Materiais de Construção - Aço

Aço – Definições importantes

Processo siderúrgico é o processo de obtenção do aço, desde a chegada do minério de ferro até o produto final, a ser utilizado no mercado.

Aço é uma liga metálica composta principalmente de ferro e de pequenas quantidades de carbono (0,008% até 2%) com propriedades específicas (sobretudo resistência e ductilidade), muito importantes para as suas aplicações na Engenharia Civil.

Aço – Definições importantes

Ferro gusa: produto da primeira fusão do minério de ferro (contém 3,5 a 4,0% de carbono)

Ferro fundido: é o produto da segunda fusão do gusa, em que são feitas adições de outros materiais até atingir um teor de carbono entre 2.5% a 3,0%.

Aço: conforme definido anteriormente, é uma liga basicamente formada de ferro e baixo teores de carbono (até 2%)

Aço – Definições importantes

Produtos ferrosos

Aço para concreto armado possui 0,08% a 0,5% C. Logo, por mais que o termo “ferro” ou “ferragem”, esteja enraizado no mercado, a denominação técnica correta a utilizar é aço.

açoFerro fundido

Ferro gusa

0 0,008 2,0 6,67%C

Aço no Brasil e no mundo

O Brasil é o maior produtor mundial de minério de ferro, mas apenas o nono maior produtor de aço.

Essa diferença se deve ao pequeno uso do aço no dia-a-dia do brasileiro, quando comparado com a sua utilização nos Estados Unidos e nos países da Europa.

Produção mundial de aço bruto (106 t)

Exportação de produtos siderúrgicos brasileiros (2010)

30% do aço produzido é exportado

Produção de aço por empresa (2008)

Eram 26 usinas em 10 estados brasileiros

Produção de aço por empresa (2010)

São 28 usinas em 10 estados brasileiros

Distribuição setorial do aço no Brasil (2008)

A construção civil e o setor automotivo são os maiores consumidores do aço no Brasil

Distribuição setorial do aço no Brasil (2009)

A construção civil e o setor automotivo são os maiores consumidores do aço no Brasil

Aço na Construção Civil

21/08/13

Aços estruturais

Existe uma variedade de formas e de tipos de aço disponíveis, o que decorre da necessidade de contínua adequação do produto às exigências do mercado, seja pela garantia das propriedades mecânicas ou, ainda, por sua forma final (chapas, perfis, tubos, barras etc).

Para a construção civil, um interesse se dá pelos chamados aços estruturais, termo designativo de todos os aços que, devido à sua resistência, ductilidade e outras propriedades, são adequados para utilização em elementos que suportam cargas.

Aços estruturais - tipos

Aço carbono (média resistência mecânica): contém elementos de liga em teores máximos admissíveis (Cr = 0.20%; Ni = 0.25%; Al = 0,10%; Cu = 0.35%; B = 0.003%) e com teores de Si = 0,6% e Mn = 1.65%)

Em função do teor de carbono, os aços-carbono podem ser divididos em:

Baixo carbono (C ≤ 0.3%) Médio carbono (0.3% < C < 0.5%) Alto carbono (C ≥ 0.5%)

O aumento do carbono aumenta a resistência mecânica, mas produz redução da ductilidade, o que acarreta problemas de soldagem. No entanto os aços-carbono com C até 0.3% podem ser soldados e são adequados à construção civil.

Aços estruturais - tipos

Aço carbono

Aços estruturais - tipos

Aço de baixa liga (média resistência mecânica, resistência à corrosão atmosférica): a adição de pequenas quantidades de certos elementos, em especial do cobre, cria uma espécie de barreira à corrosão do aço. Aços patináveis são um tipo especial de aços de baixa

liga, contendo elementos como cobre, cromo, fósforo e silício. Estes aços aliam alta resistência à corrosão com resistência mecânica adequada. O nome patinável vem de um filme fino aderente de ferrugem (pátina) que protegem o metal contra corrosão

São aplicados na fabricação de estruturas de aço, vagões, construções próximas ao mar, podendo ser revestidos (pintados) ou não.

Aços estruturais - tipos

Aço de baixa liga

Aços estruturais - tipos

Aço resistentes ao fogo (alta resistência mecânica, resistentes à corrosão armosférica): são resultantes de modificações de aços de baixa liga. Os elementos normalmente adicionados são níquel, titânio, nióbio, vanádio, molibdênio, obedecendo a limites pre-estabelecidos.

Função dos aços resistentes ao fogo é prolongar a vida útil da estrutura no caso de incêncio (ou seja, aumentar o tempo de deformação da estrutura) conferindo assim maior segurança a essas construções.

Vantagens das estruturas em aço A simplicidade e a praticidade da construção metálica

garante eficiência, com melhor utilização de insumos e mão-de-obra

A construção em aço proporciona menores prazos. É possível, por exemplo, trabalhar na fundação e, ao mesmo tempo, fabricar a estrutura. Além disso, a montagem ocorre de maneira organizada e rápida.

A estrutura metálica se adapta com facilidade a outros materiais, o que permite uma variada utilização de produtos no fechamento, cobertura e acabamento da obra

As estruturas metálicas têm um potencial de reciclabilidade acima de 90%.

A construção em aço permite uma maior organização no canteiro de obras e melhor utilização do espaço disponível para a obra, evitando depósito desnecessário de material de construção e entulho (obra mais limpa).

Vantagens das estruturas em aço A utilização do aço proporciona, no projeto, maior flexibilidade para

a obtenção de espaços internos mais amplos como, por exemplo, no caso de garagens

Por causa da sua grande resistência mecânica, a estrutura em aço é muito leve, o que permite menor custo de logística e de equipamentos de movimentação, assim como redução de cargas na fundação

Toda obra em que se utiliza o aço é, por definição, uma obra de projeto, ou seja, todos detalhes e possíveis problemas, seja a ligação da estrutura com o fechamento até a melhor sequência de montagem, são resolvidos no papel, antes mesmo de dar início à construção, evitando, portanto, retrabalho e desperdício

Um projeto em aço é detalhado em milímetros. Isso garante uma precisão de níveis e prumos, tornando mais fácil a montagem e o assentamento de portas, janelas e paredes

A garantia da qualidade do aço é resultado de um rigoroso controle dentro da usina siderúrgica. Esse processo garante a qualidade do projeto e da obra

Vantagens das estruturas em aço

Desvantagem das estruturas em aço

Auto custo inicial (principalmente para obras de poucos pavimentos)

Disponibilidade / baixo custo de mão de obra para execução de estruturas de concreto armado

Barras e fios

O que são barras e fios? Qual a diferença entre eles? Barras: produtos obtidos por Laminação

a quente, diâmetro de 5,0 mm ou superior. Tipos: CA-25 e CA-50.

Fios: produtos obtidos por trefilação ou laminação à frio, com diâmetro nominal inferior a 10 mm. Tipo: CA-60

O Termo CA indica Aço para concreto armado

Dobramento

No ensaio de dobramento, o corpo de prova é submetido a um dobramento de 180° em um pino de diâmetro padronizado, sendo aprovado quando não apresenta quebra ou fissura na região dobrada.

O ensaio de dobramento tenta reproduzir as condições de dobra a que estão sujeitas as armaduras na obra.

Dobramento

Estes diâmetros de pino são utilizados em siderúrgicas para liberação do produto para expedição do lote e em laboratórios de teste brasileiros

Dobramento em obra

Os diâmetros de dobramento nas obras obedece as recomendações da NBR 6118 – “Projeto e Execução de Obras de Concreto Armado”

Nervuras e entalhes

Nervuras são saliências superficiais nas barras de aço.

A função das nervuras ou entalhes é impedir o giro da barra dentro do concreto e proporcionar maior aderência, permitindo assim a ação conjunta aço/concreto quando a estrutura é submetida a cargas.

A aderência não depende somente da barra, mas também do concreto que a envolve.

Nervuras e entalhes

As nervuras são obrigatórias nas barras CA 50 com diâmetro igual ou superior a 10 mm.

Os eixos das nervuras transversais ou cristas devem formar com a direção do eixo da barra um ângulo de 45º ou superior; 

As barras devem possuir pelo menos duas nervuras longitudinais contínuas e diametralmente opostas;

Nervuras e entalhes A altura média das nervuras deve ser igual ou

superior a 0,04 Φ, para Φ ≥ 10 mm. 0,02 Φ, para Φ < 10 mm.

O espaçamento médio das nervuras transversais deve estar entre 0,5 e 0,8 vezes o diâmetro da barra.