Estruturas Metálicas PROPRIEDADES DOS AÇOS

Transcrição

1 Estruturas Metálicas PROPRIEDADES DOS AÇOS

2 1. Diagrama Tensão- Deformação Uma propriedade mecânica importante para os materiais em geral é a chamada tensão ( ), definida por: F A o Onde F é a carga aplicada em uma direção perpendicular à seção reta da Estrutura; A o representa a área da seção reta original, antes da aplicação da carga.

3 A Deformação Linear Específica ( ) é definida como a relação entre a variação de alongamento em um dado instante e o comprimento inicial do corpo de prova: lf li li l li

4 Diagrama Tensão-Deformação

5 Considerações do Diagrama Tensão-Deformação Até certo nível de tensão aplicada, o material trabalha no regime elástico-linear, isto é, segue a lei de Hooke e a deformação linear específica é proporcional ao esforço aplicado. A proporcionalidade pode ser observada no trecho retilíneo do diagrama tensão-deformação e a constante de proporcionalidade é denominada módulo de deformação longitudinal ou módulo de elasticidade. Ultrapassado o limite de proporcionalidade (fp), tem o inicio a fase plástica, na qual ocorrem deformações crescentes sem variação de tensão (patamar de escoamento ). O valor constante dessa tensão é a mais importante característica dos aços estruturais e é denominada resistência ao escoamento.

6 Considerações do Diagrama Tensão-Deformação Após o escoamento, a estrutura interna do aço se rearranja e o material vai ao encruamento, em que se verifica novamente a variação de tensão com a deformação específica, porém de forma não-linear. O valor máximo da tensão antes da ruptura é denominado resistência à ruptura do material. A resistência à ruptura do material é calculada dividindo- se a carga máxima que ele suporta, antes da ruptura, pela área da seção transversal inicial do corpo de prova.

7 2 Constantes físicas o aço Módulo de deformação Longitudinal ou Modulo de Elasticidade (E) E = MPa ou 200 GPa Coeficiente de Poisson ( ) - = 0,3 Coeficiente de dilatação térmica ( ) - = 12 x 10-6 por ºC Peso Específico ( a) - a = 77 KN / m 3

8 3. Elasticidade Elasticidade de um material é a sua capacidade de voltar à forma original em ciclo de carregamento e descarregamento

9 A deformação elástica é reversível, ou seja, desaparece quando a tensão é removida. A deformação elástica é consequência da movimentação dos átomos constituintes da rede cristalina do material, desde que a posição relativa desses átomos seja mantida. A relação entre os valores da tensão e da deformação linear específica, na fase elástica, é o módulo de elasticidade, cujo valor é proporcional às forças de atração entre os átomos.

10 4. Plasticidade A plasticidade está relacionada à deformação permanente que ocorre nos materiais, causada pela Ruptura das Ligações interatônicas, isto é, as deformações não desaparecem quando a carga é retirada. A partir deste ponto não há mais existência de proporcionalidade entre a tensão e deformação, ou seja, a Lei de Hooke não é mais valida.

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12 5. Ductilidade Def.: é a capacidade dos materiais de se deformar sem se romper, no gráfico representa o nível de deformação plástica antes da ruptura.

13 Pode ser medido por meio do longamento (ε) ou da estricção, ou seja, a redução na área da seção transversal do corpo de prova. Quanto mais dúctil o aço, maior será a redução de área ou o alongamento antes da ruptura.

14 Quando um material apresenta uma deformação plástica muito pequena, diz-se que sua ruptura é do FRÁGIL Quando um material apresenta uma deformação plástica elevada ele é chamado DÚCTIL

15 6. Fragilidade Def.: é o oposto da ductilidade. Os aços podem ser tornados frágeis pela ação de diversos agentes: Baixa temperatura Ambiente Efeitos térmicos locais O comportamento frágil é analisado sob dois aspectos: Iniciação da fratura e propagação Ocorre quando uma tensão ou deformação unitária elevada se desenvolve num ponto material perdendo a ductilidade

16 7.Tenacidade Capacidade dos materiais de absorver energia, com deformações elásticas e plásticas, quando submetidos a cargas de impacto. Um material é considerado tenaz quando possui tanto resistência quanto ductilidade.

17 8. Efeito de Temperatura Elevada As temperaturas elevadas modificam as propriedades físicas dos aços Temperaturas acima de 100 ºC tende a eliminar o limite de escoamento; As temperaturas elevadas reduzem as resistências a escoamento (fy) e a ruptura(fu) bem como o módulo de Elasticidade. Temperaturas elevadas acima de 250 a 300 ºC provocam fluência nos aços.

18 9. Corrosão A corrosão é um tipo de deterioração que pode ser facilmente encontrada em obras metálicas. O aço oxida quando em contato com gases nocivos ou umidade, necessitando por isso de cuidados para prolongar sua durabilidade. A corrosão é um processo de deterioração do material que produz alterações prejudiciais e indesejáveis nos elementos estruturais.

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20 Além da perda de resistência, a corrosão promove a perda de seção das peças de aço, podendo se constituir em causa principal de colapso. Durante a etapa do projeto, devem-se fazer as considerações necessárias à prevenção, controle e manutenção das oxidações, por exemplo: Especificação da pintura adequada ou galvanização Descrição da forma de manutenção e controle das corrosões

21 Diagrama tensão-deformação simplificada para Projeto

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