AULA 1 INTRODUÇÃO CARACTERISTICAS E PROPRIEDADES DO AÇO

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CONSTRUÇÕES EM AÇO E 
MADEIRA 
Curso: Engenharia Civil 
Professora: Andreza Vera Pyrrho de 
Araújo Patriota 
 
Recife, 07 de fevereiro de 2017 
 
•CARGA HORÁRIA: 60 horas 
 
•COMPETÊNCIAS ESPECÍFICAS: 
Dimensionar Estruturas e 
Desenvolver projetos com materiais 
de aço e madeira. 
 
 
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 
UNIDADE I 
• Propriedades físicas e mecânicas de aços 
estruturais e de madeiras; 
• Diagrama tensão /deformação; 
• Perfis estruturais; Critérios de plastificação e 
ruptura para o aço; 
• Tipos de madeiras de construção; 
• Propriedades físicas das madeiras e defeitos; 
• Projeto nos estados limites: Estados limites últimos; 
Estados limites de utilização; Hipóteses básicas de 
segurança; Cálculo das ações externas. 
 
 
 
 
 
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 
UNIDADE I 
• Ligações de peças estruturais: Ligações de 
estruturas de aço; Conectores: rebites, parafusos, 
pinos para articulações; Cálculo da área líquida e 
de área líquida efetiva da seção; Ligações por 
parafusos comuns; Ligações por parafusos de alta 
resistência; Conectores solicitados à tração e à 
tensões combinadas; Ligações excêntricas com 
conectores trabalhando a corte; Ligações a 
momento fletor e esforço cortante – conectores 
trabalhando ao corte e à tração 
 
 
 
 
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 
UNIDADE II 
• Ligações de estruturas de madeira: Ligações por 
encaixe; Ligações por cavilhas; Ligações 
parafusadas; Ligações pregadas; 
 
• Dimensionamento de membros tracionados: 
Introdução; Tipos de peças tracionadas; Tensões 
devidas a cargas axiais; Esforços combinados - 
tração axial e momento; Elementos de perfis 
simples; Elementos de seções compostas. 
 
 
 
 
 
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 
UNIDADE II 
• Dimensionamento de membros comprimidos: 
Introdução; 
• Estruturas de aço: 
• Flambagem elástica de hastes retas; 
• Influência das tensões residuais; 
• Comprimento efetivo de flambagem; C 
• olunas simples sujeitas à carga axial; 
• Flambagem na flexão composta; 
• Colunas sujeitas à flexão composta; 
• Flambagem local; 
• Detalhes construtivos; 
 
 
 
 
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 
UNIDADE II 
• Estruturas de madeira: 
• Peças comprimidas com compressão paralela às 
fibras; 
• Peças à compressão inclinada em relação às 
fibras; 
• Peças à compressão normal às fibras. 
• Dimensionamento de membros flexionados: Flexão 
simples; Flexão composta; Flexão obliqua. 
• Projeto estrutural: Projeto de uma estrutura simples 
em aço; Projeto de uma estrutura simples em 
madeira. 
 
 
 
 
 
BIBLIOGRAFIA BÁSICA 
 
• PFEIL, Walter. Estrutura de Aço – 
Dimensionamento Prático, Editora LTC. 7a. 
Edição, 2000, 335p.; 
• PINHEIRO, Antonio Carlos da Fonseca. Estruturas 
Metálicas – Cálculos, detalhes e exercícios de 
projetos – Ed. Edgard Blucher Ltda., 2001, 300p.; 
• PFILE, Walter. Estruturas de madeira. 4.ed. Rio de 
Janeiro, Livros Técnicos e Científicos, Editora S.A., 
1985. 295p.; 
 
 
 
 
 
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR 
 
• ABNT – Associação Brasileira de Normas Tecnicas – 
NB14/86(NBR 8800), Projeto e Execução de Estruturas de 
Aço de Edifícios (método dos estados limites), 1986, 129p.; 
• ABNT – Associação Brasileira de Normas Tecnicas – 
NB11/97(NBR 7190), Projeto de Estruturas de Madeira, 
1997, 107p.; 
• ABNT – Associação Brasileira de Normas Tecnicas – NBR 
6123, Cargas devidas ao vento em edificações, Rio de 
Janeiro, 1988, 66p.; 
• ABNT – Associação Brasileira de Normas Tecnicas – NBR 
6120, Cargas para o calculo de estruturas de edificações, 
1980, 5p. 
 
 
 
 
Propriedades físicas e mecânicas 
de aços estruturais e de madeiras; 
Diagrama tensão /deformação; 
Perfis estruturais; Critérios de 
plastificação e ruptura para o aço. 
AÇO 
Liga de ferro 
Carbono 
Silício 
Manganês 
Fosforo 
Enxofre Varia de 0 a 
2,0% 
Cobre 
Aço-carbono e Aços-Liga 
Propriedade 
Alotrópica 
Classificação quanto ao teor de 
carbono: 
 
Baixo – C < 0,15% 
Moderado – 0,15% < C < 0,29% 
Médio – 0,30% < C < 0,59% 
Alto – 0,60% < C < 2,0% 
Aço-Carbono 
 
•Aço de baixo/moderado teor de carbono: 
 
Possui baixa resistência e dureza, porém alta 
tenacidade e ductilidade. É usinável, soldável e de 
baixo custo. Aplicado em chapas automobilísticas, 
perfis estruturais, construção civil, placas para 
produção de tubos. 
Aço-Carbono 
 
•Aço de médio/alto teor de carbono: 
 
Possui maior resistência e dureza, porém menor 
tenacidade e ductilidade. Apresentam quantidade de 
carbono suficiente para receber tratamento de 
têmpera e revestimento. Aplicações: rodas e 
equipamentos ferroviários, engrenagens, peças de 
máquinas. 
Aços-Liga – Aço Especial 
 
São aços que contem além do carbono outros elementos de 
liga, tais como, níquel, cromo, tungstênio, cobalto, silício, 
alumínio, etc. 
 
Aço com teor de carbono inferior ou igual a 0,25% com teor 
total de elementos de liga inferior a 2,0% e com limite de 
escoamento igual ou superior a 300 MPa 
 
A adição de elementos de liga tem o objetivo de promover 
mudanças microestruturais que, por sua vez, promovem 
mudanças nas propriedades físicas e mecânicas, permitindo 
ao material desempenhas funções específicas. 
 
 
 
Aços-Liga – Aço Especial 
 
A introdução de elementos - melhorar algumas 
propriedades: 
 
• Aumentar a dureza e resistência mecânica; 
• Conferir resistência uniforme através de toda a seção 
em peças de grandes dimensões; 
• Diminuir o peso- consequência do aumento da 
resistência; 
• Conferir resistência à corrosão; 
• Aumentar a resistência ao calor; 
• Aumentar a resistência ao desgaste; 
• Aumentar a capacidade de corte. 
 
 
 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
O conhecimento das propriedades mecânicas 
dos materiais é de fundamental importância para 
a sua utilização. Um expressivo número destas 
propriedades mecânicas pode ser derivada de 
um único tipo de experimento – O TESTE DE 
TRAÇÃO. 
 
 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
Neste tipo de ensaios, um material é tracionado e 
se deforma até romper (fraturar). Mede-se o valor 
da força e deslocamento a cada instante e gera-
se uma curva conhecida com CURVA TENSÃO X 
DEFORMAÇÃO do material. 
 
 
 
PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
 
 Ductilidade 
Fragilidade 
Resiliência 
Tenacidade 
Dureza 
Fadiga 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
Ductilidade 
 
É a propriedade física dos materiais de suportar a 
deformação plástica, sob a ação de cargas, sem se 
romper ou fraturar. É a capacidade de um material de se 
deformar sob a ação das cargas. 
 
No ensaio de tração os materiais dúcteis apresentam 
uma fase de fluência (deformação permanente) 
caracterizada por uma grande deformação sem grandes 
aplicações de cargas. 
 
 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
Ductilidade 
Os metais se caracterizam por sua elevada ductilidade, 
pelo fato dos átomos se disporem de maneira tal na sua 
estrutura que possibilitam o deslizamento de uns sobre 
os outros, permitindo o estiramento sem rompimento. 
 
A ductilidade é medida por meio do alongamento 
percentual dado pela equação: 
Alongamento (%) = (Lf - Lₒ )/ Lₒ 
Redução percentual de área = (Aₒ - Af) / Aₒ 
 
 
 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
Fragilidade 
 
É o oposto da ductilidade. O estudo das condições em 
que os aços se tornam frágeis tem grande importância 
nas construções metálicas, uma vez que os materiais
frágeis se rompem bruscamente, sem aviso prévio. 
 
 
 
 
 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
Tenacidade 
É a capacidade de absorver energia mecânica com 
deformações elásticas e plásticas até atingir a 
ruptura de fratura. No ensaio de tração simples, a 
tenacidade é medida pela área total do diagrama 
tensão-deformação. Impacto necessário para a sua 
ruptura. 
Um material tenaz possui um alto grau de 
deformação sem se romper. 
Para que um material seja tenaz, deve apresentar 
resistência e ductilidade. Materiais dúcteis são mais 
tenazes que os frágeis. 
 
 
 
 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
Resiliência 
É a capacidade de um material absorver energia em 
regime elástico (ou resistir à energia mecânica 
absorvida) por unidade de volume e readquirir a 
forma original quanto retirada a carga que provocou 
a deformação. 
 
A energia que pode ser absorvida dentro do regime 
elástico sem criar deformação permanente 
(deformação plástica). 
 
 
 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
Dureza 
É a propriedade de um material (no estado solido) que 
permite a ele resistir à deformação plástica, usualmente 
por penetração. 
 
Na prática mede-se a dureza pela resistência que a 
superfície do material oferece a penetração de uma pela 
de maior dureza. Podemos verificar a dureza do aço por 
meio do ensaio de dureza. 
 
Dureza expressa sua resistência a deformação 
permanente e está diretamente relacionada com a força 
de ligação dos átomos. 
 
 
 
 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
Dureza 
Importância do ensaio de dureza para o aço: 
 
• Obter o conhecimento da resistência ao desgaste; 
• Conhecimento aproximado da resistência à tração, 
através do uso de tabelas de correlação; 
• Controle de qualidade e tratamentos térmicos; 
• Fornece dados característicos de resistência à 
deformação permanente das pelas produzidas. 
 
 
 
 
 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
Fadiga 
 
• A resistência à ruptura dos materiais é em geral medida 
em ensaios estáticos. 
• Quando uma peça metálica trabalha sob efeitos de 
esforços repetidos em grande número, pode haver 
ruptura em tensões inferiores às obtidas em ensaios 
estáticos. Esse efeito denomina-se fadiga do material. 
• É importante fazer ensaio de fadiga no aço, quando a 
peça está sob ação de efeitos dinâmicos, como pelas 
de máquinas, pontes, etc. 
 
 
 
 
 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
 
 
 
 
 
Teor de Carbono Dureza 
Resistência Ductilidade 
Tenacidade Resiliência 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
 
 
 
 
 
• TENSÃO: Quando um sistema de forças atua sobre 
um corpo, o efeito produzido é diferente, dependendo 
dos elementos da força (ponto de aplicação, direção, 
intensidade, sentido). O resultado da ação destas 
forças externas sobre uma unidade de área da seção 
analisada num corpo é o que chamamos de tensão: 
δ = P / A ; δ = N/mm² 
 
 
 
Ao projetar uma estrutura, é necessário assegurar-se 
que, nas condições de serviço, ela atingirá o objetivo 
para o qual foi calculada. 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
 
• DEFORMAÇÃO (Alongamento): A aplicação de 
uma força axial de tração num corpo preso produz 
uma deformação no corpo, isto é, um aumento no 
seu comprimento com diminuição da área da seção 
transversal. 
ɛ = (Lf - Lₒ )/ Lₒ 
ɛ = (Δl / Lₒ) x 100 
 
 
 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
 
A curva σ x ε pode ser dividida em dois principais 
domínios: 
1) Domínio Elástico (características): 
a) σ é proporcional a ε. 
σ = E.ε 
E = Módulo de Young ou Módulo de Elasticidade 
Longitudinal. Este módulo esta relacionado com 
a rigidez do material. 
 
b) A deformação é reversível (deformação 
elástica). 
 
 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
 
 
 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
 
2) Domínio Plástico (características): 
a) σ não e linearmente proporcional a ε; 
b) A maior parte da deformacao e irreversivel 
(deformacao plastica/memoria); 
 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
 
 
 
O 
A C B 
D 
E 
MÓDULO DE ELASTICIDADE 
 
 
•O módulo de elasticidade é a derivada da 
curva σ x ε no trecho linear; 
•Se não houver uma clara delimitação entre 
os domínios elásticos e plásticos, o Limite de 
Escoamento e definido como a tensão que, 
apos a liberação, gera uma deformação 
residual de 0,2%. 
• De acordo com a curva 
“a”, onde não observa-se 
nitidamente o fenômeno 
de escoamento 
 
• Alguns aços e outros materiais exibem o comportamento da 
curva “b”, ou seja, o limite de escoamento é bem definido (o 
material escoa, deforma-se plasticamente sem praticamente 
aumento da tensão). Neste caso, geralmente a tensão de 
escoamento corresponde à tensão máxima verificada 
durante a fase de escoamento 
ESCOAMENTO 
COEFICIENTE DE POISSON 
 
•Quando um material se alonga em 
determinada direção, ha uma contração num 
plano perpendicular. 
ESTRICÇÃO E LIMITE DE RESISTENCIA 
 
DUCTILIDADE 
• Medida da extensão da deformação que ocorre no 
material ate o momento da ruptura. 
 
RESILIÊNCIA 
 
TENACIDADE 
 
TENACIDADE 
 
TENSÃO ADMISSÍVEL 
 
• Ao projetar uma estrutura, é necessário assegurar-
se que, nas condições de serviço, ela atingirá o 
objetivo para o qual foi calculada; 
 
• Do ponto de vista de capacidade máxima de carga, 
a tensão máxima na estrutura é, normalmente, 
mantida abaixo do limite de proporcionalidade, pois 
somente até ai não haverá deformação 
permanente, caso as cargas sejam aplicadas e, 
depois removidas. 
MÉTODO DA TENSÃO ADMISSÍVEL 
 
• Análise estrutural: 
Materiais Dúcteis Materiais Frágeis 
δadm = δe / η1 ou δadm = δlim / η2 
 
δadm = tensão admissível 
δe = tensão no ponto de escoamento. 
δlim = tensão máxima do material 
η1 e η2 = Coeficientes de segurança 
 
MÉTODO DE PROJETO POR CARGA DE 
RUPTURA 
 
1) Determina-se a intensidade das cargas que 
causarão a ruptura; 
2) Determina-se a carga admissível ou carga de 
trabalho; 
3) Divide a carga de ruptura por um fator de 
carga adequado.