Bibliografia referência para esta aula. Propriedades dos materiais. Propriedades. Solicitações. Propriedades mecânicas. Carga X deformação

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1 Propriedades dos materiais Prof. Maristela Gomes da Silva Departamento de Engenharia Civil Bibliografia referência para esta aula ISAIA, G. C. (editor) Materiais de Construção Civil e Princípios de ciência e Engenharia de Materiais. IBRACON. Vol. 1, capítulos 4, 8, 13. CALLISTER Jr, W. D. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma introdução. 7 a Edição. Rio de Janeiro, RJ. LTC, p. 1 Solicitações Propriedades Propriedades mecânicas resistência mecânica h Propriedades físicas dilatação porosidade Propriedades químicas CO 2 H 2 O O 2 Cloretos Sulfatos agentes agressivos resistência química agentes agressivos Propriedades mecânicas Carga X deformação Resistência à compressão Resistência à tração Resistência à flexão Resistência ao cisalhamento Resistência ao impacto Resistência ao desgaste Módulo de deformação Dureza Tenacidade Deformação Aderência compressão Carga cisalhamento deformação reversível ou permanente instantânea ou a longo prazo f(temperatura) tração 6 1

2 Tensão Deformação específica Carga / área resistente carga deformação F F F = l o l f = F A = lo lo lf (L/L) m/m, mm/mm 7 8 Deformação elástica instantânea reversível volta às dimensões originais quando retira a carga variação de volume compressão tração Deformação plástica deslocamento relativo átomos (planos cristalinos) moléculas instantânea irreversível sem mudança volume 9 10 Deformação plástica acima de determinada carga escorregamento Tensão elástica plástica Materiais dúteis e materiais frágeis Deformação ( ) Material dútil Ex.: aço para concreto armado Material frágil Ex.: vidro, rocha, cerâmica 11 2

3 Módulo de deformação Deformação lenta α Material dútil E = = tg α α Material frágil elástica (reversível) ou viscosa (irreversível) depende do tempo sem mudança de volume Deformação Ex: concreto, madeira, asfaltos, polímeros, alguns vidros Tempo recuperação elástica deformação viscosa 14 Fluência tensão constante deformação crescente parcela irreversível sólidos amorfos e fluidos deslocamento relativo entre moléculas Relaxação mesmo mecanismo da fluência deformação constante tensão decrescente Exemplos: aço de protensão, argamassas de revestimento Módulo de deformação Módulo de deformação Tensão Tensão Lei Hooke: Deformação é proporcional à tensão módulo de elasticidade ou Young Deformação ( ) Elástico linear Deformação ( ) Elástico não linear E =

4 Coeficiente de Poisson Proporção entre deformação transversal e a longitudinal y η = x y Fadiga esforço cíclico rompe em tensão < R mec função do nível de tensão exemplos: concreto» 0,3 Resistência Limite de fadiga Resistência Polímeros x Número de ciclos Número de ciclos 19 Fadiga Resistência à flexão vigas telhas carpete de madeira pisos de madeira placa cerâmica Dureza Resistência à penetração ou risco oferecida a um material de dureza superior Tenacidade Dureza Dureza Resistência ao desgaste outras resistências mecânicas? Os materiais de construção não são nem homogêneos e nem isotrópicos d Área = tenacidade Material dútil Área = tenacidade Material frágil Energia = (F x d) = tenacidade Importância: Resistência a impacto 4

5 Resistência ao impacto Propriedades químicas associada à absorção de energia (deformação elástica e plástica) água de chuva água do mar água subterrânea cloretos sulfatos micro-organismos produtos de limpeza agentes agressivos... h h Resistência química Resistência química Alguns mecanismos de deterioração dissolução e lixiviação carbonatação corrosão eletroquímica ataque de cloretos e sulfatos ataque microbiológico reações químicas expansivas... Propriedades físicas propriedades térmicas propriedades óticas propriedades elétricas aderência porosidade massa específica absorção, permeabilidade, higroscopicidade Propriedades físicas Absorção= retenção de água nos poros Permeabilidade = passagem de fluidos Propriedades físicas Porosidade resistência mecânica permeabilidade Isolamento Condutibilidade massa ou espessura porosidade material fibroso absorção, permeabilidade Higroscopicidade = absorção por capilaridade Massa específica 5

6 Propriedades físicas Propriedades reológicas Aderência mecânica (rugosidade) química (reações) dilatação térmica l α lo = x t Consistência Tempo de pega Tempo em aberto Tixotropia Viscosidade... Classificação dos materiais Ciência dos Materiais metais (ferrosos e não ferrosos) cerâmica (vidro, concreto e cerâmica) condutores e supercondutores polímeros (madeira, betumes, resinas, plásticos, borrachas) compósitos (fibra + polímero, fibra + matriz cimentícia) biomateriais materiais especiais (alto desempenho) Classificação dos materiais Aplicação materiais para vedações materiais para revestimentos materiais para cobertura materiais estruturais materiais para pintura e proteção materiais para impermeabilização... Leitura ISAIA, G. C. (editor) Materiais de Construção Civil e Princípios de ciência e Engenharia de Materiais. IBRACON. Vol. 1, capítulos 4, 8, 13. Exercício 5a (aula 24/03, até 2 alunos) Conceitue e diferencie : Dutilidade, tenacidade Materiais dúteis, materiais frágeis Material duro, material resistente à compressão Deformações elásticas, deformações plásticas Resistência mecânica, resistência química 6

7 Exercício 5b (aula 28/04, pesquisa individual, texto escrito) Conceitue e diferencie : Dutilidade, tenacidade Materiais dúteis, materiais frágeis Material duro, material resistente à compressão Deformações elásticas, deformações plásticas Resistência mecânica, resistência química Exercício 6: Leitura Individual ISAIA, G. C. (editor) Materiais de Construção Civil e Princípios de ciência e Engenharia de Materiais. IBRACON. Vol. 1, capítulos 4, 8, 13. Fazer nas aulas do dia 14/04 e 21/04 (14:00-18:00), entregar no início da aula (28/04) resumo (máximo 5 páginas). Exercício 7: Microestrutura x propriedades (Texto escrito + apresentação 15 minutos em 12/05 e 19/05, 14:00-18:00 até 2 alunos) 1. metais não estruturais (alumínio, cobre, entre outros) 2. aço para concreto armado e alvenaria estrutural 3. aço para estruturas metálicas 4. solo como material de construção (ex. terra crua, solo-cimento, solo-cal) 5. rocha para revestimento (mármore e granito) 6. agregados para concretos e argamassas 7. cimento Portland 8. cimentos especiais com base mineral 9. cal 10. gesso 11. argamassas 12. concreto de cimento Portland 13. produtos a base de cimento 14. cerâmica vermelha 15. cerâmica para acabamentos e aparelhos (ex. louças) 16. materiais para alvenaria estrutural 17. materiais refratários e abrasivos 18. vidro 19. madeira para acabamentos 20. madeira como material estrutural 21. plásticos 22. tintas, hidrofugantes e vernizes 23. sistemas de impermeabilização e isolamento térmicos 24. borrachas, mastiques e selantes 25. materiais betuminosos 26. compósitos de matriz polimérica 27. fibrocimento 28. resíduos, fibras naturais e materiais alternativos 7