Metais na construção civil

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i 
SUMÁRIO 
 
Materiais metálicos – definições ....................................................................... 01
Características gerais dos metais ..................................................................... 01
Estrutura cristalina dos metais .......................................................................... 01
Estados alotrópicos do ferro .............................................................................. 02
Propriedades dos constituintes metalográficos ................................................. 03
Tratamento dos aços ......................................................................................... 03
Crescimento dos grãos ..................................................................................... 03
Recristalização de grãos deformados por trabalho mecânico à quente ........... 03
Deformação a frio (encruamento) ..................................................................... 04
Normalização .................................................................................................... 04
Têmpera ............................................................................................................ 04
Recozimento ..................................................................................................... 04
Revenido ........................................................................................................... 05
Tratamento isotérmico dos aços ....................................................................... 05
Propriedade dos metais .................................................................................... 06
Densidade ........................................................................................................ 06
Propriedades térmicas ..................................................................................... 06
Propriedades elétricas e magnéticas ............................................................... 06
Propriedades químicas ..................................................................................... 06
Propriedades mecânicas – definições .............................................................. 06
Propriedades mecânicas .................................................................................. 07
Resistência à tração ......................................................................................... 07
ii 
Alongamento e estricção .................................................................................. 08
Diagrama tensão x deformação verdadeiro ...................................................... 09
Resistência à compressão ................................................................................ 10
Dobramento ....................................................................................................... 10
Resistência à ruptura transversal ...................................................................... 11
Dureza ............................................................................................................... 11
Fluência ............................................................................................................. 12
Fadiga ............................................................................................................... 12
Obtenção do aço para concreto armado ........................................................... 13
Aços para concreto armado .............................................................................. 14
Referências bibliográficas ................................................................................. 17
 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 1 
 
Materiais Metálicos 
 
Definições: 
 
Metais: do ponto de vista tecnológico, o metal é 
um elemento químico que existe como cristal ou 
agregado de cristais no estado sólido e é caracte-
rizado pelas seguintes propriedades: 
• Alta dureza; 
• Grande resistência mecânica; 
• Elevada plasticidade (grandes deformações 
sem ruptura); 
• Boa condutibilidade térmica e mecânica; 
• Etc. 
 
Minerais: são metais encontrados diretamente na 
natureza ou na forma combinada com outros ele-
mentos. 
 
Minérios: são os minerais dos quais se podem 
extrair os metais. São os modos como normalmen-
te os metais se encontram na natureza, em forma 
de misturas de metais ou compostos de metais e 
impurezas, sempre com a possibilidade de serem 
processados economicamente. 
 
Jazida ou depósito: massa de minérios ou mistu-
ra de minérios existentes na superfície ou no inte-
rior da terra em quantidades suficientes para se-
rem explorados economicamente. 
 
Ligas: são os produtos metalúrgicos provenientes 
da mistura ou da combinação de um ou mais me-
tais entre si ou com outros elementos, apresentan-
do propriedades mecânicas e tecnológicas melho-
res que a dos metais puros. Podem ser obtidas 
através de processos de fusão, pressão, eletrólise, 
aglutinação, metalurgia associada, etc. 
 
Metalurgia: é o estudo das propriedades dos me-
tais, das mudanças dessas propriedades através 
de tratamentos especiais, dos processos de fabri-
cação, da constituição e estrutura dos metais e 
ligas, etc. 
 
Obtenção dos metais 
A partir do minério, a obtenção de um metal passa 
pelas fases de mineração e metalurgia. 
A mineração compreende a colheita do minério (a 
céu aberto ou subterrânea) e a sua concentração, 
que consiste em separar os minérios utilizáveis dos 
economicamente pobres através da eliminação da 
ganga (areia, argila, organismos, etc.). 
A concentração poderá ser feita por processos 
mecânicos ou químicos. 
 
Processos mecânicos: 
• Fragmentação ou trituração: o minério é que-
brado em pedaços menores; 
• Classificação: separação das pedras inúteis; 
• Levigação: separação dos materiais por dife-
rença de densidade através de lavagem em 
água corrente; 
• Flotação: mistura de óleo e água ao minério 
seguida de insuflação de ar, fazendo com que 
se forme uma espuma rica em minério que é co-
lhido posteriormente na superfície da mistura; 
• Separação magnética: um equipamento magné-
tico atrai o metal separando-o das impurezas; 
• Lavagem simples; 
• etc. 
 
 
Processos químicos: 
• Ustulação: aquecimento do minério sob forte 
jato de ar provocando a sua decomposição ou 
oxidação; 
• Calcinação: aquecimento ao fogo. 
 
Na etapa da metalurgia, ocorre a extração do me-
tal puro do minério através de processos como: 
 
• Redução: fusão do minério com carbono ou 
óxido de carbono em fornos de alta temperatu-
ra; 
• Precipitação química: reações simples da qual 
resulta o metal puro; 
• Eletrólise: para minérios que possam ser dissol-
vidos na água; 
• etc. 
 
 
Características gerais dos metais 
 
Estrutura Cristalina dos Metais 
 
Reticulados cristalinos: os metais ao se solidifi-
carem cristalizam-se, isto é, assumem posições 
relativamente definidas e ordenadas, formando 
uma figura geométrica regular que é o cristal. 
 
Existem sete sistemas cristalinos que, de acordo 
com a disposição dos átomos, dão origem a 14 
tipos de reticulados. 
 
A maioria dos metais (cerca de dois terços) cristali-
za deacordo com três tipos de reticulados: 
 
• Reticulado cúbico centrado: em que os áto-
mos se dispõem nos vértices e no centro de um 
cubo. Ex.: ferro à temperatura ambiente (forma 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 2 
 
alotrópica alfa), cromo lítio, molibdênio, tungstê-
nio, etc. 
 
 
 
 
 
• Reticulado cúbico de face centrada: em que 
os átomos se dispõem nos vértices e nos cen-
tros das faces de um cubo. Ex.: ferro acima de 
912 ºC (forma alotrópica gama), alumínio, co-
bre, chumbo, níquel, prata, etc. 
 
 
 
• Reticulado hexagonal compacto: em que os 
átomos se localizam em cada vértice e no cen-
tro das bases de um prisma hexagonal, além 
de três outros átomos que se localizam nos 
centros de três prismas triangulares alternados. 
 
 
 
Alotropia ou polimorfismo: é a propriedade que 
certos metais (como o ferro) apresentam de possu-
írem reticulados cristalinos diferentes conforme a 
temperatura. 
 
Estados alotrópicos do ferro 
A alotropia do ferro é muito importante sob o ponto 
de vista da produção do aço. A forma alotrópica 
gama pode dissolver carbono até uma porcenta-
gem de aproximadamente 2%, ao passo que a 
forma alfa dissolve apenas uma quantidade míni-
ma de carbono, da ordem de 0,02% (a 727ºC). Es-
se fato tem grande importância no tratamento tér-
mico dos aços. 
 
Ferro alfa (α) ou ferrita: é o ferro que ocorre entre 
a temperatura ambiente e 910ºC. Sua estrutura é 
cúbica de corpo central e não permite formar liga 
com o carbono. É dúctil, usinável e apresenta a 
propriedade de ser magnética até a temperatura 
de 780ºC. 
 
Ferro gama (γ): é o ferro que ocorre entre as tem-
peraturas de 910 e 1400ºC. Apresenta estrutura 
cúbica de face centrada que melhor permite a so-
lubilidade do carbono. É dúctil e suave. 
 
Ferro delta (δ) ou ferrita delta: é o ferro que ocor-
re entre 1400 e 1539ºC (temperatura de fusão do 
ferro). Possui estrutura cúbica de corpo central. 
 
Os pontos máximos de temperatura para cada es-
tado alotrópico (910ºC, 1400ºC e 1539ºC) são os 
que se denominam pontos críticos. 
 
 
 
 T (ºC) 
 
 
 1539 
 Ferro delta 
 (δ) 
 1400 
 Ferro gama 
 (γ) 
 910 
 
 780 
 Ferro alfa 
 (α) Ferro magnético 
 
 
 Tempo (horas) 
 
 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 3 
 
 
Propriedades dos constituintes metalográficos 
 
 Características Resistência à Tração (Kg/mm2) Dureza (H) 
Alongamento (λ) 
(%) 
 
Ferrita 
É o ferro no estado alotrópico alfa que, em solução, contém traços 
de carbono. Apresenta baixa dureza e resistência à tração e ele-
vada ductilidade e resiliência. 
 
30 
 
90 
 
40 
 
Cementita 
É o carboneto de ferro (Fe3C) contendo 6,67% de carbono. Apre-
senta elevada dureza e resistência e baixa ductilidade (quebradi-
ça) 
 
200 
 
650 
 
0 
Austenita Solução sólida
(1) de ferro e cementita. Só é estável acima de 
723ºC. Possui boa resistência e tenacidade. Não é magnética. ---- ---- ---- 
Perlita 
É a mistura mecânica de 88% de ferrita e 12% de cementita na 
forma de lâminas ou lamelas finas. As propriedades mecânicas da 
perlita são intermediárias entre as da ferrita e as da cementita. 
70 
 
250 
 
10 
(1)Solução sólida: liga homogênea de duas ou mais substâncias que, em certas proporções, se misturam completamente no estado 
sólido de modo que seus cristais ou grãos tenham todos a mesma composição. 
 
 
Tratamento dos aços 
Os aços, conforme a sua utilização podem ser 
submetidos a diversos tipos de tratamento a fim de 
obter determinadas propriedades. O tratamento 
pode ser térmico, termoquímico ou a frio (encrua-
mento). 
 
Tratamento térmico 
Antes do estudo do tratamento térmico é importan-
te estudar alguns fenômenos: o crescimento dos 
grãos, a recristalização dos grãos deformados e a 
deformação a frio. 
 
Crescimento dos grãos 
Quando se aquece o aço acima de 723ºC (tempe-
ratura crítica), os cristais existentes sofrem trans-
formações e os grãos crescem fazendo com que o 
aço adquira uma textura de grãos graúdos. Este 
fenômeno ocorre quando o aço permanece por 
longo tempo à temperatura de apenas alguns 
graus acima da zona crítica (zona limitada pelas 
linhas que marcam a passagem de ferro alfa a fer-
ro gama) ou quando o aço é submetido à tempera-
tura elevada, ainda que por pouco tempo. 
 
 
 
Influência da temperatura e do tempo sobre o tamanho dos grãos 
Com o resfriamento, o aço resultante apresenta 
grãos de dimensões (graúdos e pequenos) e dis-
posições que dependem dos grãos originais antes 
do aquecimento. 
O material com grãos graúdos apresenta menor 
coesão e maior facilidade de propagação de fissu-
ras no seu interior tornando-se quebradiço. Desse 
modo, em igualdade de condições, os de granula-
ção fina têm melhores propriedades mecânicas. 
Quando ocorre um superaquecimento acima de 
1150ºC o aço fica quebradiço e sua regeneração 
não é mais possível, não sendo mais apropriado 
para emprego em estruturas de concreto armado. 
 
Recristalização de grãos deformados por traba-
lho mecânico à quente 
Chama-se trabalho mecânico à quente a lamina-
ção, o forjamento e o estiramento do aço acima da 
zona crítica (720ºC). Os grãos deformados acima 
da zona crítica recristalizam-se rapidamente sob a 
forma de novos pequenos grãos, o que não ocorre 
à temperatura ambiente. Acima da zona crítica, o 
aço é mais mole e, portanto, mais fácil de traba-
lhar. 
 
 
Deformações abaixo e acima da zona crítica 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 4 
 
Deformação a frio (encruamento) 
O encruamento consiste em submeter o aço a um 
trabalho mecânico à temperatura abaixo da zona 
crítica, deformando os grãos do material. 
Este tratamento altera algumas propriedades do 
material como, por exemplo, o aumento da resis-
tência ao escoamento, da dureza, da fragilidade e 
diminuição do alongamento, da estricção e da re-
sistência à corrosão. 
Os aços podem ser encruados propositalmente 
(por tração, compressão ou torção) com o objetivo 
de melhorar algumas propriedades que são úteis 
em determinadas aplicações. 
O aço encruado começa a recristalizar-se acima de 
500ºC e com aquecimentos próximos de 600 a 
700ºC o material readquire as suas propriedades 
iniciais (menor resistência ao escoamento, maior 
ductilidade, etc.). Este fato é de extrema relevância 
quando ocorre, por exemplo, um incêndio em es-
truturas metálicas ou de concreto armado executa-
dos com aços que receberam tratamento mecânico 
a frio. 
 
Tipos de tratamento 
Tratamento térmico dos metais: 
Os tratamentos térmicos consistem em submeter o 
aço a determinada temperatura e depois resfriá-lo 
segundo certas regras com o objetivo de conferir 
determinadas propriedades ao material. 
 
a) Normalização 
O aço é aquecido a uma temperatura superior à 
crítica durante um tempo suficiente à total trans-
formação em austenita e, em seguida, é resfriado 
ao ar livre. 
Serve para eliminar as tensões internas que apa-
recem naturalmente nos processos de laminação e 
outras formas de moldagem, formando assim uma 
estrutura homogênea. É aplicável nos aços com 
baixo teor de carbono. Com a normalização o ma-
terial torna-se mais dúctil e menos quebradiço. 
 
b) Têmpera 
A têmpera consiste no aquecimento do metal até a 
temperatura de formação da austenita por um 
tempo determinado e em seguida no seu resfria-
mento brusco. Para o resfriamento rápido, utiliza-
se a água fria ou salmoura (têmpera violenta) ou 
óleo ou chumbo (têmpera branda). 
O resfriamento pode dar origem a diversos tipos de 
cristais, conforme a velocidade em que a tempera-
tura é reduzida. A têmpera aumenta a dureza,o 
limite de elasticidade, a resistência à tração e dimi-
nui o alongamento e a tenacidade. 
 
 
 
 
Mecanismo da têmpera dos aços comuns 
 
c) Recozimento 
O recozimento consiste no reaquecimento do metal 
a temperaturas superiores ou inferiores à crítica e 
no subseqüente resfriamento lento. Este tratamen-
to tem por objetivo eliminar as tensões internas 
que por ventura existam na peça. 
 
 
 
 
Mecanismo de recozimento nos aços comuns 
 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 5 
 
d) Revenido 
O processo é semelhante ao do recozimento, po-
rém o metal é aquecido à temperatura inferior à 
crítica e tem a finalidade de corrigir defeitos (desu-
niformidades, tensões internas, grãos de dimen-
sões diferentes das desejadas, etc.) surgidos du-
rante a têmpera ou recozimento. 
Como exemplo da ação do revenido temos a figura 
abaixo representada por três molas produzidas 
com material temperado (T), recozido (Rc) e tem-
perado revenido (TRv). 
 
 
 
Efeito dos tratamentos térmicos sobre molas 
 
Na aplicação de uma carga baixa, verifica-se a 
deformação permanente no caso da mola recozida 
(Rc) e a ruptura súbita para a mola temperada (T). 
No caso do temperado revenido (TRv), mesmo 
para cargas maiores, a mola ainda apresenta um 
comportamento elástico. 
 
e) Tratamento isotérmico dos aços 
O aço é aquecido a temperatura superior à crítica 
e resfriado rapidamente até uma temperatura de-
terminada, sem que sofra transformação alguma. 
Em seguida, é mantido à mesma temperatura um 
tempo suficiente para que o efeito seja homogêneo 
em toda a peça. 
Este tipo de tratamento é chamado patenting e se 
faz em fios de alta resistência. Estes fios de aço 
com teores de carbono entre 0,5 a 0,7% são obti-
dos por laminação seguido de trefilação. Depois de 
várias passagens na trefilação o aço está frágil e, 
para diminuir mais a seção sem que o fio se rom-
pa, faz-se o tratamento patenting, pela elevação da 
temperatura acima da crítica e resfriamento em 
banho de sais ou chumbo à temperatura do trata-
mento. 
 
 
Etapas da transformação isotérmica 
 
 
————————————————————————— 
Laminação 
 
 
 
Seqüência de operações de laminação à quente 
 
 
————————————————————————— 
Trefilação 
 
 
 
 Seção de uma matriz de trefilagem 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 6 
 
Propriedades dos metais 
 
As propriedades mecânicas dos metais são as que 
apresentam maior importância para uso na enge-
nharia. São aquelas relacionadas com a resistên-
cia que os metais oferecem quando sujeitos às 
solicitações de natureza mecânica, como tração, 
compressão, torção, choque, cargas cíclicas, etc. 
O conhecimento das propriedades físicas e quími-
cas dos metais também é importante na sua esco-
lha e utilização. 
As propriedades dos metais podem ser melhora-
das através de processos de solidificação, de 
transformação, de controle dos tamanhos dos 
grãos dos metais, etc., conforme requer as diver-
sas finalidades de utilização (na construção civil, 
na construção mecânica, etc.). 
 
Massa específica (densidade): é a relação entre 
a massa e o volume do material. 
 
Metal 
Densida-
de 
(g/cm3) 
Ponto de 
fusão (ºC) 
k(*) 
(cal/cm/s/ºC) 
Lítio 0,53 ---- ---- 
Alumínio 2,70 660 0,52 
Zinco 7,13 419 0,30 
Ferro 7,87 1.539 0,18 
Cobre 8,96 1.083 1,00 
Estanho 7,30 232 ---- 
Chumbo 11,34 327 0,09 
Ouro 19,32 1.063 ---- 
Magnésio 1,74 650 ---- 
Mercúrio 13,60 38,87 ---- 
(*) Condutibilidade térmica relativa, tomando o cobre como unidade. 
 
Propriedades térmicas 
 
Coeficiente linear de dilatação térmica: expres-
sa a alteração dimensional decorrente da elevação 
da temperatura. 
 
Poder calorífico: quantidade de calor necessária 
para elevar de uma unidade de temperatura a 
massa unitária de um material homogêneo. 
 
Calor específico: relação entre a capacidade de 
armazenar calor do material e a da água, isto é, a 
quantidade de calor necessária para elevar a mas-
sa unitária de um material de 1ºC de temperatura 
para a quantidade de calor necessária para elevar 
de 1ºC a mesma quantidade de água. 
 
Propriedades elétricas e magnéticas 
 
Condutibilidade elétrica: é a capacidade do metal 
transmitir ou conduzir corrente elétrica. 
Resistividade elétrica: é a recíproca da condutibi-
lidade elétrica. 
 
Permeabilidade: é a habilidade de um material ser 
magnetizado. 
 
Propriedades químicas 
Estão relacionadas à resistência que os metais 
oferecem ao ataque pelo meio ambiente (corrosão) 
ou ao efeito da temperatura (oxidação). 
 
Propriedades mecânicas - definições 
 
Deformação: é a alteração dimensional que se 
verifica no material como resultado da carga apli-
cada. Normalmente é expressa em porcentagem, 
exceto na torção, cujo ângulo de torção é medido 
em radianos. 
 
Resistência: é a carga ou tensão máxima supor-
tada pelo material dentro de determinadas condi-
ções. Por exemplo: resistência elástica, resistência 
à carga máxima, resistência à ruptura, etc. 
 
Ductilidade: corresponde à capacidade de um 
material poder ser deformado apreciavelmente 
antes de se romper. Os materiais não dúcteis são 
chamados de frágeis. 
 
Maleabilidade: é a propriedade do metal sofrer 
deformações no sentido externo de sua forma. 
 
Tenacidade: corresponde à capacidade do mate-
rial deformar-se plasticamente e absorver energia 
antes de se romper. A tenacidade pode ser medida 
pela quantidade de trabalho por unidade de volu-
me do material, necessário para levar o material 
até a ruptura, sob carga estática. 
 
Resiliência: corresponde à capacidade de um 
metal absorver energia quando deformado elasti-
camente e devolvê-la, quando descarregado do 
esforço que provocou a deformação. 
 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 7 
 
 
 
As áreas hachuradas indicam a quantidade de tra-
balho por unidade de volume que pode ser realiza-
da em um material sem causar deformação per-
manente (resiliência) ou sem causar a ruptura (te-
nacidade). 
 
 
Representação esquemática de valores comparativos de 
resiliência e tenacidade de dois tipos de aço 
 
Da análise do diagrama acima, que compara a 
tenacidade e a resiliência de um aço de baixo car-
bono e um de alto carbono, podemos depreender: 
 
Tipo de 
Aço 
Limite de 
Escoamento 
Resistência 
à Tração Tenacidade Resiliência
Alto C Maior Maior Menor Maior 
Baixo C Menor Menor Maior Menor 
Coeficiente de segurança: 
É um número empírico pelo qual é dividida a resis-
tência do material escolhido. 
 
Tensão admissível de trabalho: 
É o resultado da divisão da resistência do material 
pelo coeficiente de segurança. 
 
O coeficiente de segurança faz, portanto, que a 
tensão de trabalho de um material corresponda a 
um valor inferior à sua resistência. 
 
Inúmeras são as razões pelas quais é adotado o 
coeficiente de segurança: 
 
• deterioração sofrida pelos materiais pela ação 
do meio ambiente; 
• variações na distribuição das tensões adotadas 
no projeto; 
• surgimento ocasional de sobrecargas; 
• dificuldade de se garantir a perfeição na fabri-
cação das peças metálicas; 
• etc. 
 
Ensaios mecânicos: 
São ensaios realizados em laboratórios que têm 
por objetivo determinar as propriedades mecânicas 
dos materiais. São executados em rigorosa obedi-
ência às normas técnicas utilizando-se de amos-
tras (corpos de prova) dos materiais cujas proprie-
dades se quer medir. A conclusão quanto aos re-
sultados obtidos nos ensaios deverá ser feita após 
o cotejo com as especificações. 
 
 
Propriedades mecânicas 
 
Resistência à tração 
É obtida através da relação entre a força aplicada 
em um corpo de prova e a área de sua seção 
transversal. Trata-se de uma importante proprieda-
de do aço empregado na construçãocivil. Quando 
se submete um corpo de prova metálico a uma 
carga de tração de forma gradativa e crescente, 
ocorre também uma deformação progressiva no 
sentido do comprimento do material. 
De posse dos diversos valores das tensões e das 
respectivas deformações, poderá ser construído 
um diagrama tensão x deformação específica. 
A tensão será calculada através da divisão da car-
ga pela área da seção transversal do corpo de 
prova e a deformação específica, através do cálcu-
lo percentual da deformação ocorrida em um de-
terminado segmento do corpo de prova. 
Representação esquemática da resiliência e tenacidade 
mediante gráfico tensão (σ) x deformação (ε) 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 8 
 
O diagrama nos mostrará o comportamento do 
corpo de prova durante a aplicação da carga: 
Num primeiro trecho – zona elástica – o gráfico 
mostra uma proporção linear entre o alongamento 
e a carga aplicada (proporcionalidade). 
Em seguida, ocorre o escoamento, isto é, uma 
deformação apreciável do corpo de prova para 
uma carga oscilando próximo de um valor constan-
te. 
 
 
 
Cessado o escoamento, o corpo de prova é solici-
tado até atingir a carga máxima registrada durante 
o ensaio, a partir da qual, inicia-se o fenômeno da 
estricção, isto é, um estrangulamento na seção 
transversal do corpo de prova. 
 
A tensão necessária para se chegar ao início do 
escoamento é o limite de escoamento ou resistên-
cia de escoamento e a tensão máxima suportada 
pelo material até o início do estrangulamento é o 
limite de resistência à tração. 
 
Nos aços encruados ou ligados que não apresen-
tam o escoamento natural, o limite de escoamento 
é representado pela tensão sob a qual se produz 
um alongamento permanente e mensurável de, por 
exemplo, 0,2% . 
 
 
 
 
 
 
 
 
Determinação gráfica do limite convencional 
 
 
Alongamento e estricção 
A variação percentual entre o comprimento final no 
momento da ruptura e o comprimento inicial de um 
determinado segmento do corpo de prova é deno-
minada alongamento. 
Da mesma forma obtém-se a estricção ou estran-
gulamento calculando-se a variação percentual da 
área da seção transversal do corpo de prova antes 
e após a ruptura. 
Os valores do alongamento e da estricção caracte-
rizam a ductilidade do material. 
 
 
Diagrama tensão x deformação de um metal dúctil apresentando o 
fenômeno de escoamento 
Diagrama tensão x deformação de um metal sem escoamento 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 9 
 
 
 
A parcela “a”, uniforme, é distribuída ao longo de 
todo o material ensaiado e ocorre até a máxima 
carga que é proporcional à base de medida do 
corpo de prova. A parcela “b” é um alongamento 
localizado que atinge o valor máximo na seção 
estrangulada. 
 
Diagrama tensão x deformação verdadeiro 
O limite de resistência à tração corresponde à ten-
são nominal obtida pela relação entre a carga má-
xima verificada no ensaio e a área da seção trans-
versal do corpo de prova. 
 
Os metais dúcteis que sofrem grande estricção no 
ponto de ruptura apresentam um valor do limite de 
resistência à tração inferior à tensão máxima real, 
dada pelo quociente entre a carga máxima verifi-
cada no ensaio e a área estrangulada da seção 
transversal do corpo de prova. 
 
 
 
Formas típicas do diagrama tensão-deformação de 
alguns metais e ligas: 
 
 
 
 
 
 
 
Representação esquemática da distribuição do alongamento num 
corpo de prova submetido ao ensaio de tração 
Diagrama tensão-deformação nominal e real 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 10 
 
Diagramas tensão-deformação típicos para diver-
sos tipos de aços-carbono no estado recozido: 
 
 
 
Resistência à Compressão 
Quando submetidos à carga de compressão, os 
metais apresentam o mesmo comportamento elás-
tico que na solicitação à tração. 
Na fase plástica o comportamento do metal é dife-
rente; o corpo de prova sofre um alargamento na 
seção transversal adquirindo um formato achatado 
sem que ocorra sua ruptura. Os metais menos dúc-
teis sofrem ruptura por cisalhamento. 
A resistência à compressão de metais dúcteis 
normalmente não é determinada pelas diversas 
restrições que apresenta o ensaio de compressão. 
 
 
 
 
 
 
 
Dobramento 
Quando uma peça está sujeita a esforço de do-
bramento, ocorrem simultaneamente tensões de 
compressão e tração na sua seção transversal. 
O ensaio de dobramento tem por objetivo principal 
a verificação da ductilidade do material. Executa-
se aplicando uma carga no corpo de prova apoiado 
em dois pontos, de modo a deformá-lo lentamente, 
dobrando-o em 180º. O material não deve apre-
sentar rompimento ou fissuras na parte em que a 
peça está sujeita à esforços de tração. É, portanto, 
mais um ensaio qualitativo, de simples análise vi-
sual, do que quantitativo. 
 
 
 
 
 
Esquema de ensaio de dobramento 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 11 
 
 
 
Corpo de prova em fase de dobramento – A peça deve ser dobrada 
em até 180º 
 
 
Resistência à ruptura transversal 
A determinação da resistência à flexão tem maior 
importância para as ligas mais duras e frágeis co-
mo, por exemplo, o ferro fundido, o tungstênio, o 
titânio, etc. 
O ensaio é realizado com corpos de prova apoia-
dos sobre dois apoios e aplicando-se uma carga 
no centro do vão até a ruptura. 
O ensaio permite ainda determinar a flecha corres-
pondente à carga aplicada e construir um diagra-
ma carga x flexão do material ensaiado. 
 
 
 
 
 
Dureza 
A dureza dos metais é determinada com base na 
resistência à penetração superficial que um corpo 
de prova apresenta na aplicação de uma carga, 
efetuada por intermédio de um penetrador em for-
mato esférico ou de pirâmide ou cônico. 
Com a aplicação da carga, resulta uma deforma-
ção (impressão) na superfície do material. As di-
mensões ou profundidade relativas dessa impres-
são constituem a base para apuração de valores 
representativos da dureza. 
O valor da dureza correlaciona-se com algumas 
propriedades mecânicas do material, como a resis-
tência à tração e a ductilidade. 
 
Ensaio de Dureza Brinell: 
No ensaio de dureza Brinell, uma esfera de diâme-
tro D é forçada a penetrar no material através da 
aplicação de uma carga P, resultando em uma 
impressão em formato de uma calota esférica de 
diâmetro d. 
 
 
 
 
 
 
A dureza H será dada pela expressão: 
 
( )222 dDDD PH −−= π 
 
O valor de H será um número que corresponde ao 
valor da dureza Brinell. 
 
Além do método Brinell, temos os ensaios de dure-
za Rockwell e Vickers. Ambos seguem o mesmo 
princípio de ensaio empregado no método Brinell, 
ou seja, baseiam-se na aplicação de uma carga 
que força o penetrador contra a superfície da peça 
que se quer ensaiar. 
 
Relação entre a dureza e a resistência à tração: 
Existe uma relação muito útil sob o ponto de vista 
prático entre a dureza Brinell e a resistência à tra-
ção. Sendo empírica, esta relação só é válida para 
aços-carbono e aços-liga de médio teor em liga. 
 
σt = 0,36 H 
onde: 
σt = limite de resistência à tração, 
H = dureza Brinell. 
 
Corpo de prova sujeito ao ensaio de ruptura transversal 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 12 
 
Ensaios de Dureza 
 
 
 
 
 
Fluência 
Fenômeno de deformação plástica, lenta e progres-
siva das ligas metálicas, que ocorre a medida em 
que a temperatura aumenta, sob carga constante. 
O aumento da temperatura acentua o fenômeno 
porque a deformação plástica torna-se progressi-
vamente mais fácil de iniciar-se e de continuar. 
 
Fadiga 
Em peças sujeitas a variações das cargas aplicadas 
ocorre o aparecimento de flutuações nas tensões 
originadas. Tais tensões podem adquirir um valor 
que, ainda queinferior à resistência estática do ma-
terial, pode levar à sua ruptura, desde que a aplica-
ção das tensões seja repetida inúmeras vezes. 
Os principais fatores que influenciam na resistência 
à fadiga dos metais são: 
• efeito da composição e das condições de fabri-
cação; 
• efeito da freqüência da tensão cíclica; 
• efeito da temperatura; 
• efeito das dimensões das peças ou corpos de 
prova; 
• efeito da forma das peças ou corpos de prova; 
• efeito das condições superficiais; 
• efeito do tratamento superficial; 
• efeitos do meio (corrosivo, oxidante). 
 
 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 13 
 
 Obtenção do aço para concreto armado 
 
Matéria prima: 
A matéria prima básica utilizada na produção de 
barras de aço é a sucata (ferro velho, latarias, reta-
lhos de chapas, cavacos, etc.). 
 
Aciaria: 
A sucata é separada, classificada e carregada ao 
forno elétrico junto com ligas de ferro-manganês, 
ferro-silício, cal, calcários e fundentes em propor-
ções adequadas. 
A fusão dos materiais é feita através de eletrodos 
elétricos à temperatura de 1550ºC. 
Ainda no forno, é colhida uma amostra para análise 
química permitindo verificar a composição dos ele-
mentos e efetuar as correções necessárias. 
Processadas as correções, novas amostras são 
enviadas ao laboratório para análise até atingir a 
composição química desejada. 
Em seguida o aço líquido é utilizado na fabricação 
de palanquilhas através do lingotamento contínuo. 
Ainda na máquina de lingotamento, o aço é solidifi-
cado em uma câmara de refrigeração. 
As palanquilhas são levadas a um leito de resfria-
mento onde são analisadas, inspecionadas e arma-
zenadas. 
 
Laminação: 
Na laminação, as palanquilhas são aquecidas à 
temperatura de 1250 ºC, desbastadas, preparadas 
e acabadas em cilindros até atingir as dimensões e 
formas desejadas. 
Na etapa final de laminação a barra passa por um 
cilindro que dá a conformação das nervuras trans-
formando-se no vergalhão. 
Os vergalhões seguem ao leito de resfriamento 
onde perdem o calor naturalmente. Esta operação é 
denominada normalização. 
Amostras dos vergalhões são coletadas e submeti-
das a ensaios conforme as especificações das 
normas de aço para construção civil. Atendidas as 
exigências da norma, os vergalhões estarão dispo-
níveis à comercialização. 
Com o objetivo de se obter algumas propriedades 
mecânicas do aço como o aumento da resistência à 
tração e da dureza e a diminuição do alongamento, 
da ductilidade, da resistência à corrosão, etc., após 
a laminação, as barras de aço podem ser submeti-
das à chamada deformação à frio ou encruamento. 
Neste processo os aços comuns com resistências 
menores são submetidos a esforços de tração, 
compressão ou torção, individuais ou combinados, 
atingindo resistências maiores. 
 
 
 
 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 14 
 
Aços para Concreto Armado 
 
Introdução: 
Na execução de estruturas em concreto armado, 
empregamos o aço para absorver as solicitações de 
tração impostas aos componentes estruturais. 
Os aços para concreto armado existentes no mer-
cado brasileiro apresentam diferenças quanto à 
resistência à tração, características geométricas, 
tipo de fabricação, dimensão da seção transversal, 
etc. Cabe aos profissionais responsáveis pelo proje-
to, pela execução ou pelo controle tecnológico do 
aço a ser empregado em estruturas de concreto, 
decidirem sobre o emprego do material, avaliando e 
confrontando os resultados com as exigências es-
pecificadas pela NBR-7480, da ABNT que diz res-
peito à “encomenda, fabricação e fornecimento de 
barras e fios de aço destinados a armaduras para 
concreto armado”. 
 
Definições: 
 
Lote: grupo de barras ou fios de procedência identi-
ficada, de mesma categoria e com o mesmo diâme-
tro nominal e configuração geométrica superficial, 
apresentado à inspeção como um conjunto unitário. 
 
Partida: conjunto de lotes apresentados para ins-
peção de uma só vez. 
 
Fornecimento: conjunto de partidas que perfaz a 
quantidade total da encomenda. 
 
Diâmetro nominal (φ): número correspondente ao 
valor, em milímetros, do diâmetro da seção trans-
versal do fio ou da barra. 
 
Classificação: 
a) Conforme o tipo de fabricação e a dimensão da 
seção transversal: 
 
Barras: são produtos de diâmetro nominal igual ou 
superior a 5mm, obtidos exclusivamente por lami-
nação à quente. 
 
Fios: são os produtos de diâmetro nominal igual ou 
inferior a 10mm, obtidos por trefilação ou processo 
equivalente. 
 
b) Conforme o valor característico da resistência de 
escoamento, nas seguintes categorias: 
 
Barras: são classificadas nas categorias CA-25 e 
CA-50. 
 
Fios: na categoria CA-60. 
c) Conforme o processo de fabricação, as barras e 
os fios de aço para concreto armado classificam-
se em: 
 
Barras: obtidas por laminação à quente, sem sofrer 
posterior deformação à frio, com escoamento defi-
nido caracterizado por patamar no diagrama tensão 
x deformação. 
 
Fios: obtidos por deformação à frio, sem patamar 
no diagrama tensão x deformação. 
 
Exigências gerais: 
As barras e fios de aço destinados à armadura de 
concreto armado deverão: 
• apresentar suficiente homogeneidade quanto às 
suas características geométricas; 
• apresentar configuração das nervuras (ou mos-
sas) tal que não permita a movimentação da bar-
ra dentro do concreto; 
• ser isentos de defeitos prejudiciais, tais como 
fissuras, esfoliações, corrosão, dobras e carepa; 
• quando barras, apresentar massa real igual à 
sua massa nominal com tolerância de 6% para 
diâmetro nominal igual ou superior a 10mm e de 
10% para diâmetro nominal inferior a 10%; 
• quando fios, tolerância de 6%; 
• ter comprimento normal de fabricação de 11m 
com tolerância de 9%; 
• apresentar marca de laminação em relevo, iden-
tificando o fabricante, a categoria e o diâmetro 
nominal; 
• quando não tiver nervuras, a identificação deve 
ser feita com etiquetas ou marcas em relevo; 
 
Embalagem: 
As barras e os fios são fornecidos em feixes ou 
rolos com etiquetas que contenham o nome do fa-
bricante, a categoria, e o diâmetro nominal. 
 
Encomenda: 
O comprador de barras e fios de aço deve indicar 
na encomenda: 
 
• número da norma – NBR 7480; 
• diâmetro nominal e a categoria; 
• a quantidade em toneladas; 
• comprimento e a sua tolerância; 
• o tipo de embalagem; 
• outros requisitos que considerar importante. 
 
Condições específicas: 
Requisitos de propriedades mecânicas de tração: 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 15 
 
Tabela 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A resistência de escoamento de barras e fios de 
aço pode ser caracterizada por um patamar no dia-
grama tensão-deformação ou calculada pelo valor 
da tensão sob carga correspondente à deformação 
permanente de 0,2%. 
Pode também ser calculada pelo valor da tensão 
sob carga correspondente à deformação de 0,5%. 
Se houver divergência, prevalece o valor corres-
pondente à deformação permanente de 0,2%. 
 
Requisitos de propriedades mecânicas de do-
bramento: 
O corpo de prova deve ser dobrado a 180º em um 
pino com diâmetro conforme a tabela 1, sem ocor-
rer ruptura ou fissuração na zona tracionada. 
 
Características complementares: 
As barras da categoria CA-50 são obrigatoriamente 
providas de nervuras transversais ou oblíquas. 
 
O comprador deve ter livre acesso aos locais em 
que as peças encomendadas estejam sendo fabri-
cadas, examinadas ou ensaiadas, tendo o direito de 
inspecioná-las diretamente ou através de inspetor 
credenciado. 
O inspetor deve verificar os defeitos e o comprimen-
to do material em estado normal de fornecimento. 
 
Amostragem: 
Para verificação das propriedades mecânicas e 
características próprias das barras e fiosde aço 
destinados a armaduras para concreto armado de-
ve ser feita uma amostragem conforme os seguin-
tes procedimentos: 
Formação dos lotes: 
O produtor ou fornecedor deve, em cada partida, 
repartir as barras, os fios ou os rolos em lotes apro-
ximadamente iguais e perfeitamente identificáveis, 
com massas não superiores a 30t. 
Quando não houver possibilidade de identificação 
da corrida, o inspetor deve orientar a formação de 
lotes para inspeção conforme a tabela a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ensaio de Tração – Valores Mínimos Ensaio de 
Dobramento (180º) 
Diâmetro do pino 
(mm) 
Categoria Resistência 
Característica 
de Escoamen-
to fy (MPa) 
Limite de 
Resistência(a) 
fst 
(MPa) 
Alongamento 
em 10 φ(c) 
(%) φ < 20 φ ≥ 20 
CA-25 250 1,20fy 18 2 φ 4 φ 
CA-50 500 1,10fy 8 4 φ 6 φ 
CA-60 600 1,05fy(b) 5 5 φ ----- 
(a)O mesmo que resistência convencional à ruptura. 
(b)fst mínimo de 660MPa. 
(c)φ = diâmetro nominal 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 16 
 
Massas máximas dos lotes para inspeção (t) 
Corridas não identificadas 
 
Diâmetro nominal (mm) Categoria do aço 
Fios Barras CA25 CA50 e CA60 
2,4 --- --- 4 
3,4 --- --- 4 
3,8 --- --- 4 
4,2 --- --- 4 
4,6 --- --- 4 
5,0 5,0 6 4 
5,5 --- --- 5 
6,0 --- --- 5 
--- 6,3 8 5 
6,4 --- --- 5 
7,0 --- --- 6 
8,0 8,0 10 6 
9,5 --- --- 6 
10,0 10,0 13 8 
--- 12,5 16 10 
--- 16,0 20 13 
--- 20,0 25 16 
--- 22,0 25 20 
--- 25,0 25 20 
--- 32,0 25 25 
--- 40,0 25 25 
 
 
Formação de amostras: 
Cabe ao adquirente, em cada partida, extrair alea-
toriamente amostras com 2,2m, desprezando a 
ponta de 20cm da barra ou do fio, identificá-las e 
enviá-las ao laboratório. 
 
Quantidade de amostras: 
Lotes de corridas identificadas: 
A amostra representativa de cada lote é composta 
por um exemplar. Se qualquer corpo-de-prova não 
satisfizer as exigências desta norma, deve ser feita 
uma contra-prova, sendo a amostra representativa 
de cada lote composta por dois novos exemplares. 
 
Lotes de corridas não identificadas: 
A amostra representativa de cada lote é composta 
por dois exemplares. Se qualquer corpo-de-prova 
não satisfizer as exigências desta norma, deve ser 
feita uma contra-prova, sendo a amostra represen-
tativa de cada lote composta por três novos exem-
plares. 
 
Corpos-de-prova: 
Cabe ao laboratório receber a amostra identificada 
e preparar os corpos-de-prova. 
Os corpos-de-prova para os ensaios de tração e 
dobramento devem ser retirados de seguimentos 
de barras ou fios de comprimento adequado. 
 
A área da seção transversal de uma barra ou fio a 
ser adotada deve ser igual a de uma barra cilíndri-
ca que possua a mesma massa por unidade de 
comprimento. 
 
Ensaios 
Ensaio de tração: 
Este ensaio deve ser realizado de acordo com a 
NBR-6152. O comprimento inicial l0 é igual a 10 
diâmetros nominais, não sendo permitido o uso de 
corpo-de-prova usinado. 
 
Ensaio de dobramento: 
Este ensaio deve se realizado de acordo com a 
NBR-6153, com a ressalva de que os apoios para 
a realização desse ensaio devem permitir o livre 
movimento dos corpos-de-prova. 
 
Aceitação e rejeição: 
A aceitação do lote é aprovada se atender: 
a) aos requisitos quanto a defeitos e massa e tole-
rância; 
Fatec SP – Materiais para Construção Civil III 17 
 
b) aos resultados satisfatórios dos ensaios de tra-
ção e dobramento de todos os exemplares. 
 
Notas: 
Se um ou mais destes resultados não atender ao 
estabelecido nesta norma, deve ser realizada uma 
contraprova única. Se todos os resultados da con-
traprova forem satisfatórios, o lote é aceito. 
É facultado ao fornecedor o acompanhamento da 
amostragem e dos ensaios de contraprova. 
 
Rejeição: 
O lote é rejeitado se: 
a) não atender ao especificado quanto aos defeitos 
e à massa e tolerância; 
b) no ensaio de contraprova, houver pelo menos 
um resultado que não satisfaça às exigências 
desta norma. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referências bibliográficas: 
 
Associação Brasileira de Normas Técnicas – NBR 
7480 – Barras e fios de aço destinados a ar-
maduras para concreto armado – Especifica-
ção. Rio de Janeiro: ABNT, 1996. 
 
Bauer, L. A. Falcão. Materiais de Construção – Vol. 
2. Rio de Janeiro: LTC, 3ª edição, 1987. 
 
Chiaverini, Vicente. Tecnologia Mecânica. São 
Paulo: Makron Books, 2ª edição, 1986. 
 
Petrucci, Eládio G. R. Materiais de Construção. 
Porto Alegre: Globo, 1975. 
 
Smith, F. William. Princípios de Ciência e Enge-
nharia dos Materiais. Lisboa: McGraw-Hill, 3ª 
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