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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Câmara de Materiais e Processos Construtivos Aula 06 Disciplina: Materiais de Construção Civil I 1 Metais ferrosos: Aços As ligas ferrosas possuem inúmeras vantagens e algumas limitações quando comparadas com as ligas não ferrosas, incluindo principalmente: • massa específica relativamente alta; • baixa condutividade elétrica; • susceptibilidade à corrosão em alguns ambientes. 2 Metais ferrosos 3 Aço: Aços: ligas metálicas ferrosas com teor de carbono de 0,008% até 2,11%. Ferros fundidos: ligas metálicas ferrosas com teor de carbono acima de 2,11% até 6,67%, mas que raramente ultrapassam 4%. O que é aço ? • é uma liga metálica • compostos principais – Fe - C – 0,008 % < C < 2,1% • É denso, bom condutor de eletricidade e calor, opaco e apresenta comportamento elasto- plástico. • Possui estrutura cristalina. • outros componentes – cromo – manganês – níquel – contaminantes: • Enxofre • Silício, • Fósforo • 2,11% < C < 6,67%: ferro fundido • Aço p/ concreto armado: 0,18 a 0,25%C Matéria prima: minério de ferro, coque (combustível)* e calcário (fundente**). Produção dos produtos siderúrgicos A fabricação pode ser dividida em quatro etapas: 1. Preparação ou tratamento do minério de ferro; 2. Redução; 3. Refino; 4. Laminação. * Chama-se coque o material carbonáceo sólido obtido a partir da destilação do carvão mineral em fornos. ** substância utilizada para retirar as impurezas existentes no metal (ex: óxidos) e tornar a escória mais fluida. 5 1. Preparação da carga ou sinterização Grande parte do minério de ferro (finos) é aglomerada utilizando-se cal e finos de coque. O produto resultante é chamado de sinter. 6 minério 2. Redução As matérias-primas, agora preparadas, são carregadas no alto forno. O ar pré-aquecido a uma temperatura de 1000°C é soprado pela parte de baixo do alto forno. O coque, em contato com o oxigênio, produz calor que funde a carga metálica e dá início ao processo de redução do minério de ferro, transformando-o em um metal líquido: o ferro gusa. O gusa é uma liga de ferro e carbono (aproximadamente 5%). 7 escória 3. Refino Aciarias* são utilizadas para transformar o gusa líquido ou sólido e sucata de ferro e aço em aço líquido. Nesta etapa, parte do carbono contido no gusa é removida juntamente com impurezas. A maior parte do aço líquido é solidificada em equipamentos de lingotamento contínuo para produzir semi-acabados, lingotes (barras de aço de seção quadrada) ou tarugos. * é a unidade de uma usina siderúrgica onde existem máquinas e equipamentos voltados para o processo de transformar o ferro gusa em diferentes tipos de aço. 8 aciaria O aço obido tem granulação grosseira, é quebradiço e de baixa resistência. Por isso passa por tratamento mecânico que os transformam em produtos com características adequadas a utilização. 4. Laminação Os semi-acabados, lingotes e blocos são processados por equipamentos chamados laminadores e transformados em uma grande variedade de produtos siderúrgicos cuja nomenclatura depende de sua forma e/ou composição química. 9 Produção do aço matéria prima (minério de ferro) alto-forno ( ~1500 oC) ferro gusa 3% carbono Aciaria (reduz C) Aço Escória (óxidos) Coque (combustível à base de carvão mineral) CaO, ar PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO DOS METAIS FUNDIÇÃO DEFORMAÇÃO MECÂNICA A QUENTE A FRIO TREFILAÇÃO LAMINAÇÃO FORJAMENTO PRENSAGEM EXTRUSÃO Tratamento Mecânico do Aço 1. Fundição é o processo de conformação que consiste na fusão do metal, sendo o mesmo, em seguida, vertido em moldes que possuem o formato da peça que se quer produzir, esperando, posteriormente, a sua solidificação e desforma. Tratamento Mecânico do Aço • 2.Deformação mecânica é o processo de conformação que consiste em deformar plasticamente o metal, através esforços mecânicos sucessivos, sem, no entanto, o metal entrar no estado líquido. Tratamento Mecânico do Aço • Laminação:modificação da seção transversal de um metal na forma de barra, lingote, placa, fio, ou tira, etc., pela passagem entre dois cilindros com geratriz retilínea ou contendo canais entalhados de forma mais ou menos complexa. Tratamento Mecânico do Aço – A quente • Deformação plástica à quente (~1200oC) • Aços CA 25 e CA 50 Forjamento: compressão sobre um material dúctil, de tal modo que ele tende a assumir o contorno ou perfil da ferramenta de trabalho. Tratamento Mecânico do Aço – A quente Extrusão: material é forçado através de uma matriz adquirindo assim a forma pré determinada. Trefilação: matéria-prima é estirada através de uma matriz em forma de canal convergente (TREFILA) por meio de uma força trativa aplicada do lado de saída da matriz. Tratamento Mecânico do Aço – A frio Deformação plástica a frio Encruamento e acerto de bitola Aumenta o limite elástico do material e reduz a ductilidade. Fios para CA - Cordoalhas e fios para CP Aço CA 60 Tratamento Mecânico do Aço – A frio Encruamento – modificação da microestrutura deformação mecânica a frio – temperatura abaixo de 700 oC grãos são deformados > resistência mecânica > dureza < ductilidade < estricção < alongamento < resistência à corrosão O metal é um sólido com cristais de tamanho uniforme. Quando submetido a esforços que tendem a deformá-lo a frio, os grãos tendem a se orientar no sentido da deformação: é o encruamento. Tratamentos dos aços Decapagem – limpeza do aço – elimina óxidos provenientes da laminação – banhos ácidos – diminuir desgastes de ferramentas ou permitir tratamentos superficiais Têmpera – aquecimento e resfriamento – aquecimento ~950 oC – resfriamento brusco em água ou óleo – Microestrutura: martensita – > dureza – > resistência mecânica – < ductilidade e tenacidade TÊMPERA TEMPO T E M P E R A T U R A 1. Barras (vergalhões) e fios – NBR 7480/2007*; 2. Aços para concreto protendido; 3. Treliças; 4. Telas; 5. Aço inoxidável. Empregos do aço na construção civil: *NBR 7480/2007 – Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado. 19 Barras e fios Barras: são segmentos retos com comprimento normalmente compreendido entre 10 m e 12 m. Fios: são elementos e diâmetro nominal inferior ou igual a 12 mm, fornecidos em rolos de grande comprimento. Classe A: são as barras e fios laminados a quente. Classe B: são as barras e fios encruados a frio. 20 AÇO - APLICAÇÕES VERGALHÕES DE AÇO Aço CA-50 • Deve atender aos requisitos estabelecidos pela NBR 7480; • É comercializado em barras retas com comprimento de 12 m; • Apresenta em sua superfície nervuras oblíquas; • Podem ser fornecidos em rolos com bitolas até 12,5 mm e em barras retas com bitolas variando entre 6,3 a 40 mm. • São usados em estruturas de concreto armado de casas, edifícios, barragens, pontes e estradas e em pré moldados CA = Concreto Armado 50, 60, 25 = valor característico da resistência de escoamento do aço em kgf/mm², ou seja, significa o valor de tensão sob o qual o aço começa a se alongar, deformar (500, 600, 250 Mpa). Sigla Indicativa: CA-25 CA-32* CA-40* CA-50 Categoria usada para barras. CA-60 Categoria existente apenas para fios. *não pode ser comercializado no Brasil. 22 Observação 1” = 25,4 mm 23 Diâmetros das barras de aço usados na construção civil Fio: arame recozido (1 kg, 35 kg ou 60 kg). Vergalhão 24 CA -50 c/ mossas AÇO - APLICAÇÕES AÇO - APLICAÇÕES Aço CA-25 • Uso menos comum nas estruturas de concreto armado; • É produzidode acordo com a NBR 7480/2007; • Diferencia-se visualmente do CA-50 por apresentar uma superfície lisa. • Também é comercializado em barras retas com comprimento de 12 m. • As dimensões comerciais são as mesmas encontradas para o aço CA-50. • São aplicados em estruturas de concreto armado, armaduras de pré- moldados e tirantes, etc. AÇO - APLICAÇÕES VERGALHÕES DE AÇO Aço CA-60 • Deve atender aos requisitos estabelecidos pela NBR 7480/2007; • São encontrados mais comumente em rolos, mas também podem ser comercializados em barras de 12 m de comprimento; • Apresenta em sua superfície nervuras oblíquas para garantir uma melhor aderência ao concreto; • Caracterizam-se pela sua alta resistência, além de proporcionar estruturas de concreto armado mais leves. • São usados em estruturas leves de concreto armado de casas e edifícios, armaduras para pré - moldados, produção de telas soldada, entre outros. AÇO - APLICAÇÕES VERGALHÕES DE AÇO Aço CA-60 Estribos AÇO APLICAÇÕES Arame Recozido • Usado na amarração de estruturas de concreto armado; • Apresenta elevado grau de maleabilidade; • Resistência a tração de 400MPa; • É comprado em rolos de 1kg, 35 kg e 60 kg AÇO - APLICAÇÕES TRELIÇAS A treliça metálica, comumente chamada de armação treliçada, é uma estrutura formada por duas treliças unidas pelo vértice. As diagonais proporcionam rigidez ao conjunto e excelentes condições de transporte e manuseio. São confeccionadas com fios de CA-60, trefilados ou laminados a frio, com baixo teor de carbono e, portanto, soldáveis, podendo a armadura ser lisa ou nervurada. A tendência é a utilização dos fios nervurados. Laje treliçada Treliça plana 31 AÇO - APLICAÇÕES TELAS SOLDÁVEIS Tela soldada é uma armadura pré-fabricada, destinada a armar concreto, em forma de rede de malhas, constituída de fios de aço CA-60 nervurados longitudinais e transversais, sobrepostos e soldados em todos os pontos de contato (nós). Reforço para revestimento de argamassa Ligação entre alvenaria/estrutura Armação para concreto AÇO APLICAÇÕES Prego • Usado para as mais diversa aplicações, existe mais de 1000 tipos de pregos. • Pregos com cabeça: podem ser aplicados na marcenaria, fixação das peças de madeira na cobertura, fechamento de fôrmas, assentamento de esquadrias, entre outras. • Prego Telheiro: usado na fixação de telhas fibrocimento. • Prego com cabeça dupla: fechamento de fôrmas, tem como vantagem sobre o com cabeça o fato de possibilitar um fácil arranque na desforma sem danificar a madeira. AÇO APLICAÇÕES Produtos em Aço Galvanizado TELHAS AÇO APLICAÇÕES Produtos em Aço Galvanizado CALHAS AÇO APLICAÇÕES Produtos em Aço Galvanizado CONDUTORES DE ÁGUA PLUVIAIS E RUFOS Aços para concreto protendido - CP Fios; Cordoalhas. Principais produtos: 37 Estrutura: 60 metros total, sendo 50 metros em balanço e dez metros de engaste. Pórtico dos Reis Magos – Natal/RN 38 5. Aço inoxidável Caracteriza-se por uma resistência à corrosão superior à dos outros aços. Deve resistir à corrosão de soluções aquosas, gases/quentes ou líquidos de alto ponto de ebulição até a temperatura de cerca de 650° C. 39 Liga de ferro + cromo. Teor mínimo de 12% de cromo. Guarda corpo 40 Corrimão 41 Aços que devido à sua resistência, ductibilidade e outras propriedades, são adequados para uso em elementos que suportam cargas. 42 Produtos metálicos estruturais Perfis; Conectores (chumbadores, parafusos, eletrodos e arames de solda). Principais empregos na construção civil Pilares; Vigas; Coberturas; Estacas para fundações. 43 44 45 46 47 48 49 50
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