Constante Física Do Material aço

Perfil "I"

Tipos de aços estruturais:

Classificação: são classificados segunda a composição química, e são divididos em dois grupos: aços-carbonos e aços de baixa liga. Os dois podem receber tratamentos térmicos que modificam suas propriedades mecânicas.

Aço-carbono: São os tipos mais usados, possui alta resistência, principalmente se comparado ao aço puro. O acréscimo de carbono eleva sua resistência, porém diminui a sua ductilidade. Os principais tipos desse aço segundo os padrões ASTM (American Society for Testing and Materials) e da norma alemã DIN são: ASTM A7, ASTMM A36, DIN St37, ASTM A307 (parafuso) ASTM A325 (parafuso).

Aços de baixa liga: São aços-carbonos acrescidos de elementos de liga (cromo columbio, cobre, manganês. molibdênio, níquel, fósforo, vanádio, zircônio) aos quais melhoram algumas das propriedades mecânicas.

Alguns aços de baixa liga usados em estruturas são: ASTM A242, DIN St52, USI-SAC350.

Aços com tratamento térmico: Tanto os aços carbonos como os aços de baixa liga podem receber tratamento térmico para aumentar sua resistência. A soldagem dos aços tratados termicamente é mais difícil, o que torna o seu emprego pouco usual nas estruturas correntes. Os parafusos de alta resistência utilizados como conectores são fabricados com aço de médio carbono sujeito a tratamento térmico (ASTM A325)

Estes aços são utilizados na fabricação de barras de aço para protensão e também parafusos de alta resistência.

Padronização ABNT:

Segundo especificações da EB558/NBR7007, os aços podem ser enquadrados nas seguintes categorias, designados a partir do limite de escoamento do aço:

MR250 aço de média resistência (fy = 250 MPa; fu = 400 MPa)

AR290 aço de alta resistência (fy = 290 MPa; fu = 415 MPa)

AR345 aço de alta resistência (fy = 345 MPa; fu = 450 MPa)

AR-COR345 A ou B aço de alta resistência (fy = 345 MPa; fu = 485 MPa) resistente à corrosão.

MR-250 correspondente ao aço ASTM A36

Propriedades do aço:

Constantes físicas do aço:

Modulo de deformação longitudinal ou módulo de elasticidade E = 205.000 MPa

Coeficiente de Poisson υ= 0,3

Coeficiente de dilatação térmica β = 12 x 10-6 por ºC

Peso especifico: γ = 77 KN/m³

Ductilidade: Capacidade de deformação sob a ação das cargas. A ductilidade pode ser medida pela deformação unitária residual após ruptura do material. Na figura abaixo, pode-se verificar que o aço A325 é menos dúctil que os aços A36 e A242, embora seja mais resistente, conforme pode ser observado na figura abaixo:

Fragilidade: É o oposto da ductilidade. Os aços podem se tornar frágeis pela ação de diversos agentes: baixa temperatura ambiente efeitos térmicos locais causados por soldas elétrica por exemplo. O estudo das condições em que os aços se tornam frágeis tem grande importância nas construções metálicas, uma vez que materiais frágeis se rompem bruscamente, sem aviso prévio.

O comportamento frágil é analisado sob o efeito de dois aspectos: iniciação da fratura e sua propagação. A iniciação ocorre quando uma tensão ou deformação unitária elevada se desenvolve num ponto onde o material perdeu ductilidade. A falta de ductilidade pode originar-se de temperaturas baixas, estado triaxial de tensão, efeito de encruamento, fragilidade por hidrogênio. Uma vez iniciada a fratura se propaga pelo material mesmo em tensões moderadas.

Resiliência e Tenacidade: Estas duas propriedades se relacionam com a capacidade do metal de absorver energia mecânica. Resiliência é a capacidade de absorver energia em regime elástico, o que é equivalente capacidade de resistir energia mecânica absorvida. Tenacidade é a energia total elástica que o material pode absorver por unidade de volume até a sua ruptura.

Dureza: É a resistência ao risco ou abrasão. Na prática mede-se a dureza pela resistência que a superfície do material oferece a penetração de uma peça de maior dureza.

Efeito de Temperatura elevada: As temperaturas elevadas modificam as propriedades físicas dos aços. Temperaturas superiores a 100ºC tendem a eliminar o limite de escoamento bem definido, tornando o diagrama tensão x deformação arredondado.

As temperaturas elevadas reduzem as resistências a escoamento, ruptura, bem como modulo de elasticidade. Temperaturas acima de 250 a 300 ºprovocam também fluência nos aços.

Fadiga: A resistência a ruptura das matérias, é em geral medida em ensaios estáticos. Quando as peças metálicas trabalham sob efeito de esforços repetidos em grande número, pode haver ruptura em tensão inferior obtida em ensaios estáticos. Esse efeito denomina-se fadiga do material.

A resistência a fadiga é geralmente determinante no dimensionamento de peças sob ação de efeito dinâmico importantes, tais como peças de máquinas, de pontes.

As normas brasileiras e americanas, verificam a resistência a fadiga pela flutuação de tensões elásticas, provocadas pelas cargas variáveis.

Corrosão: Denomina-se corrosão o processo de reação do aço com alguns elementos presentes no ambiente em que se encontram expostos, sendo o produto desta reação muito similar ao minério de ferro. A corrosão promove a perda de seção das pás de aço, podendo se constituir em causa principal de colapso. A proteção contra corrosão é usualmente feita por pintura ou por galvanização.

Produtos siderúrgicos estruturais:

Tipos de produtos estruturais:

As usinas produzem aços para utilização estrutural sob diversas formas: Chapas, barras, perfis laminados, fios trefilados cordalhas e cabos. Produtos laminados (barras, chapas, perfil):

• Barras: são produtos laminados nos quais duas dimensões pequenas em relação à terceira (seção circular, retangular, quadrada)

• Chapas: são produtos laminados, os quais uma dimensão (espessura)