Cedac1 2-2017

1PROF. MAURO CRUZ – AULA 1

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS

PROF. ENG. MAURO CRUZ

AULA 1 – 28/01/2017

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USO DO FERRO

OS PRIMEIROS USOS DO FERRO ACONTECERAM, APROXIMADAMENTE,

8000 ANOS, EM CIVILIZAÇÕES TAIS COMO: EGITO, BABILÔNIA E ÍNDIA.

• ADORNO

• CONSTRUÇÕES

• MILITARES

O USO DO FERRO EM ESCALA INDUSTRIAL SÓ TEVE LUGAR EM MEADOS

DO SÉCULO DEZENOVE, NA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL

INGLATERRA, FRANÇA E ALEMANHA.

PROF. MAURO CRUZ – AULA 1

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AÇO É UMA LIGA METÁLICA FORMADA ESSENCIALMENTE

POR FERRO E CARBONO, COM PORCENTAGENS DESTE

ÚLTIMO VARIANDO ENTRE 0,008 E 2,11%.

DISTINGUE-SE DO FERRO FUNDIDO, QUE TAMBÉM É UMA LIGA

DE FERRO E CARBONO, MAS COM TEOR DE CARBONO ENTRE

2,11% E 6,67%.

O CARBONO É UM MATERIAL MUITO USADO NAS LIGAS DE

FERRO, PORÉM VARIA COM O USO DE OUTROS ELEMENTOS

COMO: MAGNÉSIO, CROMO, VANÁDIO E TUNGSTÊNIO.


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O PRINCIPAL MINÉRIO ENCONTRADO NO BRASIL É A

HEMATITA COM 50 A 70 % DE FERRO (8% DAS RESERVAS

MUNDIAIS) É DE BOA QUALIDADE DEVIDO AOS BAIXOS

ÍNDICES DE FÓSFORO E ENXOFRE.


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A PRODUÇÃO DIÁRIA EM MÉDIA DE UM ALTO FORNO VARIA DE 5.000 A 10.000

TONELADAS.

A CARGA DO ALTO FORNO PARA A PRODUÇÃO DE 1 TONELADA DE FERRO GUSA:

• 1,7 TONELADAS DE MINÉRIO

• 0,25 TONELADA DE CALCÁREO

• 0,5 TONELADA DE CARVÃO

• 2 TONELADAS DE AR

PRODUÇÃO:

• 1 TONELADA DE FERRO GUSA

• 0,2 A 0,4 TON. DE ESCÓRIA

• 2,3 A 3,5 TON. DE GÁS (REAPROVEITÁVEL).


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INJETA-SE OXIGÊNIO PUROREMOVENDO O CARBONO DO FERRO


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A PRIMEIRA OBRA IMPORTANTECONSTRUÍDA EM FERRO FOI A PONTESOBRE O RIO SEVERN EM COALBROKDALE(INGLATERRA) EM 1779.

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AS APLICAÇÕES EM EDIFÍCIOS, TEVE COMO MARCO A CONSTRUÇÃO DO PALÁCIO DECRISTAL EM LONDRES, EM 1851, COM UM SISTEMA DE FABRICAÇÃO E MONTAGEM QUESE ASSEMELHA MUITO AO USADO ATUALMENTE NA CONSTRUÇÃO METÁLICA.

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O GRANDE PRECURSOR E MENTOR DA ESTRUTURA METÁLICA FOI GUSTAVOEIFFEL (1632-1923), CUJO ARROJO TECNOLÓGICO SURPREENDEU OS TÉCNICOSDA ÉPOCA.

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O USO DO AÇO NO BRASIL ESTÁ RELACIONADO DIRETAMENTE COM A HISTÓRIA DOPAÍS.

A PRIMEIRA FASE DE USO, QUANDO O BRASIL AINDA NÃO TINHA INDÚSTRIASSIDERÚRGICAS, IMPORTAVA GRANDES QUANTIDADES DE COMPONENTES DEFERROVIAS, COM SUAS ESTAÇÕES E PONTES, DA INGLATERRA, EM FINS DO SÉCULODEZENOVE.

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A SEGUNDA FASE SURGIU ENTRE AS DUAS GUERRAS MUNDIAIS, (1918/1940)HAVENDO PARALISAÇÃO DAS IMPORTAÇÕES, TORNANDO-SE NECESSÁRIO ODESENVOLVIMENTO PARQUE SIDERÚRGICO NACIONAL.

COM ESSE DESENVOLVIMENTO, SURGIU, TAMBÉM, TODO O COMPLEXO DEINDÚSTRIAS DERIVADAS, COMO AS DE FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE ESTRUTURAS ECOMPONENTES METÁLICOS.

HOJE, A SIDERURGIA BRASILEIRA TEM UM LUGAR DE DESTAQUE INTERNACIONAL

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CORROSÃO

DETERIORAÇÃO,

QUE OCORRE QUANDO UM METAL REAGE COM O MEIO AMBIENTE


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CONSIDERAÇÕES GERAIS

HÁ UMA TENDÊNCIA NATURAL DO FERRO CONSTITUINTE DO AÇO

RETORNAR AO SEU ESTADO PRIMITIVO DE MINÉRIO, OU SEJA, COMBINAR

COM OS ELEMENTOS PRESENTES NO MEIO AMBIENTE

(O2 , H2O) FORMANDO ÓXIDO DE FERRO.

ESSE PROCESSO COMEÇA NA SUPERFÍCIE DO METAL E ACABA LEVANDO À

SUA TOTAL DETERIORAÇÃO CASO NÃO SEJAM TOMADAS MEDIDAS

PREVENTIVAS.


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Métodos de Controle da Corrosão

UM DADO METAL PODE SER SATISFATÓRIO EM

UM CERTO MEIO E PRATICAMENTE INEFICIENTE EM

OUTROS MEIOS.

POR OUTRO LADO, VÁRIAS MEDIDAS

PODEM SER TOMADAS NO SENTIDO DE MINIMIZAR A CORROSÃO


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EVITAR FRESTAS, RECESSOS, CANTOS VIVOS E CAVIDADES;

BOM ACABAMENTO SUPERFICIAL ÀS PEÇAS;

SUBMETER AS PEÇAS A UM RECOZIMENTO DE ALÍVIO DE TENSÕES INTERNAS;

USAR JUNTAS (BEM) SOLDADAS NO LUGAR DE JUNTAS PARAFUSADAS.


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Escala Elétrica dos Metais

zinco

liga Al+Zn

alumínio

aço

chumbo

cobre

grafite

menos ativo

mais ativo

Quanto mais afastados no escala elétrica,

maior será o potencial de reação entre dois

metais.

Quando expostos a um ambiente corrosivo

como a nossa atmosfera ou a água da

chuva, dois metais diferentes que estejam

em contato direto ou que estejam

conectados por algum outro meio,

estabelecem um par elétrico, no qual o

metal mais ativo irá se sacrificar (ou

dissolver) para proteger o menos ativo.


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GALVANIZAÇÃO

O FENÔMENO DA CORROSÃO É SEMPRE PRECEDIDO PELA REMOÇÃO DE

ELÉTRONS DO FERRO, FORMANDO OS CÁTIONS FE++.

A FACILIDADE DE OCORRER ESSA REMOÇÃO É VARIÁVEL DE METAL PARA METAL

RECEBE O NOME DE POTENCIAL DE OXIDAÇÃO DE ELETRODO.

O ZINCO TEM MAIOR POTENCIAL DO QUE O FERRO.

ASSIM, SE OS DOIS FOREM COMBINADOS, O ZINCO ATUARÁ COMO ÂNODO (

metal de sacrifício) E O FERRO COMO CÁTODO.

ESSA CARACTERÍSTICA É UTILIZADA COMO ARTIFÍCIO


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Ação da Proteção Catódica

Óxido de

Zinco

Ar

Aço

Zinco

ÁguaArranhão

na Chapa

1 2 3 4

CO2Hidróxido

de Zinco

Carbonato

de Zinco

5 6 7


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Revestimentos

A PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO POR MEIO DE PINTURA DO AÇO POR

MATERIAL NÃO METÁLICO TEM POR OBJETIVO CRIAR UMA BARREIRA

IMPERMEÁVEL PROTETORA NA SUPERFÍCIE EXPOSTA DO AÇO.

DESTACAM-SE AS TINTAS,

PLÁSTICOS,

ESMALTES VÍTREOS,

PELÍCULAS PROTETORAS

REVESTIMENTOS METÁLICOS.


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AS TINTAS CONSTITUEM O MAIS IMPORTANTE DOS REVESTIMENTOS.

COMO, EM GERAL, SÃO PERMEÁVEIS AO AR E À UMIDADE, AS TINTAS

SÃO MISTURADAS A PIGMENTOS COMO ZARCÃO, CROMATO DE

CHUMBO E CROMATO DE ZINCO, QUE CONTRIBUEM PARA UMA

INIBIÇÃO DA CORROSÃO.

DEPENDERÁ DA ATMOSFERA DO AMBIENTE AONDE A ESTRUTURA SERÁ

MONTADA


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OS ESQUEMAS DE PINTURA GERALMENTE OBEDECEM ÀS SEGUINTES ETAPAS :

- LIMPEZA DA SUPERFÍCIE.

PODE VARIAR DESDE UMA SIMPLES LIMPEZA POR SOLVENTES

OU ESCOVAMENTO, ATÉ JATEAMENTO POR GRANALHA AO METAL BRANCO.

UMA LIMPEZA DE SUPERFÍCIE DE ALTA QUALIDADE PODE CUSTAR ATÉ 60% DO

CUSTO DO TRABALHO DE PINTURA.


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NA AUSÊNCIA DE NORMAS BRASILEIRAS, GERALMENTE, SÃO SEGUIDAS

NORMAS OU ESPECIFICAÇÕES INTERNACIONAIS, TAIS COMO A

ESPECIFICAÇÃO NORTE-AMERICANA SSPC – “STEEL STRUCTURES

PAINTING COUNCIL” OU A NORMA SUECA SIS – (05 50 00/1967) –

“PICTORIAL SURFACE PREPARATION STANDARDS OF PAINTING STEEL

SURFACE”, QUE FORNECEM OS PROCEDIMENTOS PARA CADA GRAU DE

LIMPEZA.


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GRAU SA 1

O jato de move rapidamente sobre a superfície de aço a fim de

remover as escamas de laminação, óxido e possíveis partículas

estranhas.

Jateamento abrasivo comercial

GRAU SA 2

Jateamento cuidadoso a fim de remover praticamente toda a

laminação, óxido e partículas estranhas. Caso a superfície apresente

cavidades (pites), apenas ligeiros resíduos poderão ser encontrados

no fundo das cavidades, porém 2/3 de área de uma polegada

quadrada deverão estar livres de resíduos visíveis.

Jateamento abrasivo ao metal quase branco


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GRAU SA 2 ½

O jato é mantido por tempo suficiente para assegurar a remoção da

laminação, ferrugem e partículas estranhas, de tal modo que

apenas possam aparecer leves sombras, listras ou descoloração na

superfície.

Os resíduos são removidos com aspirador de pó, ar comprimido seco

e limpo ou escova limpa.

Ao final da limpeza 95% de uma polegada quadrada de área deverão

estar livres de resíduos e a superfície deverá apresentar uma

tonalidade cinza clara.

Jateamento abrasivo ao metal branco


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- REVESTIMENTO PRIMÁRIO OU “PRIMER”: TEM COMO OBJETIVO PREPARAR A

SUPERFÍCIE E PROVÊ-LA DE ADESÃO À CAMADA SUBSEQUENTE DE PINTURA.

- É UM PRODUTO GERALMENTE FOSCO, QUE CONTÉM PIGMENTOS ANTICORROSIVOS

PARA CONFERIR A PROTEÇÃO NECESSÁRIA AO

SUBSTRATO.

O PRIMER TAMBÉM É APLICADO SOBRE UMA PEÇA PARA DAR PROTEÇÃO DURANTE O

SEU ARMAZENAMENTO


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- CAMADA INTERMEDIÁRIA: TEM POR OBJETIVO FORNECER ESPESSURA AO

SISTEMA, AUMENTANDO O CAMINHO DOS AGENTES CORROSIVOS.

- AS TINTAS INTERMEDIÁRIAS GERALMENTE SÃO NEUTRAS, ISTO É, NÃO TEM

PIGMENTOS ANTICORROSIVOS, NEM COLORIDOS. SÃO TAMBÉM

DENOMINADAS TINTAS DE PREENCHIMENTO, SENDO MAIS BARATAS DO QUE

OS “PRIMERS” E DO QUE AS TINTAS DE ACABAMENTO.


45

CAMADA FINAL OU DE ACABAMENTO:

TEM POR OBJETIVO DAR APARÊNCIA FINAL AO SUBSTRATO, COMO COR E

TEXTURA, PODENDO TAMBÉM ATUAR COMO BARREIRA AOS AGENTES

AGRESSIVOS DO MEIO

AMBIENTE.


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PROTEÇÃO CONTRA INCÊNDIO

O AÇO SOFRE REDUÇÃO DE RESISTÊNCIA COM O AUMENTO DE TEMPERATURA.

NO SÉCULO XIX, QUANDO EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS ANDARES DE AÇO COMEÇARAM A

SER CONSTRUÍDOS, O CONCRETO ERA UTILIZADO COMO MATERIAL DE

REVESTIMENTO DO AÇO, SEM FUNÇÃO ESTRUTURAL, MAS, COM GRANDES

ESPESSURAS, APESAR DO CONCRETO NÃO SER UM ISOLANTE IDEAL.

ANOS APÓS, O CONCRETO, ALÉM DE REVESTIMENTO, FOI TAMBÉM APROVEITADO

COMO ELEMENTO ESTRUTURAL, TRABALHANDO EM CONJUNTO COM O AÇO PARA

RESISTIR AOS ESFORÇOS.

SURGIRAM ENTÃO AS ESTRUTURAS MISTAS DE AÇO E CONCRETO.


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MAIS TARDE, INICIOU-SE A CONSTRUÇÃO DE EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS ANDARES DE

CONCRETO ARMADO.

DE INÍCIO, NÃO SE SUPUNHA QUE O CONCRETO ARMADO TAMBÉM PODERIA TER

PROBLEMAS COM TEMPERATURAS ELEVADAS.

EM 1948, MÖRCH ESCREVE INTERESSANTE ARTIGO ALERTANDO PARA A

NECESSIDADE DE VERIFICAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO EM

INCÊNDIO, ASSOCIANDO-A APENAS À ARMADURA NO SEU INTERIOR.

HOJE, SE RECONHECE QUE A CAPACIDADE RESISTENTE DO AÇO, DO CONCRETO, DA

MADEIRA, DA ALVENARIA ESTRUTURAL E DO ALUMÍNIO EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO

É REDUZIDA EM VISTA DA DEGENERAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS

MATERIAIS OU DA REDUÇÃO DA ÁREA RESISTENTE.


65

Este produto possui baixo peso específico (aproximadamente 340

Kg/m3) sendo completamente atóxico (livre de asbestos ou

amianto). É um prémisturado seco de aglomerantes (cimento e

gesso), agregados leves e aditivos poliméricos, projetado

diretamente na estrutura, dispensando uso de pinos, telas ou qualquer outro tipo de fixação, não existindo nenhuma reação química

após sua aplicação ou quando exposto à ação do fogo.

Possui boa resistência mecânica e perfeita aderência em superfícies

metálicas.

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Chama-se isolante térmico um material ou estrutura que dificulta a

dissipação de calor, usado na construção e caracterizado por sua

alta resistência térmica.

Estabelece uma barreira à passagem do calor entre dois meios que

naturalmente tenderiam rapidamente a igualarem suas

temperaturas.

Transferência de calor por condução

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A manta fibrocerâmica é fabricada a partir de sílica e alumina de alta

pureza resultando em fibras refratárias inorgânicas adensadas,

garantindo boa resistência mecânica e facilidade na instalação.

Sua aplicação através de presilhas e botões sobre a estrutura, atende

tanto a proteção passiva contra fogo de estruturas metálicas

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A tinta intumescente, quando exposta à ação do fogo direta ou

indiretamente, ao atingir aproximadamente 200°C inicia-se o processo de expansão volumétrica

formando um filme isolante com espessura de até 40 vezes a sua

espessura original aplicada, promovendo a inibição da ação do

fogo sobre o material protegido, garantindo a segurança humana e

minimizando perdas.

Neste processo de expansão são liberados gases atóxicos que atuam em conjunto com resinas especiais

formando uma espuma semirrígida na superfície da estrutura,

retardando a elevação da estrutura metálica e seu possível colapso, o

qual ocorre a partir de 550°C.

73Edger = desbastador – alinha bordas – passe de controle dimensional

80

CARACTERÍSTICAS DE RESISTÊNCIA

EXEMPLO DE APLICAÇÃO

• TRAÇÃO - CABOS E TIRANTES

• COMPRESSÃO - COLUNAS, BASES DE MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS

• FLEXÃO - VIGAS E PÓRTICOS

• TORÇÃO - MOLAS E EIXOS

• IMPACTO - BLINDADOS E ARMAMENTOS

• ALTAS TEMPERATURAS - CALDEIRAS

• INTEMPÉRIES - PONTES E VIADUTOS

• ABRASÃO E DESGASTE - TRILHOS E SERRAS

• AGRESSÕES QUÍMICAS - RESERVATÓRIOS E INDÚSTRIAS.



AEROPORTO DOS GUARARAPES RECIFE PE


AEROPORTO DE CARRASCO – MONTEVIDEO - URUGUAI


TORRE EIFELL – PARIS - FRANÇA


AEROPORTO CHARLES DE GAULLE – ROISSY- FRANÇA

88

PERFIS LAMINADOS ESTRUTURAIS

SÃO PERFIS FORMADOS PELO MESMO

PROCESSO PARA OS PRODUTOS PLANOS COMO AS CHAPAS, SÃO OBTIDOS A PARTIR DE

LAMINAÇÃO À QUENTE, CONFORMADOS POR UMA SUCESSÃO DE PASSES.

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PERFIL "W" (Wide Flange Shape), podendo ser também,

PERFIL "I", PERFIL duplo Tê ou PERFIL "H".

Ex. W 250 x 19,3.

Muitas vezes se confunde ao diferenciar o Perfil "I", do PERFIL

"W", mas o único diferencial destes perfil é sua nomenclatura.

PERFIL "I" = Devido ao seu formato parecido com a letra "I".

PERFIL "W" = Apesar de ser o mesmo perfil vem do americano

que usa a inicial "Wide", (Wide Shape Flange), que quer dizer,

"Forma Larga da Flange".

PERFIL "H" O mesmo perfil apesar do seu diferencial ser a

altura da alma ser mais reduzida "tw", e sua mesa ser mais

alongada "bf".

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A nomenclatura dos perfis I, H e C (ou U) segue uma regra geral, onde é fornecida a indicação da forma do perfil seguida de sua altura total (d, em mm) e de sua massa linear (kg/m). Por exemplo:I 101 x 12,7, perfil I, com d = 101,0 mm e massa linear 12,7 kg/m.C (ou U) 254 x 22,7, perfil Tipo C (Channel, ou U), com d = 254,0 mm e massa linear 22,7 kg/m.

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PERFIL SOLDADO É O PERFIL CONSTITUÍDO POR TRÊS CHAPAS DE AÇO

ESTRUTURAL, UNIDAS ENTRE SI POR SOLDAGEM A ARCO ELÉTRICO,

FORMANDO APROXIMADAMENTE EM SUA SEÇÃO TRANSVERSAL UM I.

EMPREGADOS NA CONSTRUÇÃO DE ESTRUTURAS DE AÇO

GRANDE VERSATILIDADE DE COMBINAÇÕES POSSÍVEIS DE

ESPESSURAS COM ALTURAS E LARGURAS

REDUÇÃO DO PESO DA ESTRUTURA, COMPARATIVAMENTE COM OS

PERFIS LAMINADOS DISPONÍVEIS NO MERCADO ATUALMENTE.

PERFIS SOLDADOS

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PRODUZIDOS PELOS FABRICANTES DE ESTRUTURAS METÁLICAS A PARTIR DO

CORTE E SOLDAGEM DAS CHAPAS FABRICADAS PELAS USINAS SIDERÚRGICAS

SOLDAGEM:

ELETRODO REVESTIDO, ARCO SUBMERSO OU OUTRO TIPO

MATERIAL DE SOLDA –

COMPATÍVEL COM O TIPO DE AÇO A SER SOLDADO

(CARACTERÍSTICAS SIMILARES DE RESISTÊNCIA MECÂNICA, À CORROSÃO, ETC.)

101

NOMENCLATURAS USUALMENTE UTILIZADAS

DIZEMOS QUE A

VIGA É FLEXIONADA

COLUNA É FLAMBADA

VIGA FLEXIONADA

COLUNA FLAMBADA

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