Trabalho Estruturas Metalicas Breno Nobrega

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  • 8/12/2019 Trabalho Estruturas Metalicas Breno Nobrega

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    INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA DO MARANHO

    ESTRUTURAS METLICAS

    Aluno: Breno L. da Nbrega

    Cdigo: EC0911011-21

    Curso: Engenharia Civil

    So Luis 2013

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    ESTRUTURAS METLICAS

    Trabalho para aquisio

    de nota para 1 Avaliao.

    So Luis 2013

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    Sumrio

    1. HISTRICO.........................................................................................22. CLASSIFICAO DOS AOS...........................................................3

    2.1 Aos-ca rb ono ..............................................................................42.2 Aos de ba ixa li ga e alt a res is tnc ia (Aos B LAR)..................5

    3. AOS ESTRUTURAIS.......................................................................74. PROPRIEDADES MECNICAS DOS AOS ESTRUTURAIS.........8

    4.1 DIAGRAMA TENS O-DEFORMAC O.......................................94.2 ELASTICIDADE..........................................................................104.3 PLASTICIDADE..........................................................................114.4 TENSES RESIDUA IS...............................................................11

    5. EXEMPLOS DE APLICA O DE ESTRUT. METALICAS.............13

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    INTRODUO

    Dentre os materiais encontrados no nosso dia-a-dia, muitos so reconhecidos

    como sendo metais, embora, em quase sua totalidade, eles sejam, de fato,ligas metlicas. O conceito de metal est relacionado a certo nmero depropriedades facilmente reconhecveis, como por exemplo, o brilho metlico,opacidade, boa condutibilidade eltrica e trmica, ductilidade, etc. Uma ligaconsiste da unio ntima de dois ou mais elementos qumicos onde pelo menosum um metal e onde todas as fases existentes tem propriedades metlicas. Ogrande uso do ao pode ser atribudo s notveis propriedades desta liga, abundncia das matrias primas necessrias sua produo e o seu preocompetitivo. O ao pode ser produzido em uma enorme variedade decaractersticas que podem ser bem controladas, de modo a atender certo usoespecfico. O produto final pode ser algo como um bisturi cirrgico, um grande

    prdio, uma ponte gigantesca ou um petroleiro, um reator nuclear, etc.

    O ao uma liga de natureza relativamente complexa e sua definio no simples, visto que, devido sua austeridade, os aos comerciais no so ligasbinrias. De fato, apesar dos seus principais elementos de liga serem o ferro eo carbono, eles contm sempre outros elementos secundrios, presentesdevido aos processos de fabricao. Nestas condies, podemos definir o aocomo sendo uma liga Ferro-Carbono, contendo geralmente de 0,008% ataproximadamente 2,11% de carbono, alm de certos elementos secundrios(como Silcio, Mangans, Fsforo e Enxofre), presentes devido aos processosde fabricao. O ao a mais verstil e a mais importante das ligas metlicas.Para a maioria das aplicaes de estruturas fixas ou mveis, a importncia daresistncia mecnica , de certo modo relativamente pequena do mesmo modoque o fator peso no primordial. Assim sendo os aos-carbono comuns,simplesmente laminados sem qualquer tratamento trmico, so plenamentesatisfatrios e constituem porcentagem considervel dentro do grupo dos aosestruturais. J em outras aplicaes que se exige uma relao resistncia/pesomais satisfatria que o caso da indstria de transporte onde os equipamentosutilizados como caminhes, nibus, avies, equipamento rodovirio, navios,etc.

    Devido s condies prprias do servio deve-se considerar o pesorelativamente baixo e alta resistncia, por se estar sujeito a esforos severos echoques repentinos, alm da resistncia a corroso adequada, visto que nasseces mais leves, a perda de resistncia por ao corrosiva poderia ser fatal.O que torna o ao estrutural to utilizado fato de que pequenas adies decertos 5 elementos, os chamados elementos de liga, possibilitam uma variadagama de propriedades.

    Destas propriedades, podemos citar as propriedades mecnicas que se dispecomo principal caracterstica dos aos estruturais, ao qual ao longo da histriafizeram deste material um dos mais importantes, seno o mais importante em

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    termos destas propriedades. Pelo fato destas propriedades serem toabordadas, os aos estruturais aos quais se colocam como a principal classede aos em projetos onde se exige principalmente resistncia mecnica. Aliadaa esta resistncia mecnica, outro dado caracterstico o mdulo deelasticidade, caracterstica pela qual se apresenta como uma medida de rigidez

    do material. No menos, mas mais importante que estas duas caractersticas, a tenso de escoamento mnima. Motivo pelo qual esta caracterstica torna-seresponsvel na qualificao dos aos estruturais o que permite a seguinteclassificao: ao carbono de mdia resistncia, ao de baixa resistncia e altaliga e aos ligados tratados termicamente. Neste todo, os aos estruturaisadquirem uma popularidade absoluta perante a vasta rea de aplicaes,tornando-se um produto de extrema importncia.

    1. HISTRICO

    Embora o primeiro metal a ser empregado pelo homem tenha sido,

    provavelmente, uma liga de bronze, o desenvolvimento da metalurgia ocorreudevido necessidade da manufatura do ferro e de sua famosa liga, o ao. Atonelagem de ferro e de ao produzida anualmente representa cerca de 95%da tonelagem total de metais produzida no mundo. Desde quando o homemutiliza o ferro? Essa uma pergunta que os arquelogos ainda noconseguiram responder. Eles, no entanto, encontraram um punhal e umbracelete de ferro dentro da Grande Pirmide do Egito, e atestam que osartefatos datam de mais de 5000 a.C.

    Como o homem descobriu o ferro? Essa outra pergunta de difcil resposta.Dizem que aps um grande incndio na floresta do Monte Ida na antiga Tria(hoje Turquia), o solo ficou repleto de uma forma grosseira de ferro devido grande quantidade do minrio contida no solo da floresta. Entretanto, a maiorparte dos historiadores acredita que o homem descobriu o ferro nos locais dequeda de meteoritos. O domnio da metalurgia do ferro e do ao teminfluenciado, desde sempre, o curso da Histria. Por exemplo, na batalha deMaratona (490 a.C.) os gregos derrotaram o 6 numeroso exrcito persa devidoao uso de armadura de ferro pelos combatentes gregos. No Brasil, a decisode apoiar as Foras Aliadas na 2 Guerra Mundial foi uma troca com o governonorte-americano pela construo da Companhia Siderrgica Nacional (CSN). Oao uma liga metlica composta principalmente de ferro e de uma pequena

    quantidade de carbono (entre 0,002% e 2%), alm de outros elementos comosilcio, mangans, fsforo e enxofre. A manufatura do ao conhecida h maisde 2000 anos.

    Com certeza, o primeiro ao foi obtido quando os elementos constituintes daliga se fizeram presentes acidentalmente durante a forja do ferro. Com otempo, o ao passou a ser produzido introduzindo-se carvo vegetal na forja doferro: a superfcie do metal absorvia parte do carbono do carvo que erainserido martelando o metal. A repetio desse caro processo resultava numacamada externa de ao. Devido ao custo, o emprego do ao ficou durantemuito tempo restrito fabricao de talheres e ferramentas de corte.

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    Em meados do sculo XIX, o ingls Sir Henry Bessemer e o norte-americanoWilliam Kelly descobriram, independentemente, que ao se insuflar ar quente nafundio do ferro retirava-se a maior parte das impurezas. A partir da, aproduo em escala industrial do ao tornou-se vivel, transformando o ao noprincipal metal construtivo. No Brasil, o incio da construo metlica coincide,

    praticamente, com o incio da nossa siderurgia. A nossa primeira usina foi aCompanhia Siderrgica Belgo-Mineira implantada em 1921 para a produo defios, arames farpados, perfis leves, etc. Em 1940, foi criada a ComissoExecutiva do Plano Siderrgico Nacional, e em plena guerra (1941) iniciou-se aconstruo da CSN em Volta Redonda - RJ que entrou em operao em fins de1946. A finalidade da CSN era a produo de chapas, trilhos e perfis que,inicialmente, seguiam a padronizao americana. Para obter a auto-suficinciana produo do ao, o governo patrocinou a partir da dcada de 1960 aampliao do parque siderrgico nacional. Surgiram dessa poltica novasusinas como, por exemplo, a Companhia Siderrgica Paulista (COSIPA) emCubato - SP, a USIMINAS em Ipatinga - MG, a Companhia Siderrgica de

    Tubaro (CST) em Vitria - ES, e a Ao Minas em Ouro Branco - MG. O Brasilproduz atualmente cerca de 25 milhes de toneladas de ao, exportando partede sua produo.

    Para difundir o emprego do ao na construo civil, a CSN criou em 1953 aFbrica de Estruturas Metlicas (FEM) que iniciou a qualificao da mo deobra nacional para o fabrico e o projeto de obras metlicas. 7 As principaisempresas do ramo siderrgico que operam hoje (2006) no Brasil so: ArcelorBrasil, CSN, Gerdau e Usiminas. todas elas so conglomerados de outrasempresas com plantas em diversas cidades. A Arcelor Brasil, por exemplo, resultado da unio da Companhia Siderrgica Belgo-Mineira, CST e Vega doSul, sendo uma subsidiria do Grupo Arcelor.

    2. CLASSIFICAO DOS AOS

    Os aos so classificados em grupos aos quais facilitam o entendimento pelasua vasta rea de aplicaes. Abaixo veremos uma classificao dos aos, quenos permite uma distino entre aos comuns e aos ligados:

    1.Ao-carbono so ligas de Ferro-Carbono contendo geralmente de 0,008% at2,11% de carbono, alm de certos elementos residuais resultantes dos

    processos de fabricao;2. Ao-liga so os aos carbono que contm outros elementos de liga, ouapresenta os elementos residuais em teores acim