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O uso do Aço na Arquitetura

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Aluízio Fontana Margarido

Propriedades dos Aços e sua Classificação

Objetivo
Conhecer as características mecânicas, principalmente em termos de tensões e deformações

Propriedades em Temperatura Ambiente

O aço é um material que apresenta, ao ser submetido a tração, uma fase elástica, em que as deformações não são permanentes. Aumentando-se aindamais a tensão, passa por um patamar de escoamento e entra em uma fase plástica, onde as deformações são permanentes. A partir deste ponto deixa de ser um material adequado para estruturas. Além disso, a ruptura pode ocorrer sem aviso.

1. Curva Tensão – Deformação Específica
f= N/A ε= l/l E = f / ε módulo de elasticidade E = 2050 a 2100 tf / cm² ou E = 205.000 a 210.000 MPa

OA = trecho elásticoAB = trecho plástico BC = trecho de encruamento fu = tensão de ruptura fy = tensão de escoamento

O diagrama f x mostra uma relação entre estas duas grandezas através de uma linha definida em um gráfico x/y onde o eixo x representa as deformações e o eixo y representa as tensões. A obtenção do diagrama tensão x deformação deve ser realizada para os diferentes tipos de material podendo ser feitaatravés de um ensaio de tração.

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Realização do ensaio de tração:
1. Toma-se uma barra circular de material homogêneo, com uma determinada seção transversal A0. Sobre esta barra, marca-se dois pontos distantes L0 um do outro.

1.1. Curva Tensão –Deformação para os Aços com Vários Valores de Tensões de Escoamento - fy

Ensaio de Tração antes da Aplicação da Carga

2. Submete-se esta barra a uma força normal N que aumenta gradativamente. 3. Para cada valor de N, calcula-se um LP = L - L0 4. Para cada valor de N, mede-se as modificações no diâmetro.

Ensaio de Tração após a Aplicação da Carga

5. Para cada valor de N, calcula-se a tensãof = N / A0, ou seja, a medida que altera-se o valor da carga aplicada, altera-se o valor da tensão. 6. Para cada valor de N, calcula-se a deformação específica = LP/L0 7. Marca-se em gráfico os valores de f X obtendo-se então o diagrama tensão X deformação.

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2. Resistência
Trabalho num regime elástico = área 0AA1, (deformação recuperável)

3. Tenacidade
Trabalho total até a ruptura = área OABCC1 , (deformação permanente)

4. Ductilidade
É a medida em termos relativos (%) do alongamento da seção transversal.

5. Coeficiente de Poisson “μ”
Et / El = μ μ elástico = 0.3 regime elástico μ plástico = 0.5 regime plástico

ResumoPropriedades mecânicas
Para efeito de cálculo devem ser adotados os seguintes valores, na faixa normal de temperaturas atmosféricas: E = 200.000 MPa, módulo de elasticidade do aço (todos os aços); G = 77.200 MPa, módulo de elasticidade transversal do aço (todos os aços); va = 0,3, coeficiente de Poisson; a = 1,2 x 10-5 por °C, coeficiente de dilatação térmica; a = 7850 Kg/m3, massa específica

6. Módulode Elasticidade ao Cisalhamento
G = E/2(1 + μe) (1300 a 1350) tf/cm² ou (130.000 a 135.000) MPa

7. Tensão de Ruptura ao Cisalhamento
Valor teórico fv = 1/ √ 3 x fy faixa de variação fv = (2/3 a 3/4) fy

8. Critério de Resistência Hencky/ Von Mises
fy = 1/2 [(f1 – f2) + (f2 – f3) + (f3 – f1)] (estado triplo) para estado duplo f3 = 0 fy = f1+ f2 – f1f2

9. Efeito da Velocidade nos EnsaiosVelocidade normal – 7.000 kgf / cm² / minuto

a = velocidade 400 micro segundos b = velocidade 800 micro segundos c = velocidade ‘elástica’ (normal) O módulo de elasticidade é sempre constante.

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Coord. Científico: João Roberto Leme Simões

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