METAIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL

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1 Universidade Estadual do Mato Grosso Amanda Oliveira Caon André Luis Lopes João Carlos Theis Silva Lucas Raphael Longhi Cereda Mateus Aragão Robin Rafael Balieiro Caroba METAIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL SINOP-MT

2 Amanda Oliveira Caon André Luis Lopes João Carlos Theis Silva Lucas Raphael Longhi Cereda Mateus Aragão Robin Rafael Balieiro Caroba METAIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL Trabalho entregue como avaliação à disciplina de materiais para a construção civil I. Docente: Karen Straub SINOP-MT

3 Sumário Introdução... 4 Referencial Teórico Metais na Construção Civil Alumínio Esquadrias Chumbo Estanho Cobre Zinco Ferro Aços Estruturais Aços Patináveis ou Aclimáveis...12 Conclusão...13 Referencial Bibliográfico

4 Introdução Este trabalho tem como objetivo estudar os tipos de materiais empregados na construção civil e a utilização destes em: concretos, estruturas, acabamentos. Os metais a serem estudados serão: alumínio, cobre, chumbo, zinco e ferro. Além da utilização na engenharia, serão abrangidas as características, os subtipos, materiais de origem. Mostra-se a relevância deste estudo através da constante procura pela informação devido ao avanço tecnológico que cerca a área da engenharia. Segundo BAUER (1994, pg. 583), a conceituação química do metal é a de substancia simples sendo cationte nas ligações. O conceito usual é o que se baseia em características como: brilho típico, opacidade, condutibilidade térmica e elétrica, dureza, forjacidade, aparência, densidade, resistência a tração. 4

5 Referencial Teórico 2.1 Metais na Construção Civil Os metais aparecem na natureza em estado livre ou como compostos, o que é mais comum. Normalmente, para serem explorados economicamente, devem estar concentrados em jazidas. Chama-se jazida a uma massa de substancias minerais ou fósseis, existentes na superfície ou no interior da terra, que venham a ser ou sejam valiosas para a mineração. Mina é a jazida na extensão concedida pelo governo. Toda a mineração é controlada pelo código de Minas, sob a supervisão da Divisão de Fomento da Produção Mineral, do Ministério de Minas e Energia. Seja no estado livre, seja na forma de compostos, dificilmente as substancias portadoras são encontradas puras, como acontece com as pepitas de ouro ou prata. Juntamente com as substancias portadoras geralmente estão impurezas, genericamente chamadas gangas. A essa mistura de metal, compostos de metal e impurezas é que se chama minério: é o modo como o metal se encontra naturalmente. BAUER (1994, pg.584) Alumínio O alumínio é uns dos minerais mais abundantes da terra. Sua extração é de suma importância, principalmente na área da engenharia, porém é muito complexa. Normalmente é retirado do minério bauxita O2Al2(HO)2 ou Al2(HO)3, nome devido à cidade de Lex Baux, na França, onde foi encontrado em É retirado mais comumente por eletrólise. Segundo BAUER (1994, pg.585) os maiores produtores mundiais são os Estados Unidos, Canadá, Leste europeu, França, Inglaterra e Noruega. 5

6 O alumínio é um metal muito leve. Tem massa específica entre 2,56 e 2,67 kg/dm³, com módulo de elasticidade de 7000 kg/mm² e ruptura a tração entre 8 e 14 kg/mm². Quando temperado, a ruptura à tração pode ir até 50 kg/mm². BAUER (1994, pg.603) O alumínio tem por característica a cor cinza claro mas pode alterar sua cor devido determinadas condições. Sua fundição se dá a C. Segundo BAUER (1994, pg. 604) o alumínio forma ligas com diversos metais, uma delas é o duralumínio formado por alumínio, cobre e magnésio de alta resistência mecânica e leveza. Tem-se que na construção civil o metal alumínio é bastante utilizado em forma de laminados e extrudados, ligas, transmissão de energia elétrica, coberturas, revestimentos, esquadrias, guarnições, etc. Usado pela primeira vez na arquitetura em 1884, quando foram fundidos para revestir o monumento de Washington. De grande reatividade, o alumínio não se encontra em estado puro, aparecendo geralmente em substâncias oxigenadas, em fluoretos ou silicatos de constituição complexa. O óxido de alumínio ocorre na natureza sob duas formas: corindon límpido e colorido (rubis e safiras) e corindon impuro (esmeril), que contém o ferro como principal impureza Esquadrias Os serralheiros compram os perfis para uso quase que imediato. Basicamente existem dois tipos de serralheiros: os que trabalham de maneira padronizada e vendem seus produtos através das lojas de materiais para construção e os que trabalham sob medida, não padronizados. 6

7 2.1.2 Chumbo É retirado do minério galeria, um sulfeto de formula PdS. É retirado em sua forma mais pura por fundição redutora. Seus principais produtores são Estados Unidos, Austrália, México, Canadá, Birmânia e Alemanha. Tem como característica a cor cinza-azulado sendo muito maleável e macio, porém pouco dúctil. Fundi a 327 C. tem massa específica entre 11,20 e 11,45 kg/dm³ e módulo de elasticidade de cerca de 2000kg/mm². A ruptura a tração se dá aos 3,5 kg/m² e à compressão, perto do 5 kg/mm². A condutibilidade térmica é relativamente baixa. BAUER (1994, pg.608). Em geral, o emprego do chumbo na construção civil se dá através de tubos para canalizações, arremates, coberturas, absorvente de choque e industrias de tintas. Pela grande densidade é largamente utilizado no revestimento de ambientes onde são manipuladas substâncias radioativas. Portas de salas de reatores, por exemplo, são blindadas com o metal. As instalações radiológicas, bem como as mãos e o corpo dos operadores de raio-x são defendidas por materiais onde o chumbo se faz presente Estanho É extraído do minério cassiterita SnO2, dióxido, pirita. É mais encontrado nas regiões de Malaca e índias holandesas, Bolívia e Argentina. A produção de estanho no Brasil pé suficiente para consumo interno. Tem massa especifica entre 7,29 e 7,5 kg/dm³, dureza brinell entre 5 e 10, cor branca acinzentada brilhante, e é muito maleável. Sua resistência a tração 7

8 é de 3 a 4 kg/mm², e a compressão é de 11kg/mm². Modulo de elasticidade de 4000 kg/mm². Fundi a 232 C, e não se oxida facilmente. BAUER (1994, pg. 609) Na indústria quase nuca é usado puro, sendo assim, utilizado para formar ligas metálicas ou como sacrifício para outros metais, levando em conta sua estabilidade. Normalmente é um bom substituto do chumbo com condutibilidade parecida com a do ferro. Observação: o chumbo e o estanho formam liga muito facilmente. A mais comum dela é solda de encanador. Solda de encanador: É a liga chumbo/estanho que funde a 240ºC, sendo que a proporção que resulta em melhores resultados práticos é 66/34% chumbo/estanho. Essa solda é utilizada na montagem dos encanamentos de cobre e emendas de calhas e condutores feitos em chapa de aço galvanizado Cobre Pode ser extraído de vários minérios: calcozina Cu2S (sulfato de cobre), cuprita Cu2O (oxido), calcoperita Cu2S-Fe2S3 (sulfato), malaquita e azurita (carbonatos). É extraído por calcinação e fusão. A maior produção mundial fica nos Estados Unidos, Canadá e Tíbia. Tem como característica a cor avermelhada sendo muito dúctil e maleável, contudo, duro e tenaz. Ao ar, cobre-se rapidamente de uma camada de oxido e carbonato formando o azinhavre, muito venenoso, mas que protege o núcleo do metal, dando-lhe duração quase indeferida. Fundi entre 1050 e 1200 C, tem densidade entre 8,6 e 8,96 e rompe, à tração entre 20 e 60 kg/mm². À compressão, rompe entre 40 e 50 kg/mm². Tem modulo de elasticidade entre e kg/mm². Tem grande condutibilidade térmica e elétrica, e dureza brinell 35. BAUER (1994, pg. 610) O que realmente deu importância ao metal avermelhado e brilhante foi a descoberta que, fundido com o estanho, originou uma liga extremamente dura e resistente: o bronze. O 8

9 bronze é a liga com 85 a 95% de cobre e 15 a 5% de estanho. Utilizado em ferragens e ornatos, bem como em máquinas, pela sua capacidade de deslizar, com baixo coeficiente de atrito sobre o aço, dispensando até lubrificação. Seus principais usos são: motores elétricos, telefones e telégrafos, circuitos elétricos, tubulações, serpentinas de aquecimento ou refrigeração, coberturas, ornatos, etc. O bronze é a liga com 85 a 95% de cobre e 15 a 5% de estanho. Utilizado em ferragens e ornatos, bem como em máquinas, pela sua capacidade de deslizar, com baixo coeficiente de atrito sobre o aço, dispensando até lubrificação. Segundo BAUER (1994, pg. 611) existem alguns tipos de fios e cabos de cobre. São eles: Fios e cabos nus (linhas aéreas de trabsmissão de energia e comunicação telefônica); Fios de contato (linhas aéreas de bondes e trens elétricos); fios flexíveis (cordão de cobre envolto com uma espiral de seda ou algodão, isolado com uma camada de borracha vulcanizada); fios e cabos RCT (cobre estanhado coberto com uma ou duas tranças de algodão isolado por borracha vulcanizada); fios RCC (fios com capa de chumbo e reforçado com borracha vulcanizada); cabos RF (fios nus torcidos entre si e coberto com papel impregnado, envolvidos por capa de chumbo e outra de juta); cabos de RCFT (cobre estanhado coberto com duas camadas e borracha vulcanizada, fita isolante, trança de algodão impregnado); cabos WP (a prova de umidade cobertos por duas tranças de algodão impregnado com massa preta); fios e cabos plásticos (isolamento de plástico, um exemplo pode ser plastiflex); fios com alma de aço (cobre reveste um fio ou cabo de aço); cabos concêntricos (o interior é um condutor de cobre estanhado) Zinco Tem como característica a cor cinza-azulado. É muito atacável pelos ácidos. A densidade do zinco permanece entre 7 e 7,2, sua dureza de Brinell fica entre 30 e 40. O zinco se funde a 400 C. Há dois grupos de zinco: o primeiro pertence as ligas usadas em coberturas e pilhas. Já o segundo grupo estão as ligas ZAMAK e KAYEM, para peças fundidas. 9

10 Zincagem é a proteção contra a corrosão, através do banho com zinco eletrólito. Latão e bastante utilizado na fabricação de tubos, calhas, conexões, torneiras, fechaduras, ornatos, e é a liga cobre-zinco. Obs: latão é uma liga de cobre zinco de grande importância na construção de proporção mais usual para 95% de Cu por 5% de Zn ou até 60% de Cu por 40% de Zn. Tem massa especifica de 8,2 a 8,9 kg/cm³ e sua carga de ruptura à tração fica entre 2 e 8 MPa, mas o limite de elasticidade é só de 5-12 kg/mm². A ruptura à compressão fica entre 50 e 90 kg/mm², dependendo da composição. BAUER (1994, pg. 613) Ferro Siderurgia é a denominação especial da metalurgia do ferro. Como já mencionamos, é o metal de maior utilização na construção civil. Segundo BAUER (1994, pg. 641) as ligas de ferro mais comuns são: com silício torna o aço mais macio; nitrogênio torna mais duro, porém mais frágil; o manganês aumenta a resistência dos esforços e ao desgaste e capacidade para soldagem; o cromo na proporção de 2 a 3%, dá grande dureza, resistência à ruptura e à oxidação; níquel, em proporção a baixo de 7%, da grande elasticidade e resistência ao choque e à flexão. Entre 7 e 15% torna o aço muito friável, e não é recomendado, e acima de 15% torna o aço inoxidável. A propriedade do ferro pode ser consideradas pela variedade de ligas e constituição, modo de fabricar e tratamentos, assim como estes variam suas propriedades também; ferro fundido branco (duro e quebradiço, não se consegue limar, furar, forjar ou laminar); ferro fundido cinzento (menos duro e quebradiço, consegue-se moldar, embora ainda com dificuldade); aço comum (menos dúctil que o ferro fundido, mais maleável, mais duro e flexível); ferro doce (é tenaz, dúctil e maleável). De acordo com o teor de carbono na composição da liga, temos a seguinte classificação e denominações: aço forjado ou doce; aço, entre 0,2 e 1,7% de carbono; ferro fundido ou coado. 10

11 Folhas de Flandres :São chapas finas de aço cobertas por leve camada de estanho, para não oxidar, obtida por imersão ou deposição eletrolítica. Chapas Galvanizadas: São chapas finas de aço revestidas com zinco. a frio. Chapas Lisas Pretas: São chapas de ferro fundido, pretas, lisas, laminadas a quente e Arames e Telas: Os arames são finos fios de aço laminado, galvanizados ou não. Pregos: São fabricados a partir de arame galvanizado em máquinas apropriados que cortam o arame e moldam a ponta e a cabeça do prego. Folha-de-Flandres: chamada lata, é chapa fina de aço com as faces cobertas por leve camada de estanho, para não oxidar. Tem ótima resistência aos agentes químicos, ótima soldabilidade e boa aparência. Aços inoxidáveis Segundo COUTINHO (1938) a resistência à corrosão destes aços é obtida pela presença do cromo em teor igual ou superior a 12%. Estes teores elevados de cromo conferem também a estes aços elevada resistência ao calor e à fluência. Para maior resistência à fluência outros elementos são adicionados ao aço. Os principais tipos de aços inoxidáveis podem ser classificados em quatro grupos: aços martensíticos; aços inox de transformação controlada; aços inox ferríticos; aços inox austeníticos Aços Estruturais Aços Estruturais são vergalhões para reforço de concreto, barras, chapas e perfis para aplicações estruturais. São aqueles que são adequados para o uso em elementos que suportam cargas. Os principais requisitos para os aços destinados à aplicação estrutural são: elevada tensão de escoamento para prevenir a deformação plástica generalizada; elevada tenacidade para prevenir fratura rápida (frágil) e catastrófica; 11

12 boa soldabilidade para o mínimo de alterações das características do material na junta soldada; boa formabilidade para o material ou a peça que necessitar receber trabalho mecânico; custo reduzido Aços Patináveis ou Aclimáveis São tipos de aços, que mesmo sem a utilização de uma proteção adicional, possuem a capacidade de resistir a corrosão atmosférica, que é bastante comum quando se utiliza o mesmo em estruturas de aço aparente, em níveis superiores aos demais. Tais aços estão em um grupo de aços de baixa liga, com resistência mecânica na faixa de 500 MPa e alta resistência à corrosão atmosférica. Essas características acontecem em função da presença de determinados elementos de liga, como cobre, fósforo, cromo, silício, níquel, manganês, vanádio, nióbio, molibdênio, entre outros. Segundo Ferraz (2003, pg.9), esses aços são soldáveis e trabalháveis de maneira similar ao aço-carbono comum. Apresentam ainda média ou alta resistência mecânica, o que proporciona tanto uma redução no peso da estrutura quanto uma diminuição da espessura das chapas usadas. 12

13 Conclusão Este trabalho apresentou uma pequena parcela das variedades de metais utilizados na construção civil, numa gama de materiais, cujo intuito é proporcionar uma melhoria tecnológica nas diversas áreas que envolvem uso de metais, ou materiais advindos do mesmo. Pode-se observar constantemente a crescente necessidade do metal nos diversos campos de atuação, empregado na Engenharia Civil, sendo o metal e seus derivados, utilizados na fabricação de peças, elaboração de estruturas, acabamentos internos e externos, diversas formas de sustentações, em edificações e em algumas áreas que não foram exploradas por este trabalho aqui apresentado. 13

14 Referencial Bibliográfico BAUER, L.A.F. Materiais de Construção 2. Universidade Federal de Uberlândia (UFU- MG), 5 edição, COUTINHO, C.B. Materiais Metálicos para Engenharia. Belo Horizonte. Fundação Christiano Ottoni, Acesso em 10/05/2017 as 15:00 hs. 14