Aula 01 - 02 - Professor Jônatas Elim

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AULA 1 – INTRODUÇÃO, IMPORTÂNCIA E EVOLUÇÃO HISTÓRICA 
DOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO. 
Materiais de Construção 
Prof. Jônatas Elim 
Professor Jônatas Elim 
 E-mail: jnascimento8@favip.edu.br 
 
Modelo de avaliação: 
 
 (n1 + n2)/2= Média 
 
(Média X 0,4 + Prova Final X 0,6)/2 = Média Final 
 
Capacitar os futuros engenheiros sobre as características e 
propriedades de alguns materiais de construção civil. 
Cerâmica 
Vidro 
Madeira 
Polímeros 
Tintas 
Betume 
Materiais Fibrosos 
Novos Materiais 
Objetivo 
A Ciência dos Materiais se ocupa com as 
relações entre microestrutura e as 
propriedades dos materiais. 
A Engenharia dos Materiais estuda a síntese e o 
emprego dos conhecimentos científicos e 
empíricos, para desenvolver, preparar, modificar 
e aplicar os materiais que atendam às exigências 
previamente estabelecidas. 
Segundo a microestrutura, os materiais sólidos são 
classificados em: 
São compostos de combinações de elementos metálicos 
que possuem grande quantidade de elétrons livres, não 
ligados a qualquer átomo em particular, constituindo-se na 
denominada ligação metálica, que se configura numa 
“nuvem” eletrônica com o compartilhamento dos elétrons 
entre átomos vizinhos. 
As propriedades dos metais derivam de sua constituição: 
são bons condutores de eletricidade e calor, são muito 
resistentes e deformáveis. 
Classificação dos Materiais 
Classificação dos Materiais 
Algumas de suas propriedades: resistência mecânica, 
baixa deformação na ruptura, estabilidade a altas 
temperaturas, resistência ao ataque químico e isolamento 
elétrico. 
São formadas por espécies químicas metálicas e não 
metálicas com ligações iônicas e covalente com elétrons 
ligados em posição definidas e fixas, o que lhes confere 
propriedades características. 
 Classificação dos Materiais 
Algumas de suas propriedades: resistência mecânica baixa 
quando submetidas a esforços, baixo custo baixa 
densidade, facilidade de conformação em formas 
complexas. 
Se constituem em moléculas de cadeia longa com grupos 
repetitivos que apresentam ligações covalentes, 
geralmente muito fortes. Os principais elementos das 
cadeias são carbono, hidrogênio, oxigênio nitrogênio, flúor 
e outros elementos não metálicos. As cadeias poliméricas 
se unem por ligações secundárias relativamente fracas 
(força de van der Waals). 
Outros três grupos de materiais: 
 Semicondutores – apresentam características elétricas 
específicas. 
 Compósitos – combinação de dois ou mais materiais 
diferentes. 
 Biomateriais – utilizada em próteses compatíveis com os 
tecidos humanos. 
 Classificação dos Materiais 
Importância da formação profissional e do 
ensino de materiais 
O Engenheiro Civil necessita estudar as ciências matemáticas e naturais com 
o objetivo de adquirir os conceitos básicos para empregar, de modo 
econômico e otimizado, materiais em benefício da sociedade, com o mínimo 
de agressão ao meio ambiente. 
Importância da formação profissional e do 
ensino de materiais 
A formação profissional deve ser focada em um processo dinâmico, que 
inclui a capacitação inicial e uma reciclagem permanente de atualização, 
porque o avanço do conhecimento no mundo atual se processa de modo 
exponencial. 
Importância da formação profissional e do 
ensino de materiais 
- A sociedade acredita que os Engenheiros Civis estão aptos a tomar 
decisões técnicas corretas, pois as conseqüências das decisões 
equivocadas são conhecidas posteriormente, algumas vezes, podem ser 
desastrosas; 
- A profissão de Engenheiro Civil é de “confiança pública”, porque a 
sociedade espera e acredita a priori, que estes são providos de 
competências adequadas para assumirem as responsabilidades inerentes às 
suas atividades; 
Quais os critérios que um engenheiro 
deve adotar para selecionar um 
material entre tantos outros? 
1. Conhecer as suas propriedades. 
 
2. Condições de serviço (forças que 
atuam sobre ele). 
 
3. Perda das propriedades (tipo de 
degradação que o material sofrerá em 
serviço). 
 
Exemplo: 
Elevadas temperaturas e ambientes corrosivos 
diminuem consideravelmente a resistência mecânica. 
4. O custo (consideração talvez mais 
convincente é provavelmente a 
econômica). 
 
Qual o custo do produto acabado??? 
Um material pode reunir um conjunto ideal de 
propriedades, porém com custo elevadíssimo. 
 
 
 
 
 
 
 
Como definir qual o melhor 
material para a produção de um 
copo? 
• Vidro 
• Cerâmica 
• Plástico 
• Madeira 
• Metal 
• Papel 
Depende 
• Custo 
• Tempo de vida 
• Durabilidade 
• Aparência 
• Natureza do líquido 
• Café – não podem ser 
usados copos de metal e 
papel. 
 
 
 
 
 
 
 
 Qualquer projeto de engenharia 
requer, para a sua viabilização, um vasto 
conhecimento das características, 
propriedades e comportamento dos 
materiais disponíveis. 
Propriedades dos materiais 
Classes Propriedades 
Física Densidade, porosidade, teor de umidade 
Química Alcalinidade, resistência à corrosão 
Térmica Condutividade, expansão (dilatação) 
Elétrica Condutividade 
Ótica Cor, transmissão e reflexão de luz 
 
 
Mecânica 
 
Resistência: tração, compressão, cisalhamento e flexão. 
Elasticidade, plasticidade, ductilidade, tenacidade e 
dureza. 
Como conhecer as propriedades e o 
comportamento dos materiais sob condições 
de esforços? 
 Realização de ensaios de laboratório e de campo. 
 
 Normas técnicas 
 Estabelecem uma linguagem comum entre fornecedores e 
usuários dos materiais, além de garantir a reprodutibilidade dos 
resultados. 
 
 Métodos de ensaios 
 Metodologia utilizada para a realização dos ensaios. 
 
 Especificações técnicas 
 Especificam as propriedades mínimas exigidas dos materiais. 
 
Finalidade dos ensaios dos materiais 
 Obter informações rotineiras do produto 
(ensaios de controle). 
 
 Obter novas ou melhores informações sobre 
os materiais. 
Vantagens da normalização dos 
materiais e métodos de ensaios 
 Tornar a qualidade do produto mais uniforme. 
 Reduzir os tipos similares de materiais. 
 Orientar os projetistas na escolha do material 
adequado. 
 Permitir a comparação de resultados obtidos em 
diferentes laboratórios. 
 Reduzir desentendimentos entre produtor e 
consumidor. 
 
 
Normas técnicas 
 ASTM - American Society for Testing and 
Materials 
 
 ABNT - Associação Brasileira de Normas 
Técnicas 
Piscina de PVC 
O PVC possibilita a personalização das 
piscinas. Elas podem ser montadas em 
qualquer tamanho, formato ou profundidade 
dando asas à criatividade dos arquitetos. Além 
disso, o custo é mais acessível, a execução é 
rápida, o material evita vazamentos e não 
requer impermeabilizações. 
Menor custo e menor 
tempo em obra. 
Casa de PVC 
“Quanto mais familiarizado estiver um engenheiro 
ou cientista com as características e relações 
estrutura-propriedade, bem como com as técnicas 
de processamento de materiais, mais capacitado e 
confiante ele estará para fazer as opções sobre o 
tipo de material a ser utilizado.” (Callister, 2002) 
Evolução histórica dos materiais 
de construção 
 Os materiais de construção são tão importantes 
que a História, nos seus primórdios foi dividida 
conforme a predominância do emprego de um ou outro 
material 
 Exemplos:Idade da Pedra, 
 Idade do Bronze. 
Nas civilizações primitivas 
Empregados como 
encontrados na 
natureza. 
Nas construções predominavam: 
a pedra, 
a madeira e 
o barro 
Em menor escala: metais 
Menos empregados: 
couros e 
fibras vegetais 
Exigências do homem Padrões requeridos 
Demanda por materiais : 
maior resistência, 
maior durabilidade e 
melhor aparência 
Exemplo do concreto: 
Pedra Concreto armado Concreto Concreto protendido 
Atualmente Tecnologia avança com rapidez. 
 O Engenheiro precisa estar atualizado para poder 
aproveitar as técnicas mais avançadas, utilizando materiais de 
melhor padrão em menor custo. 
Necessário o estudo dessa matéria 
durante toda a vida profissional. 
Campo da matéria 
Requisitos 
Conhecer: 
 
as forças externas que atuarão 
sobre a construção. 
as forças internas que então se 
originarão. 
cargas, 
vento, 
clima, 
etc. 
o material que poderá resistir a essas forças e 
tensões. 
tensões 
Importante conhecer as propriedades físicas, 
químicas e mecânicas desse material 
Tecnologia experimental 
Especificações técnicas 
Elementos escritos de um projeto de engenharia 
Especificações técnicas - Construtores 
Especificações para 
materiais 
Especificações para 
execução 
Disciplina materiais de 
construção 
Qualidades, defeitos e 
possibilidades dos 
materiais. 
Definição geral 
 Todos os corpos, objetos ou substâncias que são usados em qualquer obra de 
engenharia. 
 
Classificação 
Quanto à natureza: 
- naturais; artificiais; combinados. 
Quanto à utilização: 
- de vedação; de proteção; estruturais. 
Quanto à forma/composição: 
- Lamelares; fibrosos, vítreos; cristalinos; agregados complexos. 
Quanto à origem: 
- Minerais: pétreos; metálicos. 
- Orgânicos: lenhosos; têxteis; betuminosos; mistos. 
 
Critérios para seleção dos materiais 
 
- Técnicos; 
- Econômicos; 
- Estéticos, etc. 
 
Principais propriedades dos materiais 
 
 
a) Extensão – é a propriedade que possuem os corpos de 
ocupar um lugar no espaço. 
 
b) Impenetrabilidade – é a propriedade que indica não ser 
possível que dois corpos ocupem o mesmo lugar no espaço. 
 
c) Inércia – é a propriedade que impede os corpos de se 
modificarem, por si mesmos, seu estado inicial de repouso ou 
movimento. 
 
Principais propriedades dos materiais 
 
 
 
d) Atração – é a propriedade de a matéria atrair a matéria, de 
acordo com a lei de atração das massas. 
 
e) Porosidade – é a propriedade que tem a matéria de não ser 
contínua, havendo espaço entre as massas. 
 
f) Divisibilidade – é a propriedade que os corpos têm de se 
dividirem em fragmentos cada vez menores. 
 
g) Indestrutibilidade – é a propriedade que a matéria tem de 
ser indestrutível. 
Propriedades dos materiais sólidos 
 
Os corpos sólidos são os de maior importância para essa 
disciplina. Eis algumas de suas propriedades específicas: 
 
a) Dureza – é a resistência que os corpos opõem ao serem 
riscados ou penetrado. 
 
b) Tenacidade – é a resistência que opõem ao choque ou 
percussão (ex: o vidro tem grande dureza, mas pequena 
tenacidade). 
 
c) Plasticidade – é a capacidade que têm os corpos de se 
tornarem delgados até formarem lâminas, sem se romperem. 
 
Propriedades dos materiais sólidos 
 
d) Durabilidade – é a capacidade que os corpos apresentam de 
permanecerem inalterados com o tempo. 
 
e) Desgaste – é a perda de qualidades ou de dimensões com o 
uso contínuo. 
 
f) Elasticidade – é a tendência que os corpos apresentam de 
retornar à forma original após a aplicação de um esforço. 
 
g) Ductilidade - é a capacidade que têm os corpos de se 
reduzirem a fios sem se romperem (a argila tem boa 
plasticidade e pequena ductilidade). 
 
Esforços mecânicos 
 
 Os esforços mecânicos ou solicitações simples a que um 
corpo pode ser submetido são: 
 
Esforços mecânicos 
 
Esforços mecânicos 
 
 
 No mecanismo de flexão aparecem esforços de 
compressão em uma face e de tração na face que lhe é oposta. 
Isto caracteriza uma solicitação composta. 
 
Esforços mecânicos 
 
 
 Tensão (σ): chama-se de tensão à relação entre o 
esforço aplicado e a área da seção resistente: σ = P/S. 
Geralmente é medida em MPa.(1MPa=10kgf/cm2). 
 
 
 EXEMPLO: Qual a tensão numa barra de aço de 
10cm2, submetida a uma força de 3000kgf? 
Esforços mecânicos 
 
 
 Módulo de Elasticidade ou Módulo de Young: é a 
relação entre a tensão e a deformação unitária resultante. 
 
 
 EXEMPLO: Qual o módulo de elasticidade de um fio 
de 1cm de diâmetro que, submetido a uma tração de 500 
Kgf, passa do comprimento de 3m para 3,02m? 
 
Esforços mecânicos 
 
Peso específico, Massa específica e 
Densidade 
 
 
 Massa – é a quantidade de matéria e é constante 
para o mesmo corpo, esteja onde estiver. 
 
 Peso - é a força com que a massa é atraída para o 
centro da Terra, varia de local para local. Num mesmo local 
os pesos são proporcionais as massas, porque a gravidade é 
a mesma. 
Peso específico, Massa específica e 
Densidade 
 
 Peso específico é a relação entre o peso de um 
corpo e o seu volume. Não é constante. 
 
 Massa específica é a relação entre a massa de um 
corpo e o seu volume. 
Como especificar materiais 
Ao especificar os materiais, é necessário que se use da maior 
exatidão possível, definindo todos os elementos que possam variar 
de procedência. 
 
 
 Procurar sempre citar os dados técnicos do material 
desejado. Mesmo que eles pareçam evidentes ao projetista, podem 
não o ser para o construtor, assim como este poderá vir a 
aproveitar-se de uma omissão para agir de má fé. 
Como especificar materiais 
 Convém não somente nomear o material, mas também a 
classificação, o tipo, a dimensão desejada e, eventualmente a 
marca (procedência). 
 
 
 Procurar não esquecer nenhum material. A experiência 
demonstra que o projetista esquece, geralmente os materiais de 
menor custo ou volume, e é justamente em relação a eles que 
surgem as maiores dúvidas de interpretação. 
Como especificar materiais 
 É sempre conveniente rever os catálogos dos materiais 
que estão sendo especificados, para estar atualizado quanto a 
pormenores de diferenciação. 
 
 Organizar um guia para especificações, a fim de não 
esquecer detalhes, como rodapés, ferragens, etc.