Introdução Aço, composição, produção e aplicações

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1 CONSTRUÇÕES METÁLICAS Introdução Aço, composição, produção e aplicações Prof. Jhojan Enrique Rojas

2 Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 8800: Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. Agosto de 2008 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 8681: Ações e segurança nas estruturas. Rio de Janeiro, dezembro de 1984 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 6120: Cargas para cálculo de estruturas de edificações. Rio de Janeiro, novembro de 1980 PANNONI, F. D.; SILVA, V. P. Estruturas de Aço para Edifícios. 1ª edição. Editora Edgar Blucher, ISBN DIAS, L.A.M. Estruturas de Aço: conceitos, técnicas e linguagem. 8ª edição. Editora Zigurate, ISBN PINHEIRO, A. C. F. B. Estruturas Metálicas: Cálculos, Detalhes, Exercícios e Projetos. 2ª edição. Editora Blucher, ISBN

3 Referências complementares PIGNATTA E SILVA, V. Estrutura de Aço em Situação de Incêndio. 1ª edição. Editora Zigurate, ISBN CHAMBERLAIN, Z. M.; KRIPKA, M. Novos Estudos e Pesquisas em Construção Metálica. 1ª edição. Editora UPF, ISBN BELLEI, I. H.; PINHO, F. O. Edifícios de Múltiplos Andares em Aço. 2ª edição. Editora PINI, ISBN MAGALHÃES, P. H. V. Modelamento e Detalhamento de Torres Metálicas - Automação do Processo via Tecnologia CAD. 1ª edição. Editora Com Arte, ISBN BELLEI, I. H. Edifícios Industriais em Aço. 6ª edição. Editora PINI. ISBN

4 Introdução Aço Composição Elementos Químicos Ligas Produção Produtos Empresas Características Vantagens x Desvantagens Aplicação Referências

5 Composição Liga Fe + C (de 0,002% a 2%) Mn (1,65%); Cu (0,60%) Fe: hematita; minério de ferro C: carvão mineral

6 Elementos Químicos Carbono(C): a quantidade de carbono influi na dureza, no limite de resistência e na soldabilidade. Manganês(Mn): quando adicionado em quantidade conveniente, aumenta a resistência do aço ao desgaste e aos choques, mantendo-o dúctil. Silício(Si): torna o aço mais duro e tenaz. Previne a porosidade e concorre para a remoção dos gases e dos óxidos. Influi para que não apareçam falhas ou vazios na massa do aço. É um elemento purificador e tem o efeito de isolar ou suprimir o magnetismo. Fósforo(P): Em teores elevados torna o aço frágil e quebradiço, motivo pelo qual deve-se reduzir ao mínimo possível sua quantidade, já que não se pode eliminá-lo integralmente. Considerado como uma impureza.

7 Elementos Químicos Enxofre(S): É um elemento prejudicial ao aço. Torna-o granuloso e áspero, devido aos gases que produz na massa metálica. Enfraquece a resistência do aço. Considerado como uma impureza. Cromo(Cr): O cromo confere ao aço alta resistência, dureza, elevado limite de elasticidade e boa resistência à corrosão em altas temperaturas. Níquel(Ni): foi um dos primeiros metais utilizados com sucesso para dar determinadas qualidades ao aço. O níquel aumenta a resistência e a tenacidade do mesmo, eleva o limite de elasticidade, dá boa ductilidade e boa resistência à corrosão. Molibidênio(Mo): Emprega-se, em geral, adicionado com cromo, produzindo os aços cromomolibdênio, de grande resistência, principalmente a esforços repetidos.

8 Ligas Metais puros geralmente não apresentam todas as características necessárias para serem aplicados na fabricação de produtos utilizados na sociedade. Ligas metálicas, que são misturas de dois ou mais metais ou de um metal com outra substância simples por meio de aquecimento. Esses componentes se fundem em temperatura elevada e depois esfriam, solidificando-se. As propriedades resultantes que serão úteis para cada aplicação específica serão determinadas pelos metais que serão usados, pela quantidade de cada metal na liga, pela estrutura do arranjo cristalino das ligas, pelo tamanho e arrumação dos cristais e pelos tratamentos adicionais que podem se realizar.

9 Ligas Ferrosas: ferro como principal constituinte Não ferrosas: não apresentam o ferro como principal constituinte Latão, bronze, alumínio, ouro, cobre, estanho Zinco, alumínio, magnésio, apalca

10 Ligas Ligas à base de cobre: Entre as ligas de cobre se incluem algumas de uso muito frequente, como o latão, formado de cobre e zinco, e o bronze, de cobre com um máximo de dez por cento de estanho. As ligas não-ferrosas à base de cobre ocupamosegundolugaremvolumedeprodução,depoisdasligasdeferro. Ligas à base de alumínio: Também comuns, as ligas de alumínio podem ser usadas em fundição, caso das que contêm silício. Entre as ligas forjadas de alumínio, que contêm cerca de quatro por cento de cobre e 0,6% de magnésio, ou um por cento de silício e um por cento de magnésio, se inclui o duralumínio, liga que endurece por envelhecimento. Ligasdechumboeestanho:Asoldaéamaisconhecidadasligasàbasedeestanho econtém40a50%dessemetal.ochumboduro,liga dechumbocom10a13%de antimônio, se usa na fabricação de placas de bateria.

11 Ligas Ligas de manganês: Chamam-se ligas de manganês aquelas que combinam esse metal com cobre e níquel e apresentam coeficiente de dilatação térmica inusitadamente alto. Ligas de metais preciosos: Entre as muitas ligas de metais preciosos que constituem o material básico da joalheria, podem-se mencionar a alpaca, de prata, cobre, níquelezinco;aprata de lei, combinada com cobre;eas ligas de ouro, com diversos metais, que conferem ao metal resistência ao desgaste. O ouro puro tem 24 quilates, e as ligas, valores proporcionalmente inferiores.

12 Ligas Aço: aproximadamente 98,5% de ferro, 0,5 a 1,7% de carbono e traços de silício, enxofre e oxigênio. É usado em peças metálicas que sofrem elevada tração, pois é mais resistente à tração do que o ferro puro. O aço é uma liga usada para produzir outras ligas metálicas Aço Inox: 74% de aço, 18% de cromo e 8% de níquel. Por ser praticamente inoxidável, é usado em talheres, peças de carro, brocas, utensílios de cozinha e decoração Magnálio: Mistura de 90% de alumínio e 10% demagnésio.porserbastanteleve,éusadoem peças de aviões e de automóveis

13 Ligas Solda: 67% de chumbo e 33% de estanho, usada em solda de contatos elétricos porque possui baixo ponto de fusão Liga wood (liga de Bismuto ou de metal fusível): Formado por 50% de bismuto, 27% de chumbo,13% de estanho e 10% de cádmio. Sua principal característica é a baixa temperatura de fusão (em torno de 68ºC). Essa propriedade é importante porque, graças a ela, essa liga pode ser usada em fusíveis elétricos, sendo que quando a intensidade da corrente elétrica é muito alta, a temperatura aumenta e o fusível se funde, interrompendo a passagem da corrente elétrica e impedindo que o equipamento elétrico seja queimado. A liga wood é utilizada principalmente em resistências de chuveiros e de ferros elétricos.

14 Produção Coqueria: conj. de fornos (3x0,5) onde a mistura de carvão mineral passa por um processo de destilação seca - coque (alto teor de carbono >85%) Sinterização: aglutinação de pó ou partículas finas (sínter) Alto-forno: redução de óxidos do minério de ferro ferro gusa (liga ferro-carb Si/Mn/P/S) Aciaria: produção do aço. Convertedor/conversor- ligas met/oxigênio soprado a alta tem e pressão para que o carbono seja queimado (lama e escória)

15 Produção Usina integrada Belgo: João Monlevade/MG

16 Produção

17 Produtos Laminação: conformação mecânica do aço reduçãodeárea Conformação a quente: chapas grossas

18 Laminação a frio: evita tensões residuais Produtos

19 Produtos

20 Produtos Defensas: dispositivos de proteção viária, absorvem grande quantidade de energia cinética do impacto Drywall: sistema de vedação não estrutural de painéis compostos de chapas de gesso acartonado estruturados por perfis leves de aço galvanizado Engradamento: substitui a madeira na estrutura dos telhados. São utilizados perfis em aço galvanizado de alta resistência e que não necessitam pintura.

21 Produtos Esquadria: componente da edificação utilizado no fechamento de vãos. Light Steel Frame: O sistema construtivo constituído por perfis formados a frio de aço galvanizado utilizados para a composição de painéis estruturais, vigas, tesouras de telhado e demais componentes de uma construção

22 Produtos Painéis de vedação: sanduiche constituídos por 2 chapas de aço galvanizado com um núcleo isolante térmico. São utilizados como vedação em paredes internas ou externas Perfis Formados a Frio: frio através de prensas dobradeiras ou perfiladoras por processo contínuo. São oferecidas diversas bitolas e geometrias padronizadas e também podem ser customizados Perfis Laminados a quente: produzidos através do processo de laminação a quente. Perfis Soldados: produzidos através de soldagem de tiras de aço formando seções I e H. São oferecidos com dimensões padronizadas ou podem ser customizados

23 Produtos SteelDeck:éumafôrmalajedeaçogalvanizadoquefuncionacomo armadura positiva da laje, serve de fôrma para o concreto e como plataforma de trabalho durante a obra Telhas de aço: são excelente solução para coberturas e fechamentos laterais das mais variadas edificações. Os tipos mais usuais: onduladas, trapezoidais, termo-isolantes, auto-portantes e zipadas. Tubos com costura: são fabricados a partir do dobramento de chapas fechadas com solda (longitudinal -ao longo do tubo e espiral) Tubos sem costura: são produzidos por processo de laminação a quente, a partir de uma barra maciça de aço que é laminada e perfurada por um mandril, obtendo-se suas dimensões finais

24 Classificação

25 Classificação

26 Classificação ASTM-A36 ASTM-A283 Grau C ASTM-A285 Grau C ASTM-A131 ASTM-A-516 Grau 60 ASTM-A-516 Grau 70 DIN QST-52-3 DIN RRST52-3N NBR 6656 LNE-38 SAE 1006 a 1020 SAE 1045 USI-AR 360 Q USI-SAC-300 USI-SAR-350 USI-SAR-60 - COSAR 60 USI-SAR-80T -COSAR 80 -ASTM A514 Grau B USI-AR 360-COS HB 360 USI-AR 360Q USI-AR 400-COS HB 400 USI-AR 500rgicos: são perfis obtidos pela dobra de tiras de aço ou ainda por composição de chapas dobradas. Alemanha - Deutsches Institut für Normung e.v. (DIN) Brasil - Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) Estados Unidos - American National Standards Institute (ANSI) Portugal - Instituto Português da Qualidade (IPQ)

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28 Produtos

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30 Produtos Produtos siderúrgicos: são chapas, barras e perfis laminados a quente. Produtos metalúrgicos: são perfis obtidos pela dobra de tiras de aço ou ainda por composição de chapas dobradas.

31 Empresas

32 Empresas

33 Características Liberdade no projeto de arquitetura Maior área útil Flexibilidade(ampliações, reformas) Compatibilidade com outros materiais (tijolos e blocos, lajes moldadas in loco, painéis Menor prazo de execução- antecipação do ganho Racionalização de materiais e mão-de-obra (25% desperdício) / Organização Alívio de carga nas fundações(até 30%) Garantia de qualidade- precisão construtiva Opção de reciclagem/ preservação do meio ambiente

34 Vantagens x Desvantagens Aproveitamento Resistência Rapidez Limpeza Limitações de fabricação e transporte Proteção Mão de obra qualificada Controle de qualidade

35 Aplicação Edifícios: comerciais; industriais, residenciais Telhados Residências Escadas Mezaninos Pontes; viadutos Passarelas Pontes Rolantes Reservatórios Postes Torres Hangares Ind. Naval Ind. Petrolífera Estádios Aeroportos

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