Nota de aula 04

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Estrutura Metálica I 
Prof. Kuelson Rândello 
E-mail: kuelson@gmail.com
PROPRIEDADES DOS AÇOS - Aula 04 
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Propriedades Mecânica dos Aços
1. Diagrama Tesão- Deformação
Uma propriedade mecânica importante para os materiais em geral é a chamada tensão (), definida por: 
Onde F é a carga aplicada em uma direção perpendicular à seção reta da Estrutura;
 Ao representa a área da seção reta original, antes da aplicação da carga.
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A Deformação Linear Específica () – é definida como a relação entre a variação de alongamento em um dado instante e o comprimento inicial do corpo de prova:
Propriedades Mecânica dos Aços
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Diagrama Tensão-Deformação
Propriedades Mecânica dos Aços
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Até certo nível de tensão aplicada, o material trabalha no regime elástico-linear, isto é, segue a lei de Hooke e a deformação linear específica é proporcional ao esforço aplicado. 
A proporcionalidade pode ser observada no trecho retilíneo do diagrama tensão-deformação e a constante de proporcionalidade é denominada módulo de deformação longitudinal ou módulo de elasticidade. 
Ultrapassado o limite de proporcionalidade (fp), tem o inicio a fase plástica, na qual ocorrem deformações crescentes sem variação de tensão (patamar de escoamento ). 
O valor constante dessa tensão é a mais importante característica dos aços estruturais e é denominada resistência ao escoamento.
Considerações do Diagrama Tensão-Deformação
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Considerações do Diagrama Tensão-Deformação
Após o escoamento, a estrutura interna do aço se rearranja e o material vai ao encruamento, em que se verifica novamente a variação de tensão com a deformação específica, porém de forma não-linear.
O valor máximo da tensão antes da ruptura é denominado resistência à ruptura do material. 
A resistência à ruptura do ma terial é calculada dividindo- se a carga máxima que ele suporta, antes da ruptura, pela área da seção transversal inicial do corpo de prova.
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2. CONSTANTES FISÍCAS DO AÇO
Módulo de deformação Longitudinal ou Modulo de Elasticidade (E)
E = 200000 MPa ou 200 GPa
Coeficiente de Poisson ( ) -  = 0,3
Coeficiente de dilatação térmica (  ) -  = 12 x 10-6 por ºC
Peso Específico (a) - a = 77 KN / m3
Propriedades Mecânica dos Aços
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 Elasticidade de um material é a sua capacidade de voltar à forma original em ciclo de carregamento e descarregamento
3. Elasticidade
Propriedades Mecânica dos Aços
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A deformação elástica é reversível, ou seja, desaparece quando a tensão é removida. 
A deformação elástica é consequência da movimentação dos átomos constituintes da rede cristalina do material, desde que a posição relativa desses átomos seja mantida.
A relação entre os valores da tensão e da deformação linear específica, na fase elástica, é o módulo de elasticidade, cujo valor é proporcional às forças de atração entre os átomos.
Propriedades Mecânica dos Aços
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4. Plasticidade
A plasticidade está relacionada à deformação permanente que ocorre nos materiais, causada pela Ruptura das Ligações interatônicas, isto é, as deformações não desaparecem quando a carga é retirada. A partir deste ponto não há mais existência de proporcionalidade entre a tensão e deformação, ou seja, a Lei de Hooke não é mais valida.
Propriedades Mecânica dos Aços
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Propriedades Mecânica dos Aços
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Def.: é a capacidade dos materiais de se deformar sem se romper, no gráfico representa o nível de deformação plástica antes da ruptura . 
Pode ser medido por meio do longamento (ε) ou da estricção, ou seja, a redução na área da seção transversal do corpo de prova. 
Quanto mais dúctil o aço, maior será a redução de área ou o alongamento antes da ruptura.
5. DUCTILIDADE
Propriedades Mecânica dos Aços
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 Quando um material apresenta uma deformação plástica muito pequena, diz-se que sua ruptura é do FRÁGIL
 Quando um material apresenta uma deformação plástica elevada ele é chamado DÚCTIL 
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6. FRAGILIDADE
Def.: é o oposto da ductilidade. Os aços podem ser tornados frágeis pela ação de diversos agentes:
Baixa temperatura Ambiente
Efeitos térmicos locais
O comportamento frágil é analisado sob dois aspectos:
Iniciação da fratura e propagação – Ocorre quando uma tensão ou deformação unitária elevada se desenvolve num ponto material perdendo a ductilidade 
Propriedades Mecânica dos Aços
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Propriedades Mecânica dos Aços
7.TENACIDADE
Capacidade dos materiais de absorver energia, com deformações elásticas e plásticas, quando submetidos a cargas de impacto.
Um material é considerado tenaz quando possui tanto resistência quanto ductilidade.
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8. Efeito de Temperatura Elevada
As temperaturas elevadas modificam as propriedades físicas dos aços
Temperaturas acima de 100 ºC tende a eliminar o limite de escoamento;
 As temperaturas elevadas reduzem as resistências a escoamento (fy) e a ruptura(fu) bem como o módulo de Elasticidade.
Temperaturas elevadas acima de 250 a 300 ºC provocam fluência nos aços.
Propriedades Mecânica dos Aços
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9. Corrosão
A corrosão é um tipo de deterioração que pode ser facilmente encontrada em obras metálicas. 
O aço oxida quando em contato com gases nocivos ou umidade, necessitando por isso de cuidados para prolongar sua durabilidade.
A corrosão é um processo de deterioração do material que produz alterações prejudiciais e indesejáveis nos elementos estruturais.
Propriedades Mecânica dos Aços
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Além da perda de resistência, a corrosão promove a perda de seção das peças de aço, podendo se constituir em causa principal de colapso.
Durante a etapa do projeto, devem-se fazer as considerações necessárias à prevenção, controle e manutenção das oxidações, por exemplo: Especificação da pintura adequada ou galvanização, descrição da forma de manutenção e controle das corrosões
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Diagrama tensão-deformação simplificada para Projeto
Propriedades Mecânica dos Aços
Ergonomia – Projeto e Produção – Itiro Iida