MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL. Metais

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1 Curso Superior de Tecnologia em Construção de Edifícios MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL Metais Prof. Leandro Candido de Lemos Pinheiro

2 METAIS Origem Os metais aparecem na natureza na forma de rochas chamadas de minérios. Podem ser encontrados em seu estado livre (ex.: ouro, prata) ou como compostos (misturados com outros minerais e impurezas). São obtidos através de mineração e pelas etapas de metalurgia (ou siderurgia). Mineração: colheita de minérios em jazidas. Metalurgia: extração do metal a partir de minérios, por processos químicos, em fornos ou por eletrolise. Siderurgia: é a metalurgia aplicada ao Ferro e seus compostos.

3 METAIS Origem O uso de metais pela humanidade é bastante antigo, tendo registros de domínio da produção do ferro antes de 2000 A.C., na região do Oriente Médio (Egito, Babilônia e Índia). Mas inicialmente era considerado um material nobre e utilizado principalmente para confecção de armas e ferramentas. Com a Revolução Industrial, nos 1700, as técnicas metalúrgicas e siderúrgicas se desenvolveram e possibilitaram a produção em larga escala e o uso para fabricação de máquinas e para construção civil. Ponte entre Porto e Vila Nova de Gaia, Portugal, Fonte: Christiano Toralles.

4 METAIS Origem A característica de possibilidade de montagem e desmontagem, permitindo o deslocamento de construções não permanentes, impulsionou o uso do ferro, com destaque para a construção de mercados, estações ferroviárias, galpões, pontes. A) Pennsylvania Station, Nova York, EUA, B) Torre Eiffel, Paris, França, Fonte: Google Images

5 Fonte: Google Images METAIS Origem (Torre Eiffel, marco internacional da construção em aço, de 1889)

6 METAIS Origem Componentes (vigas, colunas, esquadrias, grades, etc.) são padronizados, pré-fabricados e vendidos por catálogo, se espalhando pelo mundo, dando novos usos ao ferro, como em coretos, estufas, chafarizes. Palácio de Cristal, Londres, Inglaterra, Fonte: Google Images Reservatório em Pelotas, RS, de Fonte: Christiano Toralles.

7 METAIS Origem Chafarizes e luminárias em ferro fundido, em Rio Grande e Pelotas, RS. Fonte: Christiano Toralles.

8 Fonte: Google Images sistemas estruturais METAIS Aplicações de metais na construção civil

9 sistemas estruturais METAIS Aplicações de metais na construção civil Fonte: Google Images Estação Oriente, Lisboa, Portugal. Fonte: Christiano Toralles.

10 Fonte: Google Images sistemas estruturais METAIS Aplicações de metais na construção civil

11 Fonte: Google Images sistemas estruturais METAIS Aplicações de metais na construção civil

12 METAIS Aplicações de metais na construção civil sistemas estruturais (e coberturas, escadas) esquadrias

13 Fonte: Google Images METAIS Aplicações de metais na construção civil sistemas estruturais (e coberturas, escadas) esquadrias armaduras (para concretos e argamassas)

14 METAIS Aplicações de metais na construção civil sistemas estruturais (e coberturas, escadas) esquadrias armaduras (para concretos e argamassas) coberturas Fonte: Google Images Estação de Integração Tamandaré, Rio Grande, RS. Fonte: Christiano Toralles.

15 Fonte: Google Images METAIS Aplicações de metais na construção civil sistemas estruturais (e coberturas, escadas) esquadrias armaduras (para concretos e argamassas) coberturas gradis (e guarda-corpos)

16 Fonte: Google Images METAIS Aplicações de metais na construção civil sistemas estruturais (e coberturas, escadas) esquadrias armaduras (para concretos e argamassas) coberturas gradis (e guarda-corpos) metais sanitários ferro fundido ou galvanizado aço inox

17 Fonte: Google Images METAIS Aplicações de metais na construção civil sistemas estruturais (e coberturas, escadas) esquadrias armaduras (para concretos e argamassas) coberturas gradis (e guarda-corpos) metais sanitários cobre tubulações (e conexões) latão ferro galvanizado

18 METAIS Aplicações de metais na construção civil sistemas estruturais (e coberturas, escadas) esquadrias armaduras (para concretos e argamassas) coberturas gradis (e guarda-corpos) metais sanitários tubulações (e conexões) fiação elétrica (e outros cabeamentos) cobre

19 Fonte: Google Images METAIS Aplicações de metais na construção civil sistemas estruturais (e coberturas, escadas) esquadrias aço galvanizado armaduras (para concretos e argamassas) coberturas gradis (e guarda-corpos) metais sanitários tubulações (e conexões) fiação elétrica (e outros cabeamentos) revestimento aço corten titânio titânio

20 Fonte: Google Images METAIS Aplicações de metais na construção civil sistemas estruturais (e coberturas, escadas) esquadrias armaduras (para concretos e argamassas) coberturas gradis (e guarda-corpos) metais sanitários tubulações (e conexões) fiação elétrica (e outros cabeamentos) revestimento ferragens diversas

21 Fonte: Google Images METAIS Aplicações de metais na construção civil sistemas estruturais (e coberturas, escadas) esquadrias armaduras (para concretos e argamassas) coberturas gradis (e guarda-corpos) metais sanitários tubulações (e conexões) fiação elétrica (e outros cabeamentos) revestimento ferragens diversas mobiliário (e luminárias)

22 Fonte: Google Images METAIS Aplicações de metais na construção civil sistemas estruturais (e coberturas, escadas) esquadrias armaduras (para concretos e argamassas) coberturas gradis (e guarda-corpos) metais sanitários tubulações (e conexões) fiação elétrica (e outros cabeamentos) revestimento ferragens diversas mobiliário (e luminárias) ferramentas

23 mais usados na construção civil METAIS Tipos de metais ferrosos: ligas de ferro (+ carbono = ferro fundido e aço). não ferrosos: ligas de alumínio grupo do cobre: ligas de cobre (+ estanho = bronze; + zinco = latão) baixo ponto de fusão: zinco, chumbo especiais: molibidênio, titânio preciosos: ouro, prata, platina Os metais com baixo ponto de fusão aguentam cerca de 600 C antes de chegar ao escoamento.

24 METAIS Ligas Ligas são misturas, de aspecto metálico e homogêneo, de um ou mais metais entre si ou com outros elementos. Geralmente os metais não são usados puros, mas fazendo parte de ligas. As ligas normalmente têm propriedades mecânicas superiores às dos metais puros. Fonte: Google Images

25 Fonte: Google Images METAIS Propriedades CNTP: condições normais de temperatura e pressão. Aparência: todos metais comuns são sólidos às CNTP. Aparentam ter brilho característico, o qual pode ser aumentado por polimento. Sua porosidade é mínima e não é aparente. alumínio cobre cobre Condutibilidade elétrica: são muito bons condutores de eletricidade. O cobre tem sido usado tradicionalmente na transmissão de energia, sendo substituído pelo alumínio nas últimas décadas.

26 METAIS Propriedades Condutibilidade térmica: os metais são bons condutores de calor. Dentre os metais mais comuns, a hierarquia é a seguinte: prata > cobre > alumínio > zinco > bronze > ferro > estanho > níquel > aço > chumbo Dilatação: o coeficiente de dilatação dos metais, em geral, se assemelha ao do vidro e do concreto. Isso permite as misturas de materiais em esquadrias e concretos armados. Dentre os metais mais comuns, a hierarquia é a seguinte: zinco > chumbo > estanho > cobre > ferro > aço

27 Fonte: Google Images METAIS Propriedades Módulo de elasticidade: quanto maior o módulo de elasticidade, mais rígido é o material ou menor é a sua deformação elástica quando aplicada uma dada tensão. Módulo de elasticidade (E) Resistência à tração: o aço é o principal metal sujeito a esse esforço mecânico, tendo sua resistência de escoamento variável conforme tipo de barra ou perfil. Ex.: barras CA-50 resistem a 500MPa.

28 Fonte: METAIS Propriedades Peso específico: os metais são, em geral, materiais com peso específico muito alto e, consequentemente, geram objetos com densidades muito altas. O alumínio é um metal leve, em comparação com os demais. Seu peso específico se assemelha ao concreto armado e ao vidro, superando argamassas, porcelanas e demais cerâmicas.

29 Fonte: Google Images METAIS Propriedades Corrosão (ou oxidação): é a transformação de um metal a partir da exposição de sua superfície às condições ambientais, formando óxidos, hidróxidos, sais, etc. Ouro e platina são metais que não apresentam corrosão. O alumínio é um metal com boa resistência à corrosão.

30 METAIS Proteção contra a corrosão É difícil a eliminação da corrosão. Os óxidos são mais estáveis que o metal puro e, por isso, a tendência natural é voltar a ser óxido, como na natureza. Mas é possível retardar a corrosão. Métodos: escolher o metal adequado para o meio ambiente: Alumínio, cobre, zinco e chumbo (que tem a característica de escurecer) são resistentes em condições normais. Ligas de aço-cromo-níquel também. O ferro é resistente quando em ar puro, mesmo úmido. Mas sofre com a SO 2 (dióxido de enxofre) presente em áreas urbanas industriais. O cloro presente em atmosferas marítimas é altamente corrosivo.

31 METAIS Proteção contra a corrosão recobrimento do metal por óxido ou sal insolúvel: serve para impedir as trocas eletrolíticas. Ex.: a anodização do alumínio; ou a fosfatização para o ferro, zinco e outros metais. capeamento metálico: o metal é recoberto por uma fina camada, não porosa, de outro metal. Existem 2 tipos de capeamento: Proteção anódica: recobre-se com metal de potencial elétrico mais elevado. Como aspecto negativo, qualquer fissura pode levar a corrosão mais rápida que o normal. Ex.: niquelagem do ferro. Proteção catódica: recobre-se com metal de potencial elétrico mais baixo. Fissuras não causam ataques, mas caso haja desgaste, a camada deve ser renovada periodicamente. Ex.: galvanização do ferro, com zinco (zincagem); douração, prateação, cromagem.

32 Fonte: Google Images METAIS Proteção contra a corrosão adoção de cuidados na construção: não por em contato metais com potencial diferentes. É o caso da proximidade do alumínio com outros metais, em especial com o ferro e aço, causando oxidação nos últimos. O cobre também causa oxidação no ferro. pintura superficial: é possível usar tintas de fundo apropriadas para metais (primers), que usam pigmentos anticorrosivos. Os mais famosos são: zarcão; cromato de zinco; fosfato de zinco; zinco metálico. É importante que a pintura de acabamento seja impermeável e de boa aderência na base metálica. Para esses quesitos, as tintas epoxídicas respondem às necessidades.

33 METAIS Vantagens: ALUMÍNIO não enferruja, estando livre de problemas com a umidade e maresia. Por isso, é muito usado em contato com o meio externo, em esquadrias, dispensando tratamentos especiais, mesmo em construções no litoral. é leve e tem boas propriedades mecânicas. boa condutibilidade elétrica e térmica. Anodização: além de aumentar a resistência às intempéries, imprime cores diferentes ao metal naturalmente prateado, sem alterar sua aparência original. Fonte: Google Images

34 METAIS Desvantagens: ALUMÍNIO frágil quando em contato de materiais alcalinos (cimento, cal e derivados). Em situações de construção e reforma, as peças de alumínio devem ser protegidas da corrosão (formação de um pó branco, tendendo a retornar a forma de bauxita) e das manchas definitivas causadas por esses produtos. é de difícil soldagem, e, quando soldado, perde 50% de suas propriedades mecânicas, pois destempera.

35 Fonte: Google Images METAIS Vantagens: COBRE pode ser reduzido a lâminas e fios extremamente finos, devido a alta ductilidade e maleabilidade. grande condutibilidade térmica e elétrica. ideal para canalizações de gás liquefeito, pois resiste melhor quimicamente que outros metais e ligas. maior facilidade de solda que o ferro e o aço galvanizado.

36 METAIS Desvantagens: COBRE forma rapidamente de uma camada de óxido e carbonato. Ligas As ligas mais importantes do cobre são os bronzes (cobre e estanho), latões (cobre e zinco) e o metal monel (cobre e níquel). Os latões são semelhantes aos bronzes quanto ao comportamento, mas possuem resistência mecânica menor e ductibilidade maior. Latões também não são agredidos pelo gesso. Fonte: Google Images

37 Fonte: Google Images METAIS MATERIAIS FERROSOS FERRO Não tem forte resistência mecânica. Em função de sua plasticidade e fácil moldagem, é usado para a fabricação de elementos esbeltos e com riqueza de detalhamento, como grades, portões e guarda-corpos decorativos.

38 Fonte: Google Images METAIS MATERIAIS FERROSOS AÇO É usado quando há responsabilidade estrutural, em função de sua alta resistência mecânica, principalmente aos esforços de tração e compressão. São 4 os tipos de aço existentes no mercado, diferenciados pelo tratamento anticorrosivo: o carbono (aço comum), o inox, o patinável (ou corten) e o galvanizado.

39 METAIS AÇO MATERIAIS FERROSOS Inox: é uma liga com adição de cromo (podendo conter também níquel, molibdênio, etc.), aumentando a resistência à oxidação. Corten: tem aparência envelhecida e de cor acobreada em função de sua oxidação superficial e impermeável, que protege a entrada de umidade e o avanço da ferrugem. Fonte: Google Images

40 METAIS MATERIAIS FERROSOS AÇO Galvanizado: é um aço carbono com revestimento de zinco, sendo o aço de maior resistência à corrosão. Pode ser pintado, desde que seja usado um fundo que possibilite aderência à tinta de acabamento. Fonte: Google Images

41 METAIS AÇO MATERIAIS FERROSOS Outras características dos aços: grande resistência ao desgaste alta resistência ao impacto (depende do aço) baixo magnetismo boa ductibilidade nos aços para concreto armado, facilitando a dobra a frio boa aderência ao concreto, dada pelas ranhuras chamadas de mossas Fonte: Google Images

42 METAIS AÇO MATERIAIS FERROSOS Folha de Flandres: são chapas de aço, usadas para a fabricação de latas pela indústria, mas também para revestimentos. Possuem menor resistência à corrosão que as chapas de aço galvanizado, mas conferem ótima soldabilidade. Fonte: Google Images

43 METAIS MATERIAIS FERROSOS AÇO Perfis: são barras de aço desenhadas para permitir o encaixe, solda e aparafusamento de umas nas outras. Fonte: Google Images

44 METAIS AÇO x CONCRETO Vantagens: maior confiabilidade; menor tempo de execução; maior limpeza da obra; maior facilidade de transporte e manuseio; maior facilidade de ampliação; Fonte: Google Images maior facilidade de montagem; facilidade de desmontagem e reaproveitamento;

45 METAIS AÇO x CONCRETO Vantagens: suporta maiores cargas com menores dimensões das peças; facilidade de vencer grandes vãos; precisão das dimensões dos componentes estruturais; maior facilidade de reforço e redução Fonte: Google Images de carga nas fundações; possibilidade de reciclagem do aço.

46 Fonte: Christiano Toralles Fonte: Google Images METAIS Desvantagens: AÇO x CONCRETO o concreto permite maior moldabilidade, gerando uma infinidade de formas possíveis, principalmente curvas. Todavia, as obras com estruturas espaciais têm mostrado uma pluralidade formal que concorre com o concreto.

47 METAIS BIBLIOGRAFIA BAUER, L. A. F. Materiais de construção. Volume 1. 5 ed. Rio de Janeiro: LTC, BAUER, L. A. F. Materiais de construção. Volume 2. 5 ed. Rio de Janeiro: LTC, FREIRE, W. J.; BERALDO, A. L. (coord.) Tecnologias e materiais alternativos de construção. Campinas: Ed. UNICAMP, MAGALHÃES, F. Concreto e cimento Portland: especificações e ensaios. Versão 1.0. Apostila. (Curso Superior de Tecnologia em Construção de Edifícios) Instituto Federal do Rio Grande do Sul. Rio Grande: IFRS, [s.d.]a Disponível em: < Acesso em: 2 ago MAGALHÃES, F. Materiais componentes do concreto: especificações e ensaios. Versão 1.0. Apostila. (Curso Superior de Tecnologia em Construção de Edifícios) Instituto Federal do Rio Grande do Sul. Rio Grande: IFRS, [s.d.]b. Disponível em: < Acesso em: 2 ago MAGALHÃES, F. Rochas, madeiras e materiais cerâmicos : especificações e ensaios. Versão 1.0. Apostila. (Curso Superior de Tecnologia em Construção de Edifícios) Instituto Federal do Rio Grande do Sul. Rio Grande: IFRS, [s.d.]c. Disponível em: < Acesso em: 2 ago RIBEIRO, C. C.; PINTO, J. D. S.; STARLING, T. Materiais de construção civil. Belo Horizonte: Ed. UFMG, ROCHA, J. C.; XAVIER, L. L. Materiais de construção civil. Apostila. Disciplina ECV (Graduação em Engenharia Civil) Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis: Departamento de Engenharia Civil; UFSC, SILVER, P.; MCLEAN, W. Introducción a la tecnologia arquitectónica. Barcelona: Parramón, Material baseado nas notas de aula do professor Christiano Piccioni Toralles.