METAIS MCC1001 AULA 9 Disciplina: Materiais de Construção I Professora: Dr. a Carmeane Effting 1 o semestre 2014 Centro de Ciências Tecnológicas Departamento de Engenharia Civil
TIPOS DE MATERIAIS Metais: Fe, Au, aço (liga Fe-C), latão (liga Cu, Zn) Cerâmicas: Vidros, argilas, cimento Polímeros: Plásticos, polietileno (-C 2 H 4 -) n, neoprene Compósitos: Fibra de vidro, concreto, madeira Semicondutores: Si (silício), GaAs (Arsênio de gálio)
METAIS Propriedades básicas Fortes e podem ser moldados Dúcteis (deformam antes de quebrar) Superfície metálica Bons condutores de corrente elétrica e de calor
METAIS Os materiais metálicos são substâncias inorgânicas que contêm um ou mais elementos metálicos e que também podem conter alguns elementos não-metálicos. O ferro, o cobre, o alumínio e o chumbo são exemplos de elementos metálicos, enquanto que o carbono, o nitrogênio e o oxigênio são exemplos de elementos não metálicos.
OS METAIS NA TABELA PERIÓDICA
OBTENÇÃO DOS METAIS Os metais normalmente estão concentrados em jazidas. Dificilmente os metais são encontrados puros como as pepitas de ouro ou prata.
OBTENÇÃO DOS METAIS A mistura de metal e impurezas é chamada minério. A partir do minério, a obtenção do metal passa por 2 fases distintas: a mineração e a metalurgia.
OBTENÇÃO DOS METAIS Na mineração é feita a colheita do minério, que pode ser a céu aberto ou subterrânea. Após é feita a separação dos minérios utilizáveis e eliminação das impurezas (areia, argila, organismos, etc) Esta purificação do minério pode ser feita por processos mecânicos ou processos químicos.
OBTENÇÃO DOS METAIS Entre os processos mecânicos estão a classificação, levigação (impurezas flutuam) flotação (impurezas afundam), lavagem, etc. A calcinação é um processo químico. A metalurgia tem por finalidade obter o metal puro. Pode-se citar o processo de redução, precipitação química ou eletrólise.
CLASSIFICAÇÃO DOS METAIS Os metais e suas ligas podem ser divididos em 2 grandes classes: materiais metálicos ferrosos e não- ferrosos Os ferrosos contêm uma percentagem elevada de ferro em sua composição química, sendo este elemento o seu principal constituinte (aços e ferros fundidos) Os não-ferrosos não contêm ferro ou contêm o ferro apenas em pequena quantidade (tais como o alumínio, o cobre, o níquel, o chumbo, assim como as suas respectivas ligas)
ALUMÍNIO O alumínio é um dos elementos mais abundantes da crosta terrestre, mas geralmente sua extração não é economicamente recomendável. O minério normalmente explorado é a bauxita. Os principais elementos de liga do alumínio incluem cobre, magnésio, silício, manganês e zinco.
ALUMÍNIO O alumínio e suas ligas são caracterizados por densidade relativamente baixa (cerca de 2,7g/cm 3 para o metal puro) quando comparada com a do aço carbono comum (7,9 g/cm 3 ). Altas condutividades elétrica (cerca de 62% da condutividade elétrica do cobre) e térmica. Boa resistência à corrosão em alguns ambientes (incluindo o atmosférico).
ALUMÍNIO Boa capacidade de conformação mecânica (por laminação, extrusão, estampagem, etc). Baixa T de fusão do metal puro (660ºC), que restringe a T máxima na qual ele pode ser usado; por outro lado, facilita a sua fundição e moldagem. Baixa resistência mecânica na forma de metal puro, podendo ser melhorada por conformação mecânica a frio e por adição de elementos de liga (associada ou não a tratamentos térmicos).
ALUMÍNIO - APLICAÇÕES Extrudados destinados à fabricação de esquadrias (portas e janelas), forros, divisórias, acessórios para banheiros, estruturas préfabricadas e elementos decorativos de acabamento. Chapas e laminados destinados à produção de telhas e elementos de fachada. Transmissão de energia elétrica e ponteiras de pára-raios.
ALUMÍNIO - APLICAÇÕES
COBRE Tem boa condutividade térmica e elétrica (após a prata, o cobre é o melhor condutor de calor e eletricidade). Tem boa resistência à corrosão em diversos ambientes (como o ambiente atmosférico e marinho). As propriedades mecânicas e de resistência à corrosão do cobre podem ser melhoradas por elementos de liga.
COBRE - APLICAÇÕES Fios e cabos para condução de energia elétrica. Ligas de cobre (principalmente latões Cu-Zn e bronzes): fabricação de tubulações (para condução de água potável, gás, água quente e água fria) e de suas conexões rosqueáveis e soldáveis Bronze- cobre e outros elementos zinco, aluminio, etc
COBRE - APLICAÇÕES Componentes de sistemas de combate a incêndio (hidrantes, sprinklers) e de sistemas de aquecimentos (solares, a gás e elétricos) Confecção total ou parcial de ferragens para esquadrias (fechos, puxadores, fechaduras, dobradiças, etc.) e de metais sanitários (válvulas, torneiras e acessórios)
ZINCO Tem condutividade térmica razoável. Pequena dureza, boa maleabilidade e facilidade de moldagem e de conformação mecânica (pode ser laminado em chapas e trefilado em fios). Boa resistência à corrosão quando exposto ao ambiente atmosférico, sendo, contudo, reativo com ácidos (como clorídrico e sulfúrico).
ZINCO - APLICAÇÕES O zinco e suas ligas podem ser utilizadas na fabricação de telhas, chapas lisas ou onduladas, arames, telas comuns ou soldadas, tubos para encanamentos e seus acessórios, elementos de ligação (pregos, parafusos e seus complementos e rebites), calhas, rufos, condutores verticais de águas pluviais.
ZINCO - APLICAÇÕES Chapa metálica dobrada que, no encontro de telhados e paredes, evita a penetração das águas da chuvas nas construções.
AÇO CARBONO COMUM Principais aplicações e usos não estruturais: Arames recozidos, telas soldadas (para cercamentos e alambrados), tubos para encanamentos e seus acessórios, painéis de andaimes, telhas, painéis, esquadrias e seus acessórios, calhas, rufos, condutores verticais de águas pluviais. Podem ser revestidos superficialmente (por exemplo, por zinco, estanho, fósforo e materiais poliméricos orgânicos, como as tintas e vernizes) para uma melhor proteção contra a corrosão.
AÇO INOXIDÁVEL Principais aplicações e usos não estruturais: Elemento decorativo de fachadas (revestimento de superfícies com chapas com acabamento espelhado, lixado, escovado ou colorido), elemento decorativo de interiores (corrimãos divisórias, revestimento interno de elevadores, etc.), mobiliário urbano (bancos, abrigos, lixeiras, etc.), caixas d água, cubas, revestimento de pias, válvulas, metais sanitários, coifas, ralos, etc.
METAIS SANITÁRIOS
FERRO FUNDIDO Principais aplicações e usos não estruturais: Tampões de pista de rolamento e de calçada (para visitas em redes de água, esgoto, telefonia e elétrica), grelhas para águas pluviais, grades decorativas, tubos para redes de água e seus acessórios (válvulas, conexões, etc.), ralos, caixas de correio, etc.
Características do CA-50 soldável A confecção de armaduras soldadas em ambientes de obra não é recomendada. Deve ser executada apenas em casos especiais e sob estrito controle de todos os parâmetros que interferem no processo de soldagem, tais como limpeza superficial, umidade das barras, T ambiente, correntes de ar, qualificação do soldador, etc.
Soldagem e equipamentos utilizados na fabricação de armaduras soldadas A soldagem, envolve a aplicação de uma elevada densidade de energia em um pequeno volume do material, o que pode levar a alterações estruturais e de propriedades importantes na região da solda e próxima a ela. Algumas armaduras são apenas parcialmente soldadas devido a dificuldades operacionais durante a colocação na forma. O desenvolvimento de máquinas e robôs de soldagem exclusivos para a fabricação de armaduras soldadas está em franco desenvolvimento na Europa, com novos lançamentos a cada ano.
Soldagem e equipamentos utilizados na fabricação de armaduras soldadas
Soldagem e equipamentos utilizados na fabricação de armaduras soldadas
Vantagens e desvantagens das armaduras soldadas x armaduras amarradas Principais vantagens: maior produtividade da mão-de-obra; custos menores dos insumos de soldagem em relação ao custo do arame recozido; não necessidade de soldagem de 100% dos pontos de interseção (em alguns casos, basta soldar cerca de 50% a 70% dos pontos); maior rigidez das peças e, portanto, maior facilidade de manuseio;
Vantagens e desvantagens das armaduras soldadas x armaduras amarradas Principais vantagens: melhor controle dos espaçamentos dos estribos; racionalização do canteiro de obras, com a disponibilização dos espaços destinados à montagem de armaduras: as entregas das armaduras pelas centrais de Corte e Dobra é feita parceladamente, à medida que a obra avança; maior rapidez na execução da obra.
Vantagens e desvantagens das armaduras soldadas x armaduras amarradas Principais desvantagens: baixa densidade de carga no transporte, ou seja, não aproveitamento da capacidade total, em peso, do veículo de transporte; necessidade de planejamento da soldagem: algumas armaduras ou barras de determinadas armaduras ou mesmo alguns pontos de cruzamento ou de interseção de barras, em razão de dificuldades operacionais durante a montagem final na forma, não devem ser soldados;
Vantagens e desvantagens das armaduras soldadas x armaduras amarradas Principais desvantagens: necessidade, em algumas obras, de equipamentos especiais, gruas, guinchos, etc, para descarregamento e/ou içamento das armaduras; a soldagem de armaduras não é recomendada, por alguns calculistas brasileiros, nos casos em que a estrutura é submetida a cargas dinâmicas que podem provocar fratura do aço por fadiga na região da solda. Essas situações, entretanto, são em geral raras.
Telas soldadas nervuradas
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NOS METAIS Chama-se alongamento à expressão: Lo é a base de medida marcada no cdp antes do ensaio e L, a distância entre as marcas, após a ruptura e uma vez reajustada as duas partes da barra rompida da melhor maneira possível.
1)Encontre as deformações longitudinal para o alongamento e compressão: L o =1 cm L f =2 cm alongamento SOLUÇÃO: a) Durante o alongamento, = L/L o = 1/1 = 1,0 Resistência dos Materiais
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NOS METAIS Esta é uma das propriedades mais importantes na construção civil. A tensão de tração é obtida dividindo-se a força aplicada pela área inicial da seção transversal. Esta tensão determina o aumento do comprimento da barra; é a deformação. F Ao
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NOS METAIS O alongamento determina no corpo-deprova, uma redução da seção variável ao longo do comprimento. Forma-se uma estricção. A estricção é representada pela expressão: