Aula 1 introducao

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29/02/2016
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Materiais naturais e 
artificiais
Prof.ª Ana Carolina Marques
Aula baseada no capítulo 1 do livro Materiais de Construção Civil e princípio de ciência e engenharia de 
materiais v.1 – Editor Geraldo Isaia
Introdução
• Importância do estudo e da escolha dos
materiais
• Arquitetos e engenheiros se deparam com
vários materiais que devem escolher para
obter, com a melhor relação custo/benefício, a
solução para um dado problema ou obra. Ex.:
CAD e dimensões das peças estruturais.
Introdução
• Recursos naturais
Qualquer insumo de que os organismos, as
populações e os ecossistemas necessitam para a
sua manutenção
- Recursos renováveis: aqueles que, depois de serem 
utilizados, ficam disponíveis novamente graças aos 
ciclos naturais, tais como a água (ciclo hidrológico), o 
ar, a biomassa e a energia eólica;
- Recursos não-renováveis: aqueles que, uma vez 
utilizados, não se renovam por meios naturais.
Introdução
• Recursos não-renováveis:
- Minerais energéticos: combustíveis fósseis (carvão 
mineral, petróleo), urânio;
- Minerais não-energéticos: são minerais como 
ferro, calcário, argilas em geral, etc. Grande parte pode 
ser reutilizada ou reciclada, embora não possa ser 
reconstituída às suas condições originais.
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Introdução
Historicamente, o desenvolvimento do homem
esteve ligado à sua habilidade em detectar,
manipular e aperfeiçoar os materiais disponíveis
para atender suas necessidades de manutenção,
proteção, abrigo ou religiosidade.
Introdução
Stonehenge (2075 a.C.): monumento megalítico da Idade do Bronze, no condado 
de Wiltshire, na Inglaterra. (Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Stonehenge).
Introdução
Pirâmide de Quéfren (Fonte: 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Pir%C3%A
2mide_de_Qu%C3%A9fren).
Catedral de Notre-Dame de Paris 
(Fonte: 
http://en.wikipedia.org/wiki/Roman
_Catholic_Archdiocese_of_Paris)
Escolha dos materiais
• A escolha de dado material para caso específico depende 
não somente do conhecimento técnico-científico do 
profissional, mas também de sua experiência acumulada. 
Além dessas questões, devem ser levadas em conta as 
questões ambientais: consumo de energia, poluição, 
descarte, etc.
• Essas decisões devem ser tomadas na fase de projeto, em 
que, através de processos e métodos de cálculo, são 
escolhidos os materiais pelas suas propriedades conhecidas 
e testadas em laboratório ou obras.
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Escolha dos materiais
Evolução comparativa de pilar curto calculado pela Norma 
Norueguesa NS 3473, em igualdade de carregamento (1992)
Fonte: (Helland, 1988 apud Isaía, 2007).
Classificação dos 
materiais
• Classificação técnico-científica
• Segundo a microestrutura: metais, cerâmicos e
polímeros.
• Na área da Engenharia: compósitos,
semicondutores e biomateriais.
– compósitos � combinação de dois ou mais materiais
diferentes
– semicondutores � apresentam características elétricas
específicas
– biomateriais� utilizadas em próteses compatíveis com
os tecidos humanos.
Classificação dos 
materiais
• Metais
• Os mais tradicionais (Au, Cu e Fe) são conhecidos e
utilizados desde 5000 e 3000 A.C.
• Possuem grande quantidade de elétrons livres, não
ligados a qualquer átomo em particular ("nuvem"
eletrônica com o compartilhamento de elétrons)
Classificação dos 
materiais
• Metais
• Bons condutores de eletricidade e calor
• Muito resistentes e deformáveis
• Também são utilizados extensivamente em
automóveis, aviões, máquinas, ferramentas e muitas
outra aplicações em que se requer combinação de
resistência e tenacidade
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Classificação dos 
materiais
• Cerâmicas
• A argila � primeiro material manipulado
intencionalmente pelo homem (8000 A.C.), por meio
de queima (sinterização), transformando-a de material
plástico para um outro com grande resistência.
• As cerâmicas tradicionais � produtos de custo
relativo baixo e apresentam como desvantagem massa
relativamente elevada.
Classificação dos 
materiais
• Cerâmicas
• Os vidros, também considerados como
material cerâmicos, também eram fabricados
por volta de 4000 A.C.
Classificação dos 
materiais
• Cerâmicas
• As cerâmicas são formadas por espécies químicas
metálicas e não metálicas e possui propriedades
características.
– resistência mecânica (visto que os átomos não podem
se deslocar de suas posições originais);
– baixa deformação na ruptura, o que lhes confere
fragilidade, propriedade oposta à tenacidade dos metais;
– estabilidade a altas temperaturas;
– resistência ao ataque químico;
– isolamento elétrico.
Classificação dos 
materiais
• Polímeros
• São macromoléculas orgânicas formadas pela
união de substâncias simples, chamadas
monômeros, podem ser de origem natural
(madeira, fibras têxteis, borracha natural) ou
sintética (baquelite, neoprene ou aramida).
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Classificação dos 
materiais
• Polímeros
• As cadeias poliméricas se unem entre si por meio de
ligações secundárias relativamente fracas, resultando
em deslizamento entre si quando são aplicadas forças
externas� resistências mecânicas baixas.
• Vantagens: baixo custo, baixa densidade, facilidade de
conformação em formas complexas.
• Desvantagens: resistência mecânica é relativamente
baixa, são de difícil reparação e, em geral, possuem
baixa resistência aos raios UV.
• Matérias-primas principais: petróleo e gás natural.
Classificação dos 
materiais
• Compósitos
• Também denominados de materiais conjugados ou
compostos � são a união de dois ou mais materiais
com o objetivo de obterem-se propriedades especiais
não apresentadas isoladamente pelos seus
componentes por meio da utilização de métodos
convencionais.
Classificação dos 
materiais
• Compósitos
• Existem compósitos naturais tradicionais, como a
madeira em que a matriz e o reforço são poliméricos,
assim como a madeira compensada. No concreto
estrutural, tanto a matriz à base de pasta de cimento e
agregados são materiais cerâmicos, podendo ainda ser
utilizadas barras ou fibras de aço para aumentar a
resistência à tração.
Classificação dos 
materiais
• Materiais não convencionais
• Por questões de sustentabilidade de planeta, alguns
setores da construção têm desenvolvido projetos e
utilizados materiais ecologicamente mais corretos,
além de utilizar maior quantidade de resíduos e de
materiais e produtos reciclados
terra crua (taipa)
tijolos de barros
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Classificação dos 
materiais
• Materiais não convencionais
Bambu
Importância dos 
materiais
• A importância da indústria da construção civil
e dos materiais
Importância dos 
materiais
• O ensino de materiais
• Competências e habilidades gerais para a
formação do engenheiro:
– aplicar conhecimentos matemáticos, científicos
tecnológicos e instrumentais à engenharia;
– projetar e conduzir experimentos e interpretar
resultados;
– planejar, supervisionar, elaborar e coordenar projetos e
serviços de engenharia;
– identificar, formular e resolver problemas de
engenharia;
Importância dos 
materiais
• O ensino de materiais
– atuar em equipes multidisciplinares;
– avaliar o impacto das atividades da construção no
contexto social e ambiental;
– assumir a postura de permanente busca de atualização
profissional.