PROPRIEDADES E COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS

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PROPRIEDADES E COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS
Propriedades Mecânicas: propriedades associadas com a capacidade que o material tem de resistir a forças mecânicas.
Resistencia: Resistencia máxima a um tipo de esforço sem romper (R= Carga/Area).
Compressão, tração, flexão, torção, cisalhamento.
* O concreto tem alta resistência a compressão, mas baixa resistência a tração.
* O aço tem baixa resistência a compressão, mas alta resistência a tração.
Antes do material ser produzido para a construção, são realizados ensaios com corpos de prova normatizados para testar a sua resistência. 
Aços e polímeros tendem a ter ensaios de tração, já um corpo de prova de concreto tende a ter ensaio de compressão.
*Fck: Resistencia característica a compressão.
Tenacidade e Resiliência: estão associadas a energia necessária para romper o material.
Tenacidade: é a propriedade do material de absorver energia até a ruptura. Quanto maior a capacidade de deformação plástica, maior a tenacidade do material.
Para que o material seja tenaz, ele deve exibir tanto resistência como ductilidade e, com frequência os materiais dúcteis são mais tenazes que os materiais frágeis. Assim, embora o material frágil tenha um maior limite de escoamento e um maior limite de resistência a tração, ele possui uma tenacidade menor do que o material dúctil, em virtude da sua falta de ductilidade.
Resiliência: é a capacidade de um material absorver energia quando ele é deformado elasticamente, ou seja, depois com a remoção da carga, permite a recuperação dessa energia voltando a seu estado inicial. Sendo correspondente a energia absorvida pelo material até atingir seu limite elástico. 
O módulo de resiliência é a energia de deformação por unidade de volume necessária para submeter um material a tensão, desde um estado com ausência de carga até o ponto de escoamento.
 Obs: a tenacidade do aço >> tenacidade do concreto, pois o aço não rompe após atingir o seu limite elástico, já que ainda tem capacidade de deformação plástica.
Ductilidade: é uma medida do grau de deformação plástica que foi suportado até a fratura. É importante pois indica ao projetista o grau a qual uma estrutura irá se deformar plasticamente antes de fraturar; e especifica o grau de deformação que é permitido durante as operações de fabricação.
Rigidez: Corresponde a intensidade da deformação de um material ao sofrer uma tensão. Pode ser medida através do modulo de elasticidade. Quanto menor a deformação, mais rígido é o material.
* Quanto maior o modulo de elasticidade, maior a energia de ligação, maior o ponto de fusão do material.
No aço é necessária a aplicação de uma alta tensão para uma deformação pequena, portanto seu modulo de elasticidade é alto (cerca de 207). Já na borracha ocorre o contrario, uma pequena tensão acarreta numa alta deformação, logo seu modulo de elasticidade é baixo (cerca de 0.01).
Dureza: é a resistência ao risco de uma material relacionado as desgaste do material. É utilizada quando uma ação de abrasão ou de polimento é necessária, de fato, os materiais mais duros são os cerâmicos.
Para muitos metais, a dureza e o limite de resistência a tração são aproximadamente proporcionais entre si; esses limites são indicadores de resistência de um metal a deformação plástica.
Aplicação: as construções mais antigas eram construídas nas formas de arcos pelo fato de que os materiais utilizados na época não apresentavam resistência a tração. (Os arcos sofrem apenas esforções de compressão.).
Obs: O concreto armado diferencia-se do concreto por conter uma armadura metálica, responsável por resistir aos esforções de tração e flexão. É utilizado na estrutura dos edifícios. A umidade do ar é responsável pela corrosão da armadura metálica, prejudicando sua durabilidade.
Deformações:
- Toda tensão acarreta uma deformação;
- As deformações são influenciadas pela temperatura;
- Deformação elástica: deformação reversível e instantânea. O material volta as suas dimensões originais quando retirada a carga, há variação de volume.
- Deformação plástica: deformação irreversível e instantânea, ocorre acima de determinadas cargas e não há mudança de volume. Ao sofrer este tipo de deformação, o material não volta as suas dimensões originais. Nesse tipo de deformação as tensões não são proporcionais as deformações.
De uma perspectiva atômica, essa deformação corresponde a quebra de ligações entre os átomos vizinhos, seguida pela formação de novas ligações. 
Nos sólidos cristalinos, a deformação ocorre por meio de um processo chamado escorregamento, o qual envolve o movimento das discordância. Nos sólidos não cristalinos ocorre por um mecanismo de escoamento viscoso.
* O concreto não tem capacidade de deformação plástica, portanto ao ultrapassar o seu limite elástico, sofre ruptura.
* Aço, polímeros e cobre tem capacidade de deformação plástica. Estes materiais começam a se deformar plasticamente após atingir o seu limite elástico.
Impacto: carga de curta duração associada a capacidade de absorção de energia.
Formas de ruptura:
Frágil: ruptura catastrófica sema viso prévio. Ocorre sem que o material apresente deformações plásticas significativas. O materiais frágeis apresentam pouco ou nenhum escoamento, o concreto é um exemplo.
Dúctil: ruptura precedida de grandes deformações visíveis, ocorre com o material apresentando deformações plásticas. O material é considerado dúctil quando pode submeter-se a grandes deformações antes de romper.
* A armadura de aço do concerto armado transfere ductilidade ao concreto.
Os engenheiros escolhem matérias dúcteis pois são capazes de absorver choque ou energia e quando sobrecarregados, exibem grande deformação antes de falhar.
Enfatizando: o concreto e o carbono não tem capacidade de deformação plástica, logo tendem a sofrer rupturas frágeis. Já o aço, polímeros e cobre tem capacidade de deformação plástica.
Deformações Lentas:
Fluência: é a deformação crescente ao longo do tempo de um material submetido a uma carga constante. É uma deformação irreversível. É geralmente um fenômeno indesejável e com frequência, é o fator limitante da vida útil de uma peça. Nos metais ela só se torna importante apenas em temperaturas acima de 40% da temperatura de fusão.
A curva de fluência consiste em 3 regiões: a primária caracterizada por uma taxa de fluência continuamente decrescente, encruamento, o que sugere que o material esta apresentando aumento da resistência a fluência. Para a secundária a taxa de fluência é constante. Estágio de duração mais longo. Equilíbrio entre os processos de encruamento e recuperação. E por fim a fluência terciaria que apresenta uma aceleração da taxa, o que resulta na estricção seguida de ruptura do material.
Com frequência, os materiais cerâmicos sofrem deformação por fluência como resultado de sua exposição a tensões ( geralmente de compressões) em temperaturas elevadas. Normalmente o comportamento de fluência dos cerâmicos é semelhante aos dos metais; entretanto nas cerâmicas a fluência ocorre em temperaturas mais elevadas.
Relaxação: deformação devido a uma tensão decrescente.
Fadiga: desgaste e ruptura do material devido a esforções cíclicos ( diferentes tipos de esforços ao longo do tempo), ou seja, devido a tensões variadas.
Mesmo nos materiais normalmente dúcteis, a falha por fadiga é de natureza frágil, existindo pouca, ou nenhuma, deformação plástica associada a falha.
Os materiais cerâmicos, devido a combinação de ligações iônicas e covalentes , tem intrinsecamente uma baixa tenacidade. Também devido a estas ligações, há ausência de plasticidade durante o carregamento cíclico. Consequentemente, a fratura por fadiga é rara nos materiais cerâmicos.
Escoamento: nível de tensão onde a deformação plástica tem inicio.
Ponto de escoamento: ponto onde ocorre o afastamento inicial da linearidade da curva tensão-deformação.
Limite de escoamento: tensão máxima que o material suporta ainda no regime elástico. Havendo algum acréscimo de tensãoo material passa para o regime plástico.
Encruamento dos metais
Quando se deforma um metal em baixas temperaturas (trabalho a frio) ele se torna mais duro e mais resistente ao mesmo tempo em que se torna menos dúctil ou mais frágil. O encruamento é explicado pela interação dos campos de deformação das discordâncias, que são aumentadas pela deformação, exigindo cada vez mais força para seguir deformando.