Prof.a Dr.a Carmeane Effting

METAIS
MCC1001 – AULA 9
Disciplina: Materiais de Construção I
Professora: Dr.a Carmeane Effting
1o semestre
2015
Centro de Ciências Tecnológicas
♦
Departamento de Engenharia Civil
TIPOS DE MATERIAIS
Metais:
Fe, Au, aço (liga Fe-C), latão (liga Cu, Zn)
Cerâmicas:
Vidros, argilas, cimento
Polímeros:
Plásticos, polietileno (-C2H4-)n, neoprene
Compósitos:
Fibra de vidro, concreto, madeira
Semicondutores:
Si (silício), GaAs (Arsênio de gálio)
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METAIS
Propriedades básicas




Fortes e podem ser moldados
Dúcteis (deformam antes de quebrar)
Superfície “metálica”
Bons condutores de corrente elétrica e de calor
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METAIS
 Os materiais metálicos são substâncias
inorgânicas que contêm um ou mais
elementos metálicos e que também podem
conter alguns elementos não-metálicos.
 O ferro, o cobre, o alumínio e o chumbo são
exemplos de elementos metálicos, enquanto
que o carbono, o nitrogênio e o oxigênio são
exemplos de elementos não metálicos.
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OS METAIS NA TABELA PERIÓDICA
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OBTENÇÃO DOS METAIS
Os metais normalmente estão concentrados
em jazidas.
Dificilmente os metais são encontrados
puros como as pepitas de ouro ou prata.
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OBTENÇÃO DOS METAIS
A mistura de metal e impurezas é chamada
minério.
A partir do minério, a obtenção do metal
passa por 2 fases distintas: a mineração e
a metalurgia.
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OBTENÇÃO DOS METAIS
Na mineração é feita a colheita do minério,
que pode ser a céu aberto ou subterrânea.
Após é feita a separação dos minérios utilizáveis e eliminação das impurezas (areia, argila, organismos, etc)
Esta purificação do minério pode ser feita por processos mecânicos ou processos químicos.
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OBTENÇÃO DOS METAIS
• Entre os processos mecânicos estão a
classificação, levigação (impurezas flutuam)
flotação (impurezas afundam), lavagem, etc.
A calcinação é um processo químico.
• A metalurgia tem por finalidade obter o metal
puro. Pode-se citar o processo de redução,
precipitação química ou eletrólise.
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CLASSIFICAÇÃO DOS METAIS
• Os metais e suas ligas podem ser
divididos em 2 grandes classes:
– materiais metálicos ferrosos e não- ferrosos
• Os ferrosos contêm uma percentagem elevada de
ferro em sua composição química, sendo este
elemento o seu principal constituinte (aços e ferros
fundidos)
• Os não-ferrosos não contêm ferro ou contêm o ferro
apenas em pequena quantidade (tais como o
alumínio, o cobre, o níquel, o chumbo, assim como as
suas respectivas ligas)
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ALUMÍNIO
• O alumínio é um dos elementos mais
abundantes da crosta terrestre, mas
geralmente
sua
extração
não
é
economicamente recomendável. O minério
normalmente explorado é a bauxita.
• Os
principais elementos de liga do
alumínio incluem cobre, magnésio, silício,
manganês e zinco.
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ALUMÍNIO
• O alumínio e suas ligas são caracterizados por
densidade relativamente baixa (cerca de
2,7g/cm3 para o metal puro) quando comparada
com a do aço carbono comum (7,9 g/cm3).
• Altas condutividades elétrica (cerca de 62% da
condutividade elétrica do cobre) e térmica.
• Boa resistência à corrosão em alguns ambientes (incluindo o atmosférico).
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ALUMÍNIO
• Boa capacidade de conformação mecânica (por
laminação, extrusão, estampagem, etc).
• Baixa T de fusão do metal puro (660ºC), que
restringe a T máxima na qual ele pode ser usado;
por outro lado, facilita a sua fundição e moldagem.
• Baixa resistência mecânica na forma de metal
puro, podendo ser melhorada por conformação
mecânica a frio e por adição de elementos de liga
(associada ou não a tratamentos térmicos).
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ALUMÍNIO - APLICAÇÕES
– Extrudados – destinados à fabricação de
esquadrias (portas e janelas), forros, divisórias,
acessórios para banheiros, estruturas préfabricadas e elementos decorativos de
acabamento.
– Chapas e laminados – destinados à produção de
telhas e elementos de fachada.
– Transmissão de energia elétrica e ponteiras de
pára-raios.
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ALUMÍNIO - APLICAÇÕES
*Durabilidade maior que a do aço, peso menor, 12 m de comp. (menos emendas), isolamento acustico (telha sanduiche), conforto térmico –reflete a radiação dos raios solares.
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COBRE
• Tem boa condutividade térmica e elétrica (após
a prata, o cobre é o melhor condutor de calor e
eletricidade).
• Tem boa resistência à corrosão em diversos
ambientes (como o ambiente atmosférico e
marinho).
• As propriedades mecânicas e de resistência à
corrosão do cobre podem ser melhoradas por
elementos de liga.
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COBRE - APLICAÇÕES
• Fios e cabos para condução de energia elétrica.
• Ligas de cobre (principalmente latões Cu-Zn e
bronzes): fabricação de tubulações (para condução de
água potável, gás, água quente e água fria) e de suas
conexões rosqueáveis e soldáveis
Bronze- cobre e outros elementos como estanho,
alumínio, chumbo- Tem elevada resistência ao desgaste por fricção.
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COBRE - APLICAÇÕES
• Componentes de sistemas de combate a incêndio
(hidrantes, sprinklers) e de sistemas de
aquecimentos (solares, a gás e elétricos)
• Confecção total ou parcial de ferragens para
esquadrias (fechos, puxadores, fechaduras,
dobradiças, etc.) e de metais sanitários (válvulas,
torneiras e acessórios)
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ZINCO
– Tem condutividade térmica razoável.
– Pequena dureza, boa maleabilidade e
facilidade de moldagem e de conformação
mecânica (pode ser laminado em chapas e
trefilado em fios).
– Boa resistência à corrosão quando exposto ao
ambiente atmosférico, sendo, contudo, reativo
com ácidos (como clorídrico e sulfúrico).
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ZINCO - APLICAÇÕES
• O zinco e suas ligas podem ser utilizadas
na fabricação de telhas, chapas lisas ou
onduladas, arames, telas comuns ou
soldadas, tubos para encanamentos e
seus acessórios, elementos de ligação
(pregos, parafusos e seus complementos e
rebites), calhas, rufos, condutores verticais de
águas pluviais.
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ZINCO - APLICAÇÕES
Chapa metálica dobrada que, no encontro de telhados e paredes,
evita a penetração das águas da chuvas nas construções.
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AÇO CARBONO COMUM
– Principais aplicações e usos não estruturais:
• Arames recozidos, telas soldadas (para cercamentos e alambrados), tubos para encanamentos e
seus acessórios, painéis de andaimes, telhas,
painéis, esquadrias e seus acessórios, calhas,
rufos, condutores verticais de águas pluviais.
• Podem ser revestidos superficialmente
(por
exemplo, por zinco, estanho, fósforo e materiais poliméricos
orgânicos, como as tintas e vernizes) para uma melhor
proteção contra a corrosão.
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AÇO INOXIDÁVEL
– Principais aplicações e usos não estruturais:
• Elemento decorativo de fachadas (revestimento
de
superfícies com chapas com acabamento espelhado, lixado,
escovado
interiores
ou
colorido),
elemento
decorativo
de
(corrimãos divisórias, revestimento interno de
mobiliário urbano (bancos, abrigos,
lixeiras, etc.), caixas d´água, cubas, revestimento de
pias, válvulas, metais sanitários, coifas, ralos, etc.
elevadores, etc.),
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METAIS SANITÁRIOS
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FERRO FUNDIDO
– Principais aplicações e usos
não estruturais:
• Tampões de pista de rolamento e
de calçada (para visitas em redes
de água, esgoto, telefonia e
elétrica), grelhas para águas
pluviais,
grades
decorativas,
tubos para redes de água e seus
acessórios (válvulas, conexões,
etc.), ralos, caixas de correio, etc.
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Características do CA-50 soldável
 A confecção de armaduras soldadas em
ambientes de obra não é recomendada.
Deve ser executada apenas em casos
especiais e sob estrito controle de todos os
parâmetros que interferem no processo de
soldagem, tais como limpeza superficial,
umidade das barras, T ambiente, correntes
de ar, qualificação do soldador, etc.
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Soldagem e equipamentos utilizados na
fabricação de armaduras soldadas
• A soldagem, envolve a aplicação de uma elevada densidade
de energia em um pequeno volume do material, o que pode
levar a alterações estruturais e de propriedades importantes
na região da solda e próxima a ela.
• Algumas armaduras são apenas parcialmente soldadas
devido a dificuldades operacionais durante a colocação na
forma. O desenvolvimento de máquinas e robôs de
soldagem exclusivos para a fabricação de armaduras
soldadas está em franco desenvolvimento na Europa, com
novos lançamentos a cada ano.
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Soldagem e equipamentos utilizados na
fabricação de armaduras soldadas
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Soldagem e equipamentos utilizados na
fabricação de armaduras soldadas
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Vantagens e desvantagens das armaduras
soldadas x armaduras amarradas
• Principais vantagens:
– maior produtividade da mão-de-obra;
– custos menores dos insumos de soldagem
em relação ao custo do arame recozido;
– não necessidade de soldagem de 100% dos
pontos de interseção (em alguns casos, basta
soldar cerca de 50% a 70% dos pontos);
– maior rigidez das peças e, portanto, maior
facilidade de manuseio;
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Vantagens e desvantagens das armaduras
soldadas x armaduras amarradas
• Principais vantagens:
– melhor controle dos espaçamentos dos estribos;
– racionalização do canteiro de obras, com a
disponibilização dos espaços destinados à
montagem de armaduras: as entregas das
armaduras pelas centrais de Corte e Dobra é
feita parceladamente, à medida que a obra
avança;
– maior rapidez na execução da obra.
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Vantagens e desvantagens das armaduras
soldadas x armaduras amarradas
 Principais desvantagens:
◦ baixa densidade de carga no transporte, ou seja,
não aproveitamento da capacidade total, em peso,
do veículo de transporte;
◦ necessidade de planejamento da soldagem:
algumas armaduras ou barras de determinadas
armaduras ou mesmo alguns pontos de
cruzamento ou de interseção de barras, em razão
de dificuldades operacionais durante a montagem
final na forma, não devem ser soldados;
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Vantagens e desvantagens das armaduras
soldadas x armaduras amarradas
 Principais desvantagens:
◦ necessidade, em algumas obras, de equipamentos
especiais, gruas, guinchos, etc, para descarregamento e/ou içamento das armaduras;
◦ a soldagem de armaduras não é recomendada, por
alguns calculistas brasileiros, nos casos em que a
estrutura é submetida a cargas dinâmicas que podem
provocar fratura do aço por fadiga na região da solda.
Essas situações, entretanto, são em geral raras.
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Telas soldadas nervuradas
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RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NOS METAIS
• Chama-se alongamento à expressão:
• Lo é a base de medida marcada no cdp antes do
ensaio e L, a distância entre as marcas, após a
ruptura e uma vez reajustada as duas partes da
barra rompida da melhor maneira possível.
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1)Encontre as deformações longitudinal para o alongamento e
compressão:
Lo =1 cm
alongamento
Lf =2 cm
SOLUÇÃO:
a) Durante o alongamento,  = L/Lo = 1/1 = 1,0
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Resistência dos Materiais
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NOS METAIS
• Esta é uma das propriedades mais
importantes na construção civil.
• A tensão de tração é obtida dividindo-se a
força aplicada pela área inicial da seção
transversal. Esta tensão determina o
aumento do comprimento da barra; é a
deformação.
F

Ao
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RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NOS METAIS
• O alongamento determina no corpo-deprova, uma redução da seção variável ao
longo do comprimento. Forma-se uma
estricção. A estricção é representada pela
expressão:
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