RESMAT: Relatório de ensaio de tração e compressão do aço

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Ensaio de tração e compressão em aço CA-50 e SAE 1040
Petrópolis
Abril de 2020
ALUNOS:
Gabriel Brasil – 11720066
Giovanni Esteves – RGU 
Laura Zappala – RGU 11820188
Leticia Rodrigues Fontanella – 11920019
Ensaio de tração e compressão em aço CA-50 e SAE 1040
Trabalho elaborado pelos alunos de Engenharia Mecânica da Universidade Católica de Petrópolis para obtenção parcial de nota da matéria de Resistência dos Materiais I aplicada pelo professor Paulo César Ferreira.
Petrópolis
Abril de 2020
Lista de Figuras
Figura 1 –Diagrama de tensão-deformação	6
SUMÁRIO
1.	INTRODUÇÃO	5
2.	OBJETIVO	5
3.	JUSTIFICATIVA	5
4.	FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA	5
5.	METODOLOGIA	7
5.1.	Ensaio de Compactação Proctor Normal	8
6.	RESULTADOS	8
7.	CONSIDERAÇÕES FINAIS	10
8.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	11
1. INTRODUÇÃO
O aço é amplamente utilizado na construção civil, por ser um material de alta resistência, grande durabilidade e baixo custo. Ele é amplamente incorporado em estruturas de concreto, com o objetivo de fornecer à essas estruturas uma maior resistência.
Por ser amplamente utilizado e na maioria dos casos aplicados em estruturas de pontes e edifícios faz-se necessário o conhecimento correto de suas propriedades a fim de garantir a segurança da construção a qual ele for aplicado. 
A resistência de um material está associada à sua capacidade de suportar uma carga sem deformação excessiva ou ruptura. O teste de tração e compressão de barras de aço é capaz de fornecer informações acerca da resistência do material através da análise da relação entre a sua tensão média e a deformação normal média, durante a aplicação de uma força determinada. Com isso, é possível verificar se o material que está sendo indicado para aquele tipo de construção é adequado para as situações as quais ele será exposto. 
2. OBJETIVO
O objetivo do presente experimento é apresentar e analisar a curva de tensão x deformação observada após a execução de um ensaio de tração em aço CA-50 e compressão em aço SAE 1040.
 
3. JUSTIFICATIVA
A fim de verificar o comportamento do aço quando submetido a uma carga definida, o experimento se mostra essencial para maior conhecimento sobre a capacidade de resistência do material em questão. 
Por ser uma material amplamente utilizado no meio da construção civil, principalmente em estruturas de suporte, faz-se imprescindível o conhecimento do seu comportamento a fim de garantir a segurança do projeto. 
4. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Por possuir características como versatilidade, durabilidade, ductilidade, homogeneidade, excelente relação resistência-peso, o aço apresenta vantagens sobre outros materiais utilizados na construção civil, sendo bastante utilizado na nossa civilização moderna (SIVAKUGAN et al., 2018).
Além de ser utilizado como um material de forma isolada, o aço também é muito utilizado como reforço em estruturas de concreto, na forma de barras de aço. Sua utilização garante grandes benefícios para a construção, por suportar tensões de tração ao qual o elemento é submetido (SIVAKUGAN et al., 2018).
De acordo com a Instituição Aço Brasil (2020), o aço é amplamente utilizado na construção civil, representando cerca de 80% da solução escolhida para a construção, desde pequenas residências, até obras de grande porte (BARRETO et al., 2009).
Pontes de concreto armado, estão sujeitas a carregamentos cíclicos, o que causa modificações que irão se acumular ao longo da estrutura interna do material, causando um fenômeno conhecido como fadiga. Castro (2009) relata que a falha por fadiga ocorre por uma propagação irreversível de uma trinca que não tende a gerar avisos prévios de falha. 
A fadiga em materiais metálicos é a principal causa de falha de componentes ou estruturas, sendo responsável por aproximadamente 90% de toas as falhas nesses materiais (ABRAHÃO, 2008).
Para realização de projetos é importante e necessário conhecer as características dos materiais de forma a projetar a estrutura de modo que as deformações não sejam excessivas e não ocorra fratura do material. O comportamento mecânico de um material reflete a resposta do mesmo a uma carga ou força que esteja sendo aplicada, como por exemplo as forças de tração. No ensaio de tração aplica-se uma carga uniaxial no corpo de prova de maneira gradativa, até a sua ruptura (CALLISTER et al., 2006). 
A partir do ensaio de tração é possível observar o comportamento do mecânico do material através do gráfico de tensão x deformação. Sendo a tensão definida por Souza (1982) como a resistência interna de um corpo a uma força externa aplicada sobre ele, e a deformação é a variação de uma dimensão, quando submetido a um esforço. 
Pelos dados obtidos em um ensaio de tração ou compressão, é possível calcular vários valores de tensão e da deformação correspondentes no corpo de prova e a partir desse ponto, construir um gráfico com esses resultados. A curva resultante é denominada diagrama tensão-deformação (HIBBELER, 2010).
A figura abaixo (Figura 1) mostra o diagrama de tensão-deformação característico para um corpo de prova de aço. Por essa curva, podemos identificar quatro modos diferentes de comportamento do material, dependendo do grau de deformação nele induzido (HIBBELER, 2010).
Figura 1. Diagrama tensão-deformação Fonte: HIBBELER, 2010.
5. METODOLOGIA
O capítulo da metodologia descreve como o trabalho foi desenvolvido. Aconselha-se partir dos objetivos para definir o método mais apropriado para a pesquisa.
A metodologia deve:
· Fornecer o detalhamento dos procedimentos para desenvolver a pesquisa. Caso o leitor queira reproduzir a pesquisa, ele terá como seguir os passos adotados;
· Esclarecer os caminhos que foram percorridos para chegar aos objetivos propostos;
· Apresentar todas as especificações técnicas materiais e dos equipamentos empregados;
· Indicar como foi selecionada a amostra.
Não se esquecer de fundamentar com autores da área de Metodologia da Pesquisa.
A seguir, um exemplo sobre um ensaio de compactação.
5. Ensaio de Compactação Proctor Normal
O ensaio de compactação Proctor Normal (PN) é realizado através de sucessivos impactos de um soquete padronizado na amostra.
Equipamentos Utilizados: Almofariz e mão com borracha; Peneiras de 19 e 4,8 mm; Estufa; Balança com resolução de 0,01 g e sensibilidade compatível; cápsulas metálicas, com tampa, para determinação da umidade; Extrator de amostras; Molde cilíndrico de 1000 cm³ com base e colarinho; Soquete Cilíndrico; Bandeja Metálica;
Ensaio realizado com amostras preparadas com secagem prévia até a umidade higroscópica. Depois da secagem é amassado o material no almofariz com a mão de borracha para que o material possa ser auxiliado no peneiramento. Em seguida é feito o peneiramento do solo na peneira de malha 4,8 milímetros. A figura 2 mostra o material sendo preparado para o ensaio.
Figura 2 - Material sendo destorroado no almofariz com a mão de borracha e em seguida o peneiramento
6. RESULTADOS
6.1. Resultados do teste de tração simples com o aço CA-50
Gráfico 1: Força(KN) X Deslocamento(mm), (Ensaio de compressão simples)
Fonte: Laboratório de concreto da UCP 
Medidas do aço CA-50: 
Dados retirados do gráfico 1
· Tensão de limite elástico:
· Limite de resistência:
· Tensão de ruptura:
· Modulo de elasticidade:
mm
· Modulo de resiliência:
· Modulo de tenacidade:
Alongamento característico: 
	Estricção: 
6.2. Teste de tração com deformação plástica do aço CA-50 
Gráfico 2: Força(KN) X Deslocamento(mm), (Ensaio de compressão simples com deformação plástica)
Fonte: Laboratório de concreto da UCP 
Medidas do aço CA-50: 
Dados retirados do gráfico 2:
· Tensão de limite elástico:
· Limite de resistência:
· Tensão de ruptura:
· Modulo de elasticidade:
mm
· Modulo de resiliência:
· Modulo de resiliência após sofrer deformação plástica:
6.3. Teste de compressão simples do aço SAE-1040
Gráfico2: Força(KN) X Deslocamento(mm),(Ensaio de compressão simples)
Fonte: Laboratório de concreto da UCP 
Medidas do aço SAE-1040: 
· Tensão de limite elástico:
· Modulo de elasticidade:
· Modulo de resiliência:
7. CONSIDERAÇÕES FINAIS
 
Com base nos ensaios realizados, foi possível analisar as propriedades mecânicas do aço, e estudar o comportamento de duas classes deste material quando submetidos um à tração e outro, à compressão. 
Constatamos nos diagramas do CA-50, que o material possui uma resistência satisfatória à tração, além de sua ductibilidade, e versatilidade, sendo compreensível a sua ampla aplicação em construções civis. 
Já no estudo do aço SAE-1040, levando em conta os dierentes sentidos das forças aplicadas, o mesmo suportou mais carga antes de se deformar permanentemente, quando comparado ao aço Ca-50. O que reforça sua alta resistência mecânica, o tornando adequado para construções, máquinas industriais e agrícolas.
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABRAHÃO, Rodrigo R. R. Fadiga de materiais- Uma revisão bibliográfica. XII Seminário de Iniciação Cientifica. Universidade Federal de Uberlândia. Uberlândia, 2008.
CALLISTER, William D.; SOARES, Sérgio Murilo Stamile. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 7ª ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2008. 
CASTRO, J. T. P., MEGGIOLARO, M. A. Fadiga - Técnicas e Práticas de Dimensionamento Estrutural sob Cargas Reais de Serviço. Vol. I e II. 2009. CHIAVERINI, Vicente. Aço e Ferros Fundidos. São Paulo: ABM–Associação Brasileira de Metais, p. 321-358, 1982.
HIBBELER, Russell Charles. Resistência dos materiais I. Tradução Arlete Simille Marques ; Revisão técnica Sebastião Simões da Cunha Jr.-7. ed. - São Paulo : Pearson Prentice Hall, 2010.
INSTITUIÇÃO AÇO BRASIL. Aplicações do aço. Disponível em: <http://www.acobrasil.org.br/site2015/aplicacoes.asp> Acesso em 07 abril 2020.
SIVAKUGAN, Nagaratnam; GNANENDRAN, Carthigesu T.; TULADHAR, Radin; KANNAN, M. Bobby. Civil Engineering Material. 1ª ed. Boston, Cengage Learning, 2018.