Aços para a construção civil

Os metais usados na construção civil se dividem em 2 grupos:

• Metais ferrosos: ferros; aços

• Metais não ferrosos: cobre; zinco; alumínio; chumbo ...

Iremos falar brevemente dos ferros e demais metais, mas o nosso foco aqui será os aços utilizados na construção civil, ok?

O ferro é metal simples, maleável a quente, duro, tenaz e quando puro altamente reativo. Funde-se a 1500 °C e não pode ser temperado.

• Obs: oxida rapidamente no ar úmido, produzindo o ferrugem ou óxido de ferro hidratado.

O cobre é um dos metais mais importantes industrialmente, de coloração avermelhada, dúctil, maleável e bom condutor de eletricidade.

O chumbo é um material muito maleável e macio, mas pouco dúctil e possui alta resistência elétrica e condutibilidade térmica baixa.

O alumínio é sólido na temperatura ambiente; possui boa resistência à corrosão; reage rapidamente com o oxigênio formando óxido de alumínio; e é um metal dúctil e maleável, considerado o elemento metálico em maior quantidade na Terra, obtido naturalmente a partir de alguns minérios e o principal deles é a bauxita.

• Alumínio estrutural: o limite de resistência à tração e o limite de escoamento das ligas estruturais de alumínio são equivalentes ou até mesmo superiores aos aços comerciais. O módulo de elasticidade o peso específico são cerca de 3 vezes menores em relação aos aços comerciais

* Normalização: é o tratamento térmico feito no metal que serve para eliminar as tensões internas que aparecem naturalmente na laminação ou outras formas de moldagem, resultando no aço mais macio e menos quebradiço.

Dando continuidade, o aço é uma liga metálica composta principalmente de ferro e carbono (quantidades inferiores a 3% de carbono) e outras ligas metálicas. O aço é produzido a partir do ferro gusa, que é um minério de ferro processado em alto forno, com altos teores de carbono e impurezas. O ferro gusa passa por um processo controlado chamado de descarbonatação. Este processo reduz o teor do carbono (entre 0,01% a 3%). Saiba que se aumenta o teor do carbono, a tenacidade aumenta mas a maleabilidade diminui.

Vamos relembrar as principais características dos aços:

• Ductilidade: capacidade de deformar plasticamente sem se romper.

• Tenacidade: capacidade de absorver energia quando submetido à Carga de impacto.

• Elasticidade: capacidade do material voltar à forma original após sucessivos ciclos de carregamento e descarregamento.

• Plasticidade: Deformação definitiva provocada pelo efeito de tensões iguais ou superiores ao limite de escoamento do aço,

* há inúmeros ensaios que são necessários para a verificação das características dos aços que serão utilizados nos canteiros de obras, para provas o que é mais cobrado é o ensaio de BRINNEL, este avalia a dureza do aço e é basicamente um ensaio de perna atrás penetração padronizado

Os módulos de elasticidade dependem diretamente da composição do traço e do concreto. Guarde estes valores dos módulos de elasticidade, ok?

• concreto: 210000 Mpa

• aço: 200000 Mpa

• madeira: 6463 Mpa

* Por exemplo, o módulo de elasticidade do concreto de fck 25 MPA é aproximadamente 28000 Mpa.

* módulo de elasticidade à compressão do concreto: varia entre 14 a 40× 10^(3). O módulo de elasticidade é utilizado para determinar as rupturas que ocorrerão futuramente. O módulo de elasticidade deve ser obtido considerando a deformação tangente inicial a 30% fc ou outra tensão especificada em projeto. Se não forem feitas ensaios deve-se considerar Eci = a 5600 fck

* conceito cobrado em provas é sobre o módulo edométrico: um material é submetido a um carregamento numa direção, impedindo-os qualquer deformação nas direções normais ao carregamento, a relação entre a tensão aplicada e a deformação correspondente. A lei de Hooke é aplicada apenas ao limite de proporcionalidade.

os aços podem ser classificados em:

• aço carbono: liga de ferro carbono contendo geralmente 0,008% a 2,11% de carbono. O aço com baixo teor de carbono possui uma quantidade de carbono menor que 0,3%. Possuem grande ductilidade são ótimos para o trabalho mecânico e soldagem porém não admitem a têmpera.

• aço de médio carbono: carbono entre 0,3 a 0,7%. Utilizado para engrenagens, bielas, cilindros e peças de motores em geral.

• aços com alto teor de carbono: Quantidades de carbono maior que 0,7%. Estes aços possuem elevada dureza e é aplicado em facas lâminas etc

* muito utilizado atualmente são os chamados aços patináveis: que são aqueles que contêm pequenas adições de elementos de liga, como cobre, fósforo, níquel e cromo, que em determinadas condições ambientais contribuem para a formação de um pátino que protege esses aços da ação corrosiva em uma atmosfera oxidante. Esses aços, inicialmente, sofre a ação da corrosão de modo semelhante aos aços comuns, mas com o passar do tempo a taxa de corrosão decresce.

Processo de fabricação e Laminação do aço

• aços laminados a quente: caracterizados pela existência de um patamar de escoamento no diagrama tensão/deformação e grandes de deformações de ruptura no ensaio de tração. Como são laminados a quente, não perdem suas propriedades se aquecidos. Por exemplo podem ser soldados e não sofrem demasiadamente com exposição a incêndios. São aços de dureza natural

• aços encruados a frio: São obtidos por deformação a frio, após a laminação através de um trabalho mecânico. Os aços passam por algum processo para se conseguir um aumento da resistência. Os processos mais utilizados são o de tração , torção, estiramento, relaminação e trefilação.

*Aços de dureza natural: Apresentam geralmente um limite de escoamento bem definido e suas propriedades dependem unicamente da sua composição química.

O limite de escoamento é justamente o ponto onde começa a deformação irrecuperável ou plástica. A partir deste ponto, o material só recupera a parte elástica de sua deformação e ficará com uma deformação permanente irreversível.

Vamos fazer agora algumas considerações sobre os diagramas solicitados

• CA25; CA 50: são caracterizados pela existência de um patamar de escoamento no diagrama tensão/deformação e grandes deformações de ruptura no ensaio de tração. Para diâmetros nominais maiores ou iguais a 10 mm, a altura média das nervuras transversais oblíquas deve ser igual ou superior a 5% do diâmetro nominal da barra.

• CA 60: esse aço sempre tem uma deformação residual de 2%. Ele nunca volta ao estado original quando tracionado. São aços que passam por algum processo para se conseguir um aumento na resistência. Como não possuem o patamar de escoamento, não apresentam limite de escoamento definido. Para esses aços admite se um limite de escoamento convencional.

Como supracitado, os aços para concreto armado ou vergalhões são ligas de ferro que contêm, para melhorar as suas propriedades, elementos como carbono, manganês, silício, cromo e também impurezas não metálicas como combinações de fósforo e enxofre.

No mercado são encontrados as barras e os fios

• Barras: As barras lisas são fabricadas apenas para aços de baixa resistência, enquanto que as barras de aço de alta resistência exigem saliências. São os vergalhões de diâmetro nominal de 5 mm ou superior, obtidos exclusivamente por laminação à quente. São encontradas barras entre 10 e 12 metros.

• Fios: aqueles com diâmetro nominal menor que 10 mm, obtidos por trefilação ou processo equivalente, como o estiramento e a laminação a frio

Armaduras para concreto armado

A NBR 14931 (Execução de estruturas de concreto), estabelece alguns critérios para armazenamento de aço para armaduras:

• Cada tipo e classe de barra, tela soldada, fio ou cordoalha utilizado na obra deve ser claramente identificado logo após seu recebimento, de modo que não ocorra troca involuntária quando de seu posicionamento na estrutura.

• Os aços recebidos cortados e dobrados também necessitam de identificação e armazenamento adequado.

• Devem ser estocados de forma a manterem inalteradas suas características geométricas e suas propriedades, desde o recebimento na obra até seu posicionamento final na estrutura.

Em relação aos critérios para montagem e posicionamento das armaduras, temos que:

• A montagem da armadura deve ser feita por amarração, utilizando arames. No caso de aços soldáveis, a montagem pode ser feita por pontos de solda.

• O cobrimento especificado para a armadura no projeto deve ser mantido por dispositivos adequados ou espaçadores e sempre se refere à armadura mais exposta.

• É permitido o uso de espaçadores de concreto ou argamassa, desde que apresente relação água/ cimento menor ou igual a 0,5, e espaçadores plásticos, ou metálicos com as partes em contato com a fôrma revestidas com material plástico ou outro material similar.

• A armadura deve ser posicionada e fixada no interior das fôrmas de acordo com as especificações de projeto,

A NR 18 estabelece ainda, alguns critérios para as armações de aço

• É proibida a existência de pontas verticais de vergalhões de aço desprotegidas.

• Durante a descarga de vergalhões de aço, a área deve ser NÃO deve ser liberada para serviço e acesso a visitantes.

• É obrigatória a colocação de pranchas de madeira firmemente apoiadas sobre as armações nas fôrmas, para a circulação de operários.

• A área de trabalho onde está situada a bancada de armação deve ter cobertura resistente para proteção dos trabalhadores contra a queda de materiais e intempéries.

Outras considerações

• Os eixos das nervuras transversais ou oblíquas devem formar, com a direção do eixo da barra, um ângulo ≥ a 45°.

• As barras devem ter pelo menos duas nervuras longitudinais contínuas e diametralmente opostas, exceto no caso em que as nervuras transversais estejam dispostas de forma a se oporem ao giro da barra dentro do concreto.

• Para diâmetros nominais maiores ou iguais a 10,0 mm, a altura média das nervuras transversais ou oblíquas deve ser igual ou superior a 4% do diâmetro nominal, e para diâmetros nominais inferiores a 10,0 mm, deve ser igual ou superior a 2% do diâmetro nominal.

• O espaçamento médio das nervuras transversais ou oblíquas, medido ao longo de uma mesma geratriz, deve estar entre 50% e 80% do diâmetro nominal.