Metais e Fibras

Materiais Metálicos

DISCIPLINA: MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL

Profª. Drª. Isaura Paes

Metais

Os metais encontram-se na natureza, normalmente, em forma de compostos (metal, areia, argila – jazida de minério).

Seja no estado livre, seja na forma de compostos dificilmente as substâncias portadoras são encontradas puras, como acontece com as pepitas de ouro e prata.

A mistura de metal, compostos de metal e impurezas.

IMPUREZAS – (GANGAS)

Minério (modo como o metal se encontra naturalmente)

Ligas metálicas

Liga é a mistura, de aspecto metálico e homogêneo, de um ou mais metais entre si ou

com outros elementos (deve apresentar comportamento de um metal)

Latão (cobre e zinco)Bronze (cobre e estanho)Aço (ferro e carbono)

Geralmente as ligas têm propriedades mecânicas e tecnológicas melhores do que

as dos metais puros.

Aço na Construção Civil

DEFINIÇÃO:

Ferro → elemento químico.

Aço → liga de ferro com carbono e outros elementos químicos.

Principais componentes do aço:

● Fe – C

● 0,006% < C < 2%

Outros componentes do aço:

● Cromo

● Manganês

● Níquel

● Contaminantes (enxofre, silício e fósforo)

INFLUÊNCIA DO CARBONO:

O controle do teor de carbono é uma das formas mais simples de controle do desempenho do aço.

Crescimento do teor de carbono:

→ aumento na dureza, resistência mecânica, módulo de elasticidade

→ redução na dutilidade (afetando a deformação na ruptura

estricção) e redução da tenacidade.

● Estas mudanças são decorrência de alterações na microestrutura

do aço.


Aço na Construção CivilTRATAMENTOS DO AÇO

Os tratamentos mecânicos agem deformando os grãos.

À baixa temperatura (abaixo da zona critica) o tratamento é

chamado encruamento.

O encruamento pode ser revertido por aquecimento

acima da zona crítica.




O valor característico (fyk) corresponde àquele obtido a partir daquele onde apenas 5% das barras de aço apresentarão valores inferiores de resistência de escoamento.

fyk = fym – 1,65.sd

onde: fyk = resistência característica

da amostra; fym – resistência de

escoamento média da amostra;

Sd = desvio padrão dessa amostra;

Valor característico medido em kgf/mm².

Resistência à tração

É uma das propriedades mais importantes dos metais na construção civil.

Todo metal submetido à tração sofre uma deformação.

A deformação específica (ε) é dada pela expressão:

%100Lo

LoL

)(MPaS

N

Esta deformação provoca estrição da seção.

Laminado a quenteEncruado a frio

Aço encruado ou com elevado teor de carbono, não ocorre patamar de escoamento.

Limite de elasticidade onde acaba o comportamento elástico.

Comportamento típico → patamar de escoamento.

A Resistência de escoamento das barras/fios pode ser caracterizada por um patamar no diagrama tensão-deformação ou

calculada pelo valor da tensão sob carga correspondente à deformação permanente de 0,2%.

Requisitos de Propriedades Mecânicas

Ensaio de Recebimento das Barras e Fios de aço:

Limite de Escoamento (LE) – (Ex: CA-50 – mínimo 500 MPa);Limite de Escoamento (LE) – (Ex: CA-50 – mínimo 500 MPa);

Limite de Resistência (LR) – mín. 10% superior ao LE (CA-50);Limite de Resistência (LR) – mín. 10% superior ao LE (CA-50);

Alongamento (A%) – mín. 8% (CA-50);Alongamento (A%) – mín. 8% (CA-50);

1-Resistência à tração

Exemplo: Aço CA-50


Considera-se o aço aprovado quando não ocorre ruptura da barra nem fissuração da

face tracionada.

Requisitos de Propriedades Mecânicas

2-Dobramento





SISTEMA SEMI-PRONTO

Sistema de corte e dobra de aço feito em centrais de serviços substituindo com vantagens o sistema tradicional de corte e dobra efetuados nos canteiros de obra.

→ As peças estruturais são entregues conforme a necessidade e solicitação do cliente e identificadas com etiqueta resistente a intempéries indicando nome do elemento estrutural ao qual pertence, posição, desenho do formato e dimensão da peça e outros, ou seja, possuindo todas as informações necessárias à montagem na obra.

Vantagens:

- Redução de perdas de aço- Diminuição de custos- Racionalização do canteiro de obras- Aumento de produtividade


TELA SOLDADA PRÉ-FABRICADA

armadura pré-fabricada, constituída por fios de aço longitudinais e transversais, de alta resistência mecânica, sobrepostos e soldados entre si em todos os pontos de cruzamento (nós), por corrente elétrica (caldeamento), formando malhas quadradas ou retangulares.

Vantagens Econômicas:

Não há perdas por desbitolamento ou corte e sobras de pontas

Dispensa o uso de arame de amarração Quantificada e utilizada por metro

quadrado Racionaliza o recebimento e

armazenagem Reduz cortes e dobramentos Facilita a montagem Torna mais rápida a liberação para

concretagem

Aplicações:

Lajes, pisos, pavimentos de concreto armado, pré-moldados, vigas, pilares, fundações.

Pontes, viadutos e túneis. Bueiros tubulares e celulares. Caixas d'água. Contenção de encostas (concreto

projetado). Silos, etc.

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CURSO: ENGENHARIA CIVILPROFESSORA DRª. ISAURA PAES

FIBRAS

UTILIZAÇÃO DE FIBRAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL

EMPREGADAS A CENTENAS DE ANOS PARA MELHORAR A QUALIDADE DE

VÁRIOS PRODUTOS UTILIZADOS NA CONSTRUÇÃO

Nos últimos vinte e cinco anos um esforço considerável tem sido feito no sentido de se estabelecer as propriedades de compósitos produzidos com matrizes à base de cimento

reforçados com fibras naturais e artificiais.

Conseqüências do uso de fibras!!!

Ocorre o aumento da resistência à tração e a flexão;

O aumento da capacidade de deformação; A melhoria na ductilidade e da tenacidade;

E a diminuição da fissuração e/ou uma melhor capacidade de superação pós-fissuração.

UTILIZAÇÃO DE FIBRAS NATURAIS NA CONSTRUÇÃO

Malhas biológicas para contenção de encostas

Biotêxtil constituído por fibras de palha (P), fibras mistas - palha e fibra de coco (M) - e fibras de coco (F), entrelaçadas

por meio de uma costura industrial longitudinal, com redes resistentes de

polipropileno, podendo ser unidimensional (U) ou bidimensional (B),

e incorporando ainda uma terceira malha dando a condição tridimensional(T), sendo esta malha resistente à ação de raios ultravioleta e de grande resistência mecânica e durabilidade.

As As biomantasbiomantas podem ser aplicadas diretamente sobre a superfície podem ser aplicadas diretamente sobre a superfície que se deseja proteger com finalidades estéticas, ambientais e para que se deseja proteger com finalidades estéticas, ambientais e para

estabilização de solos.estabilização de solos.

Aplicação da biomanta: aplicado desce desenrolando

a biomanta e executando o grampeamento, mantendo-a

sempre rente ao solo.

É desejável que a superfície do É desejável que a superfície do taludetalude esteja a mais esteja a mais

regularizada possível, para que regularizada possível, para que as biomantas possam ficar as biomantas possam ficar

totalmente aderidas à totalmente aderidas à superfície.superfície.

Fibra de Coco

Taludes já protegidos com biomantas antierosivas

Drenagem e biomantas antierosivas aplicadas

emtaludes de corte

BIOKRETO

O Biokreto é uma mistura de cimento com bambu moído e outras fibras vegetais que pode ser

empregado na fabricação de blocos de concreto, calçadas, muros e outros tipos de alvenaria.

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FIBRAS SINTÉTICAS

Fibra fibrilada

Fibra monofilamento

Fissuração Aumento da capacidade de carga

O QUE FAZEM ?

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Fibras de nylon Fibras de poliésterFibras de polipropileno

IMAGENS DE ALGUMAS FIBRAS

FIBRAS DE AÇO



Tabela – propriedades de algumas fibras

Fonte: tese de mestrado UFRJ –Eng. Laurindo Mauricio Menezes Lobão.

Aparência de um concreto com fibras de aço

Lançamento de concreto com fibras de aço para o pavimento



COMO UTILIZAR?

As fibras de aço e as fibras sintéticas podem ser adicionadas diretamente na usina,

na esteira, juntamente com os agregados, ou diretamente no caminhão betoneira.

Caminhão betoneira BetoneiraDosado em central

CONTRIBUIÇÃO PARA O ESTUDO DAS PROPRIEDADES FÍSICO-MECÂNICAS DO CONCRETO

CONVENCIONAL COM A INCORPORAÇÃO DE FIBRA DE POLIPROPILENO

ESTUDO DE CASO (COMPLEXO VIÁRIO DO ENTRONCAMENTO)

TRAÇO UTILIZADO

Classe de cimento: CPII-Z-32 (NASSAU)Relação água/cimento: 0,60Traço unitário em massa: 1 : 2,544 : 3,816Abatimento final: 8 ± 2 cmRelação água/materiais secos: 8,1%Teor de argamassa: 50%Fibra de polipropileno: 24 g (em relação ao volume do concreto)Aditivo super-plastificante (RX 3000, fab. COMPLAST): 1,5% da massa do cimento.

Produção do concreto

Fotografia 3.2 – Execução do concreto sem fibras. Fotografia 3.3 – Execução do concreto com fibras.

AVALIAÇÃO DOS CONCRETOS – Estado PlásticoVariação da consistência (TRONCO DE CONE)

Fotografias 3.8 e 3.9 – Abatimento do concreto sem fibras (6± 2 cm).

Fotografias 3.8 e 3.9 – Abatimento do concreto com fibras (1,5± 2 cm).

Fotografia 3.10 - Exsudação no concreto sem fibras. Fotografia 3.11 - Exsudação no concreto com fibras.

Exsudação

Fotografia 3.16: Aparência dos corpos-de-prova após ensaio de compressão simples.

AVALIAÇÃO DOS CONCRETOS – Estado Endurecido

•Figura 3.12 e 3.13 - Ensaio para determinação da resistência à tração por• compressão diametral pela NBR 7222 (ABNT, 1994).

•Fotografia 3.20 - Ensaio de módulo de deformação - CP(15x30)cm.

Fotografia 4.7 – Esquema do ensaio de absorção de água dos concretos – CP (10x20)cm.

Tabela 3.5 - Valores médios obtidos nos ensaios de caracterização dos concretos, com e sem a adição de fibra de polipropileno.

EnsaiosMétodo de

EnsaioNúmero de

CP’sIdades

Resultados Médios

Concretos

Sem fibra Com fibra

Resistência à

compressão (MPa)

NBR 7222 (1983)

6

7 dias 16,00 21,80

28 dias 21,00 23,00

Resistência à

compressão diametral

(MPa)

NBR 7215 (1996)

6

7 dias 1,80 2,50

28 dias 2,60 3,50

Módulo de deformação

(GPa)

NBR 8522 (1984)

6 28 28,00 25,00

Absorção de água por

imersão (%)

NBR 9778 (1987)

6 28 5,70 5,50

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