Estrutura dos materiais 1

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I 
– Importância do estudo e da 
escolha dos materiais 
Câmara de Materiais e Processos Construtivos 
Aula 02 
Disciplina: Materiais de Construção Civil I 
1 
Importância da disciplina Materiais 
de Construção 
Todas as deduções das disciplinas de cunho dedutivo serão 
empregadas em materiais, cujas propriedades, limitações, 
vantagens e utilização deverão ser perfeitamente conhecidas. 
Não adianta saber apenas calcular uma viga; é preciso também 
dosar o concreto de modo a obter a resistência prevista, e 
depois saber controlar sua preparação durante toda a obra. 
Manifestações patológicas podem surgir a partir da escolha 
inadequada ou desconhecimento dos materiais de construção 
O que observamos na foto? 
Foto: 
Prof. Angelo Just 
E nesta... 
Foto: 
Prof. Angelo Just 
E nesta? 
Foto: 
Prof. Angelo Just 
Estudo clássico dos Materiais de Construção: 
 – Classificação quanto aos constituintes (Cerâmica, 
Material betuminoso, Metais, etc); 
– Classificação quanto a forma de obtenção; 
– Apenas estudo das propriedades macroscópicas; 
– Pode classificar quanto a aplicação; 
Não permite comparação entre Materiais de constituintes distintos para 
uma mesma aplicação ou uso 
Limita o desenvolvimento tecnológico e de novos materiais 
Não permite que o aluno entenda o comportamento do material como 
um todo e pense este comportamento para materiais de composição 
semelhante 
Nova abordagem do estudo dos Materiais 
de Construção... 
 Ir além da metodologia clássica; 
 Empregar os princípios de Ciência dos Materiais; 
 Introduzir conhecimentos básicos da Física das construções; 
 Aplicar Conceitos de Desempenho das construções. 
Abordagem conjunta permite ao engenheiro: 
 Entender o funcionamento do material, independente da 
sua classificação constituinte; 
 Selecionar materiais alternativos para um mesmo uso; 
 Desenvolver novas aplicações para materiais a partir do 
conhecimento de suas propriedades; 
Porque estudar os materiais? 
BASE OU TRIPÉ DA CONSTRUÇÃO 
Projeto 
Estabilidade 
Compatibilidade de 
deformações 
Execução 
Administração; 
Controle; 
RH 
Materiais 
Química; 
Degradação ambiental 
Falha de um dos PÉS compromete o 
desempenho global da construção. 
Porque estudar os materiais? 
FALHAS DANOS 
PERDAS 
Materiais ou humanas 
Edifício Palace II – RJ (1998) 
Mecânica Técnica 
Resistência dos materiais 
Análise estrutural 
Estruturas de concreto 
permitem conhecer os 
esforços. 
Materiais de construção 
possibilitará ao 
projetista escolher o 
material que poderá 
resistir a esses 
esforços. 
Qualidade dos materiais 
empregados 
solidez, durabilidade, 
custo e acabamento 
da obra. 
A qualidade dos materiais... 
Observação continuada. 
Experiência adquirida. 
Ensaios em laboratórios especializados 
Difusão dos conhecimentos por meio do ensino 
Objetivo da disciplina Materiais de Construção 
Evolução histórica dos materiais 
de construção 
 Os materiais de construção são tão importantes 
que a História, nos seus primórdios foi dividida 
conforme a predominância do emprego de um ou outro 
material. 
 
Idade da Pedra 
 
Idade do Bronze 
Nas civilizações 
primitivas 
Materiais 
Empregados como 
encontrados na 
natureza. 
Nas construções 
predominavam 
A pedra, 
a madeira e 
o barro. 
Em menor escala Metais 
Menos empregados 
Couros e 
fibras vegetais. 
Evolução dos materiais 
Evolução dos conhecimentos científicos e tecnológicos ao longo do 
tempo. 
Exigências do homem Padrões requeridos 
Demanda por materiais 
maior resistência, 
maior durabilidade e 
melhor aparência 
Exemplo do concreto: 
Pedra Concreto armado Concreto Concreto protendido 
Atualmente Tecnologia avança com rapidez. 
O Engenheiro precisa estar atualizado para poder aproveitar as 
técnicas mais avançadas, utilizando materiais de melhor padrão 
em menor custo. 
É necessário o estudo dos materiais 
durante toda a vida profissional. 
O que eu preciso conhecer... 
Requisitos 
Conhecer as forças externas que 
atuarão sobre a construção. 
Conhecer as forças internas 
que então se originarão. 
cargas, 
vento, 
clima, 
etc. 
Identificar se o material poderá resistir as 
forças e tensões submetidas 
tensões 
Importante conhecer as propriedades físicas, 
químicas e mecânicas desse material 
Tecnologia experimental 
Campo da matéria... 
Tecnologia 
experimental 
Física, 
Química, 
Físico-Química 
Outros ramos das Ciências Naturais 
Botânica, Geologia, Mineralogia, 
Cristalografia, etc. 
Podem ser conhecidas as propriedades 
e qualidades dos materiais usados na 
indústria da construção. 
Especificações técnicas 
Elementos escritos de um projeto de engenharia 
Memorial descritivo – pessoas que não têm formação 
técnica 
Especificações técnicas - 
Especificações para 
materiais 
Especificações para 
execução 
construtores 
Disciplina materiais 
de construção 
Qualidades, 
defeitos e 
possibilidades dos 
materiais. 
Como especificar materiais... 
Ao especificar os materiais, é necessário que se use da 
maior exatidão possível, definindo todos os elementos que 
possam variar de procedência. 
 
Procurar sempre citar os dados técnicos do material 
desejado. Mesmo que eles pareçam evidentes ao 
projetista, podem não o ser para o construtor, assim como 
este poderá vir a aproveitar-se de uma omissão para agir 
de má fé. 
Como especificar materiais... 
Convém não somente nomear o material, mas também a 
classificação, o tipo, a dimensão desejada e, 
eventualmente a marca (procedência). 
 
 Procurar não esquecer nenhum material. A experiência 
demonstra que o projetista esquece, geralmente os 
materiais de menor custo ou volume, e é justamente em 
relação a eles que surgem as maiores dúvidas de 
interpretação. 
Como especificar materiais... 
É sempre conveniente rever os catálogos dos materiais 
que estão sendo especificados, para estar atualizado 
quanto a pormenores de diferenciação. 
 
Organizar um guia para especificações, a fim de não 
esquecer detalhes, como rodapés, ferragens, etc. 
O que é necessário para 
especificar materiais? 
Definição dos materiais de construção 
Todos os corpos, objetos ou substâncias que são 
usados em qualquer obra de engenharia. 
Classificação dos materiais 
Quanto à natureza: 
- Naturais; artificiais; combinados. 
Quanto à utilização: 
- De vedação; de proteção; estruturais. 
Quanto à forma/composição: 
- Lamelares; fibrosos, vítreos; cristalinos; agregados 
complexos. 
Quanto à origem: 
- Minerais: pétreos; metálicos. 
- Orgânicos: lenhosos; têxteis; betuminosos; mistos. 
 
Quais os Critérios para 
seleção dos materiais? 
Critérios para seleção dos materiais 
 
- Técnicos; 
- Econômicos; 
- Estéticos, etc. 
 
 
Propriedades gerais dos corpos 
 
 
 
 
Dá-se o nome de propriedades de um corpo às 
qualidades exteriores que caracterizam e distinguem. 
Um determinado material é conhecido e identificado 
por suas propriedades e por seu comportamento 
perante agentes exteriores. 
É importante para o engenheiro ter um conhecimento 
básico de cada material, a fim de poder deduzir o seu 
comportamento na prática. 
As propriedades variam de material para material. 
Principais propriedades dos corpos 
 
 
 
a) Extensão – é a propriedade que possuem os corpos de 
ocupar um lugar no espaço. 
 
b) Impenetrabilidade – é a propriedade que indica não 
ser possível que dois corpos ocupem o mesmo lugar no 
espaço. 
 
c) Inércia – é a propriedade que impede os corpos de se 
modificarem, por si mesmos, seu estado inicial de repouso 
ou movimento. 
 
 
Principais propriedades dos corpos 
 
 
 
d) Atração – é a propriedade de a matéria atrair a 
matéria, de acordo com a lei de atração das massas. 
 
e) Porosidade – é a propriedadeque tem a matéria de 
não ser contínua, havendo espaço entre as massas. 
 
f) Divisibilidade – é a propriedade que os corpos têm de 
se dividirem em fragmentos cada vez menores. 
 
g) Indestrutibilidade – é a propriedade que a matéria tem 
de ser indestrutível. 
 
Propriedades dos corpos sólidos 
 
 
 
a) Dureza – é a resistência que os corpos opõem ao serem 
riscados. A dureza indica o quanto a superfície resiste a 
danos localizados causados por tensão ou impacto. 
 
b) Tenacidade – é a resistência que opõem ao choque ou 
percussão (ex: o vidro tem grande dureza, mas pequena 
tenacidade). É a energia mecânica, ou seja, o impacto 
necessário para levar um material à ruptura. Relacionado a 
capacidade de absorver energia. 
 
c) Plasticidade – é a capacidade que têm os corpos de se 
tornarem delgados até formarem lâminas, sem se 
romperem (ex: a argila). 
 
Os corpos sólidos são os de maior importância 
nos materiais de construção: 
 
Propriedades dos corpos sólidos 
 
d) Durabilidade – é a capacidade que os corpos 
apresentam de permanecerem inalterados com o tempo. 
 
e) Desgaste – é a perda de qualidades ou de dimensões 
com o uso contínuo. 
 
f) Elasticidade – é a tendência que os corpos apresentam 
de retornar à forma original após a aplicação de um 
esforço. 
 
g) Ductilidade - é a capacidade que têm os corpos de se 
reduzirem a fios sem se romperem (a argila tem boa 
plasticidade e pequena ductilidade).Ex: cobre e alumínio. 
 
 
Propriedades dos corpos sólidos 
 
 
 
 
h) Rigidez – é a capacidade de um material ou 
componente resistir a deformação quando submetido a 
tensão. 
 
i) Resiliência – Propriedade similar a tenacidade e está 
relacionada a absorção de energia. Entretanto, neste caso, 
a energia deve ser absorvida elasticamente. Ex: madeira, 
borracha. 
 
j) Fadiga – Rupturas por fadiga resultam de aplicações 
repetidas de tensão. A ruptura em muitos materiais ocorre 
com tensões bem abaixo da tensão de ruptura se o 
carregamento for aplicado repetidamente. 
 
 
 
Esforços mecânicos 
 
 
Os esforços mecânicos ou solicitações simples a que um corpo 
pode ser submetido são: 
 
Resistência 
 
Capacidade de um material ou componente suportar carga sem se 
romper ou apresentar excessiva deformação. 
 
Esforços mecânicos 
 
Ensaio de flexão em viga de 
concreto armado 
Esforços mecânicos - flexão 
 
No mecanismo de flexão aparecem esforços de 
compressão em uma face e de tração na face que lhe é 
oposta. Isto caracteriza uma solicitação composta. 
 
Ensaio de cisalhamento em viga 
de concreto armado 
Esforços mecânicos 
 
 
Tensão (σ): chama-se de tensão à relação entre o 
esforço aplicado e a área da seção resistente: σ = P/S. 
Geralmente é medida em MPa.(1MPa=10kgf/cm2). 
 
 
Exemplo: Qual a tensão numa barra de aço de 10cm2, 
submetida a uma força de 3000kgf? 
Esforços mecânicos 
 
 
Módulo de Elasticidade ou Módulo de Young: é a 
relação entre a tensão e a deformação unitária 
resultante. 
 
 
Exemplo: Qual o módulo de elasticidade de um fio de 
1cm de diâmetro que, submetido a uma tração de 500 
Kgf, passa do comprimento de 3m para 3,02m? 
 
Esforços mecânicos 
 
Peso específico, Massa específica 
e Densidade 
 
Massa – é a quantidade de matéria e é constante para 
o mesmo corpo, esteja onde estiver. 
 
Peso - é a força com que a massa é atraída para o 
centro da Terra, varia de local para local. Num mesmo 
local os pesos são proporcionais as massas, porque a 
gravidade é a mesma. 
Peso específico, Massa específica 
e Densidade 
 
Peso específico - é a relação entre o peso de um 
corpo e o seu volume. Não é constante. 
 
Massa específica - é a relação entre a massa de um 
corpo e o seu volume. 
 
Densidade de um corpo - é a relação entre a sua 
massa e a massa de mesmo volume de água destilada a 
4oC, no vácuo. É uma relação expressa por um número 
abstrato. 
Como estudar os materiais? 
 Assim como os materiais evoluíram com o tempo, a forma de 
estuda-los também evoluiu. 
 De acordo com AGOPYAN (1984) podemos estudar os materiais 
de construção sob as seguintes óticas: 
Métodos tradicionais: 
– Obtidos de uma mesma maneira; 
– Avaliam os constituintes básicos, ênfase maior em: 
• Análises macroscópicas; 
• Propriedades físicas mecânicas; 
• Produção dos materiais; 
• Valor de Propriedades citadas permitem ao aluno referência 
para controle de aceitação do material; 
• Elementos de ciência dos materiais apenas empregados no 
estudo do cimento portland; 
Como estudar os materiais? 
AGOPYAN (1984) : 
Estes métodos são chamados empíricos; 
– Aluno perde capacidade de comparação entre materiais 
diferentes usados para mesmo fim; 
– Difícil comparação entre materiais diferentes para mesmo 
uso; 
– Prescrição das normas limita esta avaliação; 
– Métodos tradicionais estudam os materiais separadamente; 
– Não há idéia de continuidade na disciplina; 
– Exceção no estudo dos aglomerantes/agregados que 
precedem o estudo do concreto; 
Como estudar os materiais? 
Aplicação dos Princípios de Ciência dos Materiais: 
– A partir do estudo de pastas cimento portland 
endurecidas; 
– Relação entre sua microestrutura e seu 
comportamento macroscópico; 
– Materiais fibrosos em matrizes frágeis também 
são estudados. 
Enfoque científico 
Princípio básico 
O comportamento do 
material depende da 
microestrutura 
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