aço_para_concreto

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ 
Setor de Tecnologia 
Departamento de Construção Civil 
 
 
 
 
 
 
DISCIPLINA 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
AÇOS PARA CONCRETO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Baseada na apostila AÇOS do Prof. Paulo R. do Lago Helene 
Adaptação e atualização – (2007) Prof. José de Almendra Freitas Jr. 
 
 
 
 
1 
AÇOS PARA CONCRETO : 
 
 
1) INTRODUÇÃO - 
 
Por aço para concreto armado entende-se todos os aços adequados à utilização 
como armadura nas peças de concreto. Necessitam desenvolver aderência perfeita e 
total com o material envolvente, o concreto, a fim de que deste trabalho solidário 
resulte uma estrutura de melhor característica resistente e durável. O concreto 
armado empregado por Lambot e difundido por Monier, a partir de 1849, na 
França, continua sendo atualmente o material mais empregado pelo homem em 
construções civis, devido às suas inúmeras vantagens tais como, resistência 
mecânica, durabilidade, fácil moldagem e segurança contra fogo. 
 
O concreto protendido, idealizado por Döhring e estudado por Koenen e Mörsch, 
na Alemanha, a partir de 1888, representa uma evolução em relação ao concreto 
armado, principalmente porque neste caso o concreto não é tracionado. Portanto 
como o aço para concreto protendido entende-se todos os aços adequados a essa 
protensão ao concreto. Se diferenciam dos aços para concreto armado por sua 
resistência à tração, consideravelmente mais alta. 
 
Existem vários tipos de aço para armar ou protender, que se distinguem por suas 
características geométricas, pelo tipo de fabricação e pela forma e dimensão da 
seção transversal. Todo engenheiro civil ou de qualquer outra especialidade 
necessita conhecer os materiais que lhe são disponíveis comercialmente. Qualquer 
que seja o seu produto, uma casa, uma ponte ou uma barragem, é necessário o 
conhecimento profundo do comportamento químico, físico e mecânico dos 
materiais que serão utilizados. Esse comportamento, particular a cada material, é 
decorrente da sua microestrutura. Portanto se conhecermos o fundamento desse 
comportamento poderemos prever as suas propriedades e entender a sua patologia. 
Esse conhecimento é essencial. É a ferramenta que impulsiona a tecnologia a 
desenvolver novos produtos e a corrigir as falhas e deficiências dos existentes. 
 
Por outro lado, para a correta aplicação de um material, o que realmente interessa 
são as suas propriedades tecnológicas obtidas macroscopicamente. Nesse momento 
é fundamental fixar critérios de medição e julgamento das propriedades dos 
materiais disponíveis no mercado, através de ensaios padronizados que forneçam 
elementos para aceitação ou rejeição de um determinado produto, destinado a um 
uso definido. 
2 
 Nestas notas, então começaremos introduzindo alguns termos e medidas utilizadas 
em engenharia, necessários à compreensão dos textos subsequentes. Em seguida 
será enfocada a microestrutura dos metais com base à ciência dos materiais, 
passando pela estrutura, tratamento e tipo de ruptura dos aços. 
 
 
2) TERMOS E MEDIDAS USADOS EM ENGENHARIA - 
 
2.1) COMPORTAMENTO MECÂNICO - 
 
Tensão ( σ ) - É definida como força por unidade de área e é expressa em MPa 
(antigamente kgf/cm², 1 MPa = 10 kgf/cm² ). É calculada dividindo-se a força 
pela área na qual atua. 
 
 Compressão Tração 
 
σ = N / A σ = N / A 
 
 
Cisalhamento- É o esforço cortante que atua numa determinada seção que tende a 
fazer deslizar uma seção em relação a outra. É o resultado de tensões tangenciais. 
 
 
3 
 
Protensão - É a introdução de uma tensão de compressão a uma peça de concreto, 
através de um ou mais cabos de aço tracionados. 
 
 
 
Deformação - É o efeito da tensão. Pode ser expressa em cm deformado por cm 
(cm/cm), ou em porcentagem do comprimento inicial. A deformação pode ser 
elástica ou plástica. A deformação plástica é irreversível, é o resultado do 
deslocamento permanente dos átomos que constituem o material. A deformação 
elástica é reversível; desaparecendo quando a tensão é removida. 
 
 
Módulo de Elasticicade, Módulo de Young ou Módulo de Deformação 
Longitudinal (E) - É o quociente entre a tensão aplicada e a deformação elástica 
resultante. É expresso em MPa (antigamente kgf/cm², 1 MPa = 10 kgf/cm² ). 
 
 
E = tg α 
 
 
 
4 
Ductilidade - É a deformação plástica total até o ponto de ruptura. Pode ser medida 
pela estricção que é a redução da área da seção transversal do material, 
imediatamente antes da ruptura. É expressa em % como sendo : 
 
 área inicial - área final 
Estricção = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ x 100 
 área inicial 
 
 
Outra unidade de medida de ductilidade é o alongamento também medido 
em % sendo igual a : 
 
 comprimento final - comprimento inicial 
Alongamento = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ x 100 
 comprimento inicial 
 
 
 
 
Portanto quanto mais dúctil um material, maior é a redução de área ou 
alongamento antes da ruptura. 
 
 
Estricção de uma barra de aço : 
 
 
 
5 
Relações tensão x deformação - Segundo o seu comportamento frente às tensões os 
diferentes tipos de materiais podem ser classificados em: 
 
Material Frágil = Não se deforma plasticamente antes da ruptura. A pouca 
deformação elástica que o material sofre é diretamente proporcional a tensão, 
obedece a Lei de Hooke até a ruptura. 
Ex. : ferro fundido, concreto e vidro plano. 
 
 
 
Material dúctil com patamar de escoamento = Apresenta um patamar de 
escoamento definido que caracteriza a tensão fy denominada resistência de 
escoamento do aço à tração. 
 
Ex.: aços doces com baixo teor de carbono, classe A, como os aços para concreto 
armado CA-25A e CA-50A. 
 
 
 
6 
Material dúctil sem patamar de escoamento = Não apresenta um patamar de 
escoamento definido. A deformação plástica que se segue à elástica não é 
reversível. A tensão fy convencional, de resistência de escoamento do aço à tração 
corresponde a uma deformação plástica irreversível de 0,2%. 
 
Ex.: aços para concreto protendido ou para armado classe B (CA-60B). 
 
 
 
Dureza : É definida pela resistência da superfície do material à penetração. A 
escala Brinell de dureza BNH (Brinell Hardness Number) é um índice de medida 
de dureza, calculado a partir da área de penetração de uma esfera de aço duro ou 
carbeto de tungstênio no material. A penetração desta esfera é feita a partir de uma 
força e tempo padronizados, sendo o BNH obtido pela área demarcada pelo círculo 
da calota. A escala Rockwell de dureza pode ser relacionada com a Brinell, mas a 
medida da profundidade de penetração da esfera e não pela área. 
 
 N 2 N 
BNH = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 
 área da calota D [ D - √ (D²-d²) ] 
 
7 
 
Rockwell = P 
 
A dureza de um material pode ser relacionada com a sua resistência à tração 
ou à compressão, desde que se admita o material como homogêneo e isotrópico. 
No entanto devido as suas dificuldades operacionais e as incertezas acarretadas por 
imprecisão de leitura estas determinações, não são usualmente aconselhadas para o 
julgamento das propriedades dos aços, sendo preteridas a favor de outras mais 
significativas. 
 
Tenacidade : É a medida da energia necessária para romper o material. É expressa 
em kgf/cm2. Portanto um material dúctil com a mesma tensão de ruptura que um 
frágil é mais tenaz, porque irá requerer uma maior energia para romper-se. 
 
Figura 
 
 
 
A energia pode ser medida como área sob o diagrama tensãox deformação. Neste 
caso A2 > A1 portanto o material 2 é mais tenaz. 
 
8 
 
 
2.2) COMPORTAMENTO QUÍMICO - 
 
Quase todos os materiais utilizados em engenharia civil, são passíveis de corrosão 
por ataque químico, em especial no concreto armado. 
 
Figura : 
 
 
 
Corrosão generalizada das armaduras de um pilar. Notar que a oxidação do aço é 
um fenômeno expansivo que inclusive rompe o cobrimento de concreto. 
 
Pode ocorrer a solubilização dos componentes do concreto. Em outros casos é a 
oxidação direta ou eletroquímica, que tem maior importância. Eventualmente pode 
ocorrer a lixiviação do concreto por águas ácidas ou muito puras dos principais 
componentes de um material, diminuindo a sua capacidade de resistência, ou então 
reações químicas expansivas que acarretam a desagregação e deterioração do 
material. Portanto a resistência à corrosão química, devido ao meio ambiente é da 
maior importância para todos os materiais utilizados em engenharia civil, em 
particular para os aços. 
≈ 
 
2.3) COMPORTAMENTO FÍSICO - 
 
O comportamento físico engloba, entre outros, as propriedades térmicas, ópticas e 
elétricas do material. Como estas propriedades não são no caso geral, de utilidade 
9 
para o emprego dos aços em concreto armado e protendido, serão motivo de outras 
notas. 
 
Uma propriedade física de interesse é a densidade, que nos casos dos aços, pode-se 
admitir constante e igual a 7,85 kg/dm³ para todos os tipos e o coeficiente de 
dilatação térmica que sendo igual a αs = 1,2.10-5 m /m.ºC é praticamente igual as do 
concreto (média αc = 1,2.10-5 m /m.ºC )o que não acarreta o aparecimento de esforços 
entre os materiais por efeito de variação de temperatura. 
 
No entanto o coeficiente de condutividade térmica do aço, é cerca de 30 vezes 
maior que o do concreto, o que pode acarretar, em incêndios uma absorção maior e 
mais rápida de calor com conseqüente aparecimento de tensões entre os materiais. 
 
 
3) MICROESTRUTURA DOS METAIS - 
 
3.1) ATRAÇÕES INTERATÔMICAS - 
 
Os materiais se apresentam em um determinado estado físico estável, como 
conseqüência das forças de atração que se desenvolvem entre os átomos e as 
moléculas que o constituem. Essas atrações são conseqüência da estrutura 
eletrônica dos átomos. Os gases nobres, inertes ou quimicamente inativos, tais 
como He, Ne, A, etc., apresentam apenas uma pequena atração entre átomos por 
que estes têm um arranjo estável de elétrons na última camada, chamada de camada 
de valência. 
 
Além desse fator (2 ou 8 elétrons na camada de valência), o número de prótons é 
igual ao de elétrons o que os torna eletricamente neutros. Na maioria dos outros 
elementos isto não acontece e eles devem adquirir esta configuração estável através 
de um dos seguintes processos; 
 
1- recebendo elétrons; 
2 - doando elétrons; 
3 - compartilhando elétrons. 
 
Os dois primeiros processos produzem íons negativos e positivos com o 
conseqüente aparecimento de forças coulombianas do tipo elétrica de carga oposta. 
 
10 
O terceiro requer uma íntima associação entre os átomos, de modo que os três tipos 
de ligações são fortes. Vejamo-las, pois em separado: 
 
Ligação iônica - 
 
É a mais simples e se explica pelo aparecimento de forças coulombianas (processo 
1 e 2). 
Como exemplo pode-se citar o Na+ e o Cl¯ que se unem formando o NaCl, cloreto 
de sódio ou sal de cozinha, sólido. 
Aparentemente poder-se-ia supor que estando uma molécula eletricamente estável 
a atração com as demais seria fraca e consequentemente não conheceríamos o sal 
de cozinha como um sólido. 
Na realidade a atração dá-se em todas as direções e um íon Na+ é envolvido por 
vários íons Cl¯ e assim inversamente. 
 
Ligação covalente - 
 
É o descrito no processo 3 onde os átomos compartilham elétrons da última 
camada. A força de ligação covalente é evidenciada no diamante, constituído 
inteiramente por carbono. Esta força é demonstrada não só pela sua elevada dureza 
(índice 10 na escala Mohs) como também pela elevada temperatura (3.300 ºC), 
requerida para sua dissociação atômica. Cada átomo de carbono tem quatro 
elétrons na camada de valência, que são compartilhados com quatro átomos 
adjacentes, para formar um reticulado tridimensional inteiramente ligado por pares 
covalentes. 
 
Ligação metálicas - 
 
Se um átomo apresenta poucos elétrons de valência estes podem ser removidos 
com facilidade enquanto que os demais são firmemente ligados ao núcleo. Temos 
então uma estrutura formada por íons positivos e elétrons “livres” que 
desempenham o papel de íons negativos aparecendo portanto forças elétricas 
coulombianas de atração. O movimento livre dos elétrons dentro da estrutura 
metálica forma o que é chamado de “nuvem eletrônica” ou “gás eletrônico”. 
 
Os elétrons livres dão ao metal sua elevada condutibilidade elétrica e térmica. 
Outro efeito é que esta “nuvem” absorve a energia luminosa o que torna todos os 
metais opacos. 
 
11 
Figura : 
 
 
Ligação metálica representação esquemática dos elétrons livres (“nuvem 
eletrônica”) em uma estrutura de íons positivos. A ligação metálica pode ser 
considerada como uma atração entre íons positivos e elétrons livres (exemplo: 
cobre). 
 
 
Forças de Van der Waals - 
 
É uma ligação secundária fraca, mas que também contribui para a atração 
interatômica. A maior parte das forças de Van der Waals se origina de dipolos 
elétricos, que são conseqüência de uma assimetria da molécula onde o centro de 
carga positiva não coincide com o centro de carga negativa originando o dipolo. 
 
 
 
12 
 
A polarização (a) nas moléculas assimétricas ocorre um desbalanceamento elétrico 
denominado polarização. (b) Este desbalanceamento produz um dipolo elétrico 
com uma extremidade positiva e outra negativa. (c) Os dipolos resultantes 
originam forças de atração secundárias entre as moléculas. A extremidade positiva 
de um dipolo é atraída pela negativa de outro. 
 
ATENÇÃO: NA MAIORIA DOS CASOS, TODOS OS TIPOS DE ATRAÇÃO 
INTERATÔMICA ESTÃO PRESENTES, COM MAIOR OU MENOR 
PREDOMINÂNCIA. 
 
 
3.2) ARRANJOS ATÔMICOS - 
 
Conhecendo as formas de atração interatômica (átomo a átomo), necessita-se 
conhecer agora como se distribuem estes átomos e qual a sua orientação espacial 
(organização espacial das moléculas). As propriedades dos materiais dependem 
desse arranjo de átomos ou moléculas. Os arranjos são classificados em: 
 
1- Estruturas moleculares, isto é, agrupamento de átomos; 
2- Estruturas cristalinas, isto é, um arranjo repetitivo de formas geométricas de 
átomos; 
3- Estruturas amorfas, distribuição dos átomos sem nenhuma forma de 
regularidade. 
 
Por possuírem os metais, uma estrutura cristalina, vamos nestas notas considerar 
somente este arranjo. 
 
 
Estrutura cristalina: 
 
Uma molécula tem uma regularidade estrutural, quando as ligações entre elas 
determinam um número específico de vizinhos para cada átomo e a orientação no 
espaço dos mesmos. A maioria dos materiais de interesse à construção civil tem 
arranjos atômicos, que também são repetições, nas três direções, de uma unidade 
básica. Tais estruturas são denominadas cristais. 
 
A repetição tridimensional nos cristais é devida a coordenação atômica no interior 
do material, e, esta repetição, algumas vezes, controla a forma externa do cristal. 
13 
As superfícies externas planas dos cristais de pedras preciosas e quartzo são todas 
manifestações externas dos arranjos cristalinos internos. 
 
Exemplo de estrutura cristalina: a cristalização do sal de cozinha na forma de 
cubos decorre da estrutura cristalina cúbica do NaCl. O MgO tem a mesma 
estrutura. 
 
 
Estrutura dos metais, composta por um aglomerado de cristais, cada cristal com sua 
orientação de planos de clivagem. 
 
 
Metalografias mostrando osgrãos de cristais de um aço manganês (esquerda) e liga 
zinco-níquel (direita). 
 
14 
Todos os cristais tem grupo espacial, chamado reticulado cristalino que obedece a 
uma das seguintes 14 formas geométricas possíveis de cristalização ao solidificar-
se, ou seja, o seu arranjo atômico sempre corresponde a uma das seguintes formas 
geométricas : 
15 
 
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Sistema de cristalização Rede de Bravais 
Triclínico 
Simples Centrado 
Monoclínico 
 
Simples Centrado na base 
Centrado 
no volume 
Centrado 
na face 
Ortorrômbico 
 
Hexagonal 
Romboédrico 
ou trigonal 
Simples Centrado no volume 
Tetragonal 
 
Simples Centrado no volume 
Centrado 
na face 
Cúbico 
ou isométrico 
 
 
Grupos espaciais, estes 14 reticulados de Bravais se repetem nas três dimensões. 
Cada ponto indicado tem idênticas vizinhanças. Cada grupo espacial tem uma 
capacidade maior ou menor de adaptar-se às solicitações externas a que seja 
submetido. A visualização e a identificação do reticulado cristalino é possível 
através de microscopia eletrônica. 
 
 
Análise metalográfica - Ruptura de viga mitálica por fratura nas superfícies dos 
cristais. 
17 
 
3.3 ) DEFORMAÇÃO ELÁSTICA DOS METAIS - 
 
 
À luz da estrutura cristalina dos metais e dentro da região de comportamento 
elástico, a deformação é resultado de uma pequena alongação da célula unitária na 
direção da tensão de tração ou a uma pequena contração na direção da tensão de 
compressão. 
 
Figura : 
 
A deformação elástica normal (muito exagerada na figura). Os átomos não ficam 
permanentemente deslocados em relação aos seus vizinhos originais. (a) tração, 
(b)sem deformação, (c) compressão. 
 
Na faixa de comportamento elástico a deformação é aproximadamente 
proporcional à tensão. A relação entre a tensão e a deformação é o módulo de 
deformação longitudinal “E” (módulo de elasticidade ou módulo de Young) e é 
uma característica do metal. 
 
E = σ / ε 
 
Quanto mais intensas forem as forças de atração entre os átomos, maior é o módulo 
de deformação longitudinal. 
 
Qualquer elongação ou compressão de uma estrutura cristalina em uma direção, 
causada por uma força uniaxial, produz um ajustamento nas dimensões 
perpendiculares à direção da força. Na figura anterior, por exemplo, pode-se 
observar uma pequena contração na direção perpendicular à força de atração. A 
relação entre a deformação lateral εx e a deformação direta εy , com sinal negativo, 
é denominada coeficiente de Poisson “η”. 
 
18 
η = - (εx / εy ) 
 
Nas aplicações de engenharia, as tensões de cisalhamento também solicitam as 
estruturas cristalinas (figura a seguir). Essas produzem um deslocamento de um 
plano de átomos em relação ao plano adjacente. A deformação elástica de 
cisalhamento γ é definida pela tangente do ângulo de cisalhamento α. 
 
γ = tg (α) 
 
E o módulo de cisalhamento G é a relação entre a tensão de cisalhamento e a 
deformação de cisalhamento γ : 
 
G = C / γ 
 
Figura: 
 
 
A figura anterior representa a deformação elástica por cisalhamento. A tensão de 
cisalhamento produz um deslocamento de um plano atômico em relação ao 
seguinte. Desde que os vizinhos dos átomos sejam mantidos, está-se na faixa de 
deformação elástica. (a) Sem deformação, (b) deformação por cisalhamento. 
 
Este módulo de cisalhamento (também chamado de rigidez) não é igual ao módulo 
de deformação longitudinal E; entretanto ambos estão relacionados pela expressão: 
 
E = 2.G.( 1 + η) 
 
Como o coeficiente de Poisson está normalmente na faixa de 0,25 a 0,50 o valor de 
G é aproximadamente 35 % de E 
 
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Os módulos de deformação longitudinal “E”, à tração e à compressão, o módulo de 
cisalhamento (G), assim como o coeficiente de Poisson (η), são parâmetros 
importantes que definem um material, dando elementos para previsão do seu 
comportamento frente às solicitações externas. 
 
3.4) DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DE CRISTAIS METÁLICOS - 
 
Os materiais podem ser solicitados por tensões de tração, de compressão ou de 
cisalhamento. Como os dois primeiros tipos podem ser decompostos em 
componentes de cisalhamento (figura a seguir) e como a maior parte dos metais é 
significativamente menos resistente ao cisalhamento que à tração ou à compressão, 
os metais se deformam pelo estado plástico ou escorregamento de um plano 
cristalino em relação aos demais. O escorregamento causa um deslocamento 
permanente; a retirada da tensão não implica no retorno dos planos cristalinos às 
suas posições originais. 
 
Figura: 
 
Na figura os componentes de tensões normais: (a) tração e (b) Compressão. 
 
Em materiais dúcteis e não-porosos tanto a ruptura por compressão, como a por 
tração são precedidas por escorregamento. Em materiais frágeis, pode ocorrer uma 
ruptura puramente por tração. Ruptura puramente por compressão não ocorre em 
materiais não porosos. Todas as rupturas de metais, causadas por cargas de 
compressão, são conseqüências de cisalhamento. 
 
Em particular a ruptura por tração, pode se apresentar com uma das seguintes 
formas: 
 
 
20 
Figura: 
 
 
 
 
Quando a fratura é dúctil ocorre o cisalhamento dos grãos. Nesse caso a ruptura se 
inicia no centro da região estrita, por meio de micro-cavidades e se propaga em 
direção normal à tração, até as bordas. Durante todo o processo a ruptura se dá por 
cisalhamento a 45º, o que acarreta o aspecto fibroso da superfície. 
 
Figura: 
 
 
21 
 
 (a) ruptura em amostra mais dúctil (b) ruptura em amostra mais frágil 
 
 
4) AÇOS - 
 
4.1 ) ESTRUTURA - 
 
Aço é todo produto siderúrgico, obtido por via líquida, com teor de carbono abaixo 
de 2 % (alguns autores consideram 1,67 %). Os aços para construção tem, em geral 
0,5 % ou menos de teor de carbono (aços tipo “patenting” para fios usados em 
concreto protendido algo perto de 0,6 %). 
 
A obtenção do aço é feita através da mistura de minério de ferro, coque (retirado de 
carvão mineral), e fundentes (como as “cástinas” que são argilas calcárias, que 
funcionam também como corretor de Ph), que são sinterizados em um equipamento 
chamado alto-forno, sob temperaturas da ordem de 1500 ºC. 
 
As escórias de alto-forno, usadas como adições ao cimento portland, são o resíduo 
que sobrenada no ferro-gusa (Fe+ ±4% de C, que é o produto do alto-forno). 
 
O produto do alto-forno, o ferro-gusa, tem um teor excessivo de carbono (Fe+ ±4% 
de C), que torna a liga um metal de baixa resistência mecânica e frágil quando 
sólido, chamado de ferro-fundido. 
 
Para a obtenção do aço é necessária a redução da porcentagem de carbono para 
menos de 1,67%, tarefa que é feita no conversor, equipamento que converte o 
ferro-gusa em aço, pela oxidação do material, (injeção de um jato de oxigênio), 
onde ocorre a combinação O2 + 2C Æ CO, onde o monóxido de carbono segue 
para a atmosfera (ou equipamentos especiais que o transforma em CO2). 
22 
 
 
Fluxo de produção da AÇOMINAS, (fonte catálogo digital). 
 
O aço sai do conversor na forma líquida, quando é convertido em lingotes que 
posteriormente serão, nos laminadores, transformados em chapas perfis ou 
vergalhões. 
 
Os aços assim como todos os metais, tem uma estrutura cristalina. Estes cristais 
formados por elementos químicos simples, combinações líquidas e soluções 
sólidas. 
 
As soluções sólidas, também denominadas cristais mistos, são justaposições de 
sistemas que cristalizam junto num mesmo cristal, de modo análogo as soluções 
líquidas. 
 
O carbono solubiliza-se no ferro-gama (CFC = Cúbico de face centrada), abaixo 
destas temperaturas os cristais transformam-se CCC (Cúbicos de Corpo Centrado). 
23 
Ocorrem no diagrama de resfriamento do ferro : 
 
1.539°C - Patamar de Solidificação - forma-se o ferro delta (CCC); 
1.390°C- Transformação alotrópica para ferro gama (CFC); 
 910°C - Transformação alotrópica para ferro beta (CCC); 
 768°C - Transformação para ferro lambda (CCC), perde as propriedades 
 magnéticas (Pto. Curie); 
 
O ferro o principal componente, com 0,008 a 2 % de Carbono (anteriormente era 
considerado o limite 1,67 % para o C). 
 
% de Carbono presente nos produtos: 
 
0,15 a 0,40 % - Arames, chapas, aço CA-50; 
0,40 a 0,60 % - Ferramentas tipo p, cabos de aço, engrenagens, peças forjadas; 
0,60 a 0,70 % - Peças forjadas, trilhos, engrenagens; 
0,70 a 1,20 % - Aços p/ concreto protendido, molas, serras; 
1,20 a 2,00 % - Ferramentas de corte; 
 
As propriedades destas soluções sólidas, (ligas metálicas), dependem 
evidentemente da composição química, mas de uma forma muito complexa. 
 
 
 
A solidificação de uma liga metálica não se efetua habitualmente a uma 
temperatura fixa, existindo uma inicial e outra final, onde na faixa intermediária 
existem cristais sólidos dissolvidos em parte do material líquido. 
 
24 
Os metais são aglomerados de cristais, sendo que estes tem tamanhos variáveis e 
orientações diversas, fazendo que no conjunto o metal não tenha planos de 
clivagem. 
 
Apesar da composição melatográfica (tipo e natureza dos cristais formados) dos 
aços ser complexa, e, a formação dos cristais dependerem não só da composição 
química inicial, como também das temperaturas alcançadas no aquecimento e 
resfriamento, os aços são ligas metálicas, (sob o ponto de vista físico tem 
comportamento similar aos dos metais) e como tal possuem as mesmas 
propriedades e comportamento. 
 
 
4.2) TRATAMENTO DOS AÇOS - 
 
Os tratamentos tem a finalidade de melhorar nos produtos siderúrgicos algumas de 
suas propriedades físicas. 
 
Os tratamentos podem ser unicamente térmicos ou termo-químicos, nos térmicos 
como no processo de têmpera, ocorrem só operações com variações de 
temperatura, já nos termo-químicos, como na cementação ocorrem 
simultaneamente as variações de temperatura a exposição a compostos como 
nitratos ou carbono para alterar a composição química superficial do aço. 
 
Ex. : 
Tempera = aquecimento ao rubro, seguido de resfriamento brusco, operação que 
torna o aço mais duro, com maior resistência mecânica e mais frágil; 
 
Cementação = exposição a altas temperaturas a elevada concentração de carbono 
para endurecimento da superfície; 
 
Recozimento = após uma deformação a frio, o aquecimento e permanência acima 
da temperatura de recristalização, para permitir o crescimento dos grãos, retirando 
os efeitos do encruamento e deixando o material muito dúctil. 
 
Os tratamentos modificam essencialmente a micro-estrutura dos produtos, tanto no 
tamanho dos grãos como na qualidade. 
 
A temperatura e o tempo são fatores a considerar nos tratamentos térmicos, assim 
como o trabalho mecânico nas deformações à frio. 
Crescimento dos grãos - 
25 
 
Quando se aquece e mantém um aço acima dos 723°C (“temperatura de 
recristalização”), os cristais existentes se transformam. Os novos grãos que 
aparecem dessa transformação com o tempo crescem uns à custa dos outros, tanto 
mais rapidamente quanto mais elevada for a temperatura, de tal forma que um aço 
pode adquirir uma textura de grãos graúdos, quer por permanecer muito tempo a 
alguns graus acima da temperatura de recristalização, que por estar menos tempo a 
temperaturas mais elevadas. 
 
A granulação grosseira torna o material quebradiço, porque a coesão entre grãos 
graúdos é menor que entre grãos pequenos. As fissuras também se propagam mais 
facilmente no interior de grãos graúdos. Deste modo, em igualdade de condições, 
os de granulação fina tem melhores propriedades mecânicas. 
 
Quando há um superaquecimento e a temperatura vai acima de 1150°C, o aço fica 
quebradiço e sua regeneração não é mais possível, não sendo apropriado para 
empregos em estruturas de concreto. 
 
O superaquecimento do aço diminui a sua ductilidade (estricção e alongamento), 
porém não chega a sua resistência. 
 
Figura : A influência da temperatura e do tempo sobre o tamanho dos grãos. 
 
 
 
26 
Recristalização de grãos deformados - 
 
Chama-se trabalho mecânico a quente a laminação, o forjamento e o estiramento 
do aço em temperaturas acima da temperatura de recristalização (723°C). O aço aí 
é mais mole, sendo mais fácil e econômico de modificar. Os grãos deformados 
recristalizam-se em seguida sob a forma de novos pequenos grãos. O processo de 
aquecimento do aço com conseqüente recristalização é utilizado algumas vezes 
para aliviar tensões internas prejudiciais, recuperando assim o material. 
 
Deformação a frio ou encruamento - 
 
Quando o trabalho mecânico é feito abaixo da zona crítica da temperatura de 
recristalização, os grãos permanecem deformados e diz-se que o material está 
“encruado”. 
 
O encruamento altera as propriedades do material, aumentando a resistência 
mecânica (tensão de escoamento fy, dureza), reduz a ductilidade (diminui o 
alongamento e a estricção na ruptura), e diminui também a resistência à corrosão. 
 
Os aços podem ser encruados propositalmente, por tração, compressão ou torção, 
para alterar certas propriedades como obter tensões de escoamento e ruptura mais 
elevadas. 
 
Ex.: aços CA-60 (anteriormente denominados CA-60B) e fios para concreto 
protendido atuais “CP”, assim como os antigos aços marca “TORSIMA” CA-50B. 
 
O aço encruado começa a recristalizar-se acima dos 500 ºC e com aquecimentos a 
600ºC, 700ºC o material readquire as propriedades iniciais e, portanto com a 
ocorrência de incêndio em que a temperatura se eleva a mais de 1000ºC, é 
importantíssimo que se conheça o tratamento sofrido pelo aço, pois pode estar com 
a resistência mecânica comprometida após sofrer essa elevação de temperatura. 
 
Esquematicamente temos: 
 
O aço deformado acima da “zona crítica” recristaliza-se imediatamente, mas se 
deformado a temperatura ambiente não. 
 
 
27 
 
 
Como exemplo de um tratamento a frio, vejamos detalhadamente o estiramento de 
uma barra de fio de aço: 
 
Se estirarmos uma barra de aço até uma deformação além daquela 
correspondente à sua resistência de escoamento à tração, e, retirarmos a carga, a 
tensão se anula e fica uma deformação permanente. Tornando a solicitar a barra, as 
deformações crescem, de modo praticamente proporcional às tensões, até atingir o 
máximo valor da tensão a que o aço foi solicitado anteriormente; nesse ponto a 
curva inflete rapidamente e passa a coincidir com a curva correspondente ao 
primeiro carregamento. (se o intervalo entre a retirada da carga e o novo 
estiramento tiver sido de apenas poucos minutos, curva O’A’E’ da figura 
anterior).
28 
 
Neste estiramento, a tensão de escoamento ficou aumentada de A para A’; o aço, 
que tinha uma curva típica OAE, passou a ter a nova curva A’O’E’. 
 
Se decorrer algum tempo entre a retirada da carga e a nova solicitação, a curva se 
eleva para A” E”, ou ainda mais, dentro de certo limite; obtém-se, assim, mais 
elevados limites de escoamento (convencional) e de resistência. 
 
Esta alteração das propriedades do aço em virtude do estiramento a frio produz-se 
com as seguintes características: 
 
1ª - A elevação da curva é tanto maior, até um certo limite, quanto maior o tempo 
decorrido após a descarga. 
 
2ª - A elevação da curva é tanto maior, até um certo limite, quanto maior a 
deformação atingida antes da descarga (para iguais intervalos de tempo entre o fim 
da descarga e o início da nova solicitação). 
 
Para certas barras, acima de certa deformação no estiramento, isto é, torcendo-se 
além de certo limite, a curva torna a baixar, ou seja, a tensão de escoamento 
29 
convencional diminui novamente. Isto pode ser explicado por uma ruptura interna 
dos cristais, devido ao excesso de energiaaplicada. 
 
Figura : Diagramas tensão x deformação de diferentes aços. 
 
Esta figura representa bem o efeito que se deseja e normalmente se obtém com o 
encruamento dos aços. 
 
 
30 
4.3) TIPOS DE AÇOS PARA CONCRETO – 
 
Os aços estruturais para concreto, de fabricação nacional podem ser classificados 
em três grupos principais: 
 
- Aços de dureza natural laminados a quente; 
- Aços encruados a frio; 
- Aços patenting. 
 
Ao primeiro grupo pertencem os aços comuns utilizados, desde longa data, no 
concreto armado, atualmente contando também com mossas ou saliências para 
aumentar a aderência, como os vergalhões CA-25 (sem mossas) e CA-50 (com 
mossas), antigamente denominados aços tipo A. 
 
Ao segundo grupo pertencem os aços obtidos por tratamentos a frio dos aços 
comuns, como os atuais CA-60, antigamente denominados aços tipo B. 
 
Ao terceiro grupo pertence o denominado aço duro ou aço patenting ou ainda aço 
para concreto protendido, é o único tipo de aço usado em concreto protendido. 
Pode ser encontrado em fios isolados ou em cordoalhas de dois três ou sete fios. 
 
Antigamente, no Brasil, existiam alguns tipos de aços para concreto que 
desapareceram do mercado, como: TORSIMA, PERISTAHL, ESTRELA, 
TORSTAHL, e outros, que eram encruados a frio. 
 
4.3.1) AÇOS PARA CONCRETO ARMADO – 
 
Os aços para concreto armado em duas classes : 
 
Os laminados a quente ou de dureza natural: 
Com escoamento definido, caracterizado por patamar no diagrama tensão x 
deformação, deformado ou forjado a quente. Ex.: CA-25, CA-50. 
 
Os laminados à frio ou encruados: 
Com resistência de escoamento convencional, definida por uma deformação 
permanente de 0,2 %, encruado por deformação a frio. Ex.: CA-60. 
 
Os algarismos numéricos nas siglas indicam a resistência de escoamento do aço à 
tração fy em kgf/mm². Por exemplo: CA-50. 
31 
 
CA = concreto armado; 
50 = 50 kgf/mm² (500 MPa). 
 
A NBR-7480/85 especifica que as barras e fios com bitolas inferiores a 10 mm, de 
qualquer categoria, poderão ser lisos. 
 
Nomeclatura pela NBR-7480/85 e NBR-7482/90: 
Bitola para aços para CA: O diâmetro da barra ou fio, com valor arredondado em 
mm, obtido em função do peso da barra por comprimento para a massa específica 
de 7,85 g/cm3, com as respectivas tolerâncias. (6% para Ø>10 mm; 10 % para 
Ø<10 mm e 6 % para fios). 
 
 
Normas Brasileiras: 
NBR-7480 - Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado (EB-03). 
NBR-6152 - Determinação propriedades mecânicas à tração de materiais metálicos (MB-4/77). 
NBR-6153 - Determinação da capacidade ao dobramento de produtos metálicos (MB-5/77). 
NBR-7481 - Telas de aço soldados para armadura de concreto (EB-565). 
NBR-7477 - Determinação do coeficiente de conformação superficial de barras e fios de aço 
destinados a armaduras de concreto armado (MB-1021). 
 
 
Aços de dureza natural – CA-25 e CA-50: 
 
Os aços de dureza natural são aços laminados a quente e não sofrem 
tratamento algum após a laminação. Suas características elásticas são, pois, 
alcançadas unicamente por composição química adequada com ligas de carbono, 
manganês, silício e cromo. Em geral, são caracterizados pela presença no diagrama 
tensão x deformação de um acentuado patamar de escoamento e grandes 
deformações de ruptura. 
 
Como eles são laminados a quente, não perdem suas propriedades de resistência 
quando aquecidos ao rubro e resfriados em seguida (condicionalmente até 1100ºC 
a 1200ºC). Com isso, podem ser soldados com eletrodos consumíveis comerciais 
(solda a arco-voltaico), e não sofrem demasiadamente a ação de chamas 
moderadas, como no caso de incêndios. 
 
32 
 
 
Fotografias apresentando um vergalhão de aço CA-25 e um feixe de CA-50 
produzidos pela Belgo Mineira (fonte catálogo digital da Belgo-Mineira). 
 
 
O comprimento usual das barras de vergalhões é de 11 m com uma tolerância de 
9%. 
Existem siderúrgicas no mercado que produzem vergalhões para concreto 
pela fusão de aço reciclado de sucata e, para acertar a composição química de 
origem tão diversificada e para melhorar as características mecânicas, adicionam 
manganês até cerca de 0,4%, tendo como conseqüência uma redução drástica do 
patamar de escoamento. 
 
33 
 
 
Aços encruados ‘a frio’ – CA-60: 
 
Há diversos processos para se obter um aumento de resistência do aço mediante 
encruamento à frio. Tais processos podem ser classificados de acordo com a 
solicitação a que é submetido o aço no tratamento, a saber: por tração, por torção, 
ou por compressão. 
 
Os aços trefilados pertencem a 1a. categoria. No processo de trefilação há uma 
compressão diametral do fio durante a sua passagem pela fieira, e uma tração 
elevada, ambas responsáveis pela mudança de textura do aço e pelo aumento de 
sua resistência. Observa-se que o aumento de resistência é conseguido à custa de 
uma grande diminuição da tenacidade. De fato, o alongamento de ruptura abaixa de 
20% para 6 a 8%. 
 
Nos aços encruados por tração, o processo de fabricação é semelhante em todos os 
tipos; o aço é encruado a frio por torção combinada com tração. Havendo defeitos 
no material, ele rompe por ocasião do encruamento, o que torna o processo de 
fabricação um verdadeiro ensaio de detecção de defeitos. Uma torção exagerada ou 
tração excessiva podem encruar demasiado o material, que terá uma resistência 
muito elevada, mas ductilidade insuficiente (alongamento de ruptura muito baixo). 
A torção poderá também produzir tensões elevadas nas nervuras, ocasionando sua 
ruptura na aplicação, durante o dobramento da barra. 
 
Uma das grandes vantagens dos aços encruados é que, pelo aumento da aderência, 
podem ser usadas tensões de trabalho, sem perigo de fissuração prejudicial. 
 
34 
 
 
Nos aços encruados por compressão, as deformações produzidas no material, são 
feitas em duas direções perpendiculares que, ao achatarem os grãos, ocasionam um 
aumento de comprimento na direção do eixo da barra. Todos estes processos 
buscam elevar a resistência de escoamento do aço. Geralmente as matérias primas 
são aços CA-25 ou CA-32 que são transformados em CA-60. 
 
 
 
O comprimento usual das barras de vergalhões é de 11 m com uma tolerância de 
9%. Os aços CA-60 podem ser fornecidos em rolos com cerca de 2.000 m. 
 
35 
 
 
Fotos apresentando aços CA-60 produzidos pela Belgo-Mineira (fonte – catálogo 
digital). 
 
36 
4.3.1) AÇOS PARA CONCRETO PROTENDIDO - ‘patenting’ – 
 
Os aços patenting são usados no concreto protendido, são fios submetidos a 
processos de tratamento térmico após o seu encruamento a frio por trefilação. 
 
Por ocasião do resfriamento, o fio adquire uma estrutura cristalina fina, muito 
apropriada ao subseqüente encruamento a frio por trefilação. O material, após 
decapagem em banho de ácido, é trefilado em fieiras ao diâmetro desejado, por 
uma ou mais passagens. 
 
Para alívio de tensões, usa-se em geral reaquecer o fio e resfria-lo novamente em 
banho de chumbo líquido (ou estanho); porém, em tempo muito reduzido para não 
perder o encruamento. 
 
Os fios para concreto protendido, (para uso isolado ou para compor cordoalhas), 
tem a seguinte composição química prevista pela NBR-7482/90: 0,60 a 0,90% de 
C, 0,5 a 0,9% de Mn e 0,1 a 0,35% de Si, Max. 0,05 % de S e máximo 0,05 % de 
P. 
 
As bitolas mais comuns são de 3,5 a 9 mm, em alguns casos até 10 mm. 
 
Como é difícil a produção de fios de aço com diâmetros superiores a 7 mm, para o 
caso de grandes cargas em estruturas protendidas podem ser usadas cordoalhas e 
cabos de aço que são compostos de vários fios (2, 3 ou 7 fios). 
 
 
 
Fotografias apresentando cordoalhas produzidas pela Belgo-Mineira. 
(Fotos – catálogo digital da Belgo) 
 
37 
Nestes aços não é permitida a emenda por solda ou qualquer outro processo,são 
fios não dobráveis, só aceitam curvas suaves e tem também em sua composição 
química teores maiores de carbono e manganês que ao aços para concreto 
armado.Concreto protendido (fios e cordoalhas): 
 
CP-150RN; CP160RN; CP-170RN; CP-175RN; CP180RN; CP-190RN; 
CP-150RB; CP160RB; CP-170RB; CP-175RB; CP180RB e CP-190RB; 
 
Assim temos a seguinte interpretação para o exemplo CP-160 RN: 
CP – concreto protendido; 
160 – tensão de ruptura à tração mínima de 160 kgf/mm²; 
RN – Relaxação normal; 
 
Exemplo CP-180 RB: 
 
CP – concreto protendido; 
180 – tensão de ruptura à tração mínima de 180 kgf/mm²; 
RB – Relaxação normal; 
 
Da mesma forma a ABNT, classifica as cordoalhas, que podem ser compostas de 2, 
3 ou sete fios, também acompanhada das siglas RN e RB. 
 
Os fios e cordoalhas de aço para concreto protendido são muito sensíveis à 
corrosão (devido a serem parcialmente encruados), sempre devem ser armazenados 
em local coberto e no caso de serem molhados, devem ser obrigatoriamente 
desbobinados, enxutos e novamente enrolados. 
 
Normalmente uma oxidação superficial uniforme que possa ser removida com a 
mão ou com um pano grosseiro é aceitável. 
 
Os arames ou fios aliviados (RN) apresentam as seguintes propriedades: 
 
- O valor mínimo da tensão a 1% de alongamento ou do limite a 0,2% de 
deformação permanente é de 85% do limite de resistência mínimo especificado; 
 
- O alongamento após a ruptura em 10 Ø mínimo: CP-150 RN = 6% 
 CP-160 RN = 5% 
 CP-170 RN = 5%
38 
- Módulo de elasticidade médio é de 21.000 kgf/mm2. 
 
- Perda máxima por relaxação após 1.000 h a 20 ºC é de: 
 5% para tensões de 70% do limite de resistência mínima; 
 8,5% para tensões de 80% do limite de resistência mínima; 
 
Os fios de relaxação baixa (RB) apresentam as seguintes propriedades : 
 
- O valor mínimo da tensão a 1% de alongamento ou do limite a 0,2% de 
deformação permanente é de 90% do limite de resistência mínimo especificado. 
 
- O alongamento sobre a carga em 600 mm é de no mínimo 3,5 %. 
 
- Módulo de elasticidade médio é de 21.000 kgf/mm2. 
 
- Perda máxima por relaxação após 1.000 h a 20ºC é de: 
 2 % para tensões de 70% do limite de resistência mínima; 
 3 % para tensões de 80% do limite de resistência mínima; 
 
- Maiores resistências à fadiga e corrosão que os aços RN. 
 
As cordoalhas de relaxação normal (RN) apresentam as seguintes propriedades: 
 
- O valor mínimo da tensão a 1% de alongamento ou do limite a 0,2% de 
deformação permanente é de 85% do limite de resistência mínimo especificado. 
 
- O alongamento sobre a carga em 600 mm é de no mínimo 3,5 %. 
 
- Módulo de elasticidade médio é de 19.500 kgf/mm2. 
 
- Perda máxima por relaxação após 1.000 h a 20ºC é de: 
 7 % para tensões de 70% do limite de resistência mínima; 
 12 % para tensões de 80% do limite de resistência mínima; 
 
As cordoalhas de relaxação baixa (RB) apresentam as seguintes propriedades: 
 
- O valor mínimo da tensão a 1% de alongamento ou do limite a 0,2% de 
deformação permanente é de 90% do limite de resistência mínimo especificado. 
 
39 
- O alongamento sobre a carga em 600 mm é de no mínimo 3,5 %. 
 
- Módulo de elasticidade médio é de 19.500 kgf/mm2. 
 
- Perda máxima por relaxação após 1.000 h a 20ºC é de: 
 2,5% para tensões de 70% do limite de resistência mínima; 
 3,5 % para tensões de 80% do limite de resistência mínima; 
 
- Maiores resistências à fadiga e corrosão que os aços RN. 
 
Cordoalhas engraxadas: 
 
Produzidas no Brasil pela Belgo-Mineira, são cordoalhas com as mesmas 
características das comuns de 7 fios, com a adição de um revestimento de PEAD-
polietileno de alta densidade, impermeável à água, extremamente resistente e 
durável, extrudado diretamente sobre a cordoalha já engraxada em toda a sua 
extensão, e que permite livre movimentação da cordoalha em seu interior. 
 
Tem como vantagem sobre as cordoalhas comuns a possibilidade de aplicação sem 
estar dentro de bainhas, fato que permite uma montagem mais fácil e eficiente, pois 
torna viável coloca-las em peças de com menor altura, especialmente em lajes. 
 
 
 
Cordoalhas engraxadas para concreto protendido, produzidas pela Belgo-Mineira 
(fonte catálogo digital). 
 
40 
Normas Brasileiras: 
 
NBR-6349/91 - Fio, barra e cordoalha de aço para armaduras de protensão - Ensaio de tração (MB-
864). 
NBR-7482/90 - Fios de aço para concreto protendido (EB-780). 
NBR-7483/90 - Cordoalhas de aço para concreto protendido (EB-781). 
NBR-7484/91 - Fios, barras e cordoalhas de aço destinados a armadura de protensão - Ensaio de 
relaxação isotérmica (MB-784). 
 
 
5) EMENDAS DE ARMADURAS PARA CONCRETO ARMADO - 
 
Os vergalhões para uso em concreto armado (8 mm), são fornecidos em 
comprimentos limitados, geralmente de 10 a 12 metros, para facilitar o transporte e 
manuseio. 
 
Em vista disso, em algumas situações é recomendável que se façam emendas, no 
local da obra. 
 
As causas que justificam as emendas são: 
 
a) Aproveitamento de sobras com comprimento pequeno; 
b) Redução da densidade de aço em peças, para possibilitar uma melhor 
concretagem; 
c) Aumentar o comprimento das barras para armaduras muito longas; 
d) Restauração de peças de concreto armado ou esperas danificadas. 
 
As emendas em armaduras, sempre devem ter resistência à tração igual ou superior 
a das barras originais. 
 
A verificação à tração das emendas é normalizada pela NBR-8548/84. 
 
As formas para a emenda de barras para concreto armado são: 
 
a) Emendas por soldas: 
 
As soldas podem ser de topo ou por traspasse (de topo são usadas para bitolas 
iguais ou superiores a 10 mm). 
 
41 
As soldas por traspasse são mais usadas em bitolas finas (<10 mm), as de topo em 
bitolas maiores. 
 
As emendas por soldas, obviamente não podem ser feitas sobres aços encruados 
(CA-60), sob pena de reduzir a sua resistência mecânica. 
 
Normas Brasileiras : 
 
NBR-8548 - Barras de aço destinadas a armaduras para concreto armado com emenda mecânica ou 
por solda - Determinação da resistência à tração (NB-842). 
NBR-8965 - Barras de aço CA-42 S com característica de soldabilidade destinadas a armaduras para 
concreto armado (EB-1570). 
NBR-11919 –Verificação de emendas metálicas de barras para concreto armado. 
 
a.1) Solda elétrica por resistência : 
 (caldeamento por resistência elétrica de topo) 
 
 Só pode ser aplicada quando ambas as peças de aço estão soltas, (nenhuma já 
concretada), com bitolas igual ou superiores a 10 mm. 
 
É feita com a colocação das extremidades das barras em uma máquina de soldas 
por caldeamento, que pressiona os dois topos um contra o outro, ao mesmo tempo 
que aplica uma corrente elétrica elevada, aquecendo os topos até um estado 
pastoso que após o resfriamento une-os firmemente. 
 
É o tipo de solda mais simples, confiável e barato disponível, usada tipicamente 
para aproveitamento de sobras em bitolas de 12,5 mm ou mais. 
 
SOLDA DE TOPO POR CALDEAMENTO OU ARCO DE RESISTÊNCIA 
 
 
42 
 
 
a.2) Solda elétrica a arco, com eletrodos revestidos : 
 
Pode ser aplicada para a emenda de esperas (peças já concretadas). 
 
É feita com o uso de máquinas de soldar a arco, geralmente de corrente contínua, 
com a aplicação manual de eletrodos de aço revestidos. 
 
Tem custo mais alto que a solda por resistência é comumente usada em situações 
de peças com taxa de armadura excessiva. 
 
As soldas elétricas podem ser feitas pelo topo das barras, cortando em ângulos 
(60º) as extremidades de ambas as peças e preenchendo com sobras laterais com o 
eletrodo metálico. 
 
Esta técnica só se justifica em barras de bitolas maiores (20 mm oumais). 
 
 
 
SOLDA DE TOPO COM ELETRODO 
 
 
43 
A soldagem pode ser feita também por traspasse entre as barras a serem unidas, 
preenchendo com o eletrodo um comprimento no mínimo de 5 diâmetros a partir 
da extremidade de cada uma das peças, com 5 diâmetros de intervalo. (Usada mais 
para bitolas finas Ø< 16 mm) 
 
 
 
SOLDA POR TRASPASSE 
 
Outra forma de soldagem com eletrodo, é a utilização de duas barras laterais 
(podem ser de diâmetro menor), com comprimento mínimo de 11 diâmetros, 
unindo-as com as barras principais (encostadas pelo topo), ao longo de 5 
diâmetros, a partir de cada uma das extremidades das barras justapostas. (Usadas 
mais em bitolas finas Ø< 16 mm) 
 
 
 
SOLDA COM BARRAS JUSTAPOSTAS 
 
É mais raro o uso de soldas por traspasse, em comparação com as soldas de topo, 
pelo fato de bitolas menores serem de fácil aproveitamento em estribos e peças 
menores e usualmente diâmetros menores que 8 mm são de aço tipo B, (encruado) 
que perde muita resistência mecânica com a recristalização causada pelo calor. 
 
44 
b) Emendas com dispositivos mecânicos : 
 
São emendas bastante mais onerosas, porém mais práticas (rápida aplicação) que as 
feitas com soldas, seu uso fica limitado as barras de grande diâmetro (diam.>20 
mm). 
 
A emenda é feita por luvas fixadas mecanicamente (macacos hidráulicos ou 
mecânicos) aos topos das barras, luvas estas que podem ser separadas e conectadas 
por rosqueamento. 
 
 
EMENDA COM LUVA METÁLICA PRENSADA LATERALMENTEAPLICAÇÃO, NO 
LOCAL DE LUVA METÁLICA COM MACACO HIDRÁULICO 
 
 
6) TIPOS DE RUPTURA ESPECIAIS – 
 
6.1) FLUÊNCIA – 
 
A característica tensão-deformação dos materiais depende do tempo, como mostra 
esquematicamente a figura a seguir. Quando um metal é solicitado por uma carga, 
imediatamente sofre uma deformação elástica e, num curto período de tempo, 
ocorrem ajustamentos plásticos adicionais no ponto de tensão ao longo dos 
contornos de grãos e defeitos. 
 
Após estes ajustamentos iniciais continua a haver uma deformação que progride 
lentamente com o tempo, denominada fluência: tal deformação continua até ocorrer 
um estrangulamento, com a conseqüente redução de área transversal reta. Após 
45 
esta estricção e até a ruptura, a velocidade de deformação aumenta em virtude da 
redução a área que suporta a carga. 
 
Figuras: 
 
a) O aço resiste mais a um carregamento imediato que uma carga de longa 
duração. 
 
b) As deformações plásticas aumentam com o tempo e podem levar o material 
a ruptura. 
 
 
 (a) (b) 
 
A fluência só é significativa quando a tensão é superior a um certo limite (em 
geral, cerca da metade da resistência de escoamento) e será tanto mais acentuada 
quanto maior a tensão. É também importante no estudo da fluência, a temperatura a 
que está sujeito o aço. 
 
Sendo a fluência um fenômeno lento que leva, às vezes, milhares de horas para se 
completar, deve-se indicar o tempo na apresentação dos resultados dos ensaios. 
 
A fluência se da de duas maneiras: 
 
a) A tensão constante; 
b) A comprimento constante. 
 
No primeiro caso (σs = constante)`, é fácil medir-se a fluência, pois basta 
determinar o alongamento correspondente). 
 
46 
No segundo caso (L = constante pela fixação das extremidades), haverá uma queda 
de tensão ao se dar a fluência. Temos, então, de medir a tensão. 
Podemos fazer essa determinação, indiretamente, com o dispositivo mostrado na 
figura a seguir. 
Tem-se a barra de comprimento L inicial. Depois estirada com a força P 
(deformação imediata) ela fica com comprimento L e, então suas extremidades são 
ancoradas, de modo a manter-se constante o comprimento L, por intermédio de 
porcas e calços. Imediatamente após esta operação, se quisermos retirar o calço 
entre a chapa e a porca, devemos aplicar axialmente uma força P’maior que P a fim 
de afrouxar o calço. Decorridas algumas horas, verificamos que para retirar o calço 
basta que apliquemos uma força P” menor que P, o que significa que a tensão na 
barra diminuiu. 
Podemos, então, ir verificando a queda de tensão na barra. 
 
Está comprovado experimentalmente que o efeito da fluência a comprimento 
constante é menor e dá-se muito mais rapidamente do que com tensão constante. 
Verificou-se também que há diminuição da fluência quando, previamente, aplica-
se, durante um curto período de tempo uma tensão maior que a desejada. 
Assim, a fim de reduzir o efeito da fluência, pode-se estirar a barra de aço 
inicialmente com uma força maior do que a que vai solicita-la permanentemente e, 
depois de poucos minutos, baixa-la ao valor previsto, ancorando então a barra. 
 
 
6.2) FRATURA - 
 
Podemos ter dois tipos de fratura dos materiais: a fratura dúctil, na qual a 
deformação plástica continua até uma redução cerca de 100 % na área e a fratura 
frágil, na qual as partes adjacentes do metal são separadas por tensões normais à 
superfície da fratura. Como a fratura frágil não produz deformação plástica, ela 
requer, menos energia que uma fratura dúctil, na qual se consome energia na 
formação de discordância e outras imperfeições no interior dos cristais. 
 
O risco de fratura frágil se apresenta principalmente nos aços destinados à 
protensão. É chamada corrosão sob tensão. 
A fissura se inicia na superfície e está situada em um plano normal à direção da 
máxima tração. 
No interior a fissura segue normal nos aços cuja estrutura é isótropa (revenidos) 
enquanto que nos trefilados se ramifica na direção do eixo. 
47 
Todas estas rupturas apresentam características comuns; uma parte escura (que 
corresponde ao período de propagação lenta da fissura) onde se encontra Fe3 O4 
entre os óxidos; uma zona central plana; característica das rupturas 
macroscopicamente frágeis e um contorno periférico inclinado, mais ou menos a 
45˚, típico de ruptura produzida por esforço cortante. 
Dada a importância desta ruptura, formou-se em 1970 um comitê misto RILEM – 
FIP – CEB que estuda o fenômeno, tentando reproduzi-lo em laboratório com o 
ensaio de NH4 SCN. 
 
6.3) FADIGA - 
 
Existem vários exemplos documentados de rupturas de eixos rotativos de turbinas 
e de outros equipamentos mecânicos que permaneceram em operação durante 
muito tempo. A explicação comum de que o metal ficou “cansado” e rompeu por 
fadiga é mais apropriada do que pode parecer à primeira vista, particularmente 
quando se sabe que as tensões que aparecem nos metais são alternativas. 
 
A tensão que um material pode suportar ciclicamente é muito menor que a 
suportável em condições estáticas. 
A resistência de escoamento, que é uma medida da tensão estática sob a qual o 
material resiste sem deformação permanente, pode ser usada como um guia apenas 
para estruturas que operam em condições de carregamento estático. 
A figura a seguir mostra o número de ciclos que antecedem a ruptura de um aço 
solicitado por tensões alternadas. 
 
A fim de aumentar o número de ciclos de tensão possíveis em uma máquina, é 
necessário superdimensiona-la. Felizmente muitos materiais apresentam níveis de 
tensão que permitem um número quase infinito de ciclos sem ruptura. 
O nível de tensão máxima antes da ruptura, representado pela parte horizontal da 
curva na figura recebe o nome de limite de resistência à fadiga. 
 
 
48 
 
 
Curva de tensão – número de ciclos para um lote de barras de aço trabalhado a 
quente. Tensões baixas permitem mais ciclos: no limite de resistência à fadiga o 
número é quase infinito. 
 
Mecanismo da fadiga – 
 
A diminuição na carga máxima possível, sob aplicação cíclica da carga é 
diretamente atribuída ao fato do material não ser um sólido idealmente homogêneo. 
Em cada meio ciclo, produz-se pequeníssimas deformações que não são totalmente 
reversíveis.Uma observação cuidadosa indica que a ruptura por fadiga ocorre 
segundo as seguintes etapas : 
 
1) O tensionamento cíclico causa deformações à frio e escorregamentos 
localizados; 
2) A gradual redução da ductilidade nas regiões encruadas resulta na 
deformação de fissuras submicroscópicas; 
3) O efeito de entalhe das fissuras concentra tensões até que ocorra a ruptura 
completa. 
 
Portanto, a ruptura por fadiga está relacionada com o fato de, ao invés de ter um 
comportamento elástico ideal e reversível do material, ter-se deformação plástica 
não uniforme. Essas deformações não reversíveis se localizam ao longo dos planos 
de escorregamento, nos contornos de grãos e ao redor de irregularidades de 
superfície devidas a defeitos geométricos ou de composição. 
 
Igualmente importante é a natureza do acabamento superficial do componente 
solicitado ciclicamente. 
As características da superfície são muito importantes já que, usualmente a mesma 
está sujeita a maiores solicitações que qualquer outra parte. 
A redução das irregularidades superficiais nitidamente aumenta a resistência à 
fadiga, pois entalhes macroscópicos e irregularidades microscópicas causam 
concentrações de tensão. 
Esses pontos sofrerão deformação plástica com cargas para as quais o material 
como um todo não se deforma: conseqüentemente deve ser grande a preocupação 
dos engenheiros civis com as superfícies das barras de aço, em especial as 
destinadas a concreto protendido. 
49 
Durante o seu transporte e armazenagem no canteiro de obra, assim como na 
montagem da armadura na peça estrutural, pode ocorrer entalhes que irão 
comprometer o desempenho futuro do material. 
 
Norma Brasileira : 
NBR-7478/77 - Método de ensaio de fadiga de barras de aço para concreto armado (MB-1108). 
 
6.4) CORROSÃO - 
 
A corrosão do aço dentro do concreto é um processo eletroquímico, ou seja, uma 
reação química, que ocorre em um eletrólito quando existe uma diferença de 
potencial. 
 
Essa oxidação é denominada corrosão generalizada, pois dá-se numa região, 
reduzindo a seção transversal da barra. Se houver ruptura esta é do tipo dúctil. 
No concreto protendido também pode ocorrer este tipo porém, é mais comum e 
perigosa (porque não avisa e rompe em segundos) a corrosão sob tensão citada em 
6.2, que dá uma ruptura do tipo frágil em uma única seção. 
 
Na corrosão generalizada, a formação de óxidos só é possível nas seguintes 
condições: 
 
a) Deve existir um eletrólito – A água geralmente está presente no concreto em 
quantidades suficientes para tal, principalmente nas regiões da obra expostas 
à intempérie. Como certos componentes do cimento hidrtatado, entre eles o 
óxido de cálcio (CaO) que é solúvel em água, forma nos poros e capilares 
uma solução saturada desse produto que constitui um bom eletrólito. 
 
b) Deve existir uma diferença de potencial – É necessário que se forme ânodos 
e cátodos. Essa diferença de tensão entre pontos próximos da armadura 
podem originar-se por causas muito diferentes, entre elas; a diferença de 
composição química do aço, a solicitações mecânicas diferentes no concreto, 
a diferenças de aeração devido à maior ou menor compacidade do concreto e 
vários outros fatores. 
 
 
c) Pode existir oxigênio – Para o aço, além do eletrólito representado pela água 
deve haver oxigênio para que aconteça a reação de formação da ferrugem 
(hidróxido férrico); 
50 
 
 4Fe + 3 O2 + 6H2O Æ 4 Fe (OH)3 
 
d) Podem existir elementos agressivos – A formação de ferrugem pode ser 
acelerada por elementos agressivos contidos ou absorvidos pelo concreto. 
Entre eles podemos citar os íons sulfatos (SO4), os íons cloro (Cl ¯) e o CO2 
agressivo. O gás carbônico agressivo CO2, denomina-se a quantidade deste 
gás dissolvido na água, porém não combinado na forma de carbonatos. 
Nestas condições ele não permite a formação de uma película passiva 
protetora do aço e a corrosão é agravada. Quando há cloro ocorre a seguinte 
reação : 
 Fe +++ + 3Cl ¯ Æ FeCl3 e por hidrólises FeCl3 + 3OH¯ Æ Fe(OH)3 +Cl¯ 
 e a reação continua sem consumir o íon cloro. Portanto como se vê, 
 pequenas quantidades de cloro podem ser responsáveis por grandes 
 corrosões. 
 
Uma das vantagens do concreto armado é que ele pode, por natureza e se bem 
executado proteger a armadura da corrosão. Essa proteção se baseia no 
impedimento da formação de íons de ferro, pelos seguintes motivos : 
 
a) Proteção física – Um bom cobrimento das armaduras, com um concreto 
denso e compacto, garante proteção do aço ao ataque de agentes agressivos 
externos (poluição atmosférica, águas residuais, águas industriais, dejetos 
orgânicos, etc.). 
 
b) Proteção química – Em ambiente alcalino se forma uma capa protetora 
passiva. A alcalinidade deriva da cal livre (CaO) que se forma da reação de 
hidratação do cimento contido no concreto, e que se dissolve na água dos 
poros formando o hidróxido de cálcio Ca(OH)2, básico. O Ca(OH)2 tem um 
PH aproximadamente 12,6 que proporciona ao aço uma capa de óxido que 
evita a dissolução anódica do ferro. O efeito do concreto consiste em 
proteger esta camada contra danos mecânicos e proporcionar sua 
estabilidade química. 
Fica claro portanto que a corrosão do aço de estruturas de concreto está 
diretamente relacionada à qualidade de execução da peça estrutural, 
qualidade que começa no projeto estrutural e encontra seu ápice na eleição 
dos materiais e controle da execução. 
 
Figura : 
 
51 
52 
7) CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO DE AÇO PARA ESTRUTURAS DE 
 CONCRETO – 
 
Vimos de uma forma resumida como se compõe, se comportam e se rompem os 
aços para concreto armado e protendido. Esses conhecimentos são fundamentais 
para o melhor emprego desses materiais e para a compreensão dos fenômenos 
relacionados com sua utilização. 
 
No entanto no dia a dia da atividade profissional esses conhecimentos servem para 
a sustentação das decisões que são tomadas a partir de regras práticas consagradas. 
Essas regras são traduzidas em normas, especificações e métodos de ensaio que 
fornecem o mínimo indispensável para a correta utilização do material. 
 
No Brasil, atualmente, é a Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT, 
quem se encarrega da normalização de aços para estruturas de concreto armado e 
protendido. 
 
Essa normalização transparece na forma de Normas Brasileiras, NBR, onde são 
reomendados os critérios para o cálculo, a execução e o controle das estruturas 
onde se emprega o aço. 
A NBR-7480/85 (EB-03), estabelece os ensaios relativos à aceitação ou rejeição de 
um lote de aço. 
 
A amostragem é feita separando a quantidade total de aço em lotes de 500 kg por 
bitola, para as categorias CA-25 e CA-32, ou lotes de 300 kg por bitola para as 
demais categorias. 
 
De cada lote é separada uma barra, e da mesma é extraido de uma extremidade um 
segmento de 2 m o qual será a amostra representativa do lote. 
 
Da-se a aceitação do lote quando todos os ensaios forem satisfatórios. 
 
Quando um ou mais resultados indicarem insuficiência, a barra da qual foi retirada 
a amostra deve ser rejeitada. A fim de se possibilitar a eventual aceitação do lote, 
serão retiradas de duas novas barras do mesmo lote, novas amostras (como corpo 
de contra-prova). 
 
O lote será aceito se todos os resultados obtidos com as duas novas amostras forem 
suficientes, em caso contrário o lote será rejeitado. Se mais de 20% dos lotes forem 
53 
rejeitados, o fornecimento total será rejeitado ou desclassificado para uma 
categoria inferior. 
 
Vamos estudar a seguir, cada ensaio em particular, fornecendo ao final de cada um 
os índices mínimos que devem atender os resultados obtidos. 
 
Aqui cabe uma explicação óbvia, porém necessária. Ao se julgar uma determinada 
propriedadede um material a partir de um resultado de ensaio corremos o risco de 
tomar uma decisão errada, aceitando um mau aço ou rejeitando um bom, porque os 
ensaios são sempre feitos em base a uma amostra de um lote que se supõe de 
mesmas características. 
 
Esse risco é inevitável e pode ser minorado com o aumento do número de 
exemplares (corpos de provas) de uma amostra. Esse número de exemplares que 
comporão uma amostra representativa de um lote, está estabelecido nas NBR. 
Portanto sempre que analisarmos um ensaio, e, ao final fixarmos o índice mínimo 
que deve atender, este índice refere-se à composição (valor médio, valor 
característico associado a um quantil, valor mínimo de número de exemplares, etc.) 
de todos os resultados obtidos de cada exemplar da amostra e não a um resultado 
isolado. 
 
Antes de entrarmos nos ensaios, por questões de uniformização de linguagem, 
vamos adotar a nomeclatura recomendada pela NBR-6152/80 : 
 
Es – módulo de deformação longitudinal; 
fy – resistência de escoamento do aço à tração; 
fyk – resistência característica do aço à tração; 
fyd – resistência de cálculo do aço à tração; 
fyc – resistência de escoamento do aço à compressão; 
fyck – resistência característica do aço à compressão; 
fycd – resistência de cálculo do aço à compressão; 
Ø – diâmetro da armadura; 
µs – coeficiente de minoração da resistência do aço; 
εs – deformação específica do aço; 
εy – deformação específica de escoamento do aço; 
ηb – coeficiente de conformação superficial das barras da armadura, suposta igual 
 a um para barras lisas; 
σs – tensão normal de tração na armadura. 
54 
8) PRINCIPAIS ENSAIOS PARA OS AÇOS - 
 
a) Determinação das propriedades mecânicas à tração de materiais metálicos : 
 NBR-6152/80 (MB-4/77). 
 
Este método de ensaio descreve a forma de se obter a curva tensão x deformação 
de um aço, assim como medir o módulo de elasticidade ou módulo de deformação 
longitudinal Es. Essas propriedades são determinadas a partir do ensaio de tração 
em corpos de provas de dimensões padronizadas. 
 
Neste ensaio a área da seção inicial é medida através da densidade do aço, admitida 
constante e igual a 7,85 kg/dm³, a massa do corpo de prova e seu comprimento 
total a ser ensaiado. 
 
Isto é muito útil e prático porque na maioria dos casos a existência de nervuras, 
mossas e outras saliências impedem a determinação da área inicial através de 
medida direta do diâmetro da barra. 
 
A curva tensão deformação é traçada a partir dos dados obtidos da própria máquina 
de ensaio, sendo a carga fornecida por dinamômetro e a deformação medida por 
meio de um extensômetro. Estes podem ser mecânicos, ópticos, elétricos ou 
eletrônicos. O mais simples e mais utilizado é o extensômetro mecânico com 
relógio comparador. Esse tipo de extensômetro consiste de um micrômetro com 
precisão de 0,001 mm montado em um dispositivo formado por dois tubos 
metálicos interpenetrântes, contendo cada um uma garra que o fixa ao corpo de 
prova. 
 
A tração é feita até a ruptura do corpo de prova obtendo-se para cada material o seu 
diagrama tensão x deformação típico. 
 
O resultado obtido de um corpo de prova não define por si só as propriedades do 
aço que está sendo julgado. Esse resultado é apenas o resultado de um exemplar da 
amostra que representa um determinado lote de material de mesmas características. 
Portanto sempre é necessário estudar-se o conjunto de resultados obtidos de todos 
os exemplares de uma amostra para poder concluir a respeito da conformidade ou 
não do lote e das características e propriedades exigíveis que estão especificadas na 
NBR correspondente. 
 
55 
Como o diagrama tensão x deformação obtido, temos, para um aço classe A, 
laminado a quente; por exemplo CA-50 A; 
 
Nesse diagrama observa-se : 
 
- a deformação é proporcional à tensão até atingir um determinado ponto; 
- verifica-se que a parir daí as deformações são crescentes apesar da carga não 
sofrer aumento. É o chamado patamar de escoamento; define-se aqui a 
resistência de escoamento do aço à tração, fy ; 
- aumentando-se a carga, a deformação cresce até atingir a máxima tensão em 
A; chamada limite de resistência; 
- a partir de A, mesmo com diminuição da carga, as deformações continuam a 
crescer até a ruptura do material em B, denominada tensão de ruptura. 
 
 
Na realidade o ponto B indica uma tensão aparente de ruptura porque, em todos os 
pontos a tensão é obtida dividindo-se a carga pela área da seção transversal inicial. 
Como Vimos anteriormente esta área diminui devido ao fenômeno da estricção, se 
a cada instante fosse feito o cálculo pela área real e a tensão real, a curva teria o 
aspecto tracejado e romperia em C. 
 
Para o aço da classe B, estirados à frio, não há escoamento e as tensões, crescem de 
modo contínuo com as tensões, até a ruptura. Para emprego em concreto armado 
interessa-nos a resistência de escoamento do aço fy à qual corresponde a uma 
deformação que não interessa ultrapassar. Esta deformação vem limitada pela 
fissuração do concreto cm prejuízos estéticos e de durabilidade. 
 
56 
Portanto neste caso a resistência de escoamento é calculada convencionalmente 
como a tensão correspondente à deformação permanente de 0,2 % e o diagrama 
obtido no ensaio tem o seguinte diagrama tensão x deformação típico para um aço, 
por exemplo CA-60: 
 
 
 
Normalmente admite-se que o comportamento à compressão do aço é o mesmo que 
à tração, desde que seja afastado o perigo da flambagem. 
 
Os valores obtidos dos vários exemplares de uma amostra, referente a um lote, 
devem ser submetidos aos critérios da NBR-7480 (EB-03) e atenter a : 
 
Categoria Resistência característica Tensão de Alongamento em 
 do aço à tração fy ruptura 10 diâmetros 
 MPa Kgf/cm² 
 
CA – 24 240 2.400 1,3 x fy 18 % 
CA – 32 320 3.000 1,3 x fy 14 % 
CA – 40 400 4.000 1,1 x fy 10 % 
CA – 50 500 5.000 1,1 x fy 8 % 
CA – 60 600 6.000 1,1 x fy 5 % 
 
O ensaio de tração para aços de concreto armado deve obedecer a NBR-6152/80 
(MB-4/77). 
 
57 
As amostras deverão ter 10 diâmetros de comprimento como parte útil, acrescidos 
do necessário para a fixação na prensa. 
 
A prensa deverá desenhar o diagrama tensão/deformação e possuir um marcador de 
tensões.Deverão ser medidos a tensão de escoamento (real ou convencional) e o 
alongamento em 10 diâmetros para cada amostra e verificados se satisfazem aos 
mínimos da NBR 
 
O alongamento após a ruptura, em porcentagem, definido por: 
 
Alongamento = [(L – Lo) x 100 ]/ Lo 
 
Lo = comprimento inicial L = comprimento do C.P. rompido. 
 
Para determinação do comprimento inicial Lo devem ser feitas duas marcas como 
referência na parte útil do corpo de provas. 
 
Deformação permanente é a deformação residual, em porcentagem, observada em 
um corpo de provas não rompido após a retirada da carga. 
 
Estricção é a relação entre a redução de área de aço e a área inicial do corpo de 
provas. 
 
Estricção = = [(So – S) x 100 ]/ So 
 
So = Área inicial S = Área do C.P. rompido na secção estrita. 
 
No projeto das estruturas de concreto armado, por facilidade e simplicidade de 
cálculo, o diagrama tensão x deformação real dos aços é substituído por um 
diagrama fictício, mais simples, onde o material é admitido homogêneo.58 
 
Nestas condições só se utilizam os valores da resistência característica do aço à 
tração, fyk, calculada a partir dos fy obtidos dos exemplares da amostra. 
 
Estes valores são ainda minorados por diversas razões tais como, correlação 
ensaio-peça estrutural, posicionamento das armaduras, etc, cujo coeficiente de 
minoração dado na NBR-6118 (NB-1) é µs = 1,15. 
 
Com relação às características geométricas devem atender segundo a NBR-7480 
(EB-03) o seguinte : 
 
 BITOLA Valor nominal utilizado Valor real utilizado pelos tecnologistas 
 pelos projetistas de C.A.. de materiais de construção para controle 
Fios Barras Área da seção Peso linear Perímetro Peso linear Peso linear Peso linear Peso linear Peso linear 
 em cm² em kgf/m em cm min. (-10%) min. (-6%) exato máx.(+6%) máx.(+10%) 
 I II III IV V VI VII VIII IX X 
 3,2 - 0,060 0,063 1,00 - 0,0586 0,0624 0,0661 - 
 4,0 - 0,125 0,100 1,25 - 0,0929 0,0988 0,1050 - 
 5,0 5,0 0,200 0,160 1,60 1,410 0,1470 0,1570 0,1660 0,172 
 6,3 6,3 0,315 0,250 2,00 0,223 0,2330 0,2480 0,2630 0,273 
 8,0 8,0 0,500 0,400 2,50 0,354 0,3700 0,3930 0,4170 0,433 
10,0 10,0 0,800 0,630 3,15 - 0,5860 0,6240 0,6610 - 
 - 12,5 1,250 1,000 4,00 - 0,9290 0,9880 1,0500 - 
 - 16,0 2,000 1,600 5,00 - 1,4700 1,5700 1,6600 - 
 - 20,0 3,150 2,500 6,30 - 2,3300 2,4800 2,6300 - 
 - 25,0 5,000 4,000 8,00 - 3,7000 3,9300 4,1700 - 
 - 32,0 8,000 6,300 10,00 - 5,8600 6,2400 6,6100 - 
 - 40,0 12,500 10,000 12,50 - 9,2900 9,8800 10,5000 - 
 
Por sua vez o módulo de deformação longitudinal para o aço é admitido como 
constante e igual a Es=210.000 MPa (Es=2.100.000 kgf/cm²). 
 
Esquematicamente temos - Observação : 
 
µs = 1,15 sempre que sejam obedecidas as prescrições da NBR-7480/85 (EB-3) quanto ao 
controle de qualidade; 
µs = 1,25 quando não for realizado o controle de qualidade; 
µs = 1,2 x 1,15 ou 1,2 x 1,25 quando a peça estiver sujeita à ação prejudicial de agentes externos 
tais como ácidos, águas agressivas, temperaturas muito altas ou muito baixas etc. 
 
59 
AÇO – CA-50 
 
Diagrama Real Obtido do Material : 
 
 
 
 
 
 
 
 
 E = tg α 
 
 
 
 
 
 
 
Desconhecimentos : fyd = fyk / µs 
 
Diagrama simplificado adotado no cálculo : 
 
 
 
 
 
 
 
 E = constante = tg α 
 fycd = fyd 
 
 
 
 
 
 
60 
 
AÇO – CA 60 
 
Diagrama Real Obtido do Material : 
 
 
 
 Dos exemplares 1,2,3, .... n, obtém-se 
 
 
 
 
 E = tg α 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Desconhecimentos : fyd = fyk / µs 
 
Diagrama simplificado adotado no cálculo : 
 
 
 
 
 
 
 
 E = constante = tg α 
 fycd = fyd 
 
 
 
 
 
61 
b) Ensaio de dobramento : 
 
O ensaio de dobramento deve obedecer a NBR-6153/80 (MB-5/77), consiste em 
efetuar um dobramento de 180 em torno de um cutelo (ou pino cilíndrico) de 
diâmetro prefixado. A amostra deve suportar o dobramento sem ruptura ou 
fissuração. 
 
O diâmetro do cutelo depende da bitola da amostra ensaiada. 
 
Em grande parte das ocasiões, as quebras de aços em obra deve-se ao raio de 
curvatura inadequado. A fissuração ou o quebramento em geral são decorrentes de 
excesso de carbono na liga. 
 
62 
Os diâmetros dos cutelos em mm para 180 graus são: 
 
Categoria Bitola Bitola 
 < 25mm >= 25mm 
 CA-25 1 diam. 2 diam. 
 CA-32 2 diam. 3 diam. 
 CA-40 3 diam. 4 diam. 
 CA-50 4 diam. 5 diam. 
 CA-60 5 diam. -- 
 
 
c) Ensaio de tração em aços para concreto protendido: 
 
Para aços de concreto protendido a NBR-6349/91 (MB-864) trata do ensaio de 
tração. 
 
A velocidade do ensaio não deve exceder uma variação de tensão nominal de 3 
kgf/mm2 por segundo (dentro do domínio elástico). 
 
As dimensões dos corpos de prova devem ser de: 
 
- Parte útil com 200 mm para fios, total é 500 mm; 
- Parte útil com 200 mm para cordoalhas para a determinação do 
alongamento, total é 900 mm; 
 
 
Dados importantes a determinar: 
 
- Carga ou tensão a 1% de alongamento; 
- Alongamento após a ruptura; 
- Alongamento uniforme ou fora estricção; 
- Alongamento sob carga (para cargas acima de 10% da carga de ruptura); 
- Diagrama de tração (tensão/deformação); 
- Módulo de elasticidade (no domínio elástico); 
63 
e) Ensaio de relaxação isotérmica : 
 
O ensaio de relaxação isotérmica, feito para os aços para concreto protendido, deve 
obedecer a NBR-7484/91 (MB-784). 
 
Este ensaio, embora não seja um ensaio comum de recebimento, é muito 
importante para o estudo do fenômeno da fluência em aços para concreto 
protendido. 
 
Relaxação isotérmica é a perda de carga ocorrida em um corpo de prova submetido 
a uma carga inicial dada e mantido a comprimento e temperatura constantes. Ela é 
expressa em % da carga inicial para uma determinada temperatura e duração. 
 
A amostra a ser retirada deve permitir a extração de três corpos de provas (o 
tamanho depende da máquina de ensaio, não devendo ser inferior a 40 diâmetros). 
 
A temperatura do ensaio deverá ser de 20°C±1C, sendo feitas diversas leituras de 
cargas: a 1 a um min., 2 a 3 min., ..., 10 a 2 horas, ..., 15 a 72 horas, ..., 19 a 500 
horas e 20 a 1000 horas. 
 
Submetendo um corpo de provas a tração constante, a temperaturas de constantes 
(20°C), com diversas cargas, anotando o alongamento no tempo, pode-se desenhar 
um gráfico com a determinação da perda de carga por relaxação e a resistência à 
fluência. 
 
A resistência à fluência a carga estática máxima que pode suportar indefinidamente 
uma amostra, sem que ocorra a ruptura. 
 
 
 
64 
Valores de Relaxação ou % de perda de tensão, para os aços nacionais mais 
comuns : 
 
Designação Relaxação para % da 
carga mínima de ruptura 
 70 % 80 % 
CP-150 RN 5,0 % 8,5 % 
CP-160 RN 5,0 % 8,5 % 
CP-170 RN 7,0 % 12,0 % 
CP-175 RN 7,0 % 12,0 %CP-180 RN 7,0 % 12,0 % 
CP-190 RN 7,0 % 12,0 % 
CP-150 RB 2,0 % 3,0 % 
CP-160 RB 2,0 % 3,0 % 
CP-170 RB 2,0 % 3,0 % 
CP-175 RB 2,5 % 3,5 % 
CP-180 RB 2,5 % 3,5 % 
CP-190 RB 2,5 % 3,5 % 
 
 
 
Diagrama de fluência, ou 
perda de tensão por relaxação 
para os aços Belgo-Mineira 
RN (vermelho) e RB (azul). 
Cordoalhas nas curvas mais 
altas e fios nas mais baixas. 
 
65 
	MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
	AÇOS PARA CONCRETO