MATERIAIS METÁLICOS AÇOS PARA CONSTRUÇÃO CIVIL

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1 MATERIAIS METÁLICOS AÇOS PARA CONSTRUÇÃO CIVIL Prof. Arthur MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

2 2 AÇOS A obtenção do aço decorre de uma série de operações de transformação metalúrgica e de conformação mecânica. Em síntese, pode-se dividir sua produção em cinco grandes etapas: preparo das matérias-primas (coqueria e sinterização) produção do ferro-gusa (alto-forno) produção do aço (aciaria) refinamento e lingotamento conformação mecânica (laminação e trefilação)

3 AÇOS 3 O ferro-gusa é um produto primário no ciclo da produção do aço, sendo oriundo da redução inicial do minério de ferro em um alto-forno. Esta redução é resultante da combinação do carbono presente no coque com o oxigênio do minério, em uma reação exotérmica.

4 AÇOS - ALTOS FORNOS 4

5 5 AÇOS

6 AÇOS - ACIARIA 6

7 AÇOS 7 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO As etapas de conformação mecânica aplicadas aos aços são: LAMINAÇÃO A QUENTE E TREFILAÇÃO AMBOS PROCESSOS DE EXTRUSÃO

8 AÇOS 8 LAMINAÇÃO A QUENTE A etapa de laminação a quente, consiste de um reaquecimento das barras e submissão a um esforço de compressão lateral e posteriormente diametral.

9 AÇOS 9 LAMINAÇÃO A QUENTE Os aços são forçados a passar pelos trens de laminação, que em geral são divididos em três categorias: trens desbastadores, trens intermediários e trens acabadores. Cada um destes trens é composto de vários segmentos ou gaiolas (em torno de 7 ou 8), os quais contém jogos de cilindros que exercem a compressão lateral da barra, de modo que a passagem por cada gaiola implica em reduções paulatinas da seção transversal.

10 AÇOS 10 LAMINAÇÃO A QUENTE Nos trens acabadores, discos de laminação especiais exercem a compressão, propiciando assim o acabamento final em forma de barras cilíndricas e a gravação da marca do fabricante. No caso das barras de aço CA-50, é nesta etapa que é dado o aspecto corrugado, caracterizado pelas nervuras em alto relevo. O comprimento das barras é de 12 metros.

11 AÇOS 11 Esquema do processo de laminação a quente para destinados a armaduras para concreto armado. (DIAS, 1998).

12 AÇOS - LAMINAÇÃO 12

13 AÇOS 13 TREFILAÇÃO A trefilação é o processo industrial final da produção do aço, aplicado apenas às armaduras CA-60. Consiste em submeter os rolos de fio-máquina a uma deformação a frio, através de um procedimento de estiramento do aço, como se refere a NBR 7480 (ABNT, 2007). Dessa forma, os fios de aço são forçados a passar através de vários anéis ou fieiras, cujo diâmetro de entrada (em cada anel) é maior que o diâmetro de saída.

14 AÇOS 14 TREFILAÇÃO O resultado é uma deformação microestrutural, com alongamento dos grãos paralelamente ao esforço de tração.

15 AÇOS 15 Processo de trefilação, destacando a redução de seção do aço e uma orientação preferencial dos grãos, segundo a direção paralela ao esforço de tração. (SHACKELFORD, 1996).

16 AÇOS 16 Diagrama tensão-deformação de um aço recozido e outro encruado.

17 ENSAIO DE TRAÇÃO DO AÇO 17

18 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO 18 NORMALIZAÇÃO - CLASSIFICAÇÃO BARRAS PARA CA - 50 FIOS PARA CA - 60 CA destina-se para Concreto Armado Classes de resistência 50 e 60 Valor característico da resistência de escoamento CA kgf/mm kgf/cm MPa CA Kgf/mm kgf/cm MPa

19 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO 19 Ensaio de tração Valores mínimos Categoria (classes) Resistência característica de escoamento f y (MPa) Resistência convencional de ruptura f st (MPa) Alongamento em 10 mm Para aço classe Para aço classe A B CA ,10 f y 8 % - CA ,05 f y - 5 %

20 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO 20 Bitola (mm) CA 25 e CA50 Pesos lineares (kg/m) mínimo nominal máximo - 10% 0% + 10% 6,3 0,220 0,245 0, ,355 0,395 0,434-6% 0% + 6% 10 0,580 0,617 0,654 12,5 0,906 0,963 1, ,484 1,578 1, ,318 2,466 2, ,805 2,984 3, ,622 3,853 4, ,935 6,313 6, ,879 9,865 10,852

21 21 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO

22 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO 22 Bitola (mm) CA60 Pesos lineares (kg/m) mínimo nominal máximo - 6% 0% + 6% 3,4 0,067 0,071 0,075 4,2 0,102 0,109 0,115 5,0 0,145 0,154 0,163 6,0 0,209 0,222 0,235 7,0 0,284 0,302 0,320 8,0 0,371 0,395 0,418 9,5 0,523 0,558 0,589

29 AÇOS PARA CONCRETO PROTENDIDO 29 Fios e cordoalhas ativas no sistema estrutural (atuam carregadas sempre) - São sempre encruados - Obtidos por trefilação - NBR-7482 Fios da aço para concreto protendido - NBR-7483 Cordoalhas de aço para concreto protendido

30 AÇOS PARA CONCRETO PROTENDIDO 30 CORDOALHA DE 7 FIOS CORDOALHA DE 3 FIOS CORDOALHA DE 2 FIOS

31 AÇOS PARA CONCRETO PROTENDIDO 31 - Rolos de aço para Concreto Protendido CP150/175/190/210 - Cordoalhas 2, 3 e 7 fios - fornecidas em rolo de 2800 kg - Fios de 4,00 a 9,00 mm - fornecidas em rolo de 700 kg

32 AÇOS PARA CONCRETO PROTENDIDO 32 Designação de fios e cordoalhas CP 150 RN 7 CP fio para concreto protendido 150 tensão nominal de ruptura (150 kgf/mm 2 ) MPa RN - relaxação normal (alívio de tensões), e RB - significa relaxação baixa (estabilização) 7 diâmetro do fio (7 mm)

33 AÇOS PARA CONCRETO PROTENDIDO 33 Tratamento térmico A trefilação produz no aço CP elevadas tensões residuais e não podem ser utilizados desta forma Passam por um dos dois tratamentos: - Tratamento térmico em banho de chumbo alivio de tensões relaxação normal (RN) - Tratamento termo-mecânico o aço sofre tração e aquecimento estabilização - relaxação baixa (RB)

34 TRELIÇAS METÁLICAS 34 São utilizadas na fabricação de LAJES TRELIÇADAS. São fabricadas com aço CA - 60 trefilado ou laminado a frio. Os fios são nervurados e soldáveis. São fabricadas nas alturas de 80 mm a 300 mm. Podem ser utilizadas com espaçador para as armaduras.

35 35 TRELIÇAS METÁLICAS

36 TELAS SOLDADAS 36 São constituídas por fios de aço CA São nervurados longitudinais e transversais, sobrepostos e soldados em todos os pontos de contato (nós). As exigências e características estão definidos na NBR As malhas podem ser quadradas ou retangulares.

37 TELAS SOLDADAS 37 As bitolas dos fios vão de 3,4 mm à 12,0 mm. São fornecidas na largura de 2,45 m e comprimento de 60 à 120 m. São produzidas telas especiais, em painéis cortados na siderúrgica. São empregadas para: armação de lajes de edifícios, pisos, pontes, tubos de concreto circulares e retangulares.

38 38 TELAS SOLDADAS

42 PERFIS ESTRUTURAIS 42 Aplicações Construção Civil: edifícios de andares múltiplos (comerciais e residenciais) edifícios garagem hotéis e hospitais universidades e escolas

43 PERFIS ESTRUTURAIS 43 Aplicações Construção Civil: edifícios de andares múltiplos (comerciais e residenciais) edifícios garagem hotéis e hospitais universidades e escolas shoppings mezaninos

44 PERFIS ESTRUTURAIS 44 Aplicações Construção Civil: edifícios de andares múltiplos (comerciais e residenciais) edifícios garagem hotéis e hospitais universidades e escolas shoppings mezaninos estádios e ginásios

45 PERFIS ESTRUTURAIS 45 Aplicações Construção Civil: edifícios de andares múltiplos (comerciais e residenciais) edifícios garagem hotéis e hospitais universidades e escolas shoppings mezaninos estádios e ginásios metrôs (infra-estrutura e estações) pontes, viadutos e passarelas posto de gasolina fundações e contenções...

46 PERFIS ESTRUTURAIS 46 Aplicações Indústria: Galpões estrutura de suporte de máquinas e equipamentos plataformas marítimas indústria naval refinarias e instalações industriais

47 47 PERFIS ESTRUTURAIS

50 PERFIS ESTRUTURAIS 50 Aplicações Industria: balanças pontes rolantes e monovias máquinas agrícolas chassis de veículos...

51 PERFIS ESTRUTURAIS 51 Os perfis de aço podem ser obtidos pelos seguintes métodos: Laminação Solda ou eletrofusão Dobramento (chapas finas)

52 PERFIS ESTRUTURAIS 52 PERFIS LAMINADOS Os perfis laminados a quente são produzidos através da laminação de blocos de aço, em sistema de laminação contínua. As limitações de fabricação são devidas às próprias cadeiras de laminação que impõem uma bitola de altura máxima e mínima, variável de acordo com o equipamento. Podem ser aplicados nos mais diversos segmentos da construção civil, indústria, construção naval e fundações.

54 PERFIS ESTRUTURAIS 54 PERFIS LAMINADOS

55 PERFIS ESTRUTURAIS 55 PERFIS LAMINADOS - Laminados, nas formas I e H. - Abas paralelas que permitem melhores soluções de ligações, encaixes e acabamentos estruturais. - Ampla variedade de bitolas, de 150 a 610 mm (6 a 24 ).

56 PERFIS ESTRUTURAIS 56 PERFIS LAMINADOS - Precisão na concordância entre a alma e as abas. - Uniformidade da composição química e das propriedades mecânicas. - Material certificado e com garantia de qualidade. - Seguem rigorosamente as especificações da norma ASTM A6/A6M.

57 PERFIS ESTRUTURAIS 57 PERFIS SOLDADOS Os perfis soldados permitem abranger uma vasta gama de tamanhos e atendem às necessidades estruturais com economia. Os perfis soldados podem ser obtidos por solda elétrica ou por caldeamento (eletrofusão) utilizando o efeito joule quando passa uma corrente entre os pontos que se vai querer soldar.

58 PERFIS ESTRUTURAIS 58 PERFIS SOLDADOS

59 PERFIS ESTRUTURAIS 59 PERFIS Nomenclaturas:

60 PERFIS ESTRUTURAIS 60 CHAPAS DOBRADAS Os perfis dobrados são feitos com chapas finas e são usados em estruturas de menor porte. São fabricados em perfiladeiras contínuas ou em dobradeiras. Podem ser confeccionados com ou sem reforço de borda.

61 PERFIS ESTRUTURAIS 61 CHAPAS DOBRADAS

64 TACOMA BRIDGE 64

65 AÇOS INOXIDÁVEIS 65 São aços que, embora mais caros, apresentam altas resistências, boa ductilidade e boa resistência a corrosão atmosférica. Mantém indefinidamente o brilho original, embora tenha que ser lavado periodicamente para remoção da sujeira. São aços de baixíssimo teor de carbono contendo um mínimo de 11 a 12% de CROMO. O cromo confere uma notável resistência à corrosão.

66 AÇOS INOXIDÁVEIS 66 Os aços inoxidáveis são resistentes à corrosão devido ao fenômeno da passividade. Os elementos de liga presentes nos aços inoxidáveis reagem com muita facilidade com o meio ambiente.

67 AÇOS INOXIDÁVEIS 67 Um deles em particular, o Cromo, ajuda a formar um filme fino e aderente que protege o material de subsequentes ataques corrosivos. Este filme é conhecido como filme passivo.

68 AÇOS PATINÁVEIS 68 Aços Patináveis O que os distingue dos aços comuns, no que diz respeito à resistência à corrosão, era o fato de que, sob certas condições ambientais de exposição, este pode desenvolver em sua superfície uma película de óxidos aderentes e protetores, chamados de pátina, que atua reduzindo a velocidade do ataque dos agentes corrosivos presentes no meio ambiente.

69 AÇOS PATINÁVEIS 69 Aços Patináveis A formação da pátina é função de três tipos de fatores. Os primeiros a destacar estão ligados à composição química do próprio aço. Os principais elementos de liga que contribuem para aumentar-lhe a resistência frente à corrosão atmosférica, favorecendo a formação da pátina são o cobre e o fósforo. Em segundo lugar vêm os fatores ambientais, entre os quais sobressaem a presença de dióxido de enxofre e de cloreto de sódio na atmosfera, a temperatura, a força dos ventos, os ciclos de umedecimento e secagem, etc.

70 AÇOS PATINÁVEIS 70 Aços Patináveis Finalmente, há fatores ligados à geometria da peça. Esse fenômeno é atribuído à influência de seções abertas/fechadas, drenagem correta das águas de chuva e outros fatores que atuam diretamente sobre os ciclos de umedecimento e secagem.