alto grau de interatividade com o usurio.

    O curso procura prender a ateno do usurio aumentando seu interesse pelo assunto atravs de um visual claro, que facilita a absoro dos fundamentos tericos por meio de textos e figuras sobre o tema. Para que tal objetivo seja alcanado, o contedo do curso foi dividido em duas partes, sendo que uma delas aborda os conceitos tericos e a outra permite a prtica deles.

  • ESTRUTURA METLICA

    Prof. MSc Eng Jovelino Balduino Filho Pgina 3

  • ESTRUTURA METLICA

    Prof. MSc Eng Jovelino Balduino Filho Pgina 4

    O ao um produto siderrgico definido como liga metlica composta principalmente de ferro e pequenas quantidades de carbono. Para aos utilizados na construo civil, o teor de carbono da ordem de 0,18% a 0,25%. O processo siderrgico pode ser dividido em 4 grandes partes: a) Preparo das Matrias-Primas (Coqueira e Sintetizao) b) Produo de Gusa (Alto-forno) c) Produo de Ao (Aciaria) d) Conformao Mecnica (Laminao)

    As matrias-primas necessrias para a obteno do ao so: o minrio de ferro, principalmente a hematita, e o carvo mineral. Ambos no so encontrados puros na natureza, sendo necessrio ento um preparo nas matrias primas de modo a reduzir o consumo de energia e aumentar a eficincia do processo.

    VER ESQUEMA DO PTIO DE MATRIAS-PRIMAS

    FOTO 01: Ptio de Matrias-Primas (Arquivo COSIPA)

  • ESTRUTURA METLICA

    Prof. MSc Eng Jovelino Balduino Filho Pgina 5

    A coqueificao ocorre a uma temperatura de 1300

    oC em ausncia de ar durante um perodo de 18

    horas, onde ocorre a liberao de substncias volteis. O produto resultante desta etapa, o coque, um material poroso com elevada resistncia mecnica, alto ponto de fuso e grande quantidade de carbono. "O coque, nas especificaes fsicas e qumicas requeridas, encaminhado ao alto-forno e os finos de coque so enviados sinterizao e aciaria. O coque a matria prima mais importante na composio do custo de um alto-forno (60%)".

    FOTO 02: Operao de Desfornamento da Coqueira (Arquivo COSIPA)

    Na sinterizao, a preparao do minrio de ferro feita cuidando-se da granulometria, visto que os gros mais finos so indesejveis pois diminuem a permeabilidade do ar na combusto, comprometendo a queima. Para solucionar o problema, adicionam-se materiais fundentes (calcrio, areia de slica ou o prprio snter) aos gro mais finos. Com a composio correta, estes elementos so levados ao forno onde a mistura fundida. Em seguida, o material resultante resfriado e britado at atingir a granulometria desejada (dimetro mdio de 5mm). O produto final deste processo denominado de snter e de acordo com o Arquiteto Lus Andrade de Mattos Dias, "Em decorrncia de suas caractersticas combustveis e de permeabilidade, o snter tornou-se mais importante para o processo do que o prprio minrio de ferro".

    FOTO 03: Sinterizao (Arquivo USIMINAS)

  • ESTRUTURA METLICA

    Prof. MSc Eng Jovelino Balduino Filho Pgina 6

    Esta parte do processo de fabricao do ao consiste na reduo do minrio de ferro, utilizando o coque metalrgico e outros fundentes, que misturados com o minrio de ferro so transformados em ferro gusa. A reao ocorre no equipamento denominado Alto Forno, e constitui uma reao exotrmica. O resduo formado pela reao, a escria, vendida para a indstria de cimento. Aps a reao, o ferro gusa na forma lquida transportado nos carros-torpedos (vages revestidos com elemento refratrio) para uma estao de dessulfurao, onde so reduzidos os teores de enxofre a nveis aceitveis. Tambm so feitas anlises da composio qumica da liga (carbono, silcio, mangans, fsforo, enxofre) e a seguir o carro torpedo transporta o ferro gusa para a aciaria, onde ser transformado em ao.

    VER CARROS-TORPEDOS

    FOTO 04: Alto Forno (Arquivo COSIPA)

    Na aciaria, o ferro gusa transformado em ao atravs da injeo de oxignio puro sob presso no banho de gusa lquido, dentro de um conversor. A reao, constitui na reduo da gusa atravs da combinao dos elementos de liga existentes (silcio, mangans) com o oxignio soprado, o que provoca uma grande elevao na temperatura, atingindo aproximadamente 1700

    oC.

    Os gases resultantes do processo so queimados logo na sada do equipamento e a os demais resduos indesejveis so eliminados pela escria, que fica a superfcie do metal. Aps outros ajustes finos na composio do ao, este transferido para a prxima etapa que constitui o lingotamento contnuo.

    FOTO 05: Aciaria (Arquivo USIMINAS)

  • ESTRUTURA METLICA

    Prof. MSc Eng Jovelino Balduino Filho Pgina 7

    No processo de lingotamento contnuo o ao lquido transferido para moldes onde se solidificar. O veio metlico continuamente extrado por rolos e aps resfriado, transformado em placas rsticas atravs do corte com maarico.

    FOTO 06: Lingotamento Contnuo (Arquivo USIMINAS)

    FOTO 07: Laminao a Quente (Arquivo USIMINAS)

    Posteriormente, os lingotes devem passar pelo processo de laminao, podendo ser a quente ou a frio, onde se transformaro em chapas atravs da diminuio da rea da seo transversal. Na laminao a quente, a pea com aproximados 250 mm aquecida e submetida deformao por cilindros que a pressionaro at atingir a espessura desejada. Os produtos laminados a quente podem ser: Chapas Grossas espessura: 6 a 200 mm largura: 1000 a 3800 mm comprimento: 5000 a 18000 mm Tiras espessura: 1,2 a 12,50 mm largura: 800 a 1800 mm comprimento-padro: 2000, 3000 e 6000 mm

    Tenses Residuais Devido ao resfriamento desigual das peas, chapas e perfis laminados a quente apresentam tenses que permanecem aps o completo resfriamento. Em chapas, por exemplo, as bordas se solidificam mais rapidamente que o centro, servindo como um quadro que impedir a retrao da pea como um todo, fazendo com q