Estruturas de aço

       INTRODUÇÃO

Este artigo tem como objetivo mostrar a importância das estruturas de aço, contendo algumas informações mais específicas sobre a natureza do material, informando sobre sua resistência a corrosão, sua fragilidade e sua ductilidade. Focando no cabo de aço, nós visamos mostrar como ele foi aplicado na ponte Estaiada Octávio Frias de Oliveira.

                                                            AÇO

O aço é um material constituído de ferro e carbono muito resistente e que pode ser reaproveitado.
Quanto maior a quantidade de carbono em sua composição, maior é a sua resistência e menor é a sua ductilidade, o que prejudica pela fragilidade de sua ruptura ( ruptura da estrutura que ocorre com pouca deformação, pois geralmente uma deformação muito grande na estrutura indica uma ruptura próxima).
O aço pode se deteriorar facilmente no ambiente, por isso é necessária uma proteção adequada, como pintura com tintas resistentes ou revestimentos metálicos. 

Constantes físicas do aço.

Características adotadas em todos os tipos de aço estrutural na faixa normal de temperatura atmosférica:

• Modulo de elasticidade E=200.000Mpa
• Coeficiente de Poisson v=0.3
• Coeficiente de dilatação térmica β=12X10⁻⁶ por °C
• Massa especifica ρₐ= 7850 kg/m³

De acordo com o livro “Edifícios de Múltiplos Andares em Aço” da Editora Pini, as vantagens das estruturas de aço são:

• Alta resistência do aço em comparação com outros matérias 
• O aço é uma material homogêneo de produção controlada 
• As estruturas são produzidas em fabricas por processos industrializados seriados, cujo efeito de escala favorece a menores prazos e menores custos 
• Os elementos das estruturas metálicas podem ser desmontados e substituídos com facilidade e permitem também reforços quando necessário 
• A possibilidade de reaproveitamento do material que não seja mais necessária à construção 
• Menor prazo de execução de comparado com outros materiais.

CABO
O cabo é uma barra no qual o comprimento é muito maior do que a sua seção transversal, tornando a barra flexível, além de não apresentar resistência aos esforços de compressão e flexão, se deformando quando se aplicado a esses esforços.
O cabo está sujeito a esforços e tração simples, qualquer material com boa resistência pode ser utilizado, um deles é o aço, que  é um dos materiais mais resistentes encontrado na construção civil. 
Quando é aplicado no cabo de aço o seu próprio peso, ele pode aguentar um vão de até 30 quilômetros, podendo ser superior a qualquer outro tipo de sistema estrutural.  
Porém pode ser uma desvantagem a dificuldade de absorver o empuxo horizontal e sua estabilidade de forma quando passa por variações de carregamento.

Trefilação é obtida por fios ou arames, fabricando fios de aço doce e também de aço duro ( alto índice de carbono), onde são empregados em molas, cabos de protensão de estruturas.

As cordoalhas são arranjos de fios de aço em formato de hélice sendo de três ate sete fios, tendo assim uma elasticidade superior a uma barra maciça de aço.

E=195.000Mpa ( cordoalha)

Os cabos de aço são trefilados finos, de arranjo helicoidal variável, são cabos flexíveis com emprego possível de moitões para multiplicação de força, porem sua elasticidade é baixa, cerca de metade de uma barra maciça.

CORROSÃO

"Corrosão é definida como um conjunto de alterações físico-químicas que uma substância sofre pela ação de determinados agentes da natureza. Na prática, o termo foi apropriado para designar as relações existentes entre os metais e os agentes agressivos externos." Trecho encontrado em ESTRUTURAS DE AÇO, CONCEITOS, TÉCNICAS E LINGUAGEM(DIAS, luís andrade de mattos)

Os metais são sensíveis a corrosão, variando sua intensidade e dependendo do  ambiente que se encontram. 
Dependendo da intensidade de energia aplicada no metal, maior é a tendência do metal voltar a sua forma de origem (minério). 

FRAGILIDADE

Os aços podem se tornar frágeis por diversos agentes sendo eles a baixa temperatura de ambientes eefeitos térmicos locais.  A importância de estudo da fragilidade se leva em conta devido a sua ruptura brusca e sem avisos, onde dezenas de acidentes com navios e pontes foram devido a sua fragilidade e procedimento inadequado de solda.

Sua analise é através da iniciação de fratura ,onde ocorre uma tensão ou deformação unitária elevada se desenvolve em um ponto onde se perde a ductilidade do material e de sua propagação podem resultar de tenções residuais , efeitos dinâmicos e concentração de tensões.Uma vez iniciada, a fratura se propaga pelo material, mesmo em tensões moderadas.

Ductilidade

É a capacidade do material se deformar sob a ação das cargas. Os aços dúcteis sofrem deformações plásticas capazes de redistribuir as tenções quando são sujeitos a grande tensão local, permitindo que se considere em uma ligação parafusada a distribuição uniforme  entre eles. A ductilidade tem importância porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de deformações que fornecem avisos quando há atuação de cargas elevadas. Podendo ser medida pela deformação unitária residual após sua ruptura.