Aula1_MateriaisdeConstruo_20220831151824

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Materiais, técnicas e tecnologias de construção
Engenharia de Civil
Seja bem-vindo!
Olá, tudo bem?
Caroline Pessôa Sales, 33 anos, engenheira civil, mestre em estruturas, professora do curso de Engenharia Civil UAM desde 2018 e mãe da Clara. 
Nova estrutura curricular
Ensino para a Compreensão (EpC)
1
Definir o que vale a pena compreender, organizando um currículo através de tópicos geradores, que são provocações centrais, interessantes e acessíveis ao estudante.
2
Definir o que o estudante precisa compreender, formulando metas de compreensão focadas nos temas fundamentais dos tópicos geradores..
3
Estimular o estudante em um processo que o conduza a ampliar e aplicar seus conhecimentos.
4
Avaliações contínuas planejadas (portfólio), que visam verificar o que o estudante compreendeu.
TÓPICOS GERADORES
DESEMPENHOS DE COMPREENSÃO
AVALIAÇÃO CONTINUADA
A1
A3
METAS DE COMPREENSÃO
Ensino para a compreensão
A2
5
Nossa UC: ementa 
Propriedade dos materiais. Princípios de ciências e engenharia dos materiais. Normas para materiais da construção civil. Materiais empregados na construção civil: agregados, materiais cerâmicos, aglomerantes minerais, materiais compósitos de aglomerantes minerais, argamassas (dosagem, ensaios e controle tecnológico), concretos (dosagem, ensaios e controle tecnológico). Metais, madeiras, polímeros.
 Defeitos dos materiais de construção e manifestações patológicas decorrentes. 
Tecnologia da construção de edificações. Canteiro de obras. Trabalhos preliminares e instalação de obras. Locação da obra. Elementos de vedação: alvenaria convencional, sistemas em painéis pré-fabricados, sistemas em placas. Estruturas em alvenaria, concreto, aço e madeira. Materiais, equipamentos e processos construtivos. Projeto e execução de formas. Projeto e execução de telhados e cobertura. Execução das instalações prediais. Revestimentos. Isolamento térmico e acústico. Esquadrias, ferragens e vidraçaria. Impermeabilização. Análise e avaliação de estruturas acabadas.
6
Competências que vamos
DESENVOLVER
- Dosar e especificar traços de argamassas e de concreto.
- Receber e inspecionar a aplicação de argamassas e de concreto.
- Projetar e executar instalações de canteiro de obras, especificando o uso de materiais, técnicas e tecnologias construtivas.
- Especificar e fiscalizar serviços de alvenaria, concreto, aço e madeiras.
- Projetar e especificar os sistemas de fôrmas.
- Projetar e executar telhados e coberturas.
- Acompanhar a execução das instalações prediais.
- Especificar revestimentos, isolamentos térmicos e acústicos.
- Especificar o sistema de esquadrias, ferragens e vidraçaria.
- Atender aos requisitos de desempenho de edificações habitacionais.
MODELO DE AVALIAÇÃO
Ensino por compreensão: integração entre o processo avaliativo e o EpC.
Avaliação continuada: a avaliação na UC é processual e de caráter formativo.
Feedback: o processo avaliativo deve ser acompanhado de constante feedback do professor junto aos alunos.
Diferentes formatos: o processo avaliativo na UC divide-se em três avaliações que representam diferentes formatos: dissertativo (A1), múltipla escolha (A2) e processual(A3).
Diferentes níveis de integração: o processo avaliativo da UC divide-se em avaliações definidas pelo professor a nível da sua turma (A1 e A3) e avaliações com integração a nível nacional (A2).
Alinhamento entre professores: as avaliações da UC são, de forma integrada, responsabilidade de todos os professores.
Diferentes tarefas: além do planejamento e produção de questões, roteiros avaliativos e feedbacks (A1 e A3), é papel do professor fazer a revisão em pares de questões de múltipla escolha e fazer análise de pareceres (A2).  
Substituição de nota: possibilidade de mais tempo para o aluno reorganizar seus gaps de conhecimento e desenvolver a Avaliação (AI) para substituição de nota após fim do semestre.
PROCESSO AVALIATIVO
AVALIAÇÃO: PROCESSO AVALIATIVO
A1
DISSERTATIVA
LINGUAGEM, CÓDIGOS E SIGNOS DA ÁREA
A2
MÚLTIPLA ESCOLHA
INTERPRETAÇÃO, LEITURA E ANÁLISE
A3
FORMATIVA
AVALIAÇÃO DOS DESEMPENHOS
AI
INTEGRADA
SUBSTITUIÇÃO DE NOTA
30
30
40
30
100 pontos
Substitui A1 ou A2
UC
AVALIAÇÃO: A1
ESPECIFICIDADES
Postagem realizada pelo professor da UC dentro do Ulife, para acesso dos alunos.
Realização na primeira metade do semestre.
Nota com postagem pelos professores da UC.
UC
AVALIAÇÃO: A2
ESPECIFICIDADES
Avaliação Ânima somativa, desenvolvida a partir de distribuição da produção de questões entre professores da UC nacionalmente.
Realização do aluno pelo Ulife, em um total de 15 questões de múltipla escolha.
Professores atuam como revisores das questões propostas pelos seus pares.
Alunos podem abrir recurso conforme formulário e prazo de edital (em geral, até 24h após finalização da Avaliação).
Professores atuam como pareceristas de recursos.
Nota com postagem pela Avaliação.
UC
AVALIAÇÃO: A3
ESPECIFICIDADES
Avaliação totalmente direcionada pelos professores da UC, com entrega definida conforme plataforma e direcionamento destes.
Avaliação formativa, processual, referente a desenvolvimento de exercícios, projetos, protótipos, experimentações, debates, seminários, entre outros, ao longo do semestre.
Relacionada à meta de compreensão máxima da UC.
UC
AVALIAÇÃO: AI
ESPECIFICIDADES
Realizada no início do semestre seguinte à UC em que o aluno não atingiu os 70 pontos.
Avaliação de múltipla escolha, utilizando o banco de questões já desenvolvido para a A2.
Substitui a menor nota entre A1 e A2 do aluno.
UC
Cronograma e plano de ensino
Ver no ULIFE (material complementar)
POR QUE ESTUDAR MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO?
A tragédia da Boate Kiss 
Disponível em: https://glo.bo/2I5lz00
Por que estudar materiais de construção?
A especificação dos materiais de construção é responsabilidade do engenheiro civil. A mesma deve ser feita de maneira cuidadosa, pois há riscos envolvidos, inclusive aqueles que podem colocar a vida das pessoas em jogo.
A gestão ecoeficiente dos materiais pode evitar tragédias?
Disponível em: https://bit.ly/2BhhAcu
A gestão ecoeficiente dos materiais pode evitar tragédias!
“se sabe que 80% da lama de rejeitos de mineração pode ser reaproveitada para substituir a areia na fabricação de tijolos, argamassa e concreto.”
Disponível em: https://bit.ly/2Sbqdzx
Os materiais de construção
definem o ambiente construído
Multinacionais brasileiras:
Votorantim;
InterCement;
Gerdau;
Grandes empresas internacionais: 
Saint Gobain;
Lafarge;
Inúmeras pequenas e médias empresas;
Grande número de profissionais envolvidos e movimentação de muito dinheiro.
A importância socioeconômica da indústria de insumo para construção civil
~50%
da extração de recursos naturais
Krausman et al. (2009)
http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolecon.2009.05.007 
Os impactos ambientais associados a produção de materiais de construção
Por que estudar materiais de construção?
Ao especificar materiais, os engenheiros civis se tornam coresponsáveis pelos diversos impactos ambientais do setor. Recebe, portanto, pressão da sociedade para desenvolver suas atividades com os menores impactos ambientais.
Liste os materiais de construção que você conhece.
10 min.
Atenção, não confunda materiais e componentes!
Ice Hotel - Quebec
http://www.worldfortravel.com/2015/01/28/ice-hotel-quebec-canada/
Igreja - Ice Hotel - Jukkasjärvi
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Bar - Icehotel Jukkasjärvi 2012
Foto: L'Astorina http://en.wikipedia.org/wiki/Icehotel_(Jukkasj%C3%A4rvi)
Igreja com estrutura em papel
Christchurch (New Zealand) 2013. Arq. Shigeru Ban. 
Vida útil de Projeto: 50anos
http://www.shigerubanarchitects.com/works/2013_cardboard-cathedral/index.html
The (paper) tubes themselves are coated in polyurethane and flame retardants to keep away mold and fire, and are designed to last decades beyond even 2063, which is when Christchurch aims to have its permanent cathedral up and running
http://gizmodo.com/inside-the-cardboard-church-that-replaced-an-earthquake-104706551928
Quase todo material
pode ser usada na construção!
Abra sua cabeça e se prepare para os desafios que você possa encontrar em sua atuação como engenheiro.
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Principais grupos de materiais de construção
Rocha
Madeira
Metal
Cerâmica
Vidro
Cimentícios/
ligantes inorgânicos
Polímeros
......
Como saímos das cavernas e chegamos e aos edifícios inteligentes?
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO:
UMA HISTORIA DE INOVAÇÃO
Novos materiais, 
novas formas de aplicação, 
novas soluções construtivas.
Cavernas ~ 3300 a.C.
http://arquiteteseusonho.blogspot.com/2009_04_01_archive.html
final do neolítico e início da idade do bronze é que surgem as primeiras construções de pedra, principalmente entre os povos do Mediterrâneo e os da costa atlântica. 
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A disponibilidade e características dos materiais naturais locais são determinantes para o desenvolvimento do habitat humano – homens em cavernas x oca dos índios em florestas. 
A Idade do Bronze (desenvolveu-se a liga cobre com estanho). Iniciou-se no Oriente Médio em torno de 3300 a.C. substituindo o Calcolítico, embora noutras regiões esta última idade seja desconhecida e a do bronze tenha substituído diretamente o período neolítico (popularmente conhecida como Idade da Pedra ~ 10000 a.C a 3000 a.C). Na África negra, o neolítico é seguido da idade do ferro
Antiguidade – ~1600
Rocha;
Biomassa;
Solo;
~7500 AC Cal (argamassa, pinturas);
~7500 AC Gesso (argamassa, pinturas);
~5000 AC Tijolos cerâmico;
~50 AC Argamassa hidráulica;
?? Tinta de óleos vegetais;
Bronze, Cobre ~300 AC;
Vidros em janelas ~100 AC;
Ferro forjado ~50 AC.
Alvenaria seca (sem argamassa)
Tijolos de Adobe
Narin Ghal'eh — Naeen, Iran.
O tijolo de adobe emprega em composição terra crua, água, palha e fibras naturais (como esterco de gado), que são moldados artesanalmente em fôrmas e cozidos ao sol.
Pantheon (126 DC) 
O auge da tecnologia de concreto romana
09/08/2022
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Pantheon: 
concreto com gradação funcional, uma lição de engenharia
Vão: 44m; Concreto com densidade e resistências variáveis
Por que construções em arco?
O concreto usa agregados mais leves em locais com menor carregamento – NÃO EXISTIAM AINDA O CONCEITO DE TENSÃO (GALILEU GLILEI, 1630) E ELASTICIDADE (HOOK 1664).
The first scientific study of stress was conducted by Galileo Galilei (1633), who observed that rods pulled in tension had a strength proportional to their cross-sectional areas. By studying springs, Robert Hooke (1679) discovered the Law of Elasticity, which states that, within the elastic limits of a body, force is proportional to extension. Over a century later, another stress pioneer, Thomas Young (1807), developed Young's Modulus of Elasticity, a constant which denotes the stiffness of a material within its elastic limits, It was not until the 19th century that a French mathematician, Augustin Cauchy (1822), coined the terms "stress" and "strain," defining stress as the pressure per unit area and strain as the ratio of the increase or decrease in the length of an object to its original length.
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Madeira
https://bit.ly/2HOciHs
Os primeiros castelos medievais eram erguidos em madeira.
A madeira como material de construção tem propriedades opostas à maioria das rochas, pois são porosas e leves. Mas é possivelmente um material de construção tão antigo quanto as rochas, pois a cultura indígena tem alguns milênios e explora até hoje o uso da madeira.
Abadia do Mont Saint-Michel
http://www.mrm.mendes.nom.br/projeto-2008-43.htm
Ano 708 santuário
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A história da Abadia do monte Saint-Michel remonta, crê-se, ao ano 708, quando Aubert, bispo de Avranches, mandou construir no monte Tombe um santuário em honra a São Miguel Arcanjo (Saint-Michel). No século X os monges beneditinos instalaram-se na abadia e uma pequena vila foi-se formando aos seus pés. Durante a Guerra dos Cem Anos (meados Sec. XIV), entre França e Inglaterra, o Monte Saint-Michel foi uma fortaleza inexpugnável, resistindo a todas as tentativas inglesas de tomá-la e constituindo-se, assim, em símbolo da identidade nacional francesa. Após a dissolução da ordens religiosas ditadas pela Revolução Francesa de 1789 até 1863 o Monte foi utilizado como prisão. Declarado monumento histórico em 1987, o sítio figura desde 1979 na lista do Patrimônio Mundial da UNESCO. (http://pt.wikipedia.org/wiki/Monte_Saint-Michel)
1600 – 1900 
1ª Revolução industrial
1670 Vidro em chapas 
1750 Colunas de aço 
1820 Telhas de aço galvanizado
1824 Cimento Portland
1850 Concreto Armado
1850 Madeira compensada
1856 Aço – Bessemer
1870 – Linoleum (revestimento de piso)
1888 Alumínio (Hall-Héroult)
1894 Cimento reforçado com Amianto (Hatschek)
1894 Gesso Acartonado (Brasil: 1990)
Torres em alvenaria de granito, 
cabos de aço flexiveis , treliças metalicas
Brooklin Bridge – Nova York 1883
http://www.elianebonotto.com/2010/12/ela-quase-nao-foi-torre-eiffel.html
313 m – 1889
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Idealizada como estrutura temporária
A Torre Eiffel é constituída por 18.038 peças, unidas por cerca de 2,5 milhões de rebites; o peso da estrutura metálica está estimado em 7300 toneladas, e o peso total em 10.100 toneladas. 
Uma equipa de 50 engenheiros e desenhadores, sob as ordens de Gustave Eiffel, fez 5300 desenhos, a partir dos quais uma centena de ferreiros produziram as peças individuais, montadas no local da construção por 121 operários.
http://biztravels.net/biztravels/monument.php?id=300&lg=pt&w=torre_eiffel
Um “irmão” brasileiro da Torre Eiffel: Farol de São Tomé
Mais informações em: https://bit.ly/2Smhlqi
https://bit.ly/2RE4oU4
Tunel do 
Tamisa (1843)
11m de largura, 6 de altura, 396m
 
O recém desenvolvido
cimento Portland e 
Permite construção durável sob a água;
Tunel em alvearia com cimento Portland,
Brunel inventou o Shield (tatuzão).
 Foto: John Bull  2014
Restauração foi em 2014! http://www.londonreconnections.com/2014/pictures-thames-tunnel/
45
Reservatório de água Clamart
Concreto Armado
altura: 10m;
Diametro 8m
1881
J Monier.
http://en.wikipedia.org/wiki/Joseph_Monier
The reservoir structure is 10 metres high and 8 metres in diameter. The floor of the tank is 8 cm thick, and the roof 5 cm thick. The exterior decoration was designed by architect Prosper Bobin in a neo-classical style. The reservoir is still extant (2010).
46
1900-2000... Muitas inovações!
~1900 Tubos aço galvanizado
1930 Tubos de PVC 
(Brasil 1980)
1940 Madeira laminada e colada 
1957 Vidro “float”
1960 - ... Petroquimicos em acabamento
Tintas sintéticas (vinilicas, epoxy, ) 
Adesivos
Elementos decorativos
Pisos 
Isolantes térmicos
1970 ... Compósitos
Membranas Reforçadas com fibras (teflon, PVC..
Poliéster reforçado com fibras de vidro 
Materiais cimentícios reforçados com fibras de vidro
Madeiras aglomeradas 
Concretos reforçados com fibras de aço
1980-... Concretos avançados
Concretos de alta resistencia
Pós reativos
Concretos auto- adensáveis
Glass fibre reinforced cement A.J. Majumdar, R.W. Nurse http://dx.doi.org/10.1016/0025-5416(74)90043-3 
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Salginatobel Bridge – Suíça 1930 
133 metres 
Formas feitas com madeira local. 
O concreto era feito com agregados do local (seixo rolado, areia). Somente o cimento e o aço (15% da massa) eram transportados para o sitio.
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Aço corten (patinável)
09/08/2022
http://raredelights.com/wp-content/uploads/2013/12/Woolworth-Building-2.jpg
O elevador, o aço
os arranha-céus
Fachada avança junto com a estrutura. Estrategia de construção ainda desconhecida no Brasil:
50
Fachadas de vidro 
se tornam possiveis: vidro float, ar condicionado e elevador
1956-1959 
THE CORNING GLASS BUILDING 
- Steuben Glass . 
Harrison, Abramovitz & Abbe
O predio da empresa Corning Glass, Steuben Glass Building (Nova York) é o primeiro arranha ceu com fachada de cortina de vidro. No mesmo ano Pilkington deposita a patente do sistema de produção de vidro float, barateando enormemente a produção de vidros planos, o que viabiliza a popularização do uso do vidro em fachada. 
51
Inovação 
na aplicaçãohttp://anirik-01.livejournal.com/1581033.html
Eladio Dieste 
revoluciona o uso da 
alvenaria estrutural
Reconstrução de igreja
Durazno, 1967
Inovação na forma de utilizar: Eladio Dieste revoluciona o uso da alvenaria no Uruguay
52
Igreja de San Pedro de Durazno - Uruguai	
53
Reconstrução por Eladio Dieste (1967)
http://anirik-01.livejournal.com/1581033.html
http://www.flickr.com/photos/lightcliff/4019735211/
Opera House – Sydney – 1973
Cobertura de concreto armado & Revestimento Cerâmico
54
Jørn Utzon, dinamarquês. Leva 14 anos para construir
54
Cobertura com Revestimento Cerâmico
http://quintinlake.photoshelter.com/gallery-image/Into-Silent-Skies-Images-of-Sydney-Opera-House-Roof-Shells-Australia/G0000qOf3r0G4Bfo/I00001wl.LjFxCJ4
Opera House - Sydney
55
Painéis em alumínio composto (1969) 
Itaipu 
O comprimento total da barragem é 7 919 metros. Altura: 225 metros.
57
Ponte de Millau
http://www.engenhariacivil.com/encurvadura-pilares-esbeltos-betao-armado
58
Ponte com pilar esbelto de concreto armado com 343 metros de altura
Pilares de concreto de alta resistência (max 244m de altura) .
Viga, torres da superestrutura em aço. 
Pavimento de concreto 
reforçado com fibras sem juntas. 
Mar Báltico – Suécia/Dinamarca
http://revistageo.uol.com.br/cultura-expedicoes/7/geoscopio-fatos-interessantes-do-mundo-de-geo-156082-1.asp
Öresund Link – Ponte + Tunel
59
A construção começou em 1995. A inauguração oficial teve lugar no dia 1 de julho de 2000. É na verdade uma ponte e um túnel. A ponte é estaiada, tem 7,845 km e o maior pilar tem altura de 490 metros.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ponte_do_%C3%98resund
Tensoestrutura – Millenium Dome
http://piersthinks.com/blog/?tag=millenium-dome
60
O Domo do Milênio (Millennium Dome, em inglês) foi erguido em fins de 1999, na Península de Greenwich, a sudeste de Londres. É o maior domo do mundo, tendo sido projetado pelo premiado arquiteto Richard Rogers.
Passarela com Piso de Vidro
http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?p=59269535
James Joyce Bridge – Dublin – Irlanda – Arquiteto espanhol Santiago Calatrava 
61
2000 .... 
Vidros e cerâmicas auto-limpantes;
Concretos auto-limpantes;
Tintas frias;
Materiais de mudança de fase;
Materiais com gradação funcional;
Liga alumínio-aço.
http://www.best-of-munich.com/allianz-arena/Allianz-Arena.html
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The material of the skin is called ethylene-tetraflourehtylene – ETFE – 
Fire resistant
Allianz Arena
http://ustidesigner.over-blog.com/article-633022.html
64
Allianz Arena
A vedação externa apresenta 1056 painéis à prova de fogo com o formato de diamantes, que são divididos em 29 anéis de 700m de comprimento. 
http://amocaminhoes.wordpress.com/2009/10/17/uma-ponte-de-plastico/
Em lugar de vigas de concreto ou aço, a estrutura consiste de 23 arcos formados por um tecido de carbono e fibra de vidro. Tratam-se de tubos com o diâmetro de 30 cm que foram inflados, dobrados na forma necessária e reforçados com uma resina plástica, e depois instalados lado a lado e recheados com concreto, como se fossem gigantescos canelones.
Ponte de polímeros
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Concreto: 330.000m³
Aço : 39.000 t 
Fachada: vidro; 
	 alumínio, 
	 aço inoxidável
http://www.burjkhalifa.ae
Os últimos 244m (em aço) não são utilizaveis. 
O edificio útil tem 585m.
http://www.reuters.com/article/2013/09/05/us-uae-towers-idUSBRE9840IF20130905
 Council on Tall Buildings and Urban Habitat, it was revealed
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Telhado em Ductal® e Vidro
Cimento Reforçado com microfibras
Vidro Eletrocrômico
http://sageglass.com/
Para o futuro: tetos frios
Reflectância, emitância e consumo de energia
Concreto auto-limpante fotocatalítico
(nano partículas de anatasio)
Degrada sujeira e a poluição do ar.
Arq. Richard Meier. Igreja do Jubileu, Roma, 2003
Radiação UV
Solução do Presente
Materiais com Mudança de Fase
Não é possível ajustar ao longo do ano.
Vidro estrutural: Apple Store 
Glass Lantern, Istanbul by Eckersley O’Callaghan
Tenso estrutura 
(tecido de fibra de vidro revestido com PTFE)
Sackler Gallery by Zaha Hadid Architects Engenharia; Arup
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Quais os novos
materiais do futuro?
Impressoras 3D geram materiais com propriedades gradadas
http://www.rapidreadytech.com/2012/01/mits-natural-approach-to-3d-printing/
?
No ciclo de vida
Seleção & desenvolvimento de materiais
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uso e
pós-uso
Processo construtivo
Impacto econômico
Impacto ambiental
Propriedades dos materiais 
Impacto social
Necessidades de desempenho
técnico
Solução
Como estar preparado para trabalhar com materiais que ainda não existem?
Conhecimento fundamental de ciência dos materiais e atualização contínua.
Propriedades associadas com a capacidade que o material tem de resistir a esforços mecânicos (fundamental para materiais estruturais)
Resistência
Tenacidade
Dureza
Rigidez
Resiliência
Fluência
Módulo de elasticidade
Fadiga
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DOS MATERIAIS 
O que é característica de um material? 
Atributo que caracteriza um material (densidade, porosidade) 
O que é propriedade de um material? 
Resposta de um material a um estímulo externo (mecânicas, térmicas, elétricas, magnéticas, óticas e químicas ligadas à reatividade ou “deteriorativas”). 
Propriedades mecânicas: Expressam o comportamento 
dos materiais frente aos esforços
Tipos de esforços
Compressão/Tração
Cisalhamento/Torção
Flexão
Estáticos 
(força-peso) 
Dinâmicos (vento, terremoto, explosão)
Cíclicos (ferrovias)
Propriedade mecanica e a resposta (deformação) aos esforços, podendo atingir a ruptura do material (falha generalizada).
E avaliada em laboratorio, procurando reproduzir as condições de serviço.
Nas condições de serviço podem ocorrer diferentes tipos de esforços: compressão, tração, cisalhamento e estados multiplos (flexão e torção).
A duração dos esforços pode alterar: estática (carga permanente causada p. ex. pelo peso próprio), dinâmica (cíclia,impacto).
Pode ser distribuída ou concentrada.
Agentes ambientes como a temperatura geram esforços em estruturas restringidas (que não podem deformar).
83
Exercício 1:
Defina resistência de um material.
Resistência dos materiais?
Definição clássica (Jastrzebski):
“Resistência é a habilidade de um material resistir a forças sem escoamento ou fratura”.
Definição de engenharia: é a tensão necessária para provocar o escoamento ou a ruptura do material.
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A resistência mecânica de um material é dada, convencionalmente, como a tensão necessária para provocar o escoamento ou a ruptura do material. Ou seja, é a tensão necessária para permitir deformações irreversíveis no material ou gerar uma superfície de ruptura. Algumas definições não definem limites claros como a descrita por Jastrzebski, onde não há um limite claro e, consequentemente, não se estabelece parâmetros a partir dela.
Calcule a resistência à compressão do 
corpo-de-prova de concreto.
Carga = 50.000 kgf
Diâmetro = 10 cm
EXERCÍCIO 2
RESPOSTA
	Força (N)	Área (mm2)	Tensão (MPa)
	500.000	78,54 x 102	63,7
Calcule a resistência à compressão do 
corpo-de-prova de concreto.
Carga = 50.000 kgf
Diâmetro = 10 cm
EXERCÍCIO 3
Calcule a tensão máxima de ruptura à compressão do bloco de concreto.
	Dimensões
(em mm)	Comprimento	390
		Largura	190
		Espessura	2
	Carga (em kgf)		10.000
RESPOSTA
	Carga
 (N)	Área total
(mm2)	Área vazios
(mm2)	Área liquida
(mm2)	Tensão Máxima 
(MPa)
	100.000	390x190=74.100	384x186=
71.424	74.100-71.424=
2.676	100.000/2.676=
37,4
EXERCÍCIO 4
Calcule a tensão de compressão resistida pelo componente considerando a área bruta.
	Dimensões
(em mm)	Comprimento	390
		Largura	190
		Espessura	2
	Carga (em kgf)		10.000
RESPOSTA
	Carga
 (N)	Área total
(mm2)	Tensão média
(MPa)
	100.000	390x190=74.100	100.000/74.100=
1,35
Esta é a tensão considerada em projeto?
EXERCÍCIO 5
Por que se considera a área total no cálculo das tensões de serviço de um bloco destinado à alvenaria estrutural?
Se mudar o esforço de compressão para tração haverá mudançano valor da resistência medida?
Um giz apresenta a mesma resistência sendo tracionado ou comprimido?
EXERCÍCIO 6
Concentração de tensões: teoria da fratura
A ocorrência de singularidades ou falhas internas ou externas irão impor uma concentração de tensões
Isto ocorre principalmente para tensões de tração
m = 0[1+2(a/e)½]
Onde,
m = tensão na extremidade da fissura
0 = tensão de tração aplicada no material
a = ½ comprimento da trinca interna ou comprimento da trinca superficial
e = raio de curvatura da extremidade da fissura
Concentração de tensões : teoria da fratura
Quando a >>>> e tem-se nova situação:
m = 20(a/e)½
Onde,
m = tensão na extremidade da fissura
0 = tensão de tração aplicada no material
a = ½ comprimento da trinca interna ou comprimento da trinca superficial
e = raio de curvatura da extremidade da fissura
Ke = m/0 = 2(a/e)½
Ke = fator de concentração de tensões
a
2a
m
0
Fratura em materiais frágeis submetidos a esforços de tração
Quando m superar a tensão de ruptura do material: haverá propagação imediata da fissura.
Quanto menor o número de defeitos, maior será a resistência à fratura do material.
Condição típica dos materiais cerâmicos (exercício do giz).
a
2a
m
0
INFLUÊNCIA DOS DEFEITOS
TENSÃO TANGENCIAL 
(cisalhamento e torção)
θ
Estado múltiplo de tensões
(FLEXãO)
googleimages
Q
Q
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO 
DIRETA
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL
petcivilufjf.wordpress.com
ENSAIO DE TRAÇÃO NA FLEXÃO
Simula carga concentrada em pisos ou telhas
ENSAIO DE TRAÇÃO NA FLEXÃO
Cargas de vento em fachadas ventiladas com ancoragens metálicas
ENSAIO CÍCLICO DE CISALHAMENTO 
(PAINEL DE MADEIRA)
http://www.youtube.com/watch?v=fVOiXaZjT0c&feature=related
DEFORMABILIDADE DOS MATERIAIS
Foto: Wagner Carmo/CBAt
http://www.taipeitimes.com/News/sport/photo/2012/09/03/2008077017
DEFORMAÇÃO ESPECÍFICA
Adimensional (mm/mm)
Calcule o alongamento e as deformações específicas da barra de cobre nos dois eixos
Comprimento inicial=305 mm
Comprimento final = 305,77 mm
Coeficiente de Poisson (ν)=0,33
EXERCÍCIO 7
Calcule o alongamento e as deformações específicas 
da barra de cobre nos dois eixos
Comprimento inicial=305 mm
Comprimento final = 305,77 mm
Coeficiente de Poisson (ν)=0,33
EXERCÍCIO 7
	Alongamento
(mm)	Def. esp. longitudinal
 εL (% mm/mm)	Def. esp. 
transversal
 εT (%mm/mm)
	305,77-305=
0,77 mm	(0,77/305)*100=
0,25	-0,33*0,25=
-0,08
Ensaios para determinação do E
Extensômetros 
Módulo de elasticidade
Módulo de elasticidade
Qual dos materiais de construção abaixo é mais flexível? Justifique.
EXERCÍCIO 8
	Material	Carga 
(N)	Area 
(mm2)	εL 
(mm/mm)
	Fibra de vidro	80.000	78,54 x 102	0,00028
	Borracha			0,51
RESPOSTA
	Material	Carga 
(N)	Area 
(mm2)	Tensão
(MPa)	εL 
(mm/mm)	E
(MPa)
	Fibra de vidro	80.000	78,54 x 102	10,2	0,00028	36.428
	Borracha				0,51	20
E fibra de vidro > E borracha
Borracha é mais flexível do que o vidro ou
O vidro é mais rígido do que a borracha.
O módulo à compressão 
é diferente do 
módulo à tração?
Deformação específica
Tensão
Material menos deformável (E1)
Material mais
Deformável (E2)
MÓDULO DE ELASTICIDADE
E1>E2
O módulo sempre será puramente elástico (linear), seguindo a Lei de Hooke?
Materiais não cristalinos
Polímeros – apresentam alinhamento das cadeias
Elastômeros (borrachas) – cadeias espiraladas são alinhadas à direção do esforço inicialmente
s
s
s
vulcanização
Deformação Plástica
Alteração permanente da posição dos átomos ou moléculas (ou seus grupos) na microestrutura - ESCORREGAMENTO
Materiais cristalinos: escorregamentos segundo os planos cristalográficos
Materiais amorfos: escorregamentos de moléculas (distribuídos aleatoriamente pelo material)
Tensões axiais se transformam em tensões de cisalhamento nos planos cristalinos
F
N
τ


F
F
F
N
τ
Tensão crítica de cisalhamento: escorregamento
Deslocamento relativo de parte do cristal em relação à outra segundo planos cristalográficos
Os planos de escorregamento são, em geral, os planos menos densamente empacotados, pois têm maior espaçamento entre si
Influência da microestrutura no comportamento mecânico
COMPORTAMENTO NA RUPTURA
Ruptura frágil (brittle)
(sem “aviso”)
Ruptura ductil (ductile)
(com “aviso”)
Material frágil  deformação plástica < 0,01%, antes da ruptura.
Material dúctil  deformação plástica > 1%, antes da ruptura.
Ductilidade  deformação total até a ruptura.
Pergunta: um material frágil é menos resistente do que um dúctil?
ε
σ
fs
fs
Classifique os 
materiais de construção 
em frágeis ou dúcteis
FRÁGIL X DÚCTIL
Concreto, argamassa, cerâmica, rochas são materiais rígidos, com comportamento frágil na ruptura.
Metais (aço) são materiais rígidos, com comportamento dúctil na ruptura.
Concreto armado ou com fibras são pseudo-dúcteis.
Plásticos podem apresentar comportamento frágil ou dúctil, dependendo da temperatura.
TENACIDADE
CARGA X deslocamento
Resiliência
Energia associada à capacidade do material de deformar elasticamente.
 Tenacidade:
Energia associada à capacidade do material de deformar plásticamente.
Áreas abaixo da curva tensão-deformação.
Deslocamento (L)
Carga (p)
Resiliência
Tenacidade
Mensuração da ductilidade


Gráfico σ x ε: tenacidade específica
As respostas dos materiais dependem do tempo de aplicação do esforço!
O que acontece se o carregamento for muito rápido?
O que acontece se o carregamento for muito lento?
Impacto: carga de curta duração
Impacto = carga de curta duração
Associado a capacidade de absorção de energia 
Trabalho de deformação 
Formação de superfície
h
Ensaio de pendulo de Charpy
https://bsclarified.files.wordpress.com/2012/04/titanic-fractured-hull.jpg
Impacto
Corpos de prova ensaiados no pêndulo de Charpy:
Fadiga
esforço cíclico ® rompe em tensão < Rmec
função do nível de tensão
POLÍMEROS
RESISTÊNCIA
NÚMERO DE CICLOS
TENSÃO APLICADA
NÚMERO DE CICLOS
LIMITE DE FADIGA
133
Os materiais também sofrem fadiga quando submetidos a esforços cíclicos, tais como ocorre em pontes, equipamentos mecânicos, etc. Ela afeta concreto, polímeros, metais e cerâmicas (exceto às vítreas).
Sob fadiga um material rompe embora esteja submetido a tensões muito inferiores a sua tensão de ruptura. Este fenômeno ocorre devido a formação e propagação de defeitos (microfissuras), que a cada ciclo de carga aumentam de tamanho, reduzindo a secção resistente e aumentando a tensão atuante. Nos metais estes defeitos iniciam via de regra pela superfície, dai a importância do acabamento superficial das peças metálicas.
Quando menor for a intensidade das cargas repetitivas, maior número de ciclos de carregamento o material pode resistir. Alguns materiais possuem uma tensão limite de fadiga, a baixo da qual não apresentam fadiga. Este é o caso dos metais. Já os polímeros apresentam fadiga independente do nível de tensão.
 
JASTRZEBSKI (1977): Sob tensões cíclicas, um material pode romper sob tensões muito menores que sua máxima resistência estática
ELLYIN (1997): Acúmulo de danos em uma certa região ou regiões sob aplicação de cargas alternadas, levando a formação e propagação de fissuras
CALLISTER (1999): Forma de falha que ocorre em estruturas sujeitas a cargas dinâmicas e flutuantes
Fadiga
134
Os materiais também sofrem fadiga quando submetidos a esforços cíclicos, tais como ocorre em pontes, equipamentos mecânicos, etc. Ela afeta concreto, polímeros, metais e cerâmicas (exceto às vítreas).
Sob fadiga um material rompe embora esteja submetido a tensões muito inferiores a sua tensão de ruptura. Este fenômeno ocorre devido a formação e propagação de defeitos (microfissuras), que a cada ciclo de carga aumentam de tamanho, reduzindo a secção resistente e aumentando a tensão atuante. Nos metais estes defeitos iniciam via de regra pela superfície, daia importância do acabamento superficial das peças metálicas.
Quando menor for a intensidade das cargas repetitivas, maior número de ciclos de carregamento o material pode resistir. Alguns materiais possuem uma tensão limite de fadiga, a baixo da qual não apresentam fadiga. Este é o caso dos metais. Já os polímeros apresentam fadiga independente do nível de tensão.
 
I) Aplicação de cargas cíclicas  deformações
	escorregamentos localizados  em cada ciclo, produz-se deformações plásticas submicroscópicas (irreversíveis)
II) Formação de fissuras microscópicas
	nos locais de concentração de tensões
III) Crescimento e propagação das fissuras 
	concentrações de tensões  regiões vizinhas não suportam toda a carga aplicada
IV) Ruptura por fadiga
	propagação da superfície de fratura
Fadiga: mecanismo
Numa superfície fraturada por fadiga tem-se:
- um ponto de origem da fissura
- uma superfície com fissuras crescentes (região lisa/brilhante em metais)
- uma superfície fraturada final (região áspera/rugosa).
Fadiga: mecanismo
Fadiga: parametrização
Fadiga: concentração de tensões
Efeito das Técnicas de Processamento
Fabricação:
Fadiga: concentração de tensões
Fatores que a afetam:
Microestrutura dos materiais (defeitos)
Técnicas de processamento (encruamento)
Meio ambiente (temperatura)
Geometria dos componentes
Tipo de carregamento
Caminhões funcionam como “scanner” de defeitos que se propagam a cada ciclo de passagem.
Fadiga: “varredura” de defeitos
Em algumas circunstâncias a ruptura dos materiais cerâmicos pode ser antecedida por uma propagação lenta de fissuras, sob tensões estáticas.
CALLISTER(1999); SHACKELFORD(1996) descrevem o que eles chamam de fadiga estática ou fadiga secundária
O próprio CALLISTER reconhece que o nome fadiga é um tanto impróprio, pois a fratura pode ocorrer na ausência de ciclos de tensões.
Outro nome: ruptura por carga mantida
“Fadiga estática” ou fratura retardada
Este fenômeno é ampliado quando há umidade no ambiente (associado a absorções higroscópicas e aumento de tensões internas)
Duração da tensão em segundos
“Fadiga estática” ou fratura retardada
Um aspecto extremamente importante é o grau de tensão interna que é aumentado quando os poros do material estão saturados com água e o esforço é de compressão. Por outro lado, quando o esforço é de tração há uma diminuição do nível de tensão e aumento da resistência. Normalmente, todos os gráficos e resultados de fratura retardada estão associados ao esforço de compressão.
142
Definição
aumento da deformação 
ao longo do tempo 
sob tensão constante
 Contém
	recuperação elástica
	deformação irreversível
 Causas
	Umidade
 Temperatura
Curva típica do ensaio de fluência
Fluência
Corpo-de-prova
Medida do alongamento T=0
Massa
Corpo-de-prova
Massa
Medida do alongamento T=365 DIAS
Ensaio de Fluência
Relaxação
Redução da tensão de um corpo-de-prova com o tempo, quando a deformação é mantida constante a uma certa temperatura;
Aço de protensão.
Deformação constante
Tensão decrescente
Remoção progressiva dos pesos.
Corpo-de-prova
Massa
Medida do alongamento com o tempo
Ensaio de Relaxação
Corpo-de-prova
Massa
Medida do alongamento com o tempo
Ensaio de Relaxação
Corpo-de-prova
Massa
Medida do alongamento com o tempo
Ensaio de Relaxação
Corpo-de-prova
Massa
Medida do alongamento com o tempo
Ensaio de Relaxação
Corpo-de-prova
Massa
Medida do alongamento com o tempo
Ensaio de Relaxação
Corpo-de-prova
Massa
Medida do alongamento com o tempo
Ensaio de Relaxação
Corpo-de-prova
Massa
Medida do alongamento com o tempo
Ensaio de Relaxação
Deformação constante
Tensão decrescente
Remoção progressiva dos pesos.
Exercício 10:
Aponte um caso prático de preocupação com relaxação e quais as medidas para evita-lo e mitiga-lo.
Relaxação em estruturas de concreto protendido
Evitar: usando aço RB, concretos menos porosos e impermeabilizar
Solução: reaplicar protensão ou reforçar
153
Exercício para próxima aula
	CP	Geometria	Dimensões	Carga de ruptura (kN)
	1	Cubo	Aresta de 15 cm	1150
	2	Cubo	Aresta de 15 cm	1200
	3	Cilindro	Diâmetro de 10 cm e altura de 20 cm	720
	4	Cilindro	Diâmetro de 10 cm e altura de 20 cm	700
Foram produzidos quatro corpos-de-prova de concreto, sendo dois cúbicos e dois cilíndricos. Os mesmos foram ensaiados à compressão e os resultados se encontram apresentados na tabela abaixo.
Pede-se:
 Determinar as tensões de ruptura dos quatro corpos de prova
 Explicar porque há diferenças entre os resultados para a mesma geometria.
 Explicar porque há diferenças entre os resultados para geometrias distintas.
Para saber mais...
Tensão, Deformação, Módulo de elasticidade https://www.youtube.com/watch?v=JA5nTvEU3MA 
Teste de Resistencia a tração 
Tração direta https://vimeo.com/102293805 https://www.youtube.com/watch?v=I28m4FZzqro 
Tração por compressão Brazilian Test https://www.youtube.com/watch?v=6lkZIrLp_mE 
Tração por flexão https://www.youtube.com/watch?v=zijlwXjhkH0 
Módulo de elasticidade https://www.youtube.com/watch?v=JA5nTvEU3 
Para saber mais...
 
.MsftOfcThm_Background1_lumMod_85_Fill {
 fill:#D9D9D9; 
}
 
 
 
0
0.25
0.5
0.75
1
0510152025
Volume de Poros (%)
Resistência Relativa
W
M
=
s