Relatório do ensaio de tracção e dobragem do aço

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FACULDADE DE ENGENHARIA 
______________________________ 
Curso de Licenciatura em Engenharia Civil 
 
Disciplina de Materiais de Construção 2 
 
 
ENSAIO MECÂNICO DO AÇO 
(Ensaios de Tração e Dobragem do Aço) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CIDADE DE MAPUTO, MARÇO DE 2016 
Autores: 
Juma, Juma Mussagy 
Meque, Ericson Mantrujar 
Supete, Supete Ali 
Vawa, Braiton Carlos 
Corpo Docente: 
Prof. Dr. Eng o. Daniel Fumo 
Raj Apopaptilal 
 
 
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ENSAIO MECÂNICO DO AÇO: ENSAIO DE TRAÇÃO E ENSAIO DE DOBRAGEM 
Materiais de construção 2. Grupo-VIII UEM-Faculdade de Engenharia-DECi,2016 
Índice 
 
1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................. - 6 - 
2. OBJECTIVOS ................................................................................................................ - 7 - 
2.1. Geral ........................................................................................................................ - 7 - 
2.2. Específicos ............................................................................................................... - 7 - 
3. EQUIPAMENTO ............................................................................................................ - 7 - 
4. METODOLOGIA DE ENSAIO ...................................................................................... - 7 - 
4.1. Método de ensaio de tração do aço (à temperatura ambiente): ...................................... - 7 - 
4.2. Interpretação de resultados .......................................................................................... - 8 - 
5. DEFORMAÇÕES ........................................................................................................... - 9 - 
5.1. Deformações dúctil .................................................................................................. - 9 - 
5.2. Deformação frágil .................................................................................................. - 10 - 
6. IMPORTÂNCIA DO ENSAIO. .................................................................................... - 10 - 
7. RESULTADOS DO ENSAIO DE TRAÇÃO DO AÇO ................................................ - 12 - 
7.1. Designação do aço ensaiado ................................................................................... - 12 - 
8. ENSAIO DE DOBRAGEM DO AÇO ........................................................................... - 13 - 
8.1. Características do aço ensaiado .............................................................................. - 13 - 
8.2. Metodologia de ensaio ........................................................................................... - 13 - 
8.3. Resultados do ensaio de dobragem ......................................................................... - 14 - 
9. CONCLUSÃO .............................................................................................................. - 15 - 
10. BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................... - 16 - 
11. ANEXO .................................................................................................................... - 17 - 
11.1. Anexo 1: diagrama real de tensão versus extensão do aço ensaiado..................... - 17 - 
11.2. Anexo 2: diagrama hipotético de tensão versus extensão do aço A235NR........... - 17 - 
 
 
 
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Materiais de construção 2. Grupo-VIII UEM-Faculdade de Engenharia-DECi,2016 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Siglas & Abreviaturas 
REBAP- regulamento de estruturas de betão armado e pré-esforçado; 
fsyk- tensão de cedência característica; 
fspk- tensão limite de proporcionalidade característica; 
fsuk- tensão limite de Resistência característica, 
E- módulo de elasticidade do aço; 
Ao-secção transversal resistente; 
LEM- Laboratório de Engenharia de Moçambique; 
Lista de tabelas e gráficos Pag. 
Tabela 1: características do aço a ser ensaiado 11 
Tabela 2: Tipos correntes de armaduras ordinárias 11 
Tabela 3: características mecânicas do aço ensaiado (resultados) 11 
Tabela 4: diâmetro de mandril utilizado no ensaio de dobragem 12 
Gráfico 1: diagramas hipotético e real de tensão versus extensão 09 
 
Lista de figuras Pag. 
Figura 1: corpo de prova (provete) 08 
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1. Introdução 
 
O ensaio de tração consiste na aplicação de uma carga de tração uniaxial em um corpo de 
prova, geralmente padronizado, onde se pode afirmar que as deformações são uniformemente 
distribuídas ao longo de todo um corpo de prova específico até a ruptura. (Souza, 1982) 
A uniformidade da deformação permite ainda obter medições precisas da variação dessa 
deformação em função da força aplicada. Essa variação é de extrema importância para o 
engenheiro, que por meio de pontos ou de uma reta dada pela máquina determina a curva tensão 
versus deformação do material. Porém ao se alcançar o ponto de tensão máxima suportada pelo 
material, a uniformidade na deformação termina devido ao aparecimento do fenômeno de 
estricção, ou diminuição da seção do corpo de prova, para metais co m certa ductilidade. A ruptura 
se dá na faixa estreita do material, menos que defeitos internos promovam a ruptura em algum 
ponto fora dessa região, o que é de rara ocorrência. 
O ensaio de tração é de usual utilização em engenharia a fim de obterem-
se informações básicas sobre as propriedades dos materiais. Neste ensaio 
um corpo de prova, que pode possuir diferentes geometrias, é submetido à 
aplicação de uma carga uniaxial crescente, onde são obtidas informações 
simultaneamente sobre seu comportamento durante o tempo de ensaio, no 
qual o produto desse ensaio é uma curva tensão versus deformação. (Nery, 
2012). 
Para o caso em análise, ensaiou-se um aço Macio de superfície rugosa com 12mm de diâmetro. 
Os ensaios realizados consistiram em ensaio de tração e ensaio de dobragem e desdobrarem do 
aço. Para este aço serão determinadas todas características de importância na engenharia. 
 
 
 
 
 
 
 
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2. Objectivos 
2.1.Geral 
 Ensaiar o aço mecanicamente; 
2.2.Específicos 
 Determinar as tensões de cedência, de rotura, limite de proporcionalidade; 
 Determinar a extensão após rotura; 
 Designar e classificar o aço ensaiado segundo REBAP; 
 Determinar o módulo de elasticidade do aço a partir do diagrama de tensão versos extensão; 
 Determinar a capacidade dos materiais para suportar a deformação plástica imposta por 
dobragem. 
 
3. Equipamento 
a) Prensa universal 
b) Riscador 
c) Régua 
d) Mandril 
 
4. Metodologia de ensaio 
O procedimento de cada ensaio está geralmente normalizado. A norma do ensaio especifica o 
método correto que torna os resultados obtidos, para o mesmo material, reprodutíveis, para onde 
quer que se faça o ensaio. Para o aço ensaiado no LEM, usou-se a norma Portuguesa, NP. 
 
4.1.Método de ensaio de tração do aço (à temperatura ambiente): 
Após marcado o corpo de prova, fixou-se o provete na Prensa universal1 que aplica esforços 
crescentes na sua direção axial. Os esforçosou cargas são medidas na própria máquina, e os 
valores lidos são registados pelo técnico de laboratório, ate a amostra sofrer a ruptura. 
 
1 Prensa universal refere-se a prensa onde se pode fazer distintos ensaios, exemplos: ensaio de tração do aço, ensaio de 
compressão do betão, entre outros. 
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Após o ensaio, mediu-se o comprimento final do corpo de prova, a fim de conhecer o alongamento 
final do mesmo. Com esse tipo de ensaio, pode-se afirmar que as deformações promovidas no 
material são uniformemente distribuídas em todo o seu corpo, pelo menos até ser atingida uma 
carga máxima próxima do final do ensaio e, como é possível fazer com que a carga cresça 
numa velocidade razoavelmente lenta durante todo o teste, o ensaio de tração permite medir 
satisfatoriamente a resistência do material. 
Para o início do ensaio, observou-se que a máquina universal de ensaios trabalha com uma escala 
de 20 toneladas. 
Na Fig.1 é representado o corpo de prova e suas fases durante o ensaio de tração e o corpo de 
prova ensaiado com o surgimento do fenômeno estricção. 
 
 
 
Fig.1: a). Corpo de prova e suas fases durante o ensaio de tração. b). Corpo de prova ensaiado com o surgimento do 
fenômeno estricção. 
Realizou-se no provete, uma marcação com distância de 10mm para a verificação do 
alongamento. 
 
4.2.Interpretação de resultados 
Os ensaios mecânicos permitem a compreensão do comportamento dos materiais quando são 
sujeitos a esforços. Existem dois tipos de ensaios mecânicos a saber: 
a) Ensaios destrutivos: provocam a inutilização do aço ensaiado, ou seja, a amostra é 
deformada até a ruptura; e 
b) Ensaio Não destrutivo: o aço ensaiado ainda e utilizável. 
O diagrama obtido no laboratório é real, apresenta uma extensão menor comparado ao diagrama 
hipotético do mesmo aço. 
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Gráfico 1:Diagrama real e diagrama hipotético do aço: características. 
Do gráfico 1, pode-se concluir que a extensão real e relativamente menor a extensão nominal, no 
entanto possuindo maior tensão real de ruptura. Isso acontece pois no diagrama real considera-se 
a estricção e no diagrama hipotético considera-se a área constante. 
 
5. Deformações 
5.1.Deformações dúctil 
Diz-se que o material sofre uma deformação dúctil quando submetido a um ensaio de tração, 
apresenta a deformação plástica precedida de deformação elástica para atingir a ruptura. Esta 
ocorre apenas apos extensa deformação plástica e se caracteriza pela propagação de trincas 
resultantes da nucleação e crescimento de microcavidades. A observação delatada da superfície de 
fractura causada por esse mecanismo revela presença de alvéolos que são remanescentes das 
cavidades nucleadas. 
Um material dúctil apresenta as seguintes características: 
 Uma região de deformação elástica (onde verifica-se a lei de Hooke);e 
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 Uma zona de deformação plástica que se subdivide em: escoamento, recuperação e 
estricção2. 
 
5.2.Deformação frágil 
Diz-se que um material sofre uma deformação frágil, quando submetido ao ensaio de tração não 
apresenta a deformação plástica, passa de deformação elástica para ruptura. Esta ocorre ela 
propagação rápida de trincas, acompanhada de pouca ou nenhuma deformação. A fratura frágil em 
geral é aproximadamente perpendicular a tensão de tração aplicada e produz uma superfície 
relativamente plana e brilhante. 
 
6. Importância do ensaio. 
Na indústria permite controlar a qualidade de produção e na área de investigação permite comparar 
e selecionar os materiais. 
 
A tensão de engenharia é definida pela relação: 
𝐹 = 𝑚 × 𝑔; equação (1) 
Onde: F-força [N]; g-aceleração de gravidade (tomado igual a 9,81m*s-1) 
𝐴0 =
𝜋×𝐷2
4
; [𝑚𝑚2]; equação (2) 
σ =
𝐹
𝐴0
; [𝑀𝑃𝑎]; equação (3) 
onde: 
F = carga instantânea aplicada em uma direção perpendicular à área do corpo-de-prova. 
𝐴0 = Área da seção circular original antes da aplicação de qualquer carga. 
Onde: D-diâmetro da secção circular em mm 
 
2 No ensaio de tração, à medida que aumenta-se a intensidade de carga normal aplicada, observa-se que a peça apresenta 
alongamento na sua direção longitudinal e uma redução na secção transversal. 
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Módulo de elasticidade do aço 
𝐸[𝑀𝑃𝑎] =
∆𝛿
∆𝜀
= tg 𝛼 ;Equação (4) 
𝜀[%] =
∆𝐿
𝐿𝑜
× 100; equação (5) 
Tabela 1: Características do aço ensaiado 
Diâmetro [mm] 𝐿03[cm] L [cm] Peso [g] 
12 5 × ∅ = 60𝑚𝑚 600mm 440 
𝐿0[cm] - Base de medida é o trecho a ser submetido ao ensaio de tração. 
 
Tabela 2: Tipos correntes de armaduras ordinárias 
 
Fonte: REBAP 
 
3 𝐿0 - Base de medida é o trecho a ser submetido ao ensaio de tração. 
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7. Resultados do ensaio de tração do aço 
Após solicitado o provete com uma forca de tração uniaxial, continuamente crescente a ruptura, 
observou-se os seguintes resultados, apresentados na tabela que abaixo se segue: 
Da equação (1): força de cedência= 59KN; força de ruptura=76KN 
Tabela 2: características mecânicas do aço ensaiado. 
Tensão 
Cedência Ruptura Limite de proporcionalidade 
520 𝑀𝑃𝑎 668𝑀𝑃𝑎 341MPa 
Fonte: Autores. 
Da equação (2): 𝐴𝑜 = 113,1𝑚𝑚
2 
𝑓𝑠𝑝𝑘 4 = 341 𝑀𝑃𝑎 
∝ 5 = 87,73° 
Da equação (3)𝑓𝑠𝑦𝑘 = 520𝑀𝑃𝑎 
𝑓𝑠𝑢𝑘 = 668𝑀𝑃𝑎 
Da equação (4): 𝐸 = tg 𝛼 = tg 89,73° = 2,12 × 105𝑀𝑃𝑎 
Da equação (5) obteve-se a extensão real do aço ensaiado, 
𝜀 = 22% 
 
7.1.Designação do aço ensaiado 
Com base nos dados apresentados na tabela 3, sendo a tensão de cedência um valor muito alto, que 
não consta na tabela 2, para sua classificação usou-se o parâmetro extensão, sendo 
𝜀𝑟𝑒𝑎𝑙 = 22% 
Com esse valor da extensão pôde-se classificar como sendo um aço laminado a quente com a 
seguinte designação: A2535NR. A superfície deste aço era rugosa, isso foi visualmente verificado. 
 
 
4 𝑓𝑠𝑝𝑘-Determinada a partir do diagrama real do aço, consta do anexo 1. 
5∝ Determinado a partir do diagrama real do aço, costa do anexo 1. 
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8. ENSAIO DE DOBRAGEM DO AÇO 
Há dois tipos de ensaio de dobragem a saber: 
a) Ensaio de dobragem simples, que tem finalidade de verificar a capacidade o metal em ser 
dobrado até um determinado angulo sem romper. Nesse ensaio, o metal (no caso em estudo, 
aço) e dobrado em torno de um pino cilíndrico de diâmetro dado até ficarem paralelas as 
duas pontas, e o designado de dobragem de 180o. A amostra não devera fissurar nem 
romper. Esse tipo de ensaio e qualitativo, isto é, ensaio de verificação. 
b) Ensaiode dobragem alternada, não normalizado, a amostra, sujeita a um torno, e levada a 
dobragens alternados num angulo de 90o para cada lado até haver a fissuração ou ruptura. 
A máquina de ensaios deve aplicar esforços progressivamente, sem golpes e permitir 
regular a velocidade de aplicação. 
O diâmetro do mandril depende do diâmetro nominal do varão (aço). A tabela, relaciona o diâmetro 
do mandril e o diâmetro do aço 
Tabela 3: diâmetros dos mandris utilizados no ensaio de dobragem simples e Dobragem-
desdobragem 
 Dobragem simples Dobragem-desdobragem 
Diâmetro nominal 
[mm] 6; 8; 10 e 12 14; 16 20; 25 32 40 
Diâmetro do mandril 
[mm] 2 × ∅ (n) 6 × ∅(n) 8 × ∅(n) 10 × ∅(n) 12 × ∅(n) 
Fonte: COUTINHO, Sousa 
 
8.1.Características do aço ensaiado 
O aço utilizado para o ensaio de dobragem tem características iguais ao aço da tabela 1.(usado para 
o ensaio de tração). 
8.2.Metodologia de ensaio 
Após o ensaio de tração do aço, os dois pedaços do provete, são submetidos ao ensaio de dobragem. 
O resultado do ensaio e considerado satisfatório se não se observar a olho nu fendas transversais 
na parte convexa do provete ou ruptura parcial ou total do provete. 
 
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8.3.Resultados do ensaio de dobragem 
O aço ensaiado não apresentou fissuras ou ruptura parcial do provete. Sabe-se ainda que este tipo 
de ensaio é qualitativo, então o aço ensaiado e de boa qualidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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9. Conclusão 
O ensaio de tração realizado em corpos de prova permitiu de forma clara, identificar e conhecer 
as propriedades mecânicas dos materiais dúcteis. O ensaio obteve sucesso e demonstrou de forma 
objetiva e didática a ruptura de um material de prova comumente encontrado em diversas áreas 
do setor mecânico. Não foram identificadas possíveis fontes de erros nos dados em virtude do 
bom resultado obtido. 
Além disso, o ensaio de tração permitiu conhecer o comportamento do material, através de um 
corpo de prova, durante o ensaio prático, e também foi possível a aplicação de equações para 
realizar o cálculo das propriedades mecânicas. 
A partir da metodologia utilizada no ensaio de tração, conseguiu-se obter um melhor 
entendimento no que diz respeito a ensaios de tração e análise do comportamento do material 
por meios de gráficos. Com observações feitas no diagrama de tensão versus extensão pode-se 
concluir que tratou-se de aço laminado a quente, A235NR, pois possui uma extensão de cerca de 
22%. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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10. Bibliografia 
 
1. BAUER, Falcão L. A; Materiais de construção; 5ª edição; volume 2; Livros técnicos e 
científicos editora; rio de Janeiro, Brasil; P.595. 2009 
2. CHIAVERENI, Vicente; Tecnologia Mecânica, processo de fabricação e tratamento; Volume 
2; 2ª edição; McGraw-Hill; são Paulo -Brasil; 1986. 
3. COUTINHO, Sousa; Materiais de construção 1, Metais e ligas metálicas; Portugal; 2006 
4. MELCONIAN, Sarkis; Mecânica Técnica e Resistência dos Materiais;17ª edição; editora 
érica; 
5. NERY, F. V; “Avaliação de Danos via Ensaio de Tração do Aço Inoxidável Ferrítico AISI 
444”. Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas-
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais, Universidade Federal de Ouro 
Preto. 2012. Acesso em: 
http://www.fahor.com.br/publicacoes/sief/2014/Analise_de_ensaios_de_tracao_em.pdf aos 
21/03/2016 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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11. Anexo 
11.1. Anexo 1: diagrama real de tensão versus extensão do aço ensaiado. 
11.2. Anexo 2: diagrama hipotético de tensão versus extensão do aço A235NR.