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Estruturas Metálicas
1 – Cite algumas vantagens e desvantagem do aço se comparando com a estrutura de concreto armado. Numa obra em que o cronograma é curto, qual dessas 2 opções mais é útil?
Execução: enquanto a estrutura de concreto deve ser produzida toda na obra, a metálica é apenas montada, tendo sua produção feita em fábrica.
Material: enquanto na estrutura de concreto os materiais são diversos, entre eles a areia, cimento, brita, tinta, água, formas de madeira, serrote, ferragem, etc, sendo ainda que alguns precisam de um tempo maior para serem produzidos e com possibilidade de erro, na estrutura metálica precisa basicamente de parafusos, aço e tinta, já que ela chega ao canteiro de obra quase pronta.
Quantidade de material e espaço: a utilização de material e espaço, enquanto na estrutura de concreto são de difícil estimativa, na metálica já é possível saber antes mesmo de produzi-la e com erros mínimos.
Mão-de-obra: levando em consideração o mesmo tamanho de construção e o mesmo tempo, seriam necessários muito mais operários na parte da estrutura de concreto do que da metálica, pois enquanto as paredes ainda sobem com toda a linha de produção da matéria-prima, a metálica é apenas montada. Deve-se destacar que a mão-de-obra utilizada numa estrutura metálica é bem mais especializada, o que a encarece, além da carência de profissionais habilitados. Mão-de-obra para concreto há em mais abundância e exige menos qualificação e remuneração. Erros são por vezes admissíveis e corrigidos. Erros na metálica devem ser nulos.
Peso: é um fator extremamente importante na escolha do tipo de estrutura que será usada, e neste caso a metálica, novamente, sai ganhando. A fundação fica mais tranquila pela quantidade de blocos a serem usados, pela estrutura em si, e tudo isso alivia a tensão nas vigas e colunas e deixa a base muito mais leve.
Barulho: de fato, este é um problema quando falamos em estruturas metálicas. Escadas pré-produzidas, por exemplo, se não forem bem forradas, serão bem barulhentas. No caso de edifícios, os passos no andar de cima, barulho de descarga e até a conversa dos vizinhos, dependendo da altura, poderão ser bem escutados a ponto de incomodar. As estruturas de concreto não têm esse problema, logo que as paredes são mais grossas e o material ajuda na contenção dos ruídos.
Temperatura: é, o material não ajuda muito na estrutura metálica. O local é um tanto quando gélido no frio e quente no calor. A estrutura não retém a temperatura e acaba piorando a situação do ambiente. As estruturas de concreto são mais aconchegantes, conseguem reter o calor no ambiente interno quando está frio e também não deixa que ele entre muito quando está calor, aliviando essa questão do desconforto.
Resistência: esse item é imparcial. A questão tratada na resistência é o que possibilita que ambas sejam utilizadas. Nenhum deixa a desejar.
Financeiro: a estrutura metálica em si é bem cara, mas levando em consideração todos os materiais que serão usados para produzir a estrutura de concreto, é mais em conta. O que encarece, infelizmente, no caso do Brasil, é a disponibilidade de mão-de-obra.
Proteção contra fogo: novamente a estrutura de concreto apresenta um item no qual sai na frente. Esse tipo de construção não precisa de muitos recursos a mais para proteção contra fogo, já nas estruturas metálicas gasta-se uma boa disposição para o projeto e execução dele, no intuito de evitar quaisquer problemas.
Prazos: é, o prazo de entrega foge de ser o mesmo. A estrutura metálica está bem à frente nesse quesito, pois ao mesmo tempo que está fazendo as fundações, a parte estrutural está sendo também construída. Os pavimentos também podem ser feitos de 3 em 3 e as instalações elétricas são mais fáceis de se fazer. No caso da estrutura de concreto, a estrutura só começará a ser erguida após a fundação estar pronta, os pavimentos serão de 1 em 1, esperando ainda o tempo de cura do concreto para retirar a escora de vigas e também tem maior tempo de execução das instalações elétricas.
2 – Qual a importância dos coeficientes de majorações para cálculos em estruturas metálicas?
Os coeficientes de majoração das cargas ou ações, γf, e de redução da resistência interna γm, refletem as variações das propriedades mecânicas do material, dos valores característicos dos carregamentos e as diferenças entre o modelo estrutural e o sistema real.
3 – Explique um pouco sobre Aços encruados a frio
Os aços pertencentes ao segundo grupo “encruados a frio” caracterizam-se por apresentarem superior resistência, devida justamente ao encruamento que sofrem durante a sua fabricação. Podem ser esses aços subdivididos nos seguintes grupos:
 
- aços encruados por tração;
 
- aços encruados por torção;
 
- aços encruados por compressão.
 
Os primeiros são aços trefilados, isto é, após a laminação a quente, são submetidos a uma trefilação a frio, verificando-se uma compressão radial do material e uma tração apreciável, ambos os fenômenos sendo responsáveis pela modificação estrutural do aço e pelo consequente aumento da resistência. Consegue-se assim um limite convencional “n” da ordem de 590 MPa, embora com diminuição do alongamento que cai para 6 a 8%. O limite de resistência à tração pode atingir valores entre 640 e 740 MPa.
 
Os aços encruados por torção – já sujeitos a especificações brasileiras (normas ABTN EB-130 e P-EP 130 A) – são obtidos mediante torções e estiramentos simultâneos, conseguindo-se dessa maneira limites convencionais “n” da ordem de 390, 490, 590 MPa, conforme a categoria do aço.
 
O limite de resistência, conforme estabelecido nas especificações, deve ser pelo menos 10% acima do limite convencional “n”, com o objetivo de evitar uma aproximação muito grande e perigosa entre escoamento e ruptura. Ainda de acordo com as especificações, os alongamentos variam de 8% min. a 10% min.
 
Finalmente, os aços encruados por compressão, também chamados de aços “mordidos”, são obtidos mediante a aplicação de um sistema de compressão ou “mordida”, em duas direções perpendiculares, produzindo-se um achatamento dos grãos e seu consequente alongamento na direção do eixo da barra. As características mínimas exigidas para esses tipos de aço são: limite convencional “n” de 490 MPa, limite de resistência à tração de 540 a 650 MPa e alongamento de 4 a 6%. Como se vê, esses aços são menos dúcteis que os torcidos
4 – Qual a importância e as limitações dos Aços-Carbono?
Os aços-carbono constituem o mais importante grupo de materiais utilizados na engenharia e na indústria. De fato, as propriedades mecânicas desses aços simplesmente ao carbono, sendo empregado na maioria dos equipamentos. A razão é que o aço carbono, além de ser um material de fácil usinagem, de boa soldabilidade, de fácil obtenção e é encontrado em todas as formas de apresentação, é o material metálico de menor preço em relação à sua resistência mecânica. Para mostrar a predominância do aço carbono, basta dizer que a produção desse material corresponde a 90% da soma da produção de todos os outros materiais metálicos.
É evidente que os aços-carbono apresentam limitações, sobretudo quando se desejam propriedades especiais de resistência à corrosão, resistência ao calor, resistência ao desgaste, característicos elétricos ou magnéticos, etc. Nesses casos, recorre-se aos aços especiais, ou aços-liga, cuja importância cresce dia a dia. 
5 – Denominam-se peças tracionadas. Onde essa peças são empregadas. Essas peças tracionadas são constituídas por barras de quais seções?
Denominam-se peças tracionadas as peças sujeitas a solicitação de tração axial, ou tração simples. 
· Tirantes 
· Contraventamento de torres 
· Travejamentos de vigas ou colunas, geralmente com dois tirantes em forma de X;
· Tirantes de vigas armadas; 
· Barras tracionadas de treliças.
As peças tracionadas podem ser constituídas por barras de seção simples ou compostas: 
-Barras redondas; 
-Barras chatas; 
-Perfis laminados (L, U, I); 
-Perfis laminados compostos.
6 – Quais são as matérias-primas para fabricaro ferro Gusa? E o aço comum?
O ferro gusa é uma liga composta de ferro (cerca de 0,1%), carbono (de 3% a 6%), manganês (cerca de 0,5%), silício (de 1% a 4%) e enxofre (cerca de 0,1 %). Sua produção é realizada rotineiramente em altos fornos em formato de cuba, com cerca de 30 metros de altura.
Para a produção do ferro gusa em alto forno, são necessárias as seguintes matérias primas para cada tonelada de material produzido:
· Minério de ferro: cerca de 1700 Kg;
· Coque (um tipo de carvão): cerca de 500 Kg;
· Óxido de cálcio (CaO) ou óxido de magnésio (MgO): cerca de 140 Kg;
· Ar quente: cerca de 1800 Kg.
As matérias primas necessárias para a obtenção do aço são o minério de ferro, principalmente a hematita, e o carvão mineral. Estes elementos não são encontrados em estado puro na natureza, sendo necessárias várias etapas de preparação para chegar ao produto final. 
7 – Explique sobre perfis conformados a frio e diga pelo menos 3 perfil conformados a frio?
Os perfis de aço formados a frio, os perfis de chapa dobrada, dada a grande variedade das formas de seções transversais que podem ser obtidas e da boa relação massa/resistência, alcançaram lugar de destaque entre as estruturas metálicas, principalmente em obras de menor porte que possuem, em geral, pequenos vãos e carregamentos de pequena intensidade.
Como estrutura principal, o uso dos perfis de chapa dobrada dá-se em edifícios de pequena altura, residências e galpões em geral. Fôrmas para concretagem, andaimes e escoramentos, terças, longarinas e armações para forros são outros exemplos que ilustram a versatilidade desses perfis na construção civil. Pode-se citar diversas características que diferenciam o comportamento estrutural desses perfis em relação aos perfis laminados e soldados. A conformação a frio das chapas finas altera as características mecânicas do aço virgem, ocorrendo acréscimo na tensão limite de escoamento e na tensão limite de resistência à tração, como consequências tem-se a redução na ductilidade do material e o surgimento de tensões residuais. Esses efeitos são mais pronunciados na região dos cantos dobrados.
Tipos de perfil formados a frio
· Caixa
· U Enrijecido
· Cartola
8 – Explique sobre as propriedades mecânicas do aço, relatando (elasticidade; plasticidade; ductilidade; fragilidade; tenacidade; resiliência e fadiga)?
O aço é obtido a partir da liga de ferro, carbono – principal responsável, como aumento da resistência à corrosão ou da resistência mecânica. As principais propriedades do aço são:
Elasticidade: A elasticidade refere-se à capacidade do aço de retornar à forma original, uma vez removida a tensão externa atuante (tração ou compressão).
Plasticidade: A plasticidade é inversa à elasticidade, ou seja, o material não volta ao normal ao fim da atuação da tensão externa, permanecendo com a deformação.
Ductibilidade: A ductibilidade é a capacidade do material se deformar antes de se romper, ao contrário da fragilidade, característica dos materiais de se romperem sem aviso prévio.
Resilência: A resilência nada mais é que a capacidade de um corpo de devolver a energia armazenada ao sofrer uma deformação elástica assim que acaba a tensão atuante.
Tenacidade: Tenacidade é a energia total, plástica ou elástica, que o material pode absorver até sua ruptura.
Fadiga: A Fadiga é a ruptura de um material sob esforços repetidos ou cíclicos.
9 – Explique sobre aços de baixa liga (<5%)?
Os aços de alta resistência e baixa liga, conhecidos pela sigla ARBL, possuem teor de carbono na ordem de 0,25%, e teor total de elementos de liga inferior a 2,0%.
Neste grupo de aços, os elementos mais comuns são o titânio, o vanádio e o nióbio. Porém, como os teores de elementos de liga adicionados são muito baixos, não podem ser considerados aços de média ou alta liga. 
Geralmente, contém outros elementos de liga em teores inferiores a 5%, em peso ou massa. Estas composições químicas melhoram a resistência à corrosão atmosférica, quando comparados com os aços convencionais. 
Quando produzidos pelo processo de laminação, apresentam resistência ao escoamento entre 290 e 550 MPa, e resistência à tração na ordem de 415 a 700 MPa. 
10 – Quais são as finalidades quando os elementos de liga é introduzido nos aços-carbono?
A introdução de outros elementos de liga nos aços-carbono e feita quando se deseja um ou diversos dos seguintes efeitos
· aumentar a dureza e a resistência mecânica;
· conferir resistência uniforme através de toda a secção em peças de grandes dimensões;
· diminuir o peso (consequência do aumento da resistência), de modo a reduzir a inércia de uma parte em movimento ou reduzir a carga-morta em um veículo ou numa estrutura;
· conferir resistência à corrosão;
· aumentar a resistência ao calor;
· aumentar a resistência ao desgaste;
· aumentar a capacidade de corte;
· melhorar as propriedades elétricas e magnéticas.
Os três primeiros requisitos são alcançados porque os elementos de liga, como se viu, aumentam a resistência da ferrita e formam ainda outros carbonetos, alem do Fe3C, contribuindo para a melhora da resistência do aço, sobretudo em secções que, se se tratasse de aços-carbono comum, dificilmente teriam a resistência alterada.
 
Geralmente esse aumento da resistência é conseguido pela adição de um ou vários elementos de liga em teores relativamente baixos, não ultrapassando sua soma o valor de 5%.
Referências Bibliográficas 
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