02 Materiais [Modo de Compatibilidade]

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DESEMPENHO DAS ESTRUTURAS E 
SELEÇÃO DOS MATERIAISSELEÇÃO DOS MATERIAIS
INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS 
ESTRUTURAIS
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Requisitos das estruturas
• Segurança
– Estados limites último; capacidade 
resistente.
• Desempenho em serviço• Desempenho em serviço
– Estados limites utilização/ conforto do 
usuário;
• Durabilidade
– vida útil. 
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Durabilidade e manutenabilidade
• A estrutura como um todo, e qualquer de seus
elementos constituintes, submetidos a intervenções
periódicas de acordo com o “Manual de operação,
uso e manutenção”, devem manter sua capacidade
portante e funcional durante a vida útil da edificação.
• Vida útil de projeto para os diferentes elementos e• Vida útil de projeto para os diferentes elementos e
componentes da construção habitacional
– Fundações, estrutura principal, estruturas periféricas,
contenções e arrimos [≥ 25 ≥ 35 ≥ 50].
– Paredes de vedação, estruturas auxiliares, estruturas de 
cobertura, estrutura das escadarias internas ou externas, 
guarda-corpos, muros de divisa e telhados [≥ 15 ≥ 20 ≥ 30].
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Desempenho estrutural
• Requisito – Estabilidade e resistência estrutural. A 
estrutura principal e demais elementos com função 
estrutural dos edifícios não devem apresentar:
– Ruptura, instabilidade, arrastamento ou tombamento, 
considerada a estrutura como um todo ou qualquer um de considerada a estrutura como um todo ou qualquer um de 
seus componentes isolados;
– Disposições estruturais cuja falência de elemento isolado 
desencadeie processo de colapso progressivo;
– Deformações e defeitos acima das tolerâncias 
especificadas no conjunto de normas técnicas pertinentes.
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Desempenho estrutural
• Sob as diversas condições de exposição (ação do peso próprio, sobrecargas 
de utilização, atuações do vento etc), o edifício deve atender às seguintes 
exigências:
– nenhuma de suas partes deve ruir ou perder a estabilidade;
– sob ação de impactos, choques, vibrações e outras solicitações decorrentes da utilização 
normal da edificação, razoavelmente previsíveis na época do seu projeto, a segurança 
dos usuários deve estar sempre garantida;
– as deformações de quaisquer elementos do edifício não devem provocar sensação de – as deformações de quaisquer elementos do edifício não devem provocar sensação de 
insegurança nos usuários, admitindo-se tal exigência atendida caso as deformações se 
mantenham dentro dos limites estabelecidos nesta norma;
– as deformações dos elementos estruturais não devem repercutir em estados 
inaceitáveis de fissuração de paredes de vedação e acabamentos, prejudicar a manobra 
normal de partes móveis como portas e janelas, o funcionamento normal das 
instalações etc;
– relativamente às interações com o solo e com o entorno devem ser cumpridas todas as 
disposições das normas NBR 8044 – Projeto geotécnico, NBR 5629 – Execução de 
tirantes ancorados no terreno, NBR 11682 – Estabilidade de taludes e NBR 6122 –
Projeto e execução de fundações, incluindo normas complementares nelas 
referenciadas.
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SELEÇÃO DOS MATERIAIS
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Propriedades dos materiais
• Mecânicas
• Térmicas 
• Acústicas
• Estruturais
• Elétricas
• Magnéticas• Acústicas
• Química
• Ambientais
• Sensoriais
• Magnéticas
• Ópticas
• Radiológicas
• Trabalhabilidade
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Propriedades Mecânicas
• Peso específico e densidade
• Deformação específica (ε)
• Resistência (f)
– Compressão
– Tração
• Ductibilidade
• Dureza
• Escoamento– Tração
– Cisalhamento.
• Rigidez
– Módulo de elasticidade 
longitudinal (E)
– Módulo de elasticidade 
tranversal (G)
– Coeficiente de Poisson (η)
• Escoamento
• Rigidez e resistência à flexão 
• Fadiga
• Fluência e relaxação
• Tenacidade à fratura
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Propriedades Mecânicas
• Esforços normais
• Momento fletor
• Esforço cortante
• Torção• Torção
• Tensões de
– Compressão;
– Tração;
– Cisalhamento.
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Comportamento dos Materiais
Elasticidade
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Comportamento dos Materiais
Plasticidade
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Comportamento dos Materiais
Elasto-Plasticidade
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Nomenclatura
• f: resistência do material
• E: módulo de elasticidade
• Índices:
• fck = resistência 
característica à compressão 
do concreto
• fyk = resistência 
característica de 
– k: valor característico
– c: concreto ou compressão
– t: tração
– v: cisalhamento
– s: aço (steel)
– y: escoamento – aço – (yield)
característica de 
escoamento do aço 
(resistência à tração)
• fck,0= resistência 
característica à 
compressãoparalela as 
fibras da madeira
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Classes de materiais
• Cerâmicas
– Naturais
• Rochas
– Vermelhas e brancas
• Argilas, cales, gesso
– Verdes
• Polímeros
– Naturais
• Madeira, fibras, bambu,...
– Termoplásticos
• PE, PVC, ...
– Verdes
• Pasta de cimento, 
(argamassas e concretos).
• (Geopolímeros)
• Metais
– Ferrosos
• Ferro fundido, Aço 
– Não ferrosos
• Alumínio, ligas metálicas.
• PE, PVC, ...
– Termorrígidos
• Poliéster, epóxi, resinas 
fenólicas
• Compostos
– (Concreto)
– Concreto armado
– Fibras e polímeros
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Materiais para grandes estruturas
Frágeis
• Pedras
Dúcteis
• Madeiras
• Aço
• Pedras
• Blocos e tijolos
• Cimento
• Aço
• Outros
–Bambu
–Alumínio
–Polímeros
Materiais Compostos - Composites
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Seleção de materiais
• Pedras
– Resiste basicamente à compressão:
– Material frágil;
– Peso próprio elevado;
– Arcos, estruturas de arrimo.
– Estabilidade química e biológica– Estabilidade química e biológica
• Madeiras
– Resistência: depende da direção das fibras
– Dúctil. Elevada Resistência específica
– Estruturas em barras: treliças, vigas , colunas,...
– Trabalhável
– Riscos biológicos
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Seleção de materiais
• Concreto
– Elevada resistência à compressão:
– comprimidas, arco;
– Baixa resistência à tração;
– Material frágil.
– Resistências à compressão usuais:
• fck de 20MPa a 50MPa (Salvador – fck> 25MPa)
– Resistências à tração usuais:
• 10% do fck (desprezada)
– Riscos:
• Lixiviação (CaOH), despassivação, 
• Reações autógenas .
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Seleção de materiais
• Concreto armado (material 
composto)
– Peças fletidas
– Riscos:
• Corrosão das armaduras
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Seleção de materiais
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Seleção de materiais
• Aço
– Resistências 
características à tração:
– Estruturas metálicas
• MR 240: fy=240MPa
• AR 345: fy=345MPa• AR 345: fy=345MPa
• Es=205.000MPa
– Concreto armado
• CA 50: fy=500MPa
• Es=210.000MPa
– Concreto protendido
• CP 190RB: fy=1900MPa
• Ep=200.000MPa
– Resiste à tração e à compressão:
– Peças fletidas, comprimidas e 
tracionadas; concreto armado.
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Seleção de materiais
• Aço
– Riscos de corrosão atmosférica– Riscos de corrosão atmosférica
– Treliças, estais, pênseis, tirantes.
– Material dúctil.
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Seleção de materiais
• Módulo de Deformação Longitudinal ou Módulo de 
Elasticidade (E) de alguns materiais:
– Aço: E = 210.000 MPa;– Aço: E = 210.000 MPa;
– Alumínio: E = 70.300 MPa;
– Concreto (fck=25MPa): E = 28.000MPa;
– Madeira: E = 7.050 MPa (na direção // às fibras).
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Materiais 
normas
• NBR 6118:2004 – Projeto de estruturas de concreto –
Procedimento;
• NBR 7190:1997 – Projeto de estruturas de madeira;
• NBR 7480:1996 – Barras e fios de aço destinados a 
armaduras para concreto armado;armaduras para concreto armado;
• NBR 7482:1991 – Fios de aço para concreto 
protendido;
• NBR 7483:2004 – Cordoalhas de aço para concreto 
protendido – Requisitos;
• NBR 8800:1986 – Projeto e execução de estruturas 
de aço de edifícios (Método dos Estados Limites).
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É verdade?
Seu curso é de nível superior?
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Exercício
• A barra de aço abaixo, com resistência à tração de 
fs=500MPa e Módulo de Elasticidade 
Es=210.000MPa,está submetida a uma força axial de 
100ton.f. Admitindo que o material segue a Lei de 
Hooke, pergunta-se:
• A barra resisteà força sem romper?• A barra resiste à força sem romper?
• Qual a sua deformação máxima?
• Qual a carga máxima que pode ser aplicada se forem 
mantidas, a deformação máxima, e geometria das 
peças, considerando uma barra de alumínio?
5cm
5cm
100ton 100ton
1,00m