Metais na construção

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A utilização dos metais foi um dos 
fatos mais importantes na historia 
da humanidade. 
Não se tem uma certeza de quando o 
metal foi utilizado pela primeira vez. 
Metais na Construção Civil 
A utilização dos metais foi um dos 
fatos mais importantes na historia 
da humanidade. 
O primeiro metal descoberto foi o 
cobre, ainda na pré-história, no 
oriente médio. Com a descoberta deste 
material e posteriormente de outros 
metais foi possível desenvolver 
ferramentas mais eficientes que as de 
pedra. Com o uso do metal também foi 
possível fabricar a roda. 
Entende-se por metal um 
elemento químico que existe 
como cristal ou agregado de 
cristais, no estado sólido. 
Constituem os metais um dos 
grupos mais importante entre os 
materiais de construção, um 
infinito numero empregos do 
campo da Engenharia. 
Do ponto de vista Tecnológico 
São elementos químicos que existem como cristal ou 
agregado de cristais, no estado sólido, caracterizado 
pelas seguintes propriedades: alta dureza, grande 
resistência mecânica, elevada plasticidade (grandes 
deformações sem ruptura), relativamente alta 
condutibilidade térmica e elétrica. 
 Na prática 
São elementos de características próprias quanto a 
forjabilidade, brilho, opacidade, condutibilidade, etc. 
 Quimicamente 
 Metais são elementos que sempre ionizam positivamente. 
 
Características 
–Alta dureza; 
–Grande resistência mecânica 
– Elevada plasticidade (grandes 
deformações sem ruptura) 
–Alta condutibilidade térmica e elétrica. 
 O metal é caracterizado pelas seguintes 
propriedades: 
APARÊNCIA 
• Sólidos a temperaturas ordinárias 
• Porosidade não aparente 
• Brilho característico, que pode ser aumentado por 
polimento ou tratamento químico. 
 
 
PARA A CONSTRUÇÃO CIVIL SÃO IMPORTANTES AS 
SEGUINTES PROPRIEDADES: 
 DENSIDADE 
 
 Varia bastante de uma liga para outra. Geralmente vai de 
2,56g/cm³ a 11,45g/cm³. 
PLATINA 
21,30g/cm³ 
PALÁDIO 
11,40g/cm³ 
 
PRATA 
10,50g/cm³ 
 
 
A título de comparação, apresentamos os coeficientes de 
dilatação seguintes: 
 
DILATAÇÃO 
concreto: 0,01 mm/m/ºC vidro:0,08 mm/m/ºC 
 metais: 0,10 a 0,03 mm/m/ºC 
 
De uma maneira geral, os metais são bons condutores. O cobre é o mais 
utilizado e vem sendo substituído pelo alumínio por razões econômicas. 
 
CONDUTIBILIDADE ELÉTRICA 
Condutores Condutibilidade elétrica (S/m) 
Prata 630 x 105 
Cobre 580 x 105 
Alumínio 350 x 105 
Platina 100 x 105 
Ferro 80 x 105 
Grafite 001 x 105 
RESISTÊNCIA MECÂNICA 
 
Na construção civil, as solicitações mecânicas a que os metais podem 
ser submetidos são: 
 
 Tração 
TRAÇÃO 
Flexão 
RESISTÊNCIA MECÂNICA 
 
Na construção civil, as solicitações mecânicas a que os metais podem 
ser submetidos são: 
 
 Cisalhamento 
Torção 
RESISTÊNCIA MECÂNICA 
 Na construção civil, as solicitações mecânicas a que os metais 
podem ser submetidos são: 
 
Dureza 
Classificação 
• Metais não ferrosos 
 Consiste em metais que não contenham ferro em 
suas composições como elemento principal, tais como: 
cobre, chumbo, bronze, níquel, alumínio, zinco e titânio. 
• Metais ferrosos 
 Os metais ferrosos mais comuns são o aço e o ferro 
fundido. Esses metais são ligas de ferro e carbono. A 
rigor, possuem uma porcentagem de ferro superior a 
90%, daí a denominação de metais ferrosos, uma 
porcentagem máxima de carbono de 5%. 
METAIS 
NÃO – FERROSOS 
ALUMÍNIO 
COBRE 
METAIS PESADOS: 
CHUMBO 
NÍQUEL 
ZINCO 
MERCÚRIO 
 
FERROSOS 
FERRO 
AÇO 
Metais Não-Ferrosos 
Cobre 
 O cobre é um metal relativamente raro, empregado das mais 
diversas formas. Foi o primeiro metal a ser usadas pelo homem 
como substituto da pedra, na confecção de armas, ferramentas de 
trabalho, etc. Estudos apontam que o cobre foi utilizado pelos 
povos que viviam na ilha de Chipre há mais de 6.500 anos, daí a 
origem do seu nome, Cuprum. 
 É um dos metais mais importantes 
industrialmente, de coloração 
avermelhada, dúctil, maleável e bom 
condutor de eletricidade que apresenta 
alta condutibilidade elétrica e térmica, só 
superada pela da prata. 
 
Propriedades Específicas do Cobre: 
• Símbolo químico: Cu; 
• Número atômico: 29; 
• Peso atômico: 63.54; 
• Densidade: 8,89 g/cm³; 
• Ponto de Fusão: 1.083 ºC; 
• Temperatura de Recozimento: 475-750 ºC; 
• Ponto de Ebulição: 2.595 ºC; 
• Estrutura Cristalina: CFC (cúbica de face centrada); 
• Calor específico a 20 °C: 380 J / kg * K. 
 
Aplicações do Cobre 
Ligas 
 O cobre é normalmente 
usado em sua forma pura, 
mas também pode ser 
combinado com outros metais 
para produzir uma enorme 
variedade de ligas. Cada 
elemento adicionado ao 
cobre permite obter ligas com 
diferentes características tais 
como: maior dureza, 
resistência a corrosão, 
resistência mecânica, 
usinabilidade ou até para 
obter uma cor especial para 
combinar com certas 
aplicações. 
 
Bronze (Cu 85-95% + 15-5%Sn) 
 
 
 É uma das ligas metálicas mais antigas da humanidade, a sua 
fabricação iniciou-se a mais de 3000 anos, e ficou conhecida como 
idade do Bronze. A combinação do Estanho com o Cobre na tentativa 
produziu um metal que apresentava flexibilidade, e era mais macio 
podendo seus restos serem fundidos novamente e reaproveitados na 
produção de peças, que ao contrario do ferro e do cobre que uma vez 
fundidos apresentavam-se duros e mais difíceis de manusear. 
Uma das principais propriedades é 
a elevada resistência ao desgaste 
por fricção, o que faz do bronze um 
material amplamente usado em 
mancais* de deslizamento. 
Mancal é uma parte da estrutura mecânica destinada a comportar um eixo (móvel ou 
fixo). Os mancais que seguram eixos móveis, são dotados de partes móveis que 
ajudam estes realizarem suas tarefas, tais como: (o objetivo destas é diminuir o atrito 
entre o mancal e o eixo girante) 
Ligas de Bronze 
Bronze 
 Na área da construção civil o 
bronze é utilizado em tubos 
flexíveis, válvulas industriais, 
torneiras, varetas de soldagem, 
válvulas, buchas, engrenagens, 
além da confecção de metais 
sanitários, ferragens 
(fechaduras, dobradiças, fechos, 
puxadores), entre outros. 
Níquel 
 O níquel tem como características: 
• Alto ponto de fusão, 
• Dureza 
• Resistência 
• Aderência 
• Espessura uniforme das camadas 
• Deposição uniforme 
• Alta resistência à abrasão 
• Proteção contra a corrosão 
• Lubricidade natural 
• Soldabilidade 
• Condutividade térmica 
 
Propriedades 
• Símbolo- Ni 
• Fusão- 1455ºC 
• Estado- Sólido 
• Ebulição -2732ºC 
• Condutividade Elétrica- 14,382 · 106/m ohm 
• Condutividade Térmica -90,7536 W/(m*K) 
• Massa Específica 8,5 g/cm-3 
• Dureza 3,5 Mohs 
• Preço de Metal Reciclado R$ 55,00/kg 
• Preço US$ 24.000,00/ton 
 
Aplicações do Níquel 
 O níquel é bastante usado sob sua 
forma pura, para a produção de 
protetores de peças metálicas, 
devido à alta resistência à 
oxidação. É aplicado 
principalmente em ligas ferrosas 
e não ferrosas para consumo no 
setor industrial, em material 
bélico, em moedas, na área de 
transporte, nas aeronaves, na 
área de construção civil, aços 
inoxidáveis, ou ainda na 
produção do ímã artificial 
conhecido como Alnico (sigla 
referente aos componentes do 
mesmo: Alumínio, Níquel e 
Cobre). 
 
Galvanoplastia 
• O sulfato de níquel presta-se à chamada 
galvanoplastia, banhos de sais de níquel 
nos quais se obtêm a niquelagem, 
processo que permite um acabamento 
refinadoe protetor de diversas peças de 
metal. 
• Na galvanoplastia consegue-se, além da 
proteção, o melhoramento da peça, pois 
ela fica com aparência semelhante à de 
metais mais cobiçados como ouro e 
prata. São exemplos de galvanoplastia a 
cromeação, a prateação, a douração e a 
niquelagem. 
 
Aço inoxidável 
 O aço (liga de ferro e 
carbono) se torna 
inoxidável ao misturá-lo 
com outros metais, 
como o crômio, níquel, 
vanádio e tungstênio. 
Alumínio 
Produção do Alumínio 
É um dos elementos mais abundantes da natureza. 
Sua extração nem sempre é economicamente viável. 
É extraído a partir da bauxita ( Al2O3). 
São necessárias 5t de bauxita para obter 2t de alumina e 2t de 
alumina para obter 1t de alumínio. 
 Características e Propriedades 
• Leve e Versátil (densidade relativa entre 2,56 e 2,67 
• g/cm³); 
• Ruptura à tração entre 8 e 14 Kgf/mm² - temperado: 
• 50Kgf/mm². 
• Se funde a 600 a 650°C; 
• Excelente condutividade elétrica e térmica; 
• Difícil a soldagem; 
• Resistente ; 
• Durável; 
• Não oxida - enferruja; 
• Permite belo acabamento; Fácil manutenção; Caro. 
Alumínio – Características 
• Propriedades físicas 
Aplicações do Alumínio 
Alumínio na Engenharia Civil 
• Esquadrias 
 
Alumínio na Engenharia Civil 
• Coberturas 
Alumínio na Engenharia Civil 
• Estruturas 
Zinco 
• É obtido a partir da esfarelita – principal minério (sulfeto 
de Zinco); 
• Ponto de fusão 400°C; 
• Densidade relativa 7 e 7,2g/cm³; 
• Resistência à tração 16kgf/mm²; 
• Baixa resistência a ácidos; 
• Fabricação de ligas; 
• Proteção superficial do aço; 
• Galvanização. 
 
Propriedades e características 
Aplicações do Zinco 
• Telhas e calhas para coberturas; 
• Pigmento de tintas; 
• Torneiras, tubos e fechaduras; 
• O maior emprego do Zinco é para 
melhorar e corrigir as 
propriedades dos outros metais; 
• 30% do Zn destina-se à 
galvanização; 
• 20% com o Cu produzindo o 
latão e outras ligas; 
• 9 % para peças fundidas; 
Chumbo 
 O uso do chumbo remonta a 5000 a.C., com os 
egípcios, que o utilizavam para a cunhagem de moedas e 
fabricação de cosméticos. Os jardins suspensos da 
Babilônia, construídos em 600 a.C., tinham calhas de 
chumbo para manter a umidade. Os gregos exploraram as 
jazidas de chumbo de Laurium no quinto século a.C., e os 
romanos fabricaram canos de chumbo no século III a.C. 
 O chumbo é um metal cinzento, azulado brilhan
te, não elástico, mole, riscável com unha, deixa traço ci
nzento no papel, dúctil, maleável, trabalhável a frio, razoá
vel condutor de calor e eletricidade. 
 
Propriedades 
• Nome, símbolo, número: 
Chumbo, Pb, 82 
• Série química: Metal 
representativo 
• Densidade, dureza: 
11340 kg/m3, 1,5 
• Estado da matéria: sólido 
• Ponto de fusão: 600,61 K 
• Ponto de ebulição: 2022 K 
• Entalpia de fusão:177,7 kJ/mol 
 
Aplicações do Chumbo 
• Tubos e artefatos de 
canalizações; 
• Impermeabilização de 
coberturas; 
• Chapas soldadas; 
• Apoios de peças submetidas a 
vibrações; 
• Máquinas, pontes; 
• Fabricação de tintas. 
• Usado também em ligas 
como solda de encanador. 
Titânio 
 O titânio (Ti) é o nono elemento mais abundante 
da terra. O titânio é um metal de brilho prateado, mais 
leve do que o ferro, quase tão forte quanto o aço, e 
quase tão resistente à corrosão como a platina. 
 Aproximadamente 95% de todo o titânio é 
consumido na forma de dióxido de titânio (TiO2), 
um pigmento permanente intensamente branco. 
Características 
 
Aplicações do Titânio 
 
• O dióxido de Titânio é 
utilizado na fabricação de 
tintas refletores 
de radiação infravermelha. 
• Titânio também é usado na 
fabricação de argamassa. 
 
Metais Ferrosos 
Metais Ferrosos 
• Ferro fundido – Teor de carbono variando entre 1,8% e 
4,5%; 
• Aço – Teor de carbono inferior a 2%; 
• Aço de construção – Teor de carbono entre 0,2 e 0,5%; 
• Ferro Laminado - Teor de carbono inferior a 0,12% e teor 
de 3% de escória. 
 
Ferro Fundido 
• É uma liga de ferro-carbono que contêm de 2 - 4,5% 
de carbono em sua composição. 
• O ferro fundido tem na sua composição maior 
porcentagem de ferro, pequena porcentagem de 
carbono, silício, manganês, enxofre e fósforo. 
 
 
Aplicações do Ferro Fundido 
Aço 
 Aço é uma liga metálica formada 
essencialmente por ferro e carbono, com 
percentagens deste último variando entre 
0,008 e 2,11%. 
Aço 
Aço-carbono 
Aços especiais ou aço-liga 
• Representa 90% dos metais consumidos; 
• Alta Resistência (impacto, corrosão, desgaste); 
• Baixo custo; 
• Flexível; 
• Compatibilidade com outros materiais; 
• Menor prazo de execução; 
• Organização do canteiro de obras; 
• Racionalização de materiais e mão-de-obra; 
• Alívio de carga nas fundações; 
• Garantia de qualidade; 
• Antecipação do ganho; 
• Precisão construtiva. 
Propriedades e Características do Aço 
Características 
Pode ser estirado (trefilado) Possui grande resistência à tração 
Características 
Aço Carbono 
 São os que contém além do ferro, pequenas porcentagens de: 
 
• carbono, manganês, silício, enxofre e fósforo; 
 
• os elementos mais importantes: ferro e carbono; 
 
• manganês e silício melhoram a qualidade do aço; 
 
• enxofre e fósforo são elementos prejudiciais; 
 
• a quantidade de carbono define a resistência do 
aço: 
 
 Ex. :Um aço com 0,50% é mais resistente que um aço com 0,20% de 
carbono. 
 
Produção do Aço 
 • 3 etapas metalúrgicas: 
• Redução 
• Refino 
• Laminação 
 
Produção do Aço 
 • No processo de redução, o ferro se liquefaz e é 
chamado de ferro gusa ou ferro de primeira fusão. 
• Impurezas como calcário, sílica etc. formam a 
escória, que é matéria-prima para a fabricação de 
cimento 
Produção do Aço 
• A etapa seguinte do processo é o refino. O ferro gusa 
é levado para a aciaria, ainda em estado líquido, 
para ser transformado em aço, mediante queima de 
impurezas e adições. 
Produção do Aço 
• Na laminação o aço, em processo de solidificação, é 
deformado mecanicamente e transformado em 
produtos siderúrgicos utilizados pela indústria de 
transformação, como chapas grossas e finas, bobinas, 
vergalhões, arames, perfilados, barras, etc. 
Aplicações do Aço 
Aplicações do Aço 
• Folhas de Flandres: São chapas finas de aço cobertas 
por leve camada de estanho, para não oxidar, obtida 
por imersão ou deposição eletrolítica. 
 
• Chapas Galvanizadas: São chapas finas de aço 
revestidas com zinco. É a imersão da chapa em um 
banho de zinco fundido. 
 
• Chapas Lisas Pretas: São chapas de ferro fundido, 
pretas, lisas, laminadas a quente e a frio. 
Aplicações do Aço 
Aplicações do Aço 
• Aços Perfilados: Aço fundido, laminado, 
apresentado em forma de barras redondas, 
quadradas, retangulares, perfis L, T, I, U; 
 
• Arames e Telas: Os arames são finos fios de aço 
laminado, galvanizados ou não; 
 
• Pregos: São fabricados a partir de arame 
galvanizado em máquinas apropriadas que 
cortam o arame e moldam a ponta e a cabeça do 
prego. 
 Aço – Ligas 
• São aços carbono que contêm outros elementos de liga, 
ou então, elementos residuais em teores acima do 
normal. 
 Aço níquel 
• 1 a 10% de Níquel- Resistem bem à ruptura e ao choque, quando 
temperados e revenidos. 
 – Usos- peças de automóveis, máquinas, ferramentas, etc. 
• 10 a 20% de Níquel- Resistem bem à tração, muito duros - 
temperáveis em jato de ar. 
• 20 a 50% de Níquel- Resistentes aos choques, boa resistência 
elétrica, etc.– Usos- válvulas de motores térmicos, resistências elétricas, 
cutelaria, instrumentos de medida, etc. 
 Aço Cromo – inox 
• até 6% Cromo- Resistem bem à ruptura, são duros, não 
resistem aos choques. 
 Usos- esferas e rolos de rolamentos, ferramentas, 
projéteis, blindagens, etc. 
• 11 a 17% de Cromo- Inoxidáveis. 
 Usos- aparelhos e instrumentos de medida, cutelaria, 
etc. 
• 20 a 30% de Cromo- Resistem à oxidação, mesmo a 
altas temperaturas. 
 Usos- válvulas de motores a explosão, fieiras, matrizes, 
etc. 
Principais características do aço inox 
• Resistência à corrosão; 
• Resistência mecânica superior aos aços de baixo 
carbono; 
• Facilidade de limpeza / baixa rugosidade superficial; 
• Aparência higiênica; 
• Material inerte; 
• Facilidade de conformação; 
• Facilidade de soldagem / união; 
• Mantém suas propriedades numa faixa muito ampla de 
temperatura, inclusive muito baixas; 
• Acabamentos superficiais variados. 
 Fatores importantes para a seleção do tipo de 
aço inox 
 
 Um dos fatores mais importantes é o ambiente em 
que o metal vai ser instalado: 
 
– Industrial: presença de dióxido de enxofre ou gases 
liberados por indústrias químicas: podem formar 
ácidos condensados potencialmente perigosos. 
 
– Litoral: Áreas com presença de atmosfera marítima 
ou bruma. Presença de cloretos. 
Aplicações na Engenharia 
 As características de 
homogeneidade, tenacidade e resistência 
do aço o inserem como material de 
construção, buscando resolver a questão 
mais básica da engenharia: executar o 
melhor projeto pelo menor custo. 
 A estrutura metálica pode ser 
utilizada em grandes construções (pontes, 
viadutos, shopping centers e edifícios), 
médias (pequenos edifícios, silos, galpões, 
passarelas e aviários) e pequenas (casas, 
telhados, quiosques, escadas e postos de 
gasolina), além de acessórios de 
construção (defensas de estradas, postes, 
portas e janelas)