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Page 1: Aço para concreto armado (1)

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO IIProfessora: Margareth da Silva Magalhães

Departamento de Construção Civil e Transportes

Universidade do Estado do Rio de Janeiro – UERJ

Faculdade de Engenharia - FEN

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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II

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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

TENSÃO

Força por unidade de área, expressa em Mpa(antigamente kgf/cm²ou kgf/mm², 1 MPa = 10 kgf/cm²= 0,1 kgf/mm²)

Resistência à tração (Rm): Tensão correspondente à forçamáxima (Fm).

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CISALHAMENTO

Esforço cortante numa determinada seção. É o resultado de tensões tangenciais.

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TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

PROTENSÃO

Introdução de uma tensão de compressão a uma peça de concreto, através de um ou mais cabos de aço tracionados.

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DEFORMAÇÃO ()

É o efeito da tensão. Expressa em (cm/cm), ou em % docomprimento inicial.

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DEFORMAÇÃO ()

A deformação pode ser elástica ou plástica. Plástica éirreversível, elástica é reversível, desaparece quando a tensãoé removida

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ESTRICÇÃO: Redução da área da

seção transversal, em %.

ALONGAMENTO: também

medido em %.

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ELASTICIDADE

Para pequenos níveis de carregamento há um comportamentolinear entre a tensão aplicada ao corpo e a sua deformação

Com a retirada da tensão a deformação cessa

Exemplo: mola perfeita

Na maioria dos casos os materiais apresentamcomportamentos não lineares.

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LEI DE HOOKE

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MÓDULO DE ELASTICIDADE, DE YOUNG OU, DEDEFORMAÇÃO LONGITUDINAL (E)

É o quociente entre a tensão aplicada e a deformação elásticaresultante. Expresso em MPa.

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MÓDULO DE ELASTICIDADE (E)

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PLASTICIDADE

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PLASTICIDADE

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resistência à tração

TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA

resistência ao escoamento, fy

resistência associada ao limite de

proporcionalidade, fp

Patamar de escoamento

regime plásticoregime elástico-

linear

Encruamento

ruptura

y

u

O

A B

CD

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Etapas

0–A: fase elástica

A–B: patamar de escoamento

Aumento das deformações para uma determinada deformação

Início da fase plástica

C: limite de resistência do material

D: ruptura do material

fy: Tensão (resistência) de escoamento.

Patamar de escoamento: apresenta de forma clara a tensão deescoamento do material

Alguns materiais não apresentam o patamar de escoamento

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TENSÃO DE ESCOAMENTO (fy): Quando durante o ensaioo material metálico apresentar o fenômeno deescoamento, a deformação plástica ocorre sem nenhumincremento de força. Deve-se distinguir:

Tensão de escoamento superior (ReH): Valor da tensão noinstante em que o primeiro decréscimo de força é observado.

Tensão de escoamento inferior (ReL): Menor valor da tensãodurante o escoamento plástico, desconsiderando-se qualquerefeito transitório inicial.

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ReH ReL

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A resistência ao escoamento, fy debarras ou fios de aço, pode sercalculada pelo valor da tensão sobcarga correspondente à deformaçãopermanente de 0,2% (0,002).

fy também pode ser calculada pelovalor da tensão sob cargacorrespondente à deformação total de0,5%.

Em caso de divergência prevalece oprimeiro item.

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DUCTILIDADE

Representa o nível de deformação plástica antes da ruptura deum material

Materiais com pequena deformação plástica: frágeis

Ex.: ferro fundido, materiais cerâmicos e pétreos

Materiais com elevada deformação plástica: dúcteis

Ex.: aços de construção

Materiais que apresentam comportamento intermediário:quase-frágil

Ex.: concreto

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DUCTILIDADE

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Material dúctil com patamar de escoamento

Apresenta patamar de escoamento definido que caracteriza atensão fy (denominada resistência de escoamento do aço àtração).

Ex.: aços doces com baixo teor de carbono.

fy

ruptura

rupturay

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Material dúctil sem patamar de escoamento

Não apresenta patamar de escoamento definido.

A deformação plástica que segue à elástica não é reversível.

fy

ruptura

rupturay0,2%

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AÇOS PARA CONCRETO - METAIS FRÁGEIS E DÚCTEIS

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TENACIDADE

Capacidade que um material possui de absorver energia até asua fratura

Para ensaios estáticos: área sob a curva tensão-deformação

Para ensaios dinâmicos (elevadas taxas de deformação + presença deum ponto de concentração de tensões): ensaios CharpyeIzod

RESILIÊNCIA

Capacidade que um material tem de absorver energia na faseelástica e, com a remoção da tensão, tal energia é recuperada

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TENACIDADE

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DUREZA

Definida pela resistência da superfície do material àpenetração.

Escala Brinell de dureza BHN (Brinell Hardness Number)

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

Siglas e padronização

Os aços são sempre caracterizados por siglas indicativas desuas principais propriedades e aplicações.

No Brasil a identificação é feita por CA (concreto armado)seguidas de um número que caracteriza a tensão deescoamento (real ou convencional) em kgf/mm².

A NBR 7480:2007 “Aço destinado a armaduras para estruturasde concreto armado” fixa as condições exigíveis naencomenda, fabricação e fornecimento de barras e fios de açodestinados a armaduras para concreto armado, com ou semrevestimento superficial.

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

TIPOS DE AÇOS PARA CONCRETO

CA: CONCRETO ARMADO

CP: CONCRETO PROTENDIDO

Três grupos principais:

Aços de dureza natural laminados a quente – CA 25 e CA 50

Aços encruados a frio – CA 60

Aços patenting – CP

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

TIPOS DE AÇOS PARA CONCRETO ARMADO

CA25, CA50 e CA60

CA: Concreto Armado

25, 50 e 60 – Valor Característico 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

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

Siglas e padronização

Barras e fios de aço

Tabela – Diâmetros nominais conforme a NBR 7480 (2007)

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

PRINCIPAIS PROPRIEDADES

Resistência característica de escoamento;

Limite de resistência;

Alongamento;

Dobramento;

Coeficiente de conformação superficial.

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

AÇOS DE DUREZA NATURAL: CA 25 e CA 50

São aços laminados a quente e não sofrem tratamento algumapós a laminação.

Suas características elásticas são alcançadas pela composiçãoquímica adequada com o carbono, manganês, silício e cromo.

Em geral, são caracterizados pela presença no diagrama tensãox deformação de um acentuado patamar de escoamento egrandes deformações de ruptura.

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

AÇOS DE DUREZA NATURAL: CA 25 e CA 50

fy

ruptura

rupturay

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

AÇOS DE DUREZA NATURAL: CA 25 e CA 50

A categoria CA-25 deve ter superfície obrigatoriamente lisa, desprovida de quaisquer tipos de nervuras ou entalhes.

1. As barras da categoria CA-50 são obrigatoriamente providas de nervuras transversais oblíquas.

2. Os eixos das nervuras transversais oblíquas devem formar, com relação ao eixo da barra, um ângulo entre 45° e 75°.

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO AÇOS DE DUREZA NATURAL – CA 25 e CA 50

Comprimento usual das barras é: 12 m c/ tolerância de ± 1%.

BitolaCA 25 e CA 50

Pesos Lineares (kg/m)

mm Polegadas Nominal Variação

6,3 1/4” 0.245 ± 7%

8 5/16” 0.395 ± 7%

10 3/8” 0.617 ± 6%

12,5 1/2” 0.963 ± 6%

16 5/8” 1.578 ± 5%

20 3/4” 2.466 ± 5%

25 1” 3.853 ± 4%

32 1.1/4” 6.313 ± 4%

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

AÇOS ENCRUADOS A FRIO: CA 60

Encruamento:

Aumenta a resistência, diminui a tenacidade.

Alongamento na ruptura cai de 20% p/ 6 - 8%.

Processos de encruamento:

Trefilação: compressão diametral do fio p/ passagem pela fieira, +tração elevada.

Tração: torção combinada com tração.

Compressão: as deformações produzidas no material, são feitas emduas direções perpendiculares que achatam os grãos

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

AÇOS ENCRUADOS A FRIO: CA 60

fy é convencional, corresponde a 0,2% de deformação plástica residual ou 0,5% de deformação total (usa-se o menor valor).

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

AÇOS ENCRUADOS A FRIO: CA 60

Fios de aço

Os fios (CA 60) podem ser lisos, entalhados ou nervurados. Osde diâmetro nominal 10 mm devem ter obrigatoriamenteentalhes ou nervuras.

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

AÇOS ENCRUADOS A FRIO: CA 60

Fornecidos em barras com 12 m (tolerância: ± 1%) ou em rolo com cerca de 2000 m

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

Propriedades Mecânicas Exigíveis de Barras e Fios de Aço Destinadas a Armaduras de para Concreto Armado (NBR7480/2007)

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

MONTAGEM DE ARMADURAS DE CONCRETO ARMADO

Armazenagem

Os vergalhões não devem ficar em contato direto com o solo, nem

expostos às intempéries, por muito tempo para não sofrer quantidade

significativa de corrosão

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO DE AÇO PARA ESTRUTURAS DE CONCRETO

NBR-7480/2007 -ensaios p/ aceitação ou rejeição de um lote de aço.

Amostragem: Lotes de no máximo 30 t.

De cada lote separa-se uma barra, e extrai um segmento de no mínimo 1,5m.

A amostra representativa de cada lote é composta por 3 exemplares.

Da-se a aceitação do lote quando todos os ensaios forem satisfatórios.

Com resultados insuficientes, a barra da amostra é rejeitada.

Para eventual aceitação do lote, serão retiradas 6 amostras de cada lote comocorpo de contra-prova.

O lote será aceito se os resultados forem suficientes, caso contrário, o lote serárejeitado. Se mais de 20% dos lotes forem rejeitados, o fornecimento total serárejeitado ou desclassificado p/ categoria inferior.

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO

DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.

Equipamentos

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO

DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.

Equipamentos

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO

DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.

Dados para a realização do ensaio

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO

DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.

Dados para a realização do ensaio

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO

DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.

Amostras: 03Comprimento inicial (Lo): 10

Obter a curva tensão x deformação de um aço;

Medir resistência à tração e tensão de escoamento;

Medir o módulo de elasticidade ou

módulo de deformação longitudinal.

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO

DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.

curva Força x Deslocamento (L) de um aço;

Deslocamento (mm)

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO

DEMATERIAIS METÁLICOS - NBR-6892/2002.

curva tensão x deformação de um aço;

Deformação (%)

Ten

são

(M

Pa)

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS À TRAÇÃO DE

MATERIAISMETÁLICOS - NBR-6892/2002.

Medir a estricção e o alongamento

Sinicial – Sfinal

Sinicial

Corpo de prova antes do ensaio

Corpo de prova após situação de carga e ruptura

Estricção =

Lfinal – Linicial

Linicial

Alongamento =

x 100

x 100

(Fonte: P. Helene – Aulas UFPR)

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

ENSAIO DE DOBRAMENTO - NBR-6153/88.

Consiste em efetuar um dobramento de 180° em torno de um cutelo

de diâmetro prefixado.

A amostra deve suportar o dobramento sem ruptura ou fissuração.

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

EXERCÍCIO - AÇO

Durante o ensaio de tração em uma barra de aço desconhecida, foramobtidos os dados a seguir:

Calcular a tensão de escoamento, tensão máxima, alongamento, módulo deelasticidade e classificar o aço.

máxima:

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

EXERCÍCIO – AÇO

Curva força x deslocamento

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

EXERCÍCIO – AÇO

Resolução:

Cálculo da área da seção transversal:

= 7,85 g/cm³

m = 124,1g e comprimento da barra (l) = 20 cm

Área (S) = m/(l x ) = 124,1/(20x7,85) → S = 0,79 cm²

Cálculo da deformação plástica de 0,2%:

0,2 = 0,2/100 = 0,002 0,5 = 0,5/100 = 0,005

0,2 = L0,2/BE → 0,002 = L0,2/25 → L0,2 = 0,05 mm

0,5 = L0,5/BE → 0,005 = L0,2/25 → L0,2 = 0,125 mm

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

EXERCÍCIO – AÇO

Resolução:

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

EXERCÍCIO – AÇO

Resolução:

Cálculo da tensão de escoamento:

fy = 43000 N/79 mm² → fy = 544 MPa

Cálculo da tensão máxima:

Rm = 53810 N/79 mm² → Rm = 681 Mpa

Cálculo do alongamento:

Al = L/lo → Al = [(117,6-100)/100]x100 → Al = 17,6%

Comprimento base utilizado para medir o alongamento = 100mm (10)

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

EXERCÍCIO – AÇO

Resolução:

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AÇO PARA CONCRETO ARMADO

EXERCÍCIO – AÇO

Resolução - Módulo de elasticidade: