Atividade 1 - final - 08junho25

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Atividade 1
O aço estrutural é um material fundamental na engenharia civil, reconhecido por suas propriedades únicas que o tornam ideal para uma variedade de aplicações estruturais. As características mais notáveis do aço estrutural incluem alta resistência, ductilidade e tenacidade. Sua alta resistência, tanto em tração quanto em compressão, permite a construção de estruturas com elementos mais esbeltos e leves, influenciando diretamente o design e a eficiência dos projetos. A ductilidade é crucial, pois permite ao aço deformar-se de forma controlada sob tensão, sendo essencial em situações de carga extrema, como em eventos sísmicos.
A tenacidade, por sua vez, define a capacidade do aço de resistir a impactos e cargas dinâmicas, crucial em ambientes com condições variáveis e imprevisíveis. Essas propriedades não são apenas características técnicas, mas também facilitadores de inovação e eficiência em projetos de construção. Compreender essas propriedades é essencial para desenvolver estruturas seguras, duráveis e eficientes, equilibrando segurança, durabilidade e estética em engenharia e design estrutural.
Diante disso: 
a) Explique detalhadamente as três principais propriedades do aço estrutural - alta resistência, ductilidade e tenacidade;
O aço estrutural é um material amplamente utilizado na construção civil e na indústria devido às suas propriedades mecânicas. As três principais propriedades do aço estrutural são: 
1. Alta resistência: O aço estrutural é conhecido por sua alta resistência à tração, compressão e flexão, o que o faz suportar cargas grandes sem ter deformação ou quebra, devido a sua composição química e ao processo de fabricação. 
2. Ductilidade: anterior ao rompimento, se deforma plasticamente, podendo ser moldado sem quebrar, tornando-o muito importante pela sua capacidade de ser dobrado e torcido em pontes e edifícios, principalmente.
3. Tenacidade: capacidade da absorção de energia antes do rompimento, suportando impactos e cargas dinâmicas sem quebrar, entendendo que algumas estruturas estão sujeitas a cargas dinâmicas como vento e terremotos. 
Principais propriedades do aço
Indispensável em praticamente todo o segmento industrial, as propriedades do aço garantem que essa liga proveniente do carbono desempenhe um papel fundamental nas indústrias do mundo todo – especialmente no Brasil, que é o 9º maior produtor de aço no mundo. O aço possui boa resistência à corrosão e também elevada dureza, inclusive em projetos de alta performance, que exigem um nível elevado de robustez, sendo dois principais tipos de aço: carbono e inox, com suas especificidades definidas e aplicáveis distintamente.
Aço carbono - mais utilizado e se divide em três categorias diferentes de acordo com a quantidade de carbono presente na liga:
· Baixo carbono: até 0,30% de carbono na composição;
· Médio carbono: entre 0,30% e 0,60% de carbono na composição;
· Alto carbono: entre 0,60% até 1% de carbono na composição.
Entender essas propriedades do aço carbono auxilia na tomada de decisão sobre qual o melhor para cada projeto. O baixo carbono é recomendado para aplicações de alta tenacidade e ductilidade, enquanto o alto carbono é voltado para excelente resistência e dureza.
O aço carbono é indicado para o setor da construção civil, especialmente para a parte estrutural e placas, indústria automotiva, mineradoras, agrícolas e até no segmento naval.
Aço inox - as propriedades são diferenciadas pela presença do ferro e crômio, resistente a oxidação, destacando-se também pela:
· Resistência a altas temperaturas e à corrosão;
· Facilidade de limpeza;
· Material Higiênico;
· Durabilidade;
· 100% reciclável.
Principais propriedades do aço 
1. Resistência à tração
A resistência à tração é uma das propriedades do aço mais valorizadas no segmento industrial e que garante máxima aplicação dessa liga metálica no setor, pois trata-se do limite que uma peça possui até entrar em tensão-deformação. 
Na prática, isso significa que o aço pode ser submetido a situações extremas, como temperaturas elevadas e processos de solda – sem perder sua função ou deformar.
A dureza do aço é um dos principais aspectos que o tornam bastante robusto e adaptável a projetos de alta performance, que exigem um alto nível de rigor. E a resistência à tração, nesse sentido, precisa ser um dos aspectos mais relevantes a serem considerados.
2. Excelente maleabilidade
Resistência à tração e a maleabilidade, ou seja, elevado potencial para se moldar, martelar, prensar ou enrolar em chapas finas sem quebrar, podendo dar origem a diferentes formas. O aço carbono, por exemplo, pode ser encontrado em bobinas, chapa grossa, chapa xadrez, cantoneira perfis (W, I, U), barras redondas, quadradas, chatas e sextavadas e tubos.
3. Grande resistência à ruptura
Evita com que uma peça se desmanche ou sofra com fissuras durante o processo industrial, garantindo segurança, aliado à força e resistência à corrosão.
4. Boa condutividade térmica
Melhor condutividade e resistência térmica, principalmente em metalúrgicas, que lidam diariamente aquecimento ou resfriamento para atingir os resultados.
5. Reciclagem
A sustentabilidade, liga metálica que pode ser reciclada, garantindo reaproveitamento sem abrir mão da qualidade e da boa performance.
b) Discuta como cada uma influencia o projeto e a construção de estruturas de aço;
Resistência - O aço estrutural utilizado nas construções civis é uma liga formada basicamente por ferro e carbono, onde quanto maior o teor de carbono, maior a sua resistência e menor a sua fragilidade, sendo uma das suas propriedades a dureza.
Abundante na crosta terrestre em comparação com outros metais estruturais, é fácil de ser produzido e processado, custo de produção mais baixo comparado a outros metais estruturais, sendo economicamente rentável e utilizado em estruturas desde edifícios, pontes e torres. 
A ductilidade é a capacidade do material de se deformar plasticamente sem se romper; incluído na fabricação de peças metálicas, a construção civil e a produção de polímeros.
Pode ser medida por meio do alongamento (ε) ou da estricção. Quanto mais dúctil o aço, maior é a redução de área ou o alongamento antes da ruptura. Um material não dúctil, como por exemplo o ferro fundido, não se deforma plasticamente antes da ruptura 
O aço para armadura passiva tem massa específica de 7850 kg/m3, coeficiente de dilatação térmica α = 10-5 /°C para -20°CTenacidade Mecânica
A tenacidade mecânica é uma medida da capacidade de um material resistir à fratura sob tensão mecânica. Materiais com alta tenacidade mecânica são capazes de suportar cargas pesadas e resistir a impactos sem fraturar.
Definição de Tenacidade Mecânica
A tenacidade mecânica - resistir à fratura quando submetido a tensões mecânicas. Por exemplo, na construção civil, os materiais usados para construir edifícios e pontes devem ter alta tenacidade mecânica para resistir às cargas pesadas. Da mesma forma, na indústria automotiva, os materiais usados para construir carros devem ser tenazes para resistir ao impacto durante um acidente.
Tenacidade, Ductilidade e Resiliência: Uma Relação Intrincada
Tenacidade - propriedade mecânica que descreve a quantidade de energia que um material pode absorver antes de fraturar, quando estamos considerando materiais que envolvem impacto ou choque.
Ductilidade - propriedade física - capacidade de um material de se deformar sob tensão sem fraturar. Materiais ductis, como o ouro e a prata, podem ser esticados em fios finos sem quebrar, como na fabricação de joias ou na indústria de construção.
Relação entre Tenacidade e Ductilidade
A tenacidade e a ductilidade estão intimamente relacionadas, materiais que são altamente ductis tendem a ser também altamente tenazes, porque podem deformar sob tensão sem fraturar, absorvendo mais energia antes da fratura
Observação importante - nem todos os materiais tenazes são ductis. Alguns materiais cerâmicos podem ser muito tenazes, mas não são ductis porque não podem se deformar plasticamente.
Resiliência - propriedade mecânica - absorve energia e retornar à sua forma original após a remoção da carga, materiais que são submetidos a cargas cíclicas, como as molas de um carro ou os amortecedores de um edifício.
Relação entre Tenacidade e Resiliência
A principal diferença entre os dois é que materiais resilientes podem retornar à sua forma original após a remoção da carga, enquanto materiais tenazes podem deformar permanentemente ou fraturar. A tenacidade, a ductilidade e a resiliência são propriedades que descrevem a capacidade de um material de resistir à fratura e deformar sob tensão. 
Resumindo
A tenacidade é uma propriedade mecânica fundamental que descreve a capacidade de um material de absorver energia e resistir à fratura, estando relacionadas com outras propriedades como a ductilidade, que deforma sem fraturar, e a resiliência, que absorve energia e retorna à sua forma original após a remoção da carga.
A devida compreensão dos fatores como a tenacidade, a ductilidade e a resiliência, é fundamental para a seleção de materiais nas diversas aplicações, desde a construção de edifícios, pontes, fabricação de automóveis e aeronaves.
c) Use exemplos práticos para ilustrar sua explicação.
Exemplos práticos que ilustram a resistência de uma estrutura incluem a tensão de cisalhamento em pinos e a deformação de barras de aço. 
Explicação
A resistência de um material é a capacidade dele suportar cargas sem deformar ou romper. A resistência mecânica é a força resultante da aplicação de uma força sobre um material. 
Para entender como as forças atuam em uma estrutura, você pode considerar exemplos como: 
· A tensão de cisalhamento média em pinos
· A deformação de uma barra de aço submetida a forças específicas
A resistência dos materiais é a base para: Selecionar sistemas estruturais, Escolher os materiais de construção, Proporcionar as dimensões e proporções dos elementos de uma estrutura. 
Para determinar a resistência de um material, você pode: 
· Realizar testes de tração ou compressão axial
· Imergir a amostra em substâncias químicas específicas
· Expor a amostra a vapores químicos
· Expor a amostra a agentes corrosivos
A resistência de um material depende de vários fatores como:  material do condutor, comprimento do condutor, área da seção transversal e a temperatura. 
Para ilustrar a resistência do aço estrutural e que se beneficiam das suas propriedades, como estádios de futebol e estruturas pré-fabricadas. 
Estádios de futebol 
· A alta resistência do aço CA-60 é ideal para suportar grandes cargas, como o peso de multidões e telhados pesados.
· A durabilidade e resistência à tração do aço CA-60 garantem que a estrutura permaneça segura e funcional por décadas.
Estruturas pré-fabricadas 
· O aço CA-60 é o mais utilizado na construção de estruturas pré-fabricadas.
· A sua alta durabilidade e resistência à deformação tornam-no uma escolha natural para obras que precisam ser concluídas em tempo curto.
Outros exemplos 
· Estruturas com peças comprimidas esbeltas ou peças fletidas são casos típicos de utilização de aços de média resistência mecânica.
· Estruturas mais robustas, nas quais a deformação não é importante, tendem a ser mais econômicas com o uso de aços de alta resistência.
O aço é uma liga metálica composta por ferro, carbono, silício, enxofre e fósforo. O teor de carbono influencia diretamente a resistência do aço
A ductilidade do aço estrutural pode ser exemplificada por pontes, ferramentas e esculturas. 
Pontes
· A ductilidade do aço permite que as pontes se movam e balancem em ventos fortes, sem desmoronar 
· O aço estrutural é usado como material de reforço para combater a baixa ductilidade do concreto 
Ferramentas 
· A ductilidade do aço é importante para a fabricação de ferramentas e equipamentos que precisam ser resistentes
Esculturas 
· Artistas metalúrgicos podem criar esculturas únicas e belas artes usando metais dúcteis
Conceito de ductilidade
A ductilidade é a capacidade do material de se deformar permanentemente antes de romper. Materiais dúcteis podem sofrer grandes deformações antes de fraturar. 
Aços e ductilidade
· A ductilidade do aço pode ser melhorada adicionando elementos de liga ou através de tratamentos térmicos, como o recozimento 
· A ductilidade do aço varia dependendo dos tipos e níveis de elementos de liga presentes 
· A ductilidade do aço é uma propriedade importante porque fornece um sinal de alerta antes da falha real 
A tenacidade do aço estrutural é a sua capacidade de absorver energia antes de se romper, o que é importante em situações de impacto ou cargas cíclicas. 
Exemplos de aplicações do aço estrutural com alta tenacidade 
· Edifícios altos, pontes e túneis
· Carrocerias e componentes estruturais de veículos
· Navios e embarcações
· Ferramentas manuais e peças de máquinas industriais
Como a tenacidade do aço é importante? 
· Garante a segurança dos passageiros em caso de colisões
· Suporta condições adversas, como as forças do mar
· Garante uma vida útil longa e eficácia no desempenho
· Reduz a propagação de trincas e minimiza o risco de falhas súbitas
Como a tenacidade do aço é melhorada? 
· A presença de microestruturas finas, como grãos refinados e inclusões controladas, contribui para a melhoria da tenacidade
Vantagens no uso do Aço
· Liberdade no projeto de arquitetura - liberdade criadora, permitindo a elaboração de projetos arrojados e de expressão arquitetônica marcante.
· Maior área útil - pilares e vigas de aço são substancialmente mais esbeltas do que as equivalentes em concreto, resultando em melhor aproveitamento do espaço interno e aumento da área útil, fator muito importante principalmente em garagens.
· Flexibilidade  - nos casos onde há necessidade de adaptações, ampliações, reformas e mudança de ocupação de edifícios, tornando mais fácil a passagem de água, ar condicionado, eletricidade, esgoto, telefonia, informática, etc.
· Compatibilidade com outros materiais - compatível com qualquer tipo de material de fechamento, tanto vertical como horizontal, (tijolos e blocos, lajes moldadas in loco) até componentes pré-fabricados (lajes e painéis de concreto, painéis 
· Menor prazo de execução - A fabricação da estrutura em paralelo com a execução das fundações, a possibilidade de se trabalhar em diversas frentes de serviços simultaneamente, a diminuição de formas e escoramentos e o fato da montagem da estrutura não ser afetada pela ocorrênciade chuvas, pode levar a uma redução de até 40% no tempo de execução quando comparado com os processos convencionais.
· Racionalização de materiais e mão-de-obra - processos convencionais, o desperdício de materiais pode chegar a 25% em peso, enquanto que a estrutura metálica possibilita a adoção de sistemas industrializados, fazendo com que o desperdício seja sensivelmente reduzido.
· Alívio de carga nas fundações - mais leves, as estruturas metálicas podem reduzir em até 30% o custo das fundações.
· Garantia de qualidade - A fabricação de uma estrutura metálica ocorre dentro de uma indústria e conta com mão-de-obra altamente qualificada, o que dá ao cliente a garantia de uma obra com qualidade superior devido ao rígido controle existente durante todo o processo industrial.
· Antecipação do ganho - Em função da maior velocidade de execução da obra, haverá um ganho adicional pela ocupação antecipada do imóvel e pela rapidez no retorno do capital investido.
· Organização do canteiro de obras - a estrutura metálica é totalmente pré-fabricada, havendo uma melhor organização do canteiro devido à ausência de grandes depósitos de areia, brita, cimento, madeiras e ferragens, reduzindo também o inevitável desperdício desses materiais. O ambiente limpo com menor geração de entulho, oferece ainda melhores condições de segurança ao trabalhador contribuindo para a redução dos acidentes na obra.
· Reciclabilidade - O aço é 100% reciclável e as estruturas podem ser desmontadas e reaproveitadas.
· Preservação do meio ambiente - A estrutura metálica é menos agressiva ao meio ambiente, além de reduzir o consumo de madeira na obra, diminui a emissão de material particulado e poluição sonora geradas pelas serras e outros equipamentos destinados a trabalhar a madeira.
· Precisão construtiva - Enquanto nas estruturas de concreto a precisão é medida em centímetros, numa estrutura metálica a unidade empregada é o milímetro, garantindo uma estrutura perfeitamente aprumada e nivelada, facilitando atividades como o assentamento de esquadrias, instalação de elevadores, bem como redução no custo dos materiais de revestimento.
        
Aspectos de Projeto
Em sendo a primeira decisão que o profissional deve tomar ao trabalhar com a estrutura de aço, metálica aparente ou revestida, pode significar redução nos custos de pintura e proteção contra incêndios, as vantagens do aço como material estrutural e não a estética do aço.
DETALHAMENTO
Levar em conta possíveis interferências com os projetos de instalações elétricas, hidráulicas, ar condicionado, evitando improvisações no canteiro de obras. Independentemente do tipo de aço e do esquema de pintura empregados, alguns cuidados básicos nas etapas de projeto, fabricação e montagem da estrutura podem contribuir significativamente para melhorar a resistência à corrosão:
· Evitar regiões de empoçamento de água e deposição de resíduos;
· Prever furos de drenagem em quantidade e tamanho suficiente;
· Permitir a circulação de ar por todas as faces dos perfis para facilitar a secagem;
· Garantir espaço suficiente e acesso para realização de manutenção (pintura, etc.);
· Impedir o contato direto de outros metais com o aço para evitar o fenômeno de corrosão galvânica;
· Evitar peças semi-enterradas ou semi-submersas.
LIGAÇÕES
Definição do sistema de ligação a ser adotado entre os elementos que compõem a estrutura metálica como: vigas, pilares e contraventamentos.
Chapas, parafusos, soldas devem apresentar resistência mecânica compatível com o aço utilizado na estrutura. A escolha criteriosa entre um sistema de ligação soldado e/ou parafusado, pode significar uma obra mais econômica e tornar a montagem mais rápida e funcional. 
· Condições de montagem no local da obra
· Grau de dificuldade para fabricação da peça
· Padronização das ligações
O formato, posição e quantidade de parafusos, chapas de ligação e nervuras de enrijecimento, são alguns dos itens que podem ter um forte apelo estético se convenientemente trabalhados pelo arquiteto e o engenheiro calculista.
LIGAÇÕES SOLDADAS
Controle de qualidade - as ligações soldadas devem ser executadas sempre que possível na fábrica. 
Os processos de soldagem mais utilizados são a solda a arco elétrico, que pode ser manual ou com eletrodo revestido e automática, com arco submerso. Quando a obra empregar aços resistentes à corrosão atmosférica (família COS AR COR) deve-se empregar eletrodos apropriados.
LIGAÇÕES PARAFUSADAS
As ligações parafusadas podem utilizar dois tipos de parafusos:
· Comuns - apresentam baixa resistência mecânica - utilizados em ligações de peças secundárias como guarda-corpos, corrimãos, terças e outras peças pouco solicitadas
· alta resistência - alta resistência - as ligações com número mais reduzido de parafusos, além de chapas de ligação menores.
Não é recomendada a utilização de parafusos e porcas galvanizados sem pintura em estruturas de aço carbono comum ou resistentes à corrosão atmosférica, podendo ocasionar uma corrosão acelerada da camada de zinco.
         
Peso da Estrutura
Estimativas de custo, é necessário se conhecer o peso da estrutura metálica
Fechamentos
As estruturas metálicas permitem grande flexibilidade quando o assunto é a escolha dos sistemas de fechamento horizontal (lajes) e vertical (paredes).
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Aços para a Construção Civil
Existem diversos tipos de aços adequados para utilização em estruturas metálicas. Alguns dos mais empregados conforme tabela são:
ISENÇÃO
No Estado de São Paulo algumas edificações estruturadas em aço são isentas de proteção contra incêndio:
· Edificações com área total menor ou igual a 750 m2;
· Edificações com até dois pavimentos cuja área total seja menor ou igual a 1500 m2 e carga de incêndio específica inferior ou igual a 700 MJ/m2 excluindo-se museus, teatros, cinemas, auditórios, boates, restaurantes e clubes sociais.
· Centros esportivos, estações de terminais de passageiros e construções provisórias (circos e assemelhados) com altura inferior a 23m, exceto as regiões de ocupação distinta;
· Depósitos de baixo risco de incêndio (tijolos, pedras, areias, cimentos, metais e materiais incombustíveis) com altura inferior a 23m;
· Garagens com ou sem acesso de público, e sem abastecimento, com altura até 23m, abertas lateralmente. Ressaltamos, porém que é necessário consulta às Normas Brasileiras de Proteção ao Fogo, em especial a NBR 14323 (Dimensionamento de estruturas de aço de edifícios em situação de incêndio) bem como aos regulamentos do Corpo de Bombeiros de cada estado para certificar-se da isenção ou não de uma obra quanto a proteção ao incêndio.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
https://www.balcaoinda.inda.org.br/blog/construcoes-metalicas-o-uso-do-aco-na-construcao-civil
https://www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariamecanica/maprotec/catalogo_acos_gerdau.pdf
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