LISTA 01 C2 Estruturas Especiais - METALICAS

Prévia do material em texto

Curso de Engenharia Civil
Atividade Avaliativa – C2 – Estruturas Especiais Produtos e propriedades - Tração
Professor: Lorenzo Lube dos Santos Valor: 3,0 ponto
Questão 01 – Diferencie aço carbono de aços de baixa liga. Na sua resposta, utilize termos referentes às propriedades físicas, mecânicas e químicas que são importantes para diferenciar os materiais.
Os aços-carbono são aqueles que não contêm elementos de liga, podendo ainda, ser divididos em baixo, médio e alto carbono, sendo os de baixo carbono (C 0,30%), os mais adequados à construção civil.
Os aços de baixa liga são divididos em: aços de baixa liga sem tratamento térmico que recebem elementos de liga, com teor inferior a 2%, suficientes para adquirirem ou maior resistência mecânica (fy 300 MPa) ou maior resistência à corrosão, ou ambos. São adequados à utilização na construção civil, fazendo-se necessária uma análise econômica comparativa com os aços-carbono, pois estes têm menor resistência, mas menor custo por unidade de peso.
Os aços de alta resistência e baixa liga com tratamento térmico são aqueles, que além de possuírem em sua constituição os elementos de liga com teor inferior a 2%, recebem um tratamento térmico especial, posterior à laminação, necessário a adquirirem alta resistência mecânica (fy 300 Mpa). Sua aplicação está restrita a tanques, vasos de pressão, dutos forçados, ou onde os elevados esforços justifiquem economicamente sua utilização.
A principal diferença entre esses dois tipos de aço são suas ligas, que fazem diferença na hora da escolha em um projeto. Se for necessário um aço mais resistente, o indicado é o de baixo teor de carbono. Porém se houver restrições econômicas uma alternativa a ele seria o aço de baixa liga sem tratamento térmico. 
Questão 02 – Pesquise e explique a importância dos contraventamentos para estruturas metálicas. Na sua resposta, utilize termos referentes à estruturas de pórticos deformáveis e não deformáveis.
Os pórticos indeslocáveis podem ser concebidos das seguintes maneiras: Apoio direto no plano – ligando-se o pórtico, no seu plano, a uma estrutura estável; se esta for indeslocável, o pórtico também será. No contexto da estrutura, esses pórticos são chamados de pórticos contraventados, e a estrutura que os apoia, estrutura de contraventamento. Travamentos no plano – acrescentando-se um ou mais elementos (travamentos) no plano do pórtico. Travamentos fora do plano – ligando-se o pórtico, por meio de travamentos pertencentes a um plano ortogonal ao pórtico, a uma estrutura estável, se esta for indeslocável, o pórtico também será. No contexto da estrutura, esses pórticos são chamados de pórticos contraventados, e a estrutura que os apoia, estrutura de contraventamento. Se houver uma laje maciça que consiga transferir os esforços horizontais, ela faz o papel do travamento horizontal, que pode ser prescindido.
Questão 03 – Desenhe dois perfis I, um laminado e outro soldado. Identifique as diferenças da seção de cada um dos perfis. Pesquisa para que cada um dos perfis é mais indicado.
Questão 04 – Considerando que o aço é um material isótropo e homogêneo, discorra a respeito da diferença da resistência ao escoamento e à ruptura. Utilizar um diagrama de tensão x deformação para responder. Identifique as propriedades de resiliência e tenacidade do diagrama de tensão x deformação.
No primeiro momento de aplicação de uma tensão o material trabalha no regime elástico-linear, isto é, segue a lei de Hooke e a deformação linear específica é proporcional ao esforço aplicado, até este ponto o material ainda pode voltar a sua forma inicial. A proporcionalidade pode ser observada no trecho retilíneo do diagrama tensão deformação da figura 6.3 e a constante de proporcionalidade é denominada módulo de deformação longitudinal ou módulo de elasticidade. Ultrapassado o limite de proporcionalidade (fp) 1 , tem lugar a fase plástica, na qual ocorrem deformações crescentes sem variação de tensão (patamar de escoamento). O valor constante dessa tensão é a mais importante característica dos aços estruturais e é denominada resistência ao escoamento. Até certo nível de tensão aplicada, o material trabalha no regime elástico-linear, isto é, segue a lei de Hooke e a deformação linear específica é proporcional ao esforço aplicado. Após o escoamento, a estrutura interna do aço se rearranja e o material vai ao encruamento, em que se verifica novamente a variação de tensão com a deformação específica, porém de forma não linear. O valor máximo da tensão antes da ruptura é denominado resistência à ruptura do material. A resistência à ruptura do material é calculada dividindo-se a carga máxima que ele suporta, antes da ruptura, pela área da seção transversal inicial do corpo de prova. Observase que fu é calculado em relação à área inicial, apesar de o material sofrer uma redução de área quando solicitada à tração. Embora a tensão verdadeira deva ser calculada considerando-se a área real, a tensão tal como foi definida anteriormente é mais importante para o engenheiro, pois os projetos são feitos com base nas dimensões iniciais. Em um ensaio de compressão, sem a ocorrência de instabilidades, obtém-se um diagrama tensão-deformação similar ao do ensaio de tração.
Questão 05 – Considere a ligação na chapa abaixo. Verificar qual deve ser o diâmetro máximo dos furos (deve ser considerado um diâmetro de parafuso real, em polegadas) para que a resistência ao escoamento da seção bruta seja o mais próximo possível da resistência à ligação. Para isto, considerar furos padrão e que o aço trabalhado é um ASTM A36.
Questão 06 – Considere a ligação parafusada abaixo, relativa à uma cantoneira L (152,4x127x25,4mm), confeccionada com aço ASTM A36. Considerar furos padrão, que possuem diâmetro de 1/2”.
a) Analise a linha de ruptura preferencial para o esquema dado.
b) Calcule a resistência de projeto da cantoneira.
c) Qual a eficiência entre a resistência do escoamento da chapa e a ruptura da ligação? Como você avalia essa ligação?
d) Como seria possível melhorar a eficiência da ligação frente ao escoamento da seção bruta? Prove com cálculos que sua colocação está correta.