Estruturas Metalicas PUCC 1
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Estruturas Metalicas PUCC 1


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PUC-CAMPINAS \u2013 CEATEC \u2013 FAC. DE ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS METÁLICAS I 
 
 Prof. AUGUSTO CANTUSIO NETO 
 
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ESTRUTURAS 
METÁLICAS I 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 NOTAS DE AULA 
2008 
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE CAMPINAS 
 
PUC-CAMPINAS \u2013 CEATEC \u2013 FAC. DE ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS METÁLICAS I 
 
 Prof. AUGUSTO CANTUSIO NETO 
 
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01. Introdução 
 
1.1. \u2013 Breve Histórico: 
 
1 Desde a mais remota antigüidade, tem-se notícia do homem a utilizar-se de 
artefatos de ferro. Iniciando-se pela descoberta do cobre, que se mostrava 
demasiadamente ductil \u2013 capaz de deformar-se sob a ação de cargas -, o 
homem aprimorando as suas próprias realizações, através do empreendimento 
de sua capacidade de pensar e de realizar, estabeleceu os princípios da 
metalurgia, que na definição de alguns autores, é uma síntese; pressupõe o uso 
coerente de um conjunto de processos, e não a prática de um instrumento único. 
E esses processos foram-se somando ao longo das necessidades humanas, 
pois para a síntese da metalurgia ou da forja, juntam-se as percussões (martelo), 
o fogo (fornalha), a água (têmpera), o ar (fole) e os princípios da alavanca. 
Imagina-se que, provavelmente, o cobre foi descoberto por acaso, quando 
alguma fogueira de acampamento tenha sido feita sobre pedras que continham 
minério cúprico. É presumível que algum observador mais arguto tenha notado 
algo \u201cderretido\u201d pelo calor do fogo, reproduzindo, mais tarde, o processo 
propositadamente. Mas, como já se observou, o cobre é por demais mole para 
que com ele se fabriquem instrumentos úteis, em especial nos primórdios das 
descobertas humanas, bastante caracterizadas pelas necessidades de coisas 
brutas. 
As técnicas de modelagem e de fusão vão se sofisticando quando surge a 
primeira liga, o cobre arsênico, composto tão venenoso que logo teria que ser 
substituído. O passo seguinte foi a descoberta de que a adição ao cobre de 
apenas pequena proporção de estanho, formava uma liga muito mais dura e 
muito mais útil do que o cobre puro. Era a descoberta do bronze, que possibilitou 
ao homem modelar uma multidão de novos e melhores utensílios: vasos, serras, 
escudos, machados, trombetas, sinos e outros. Mais ou menos pelo mesmo 
período, o homem teria aprendido a fundir o ouro, a prata e o chumbo. 
Como estabelecem alguns historiadores, uma brilhante descoberta conduz a 
outra e, dessa maneira, logo depois da descoberta do cobre e do bronze, 
também o ferro passou a ser utilizado. Esse novo metal já era conhecido há dois 
mil anos antes da era cristã, mas por longo tempo permaneceu raro e 
dispendioso, e seu uso somente foi amplamente estabelecido na Europa, por 
volta do ano 500 a.C. 
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Todo o ferro primitivo seria hoje em dia classificado como ferro forjado. O 
método para obtê-lo consistia em abrir um buraco em uma encosta, forrá-lo com 
pedras, enchê-lo com minério de ferro e madeira ou carvão vegetal e atear fogo 
ao combustível. Uma vez queimado todo o combustível, era encontrada uma 
massa porosa, pedregosa e brilhante entre as cinzas. Essa massa era colhida e 
batida a martelo, o que tornava o ferro compacto e expulsava as impurezas em 
uma chuva de fagulhas,. O tarugo acabado, chamado \u2018lupa\u2019, tinha 
aproximadamente o tamanho de uma batata doce, das grandes. 
Com o tempo, o homem aprendeu como tornar o fogo mais quente soprando-o 
com um fole e a construir fornos permanente de tijolos, em vez de meramente 
escavar um buraco no chão. Dessa maneira, o aço daí resultante, era feito pela 
fusão do minério de ferro com um grande excesso de carvão vegetal ou juntando 
ferro maleável com carvão vegetal e cozinhando o conjunto durante vários dias, 
até que o ferro absorvesse carvão suficiente para se transformar em aço. Como 
esse processo era dispendioso e incerto e os fundidores nada sabiam da 
química do metal com que trabalhavam, o aço permaneceu por muitos anos um 
metal escasso e dispendioso, e somente tinha emprego em coisas de 
importância vital, como as lâminas das espadas. 
Do ponto de vista histórico, narram alguns especialistas, que, por volta do século 
IV d.C., os fundidores hindus foram capazes de fundir alguns pilares de ferro que 
se tornaram famosos. Um deles, ainda existente em Dheli, tem uma altura de 
mais de sete metros, com outro meio metro abaixo do solo e um diâmetro que 
varia de quarenta centímetros na base a pouco mais de trinta centímetros no 
topo. Pesa mais de seis toneladas, é feito de ferro forjado e sua fundição teria 
sido impossível, naquele tamanho, na Europa, até época relativamente recente. 
Mas, a coisa mais notável nesse e em outros pilares de sua espécie, é a 
ausência de deterioração ou de qualquer sinal de ferrugem. 
Após a queda do império romano, desenvolveu-se na Espanha a Forja Catalã, 
que veio a dominar todo o processo de obtenção de ferro e aço durante a Idade 
Média, espalhando-se notadamente pela Alemanha, Inglaterra e França. Nesse 
período, o ferro era obtido como uma massa pastosa que podia ser moldada 
pelo uso do martelo e não como um líquido que corresse para um molde, como 
ocorre atualmente. O fim da Idade Média que prepara a Europa moderna pela 
extensão do maquinismo, é também testemunha das primeiras intervenções do 
capitalismo no esforço para a produção industrial. 
Essa evolução é acompanhada por grandes progressos técnicos, especialmente 
no que se refere aos transportes marítimos e, um impulso semelhante se 
observa no progresso da metalurgia. A força hidráulica foi aplicada aos foles das 
forjas, assim obtendo uma temperatura mais elevada e regular, e com a 
carburação mais ativa deu-se a fundição, correndo na base do forno o ferro 
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fundido susceptível de fornecer peças moldadas. O forno, que a partir de então 
se pôde ampliar, transformou-se em forno de fole e, em seguida, em alto-forno. 
O alto-forno a carvão vegetal, segundo os historiadores, apareceu por volta de 
1630; o primeiro laminador remonta aproximadamente ao ano de 1700. 
Entretanto, o grande impulso ao desenvolvimento da siderurgia ocorreu com o 
advento da tração a vapor e o surgimento das ferrovias, a primeira das quais 
inaugurada em 1827. Até o fim do século XVIII, a maior parte das máquinas 
industriais eram feitas de madeira. O rápido desenvolvimento dos métodos de 
refinação e de trabalho do ferro abriu caminho a novas utilizações do metal e à 
construção de máquinas industriais e, por conseqüência, à produção, em 
quantidade, de objetos metálicos de uso geral. 
Entre as descobertas científicas, que gradativamente iam melhorando o 
processo de produção industrial, merece destaque a utilização do carvão de 
pedra para a redução do minério de ferro, que resultou na localização dos 
complexos siderúrgicos e que veio determinar, por privilégios geológicos, o 
pioneirismo de uma nação na siderurgia. A Grã-Bretanha foi, realmente, a maior 
beneficiária dessa conquista científica, em razão de possuir, em territórios 
economicamente próximos, jazidas de minério de ferro e de carvão de pedra. 
Junta-se a isto toda uma estrutura comercial voltada para o exterior e já