O aço estrutural



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O AÇO ESTRUTURAL


(uma parte do material desta página foi extraída do site www.gerdau.com.br)
O
s aços são classificados conforme sua resistência, definida pela sua composição e processo de fabricação. Assim, tem-se as classificações CA-25, CA-50 e CA-60.

Aços CA-50 e CA-25


Produzidos de acordo com as especificações da norma 7480/96, são fornecidos nas categorias CA-50, com superfície nervurada e CA-25, com superfície lisa. Os vergalhões são encontrados sob a forma de rolos para bitolas até 12,5 mm e em barras retas ou dobradas de 12m, em feixes de 1.000 e 2.000Kg. Geralmente, quando se faz referência a estes tipos de aço, costuma-se chamá-los de barras de aço.








Diâmetro
Nominal
(DN)
(mm)

Massa
Nominal
(Kg/m)

CA-50

CA-25

Resistência
Característica de
Escoamento(fy)
(MPa)

Limite de
Resistência
(MPa)

alongamento
mínimo
em 10ø

Diâmetro do
Pino para
Dobramento
a 180º
(mm)

Resistência
Característica de
Escoamento(fy)
(MPa)

Limite de
Resistência
(MPa)

alongamento
mínimo
em 10ø

Diâmetro do
Pino para
Dobramento
a 180º
(mm)

6,3
8,0
10,0
12,5
16,0
20,0
25,0
32,0
40,0

0,245
0,395
0,617
0,963
1,578
2,466
3,853
6,313
9,865

500

1,10 x fy

8%

4 x DN


250

1,20 x fy

18%

2 x DN

6 x DN

4 x DN

8x DN










 





A
ço CA-60


O aço CA-60 apresenta capacidade de soldabilidade com ótimo dobramento e alta resistência. É indicado para a produção de vigotas de lajes pré-fabricadas, treliças, armações para tubos, pré-moldados e outras aplicações.

O vergalhão CA-60 está disponível em rolos de aproximadamente 170 Kg, estocadores para uso industrial e feixes de barras retas ou dobradas de 12 metros com 1000 Kg. Geralmente, quando se faz referência a este tipo de aço, costuma-se chamá-lo de fios de aço, por serem mais delgados que os aços CA-25 e CA-50.





Diâmetro Nominal (DN) (mm)

Massa Nominal (Kg/m)

CA - 60

Resistência Característica de Escoamento (fy) (Mpa)

Limite de Resistência(fst) (Mpa)

Relação fst/fy

Alongamento mínimo em 10

Diâmetro do Pino para Dobramento a 180º
(mm)

3,40
4,20
5,00
6,00
7,00
8,00
9,50

0,071
0,109
0,154
0,222
0,302
0,395
0,558

600

660

>= 1,05

5%

5 x DN










 



Define-se o aço a ser utilizado através de dois parâmetros:



  • resistência (CA-25, CA-50 ou CA-60)

  • bitola, isto é, o seu diâmetro nominal, padronizado de acordo com a EB-3.

A tabela abaixo mostra os valores nominais para cálculo que devem ser utilizados para os fios e barras.


Área da seção de armadura As (cm2)


Bitola ø

Valor nominal para cálculo

Fios

Barras

Φ (Diametro)

(cm)


Massa linear

(kg/m)


μ (perímetro)

(cm)


As (cm2)

3,2

-

0,32

0,063

1,00

0,080

4

-

0,40

0,10

1,25

0,125

5

5

0,50

0,16

1,60

0,200

6,3

6,3

0,63

0,25

2,00

0,315

8

8

0,80

0,40

2,50

0,500

10

10

1,00

0,63

3,15

0,800

12,5

12,5

1,25

1,00

4,00

1,250

-

16

1,60

1,60

5,00

2,000

-

20

2,00

2,50

6,30

3,150

-

25

2,50

4,00

8,00

5,000

-

32

3,20

6,30

10,00

8,000

-

40

4,00

10,00

12,50

12,50

Composição e processo de fabricação

Os aços são ligas contendo ferro, carbono, manganês, silício, alumínio, enxofre, fósforo e cromo.


Os aços CA-25 têm resfriamento natural.
Os aços CA-50A e CA-60A são ligas especiais. Podem ser soldados sem maiores cuidados.
Os aços CA-50B e CA-60B são mais usuais e mais baratos. São encruados a frio e perdem a resistência quando aquecidos, por exemplo durante um processo de solda.

Características mecânicas

As características mecânicas são levantadas através de ensaios, cujos resultados são apresentados em diagramas tensão-deformação.


A figura abaixo mostra o diagrama tensão-deformação de um aço tipo A.

Na figura, tem-se:



fs - tensão normal na barra de aço submetida a ensaio de tração
εs - deformação correspondente na barra de aço
fp - tensão normal limite de proporcionalidade: da origem até este ponto o material se comporta como elástico linear, isto é, vale a lei de Hooke (σ = E · ε )
fy - tensão de escoamento: até este ponto, o material ainda se comporta como elástico; além dele, como plástico, pois ocorre o escoamento, um aumento na deformação com sustentação da tensão normal aplicada.
fr - tensão de ruptura da barra de aço

Para fins de cálculo, adota-se o diagrama simplificado abaixo:


No trecho inclinado, supõe-se comportamento elástico linear com um módulo de elasticidade

Es = 2,1 x 107 tf/m2

Aços B: Diagrama tensão-deformação real:




fp = 0,7 fy

Diagrama simplificado:




fs



Bases do Dimensionamento de Estruturas

Estados limites

Estabilidade

Conforto


Durabilidade

Segurança

As estruturas devem evitar estes estados com uma margem conveniente de segurança.
Estados limites últimos

Perda de estabilidade

Ruptura de seções críticas

Transformação em mecanismo

Instabilidade Elástica (flambagem)

Deterioração por fadiga


Para garantir a segurança, as solicitações características, obtidas a partir dos carregamentos característicos, são majoradas. Adicionalmente, as resistências dos materiais componentes são minoradas.
Estados limites de serviço

Deformações excessivas

Fissuração excessiva

Existência de corrosão

Vibração excessiva
Nestes casos, considerar as solicitações características sem majoração e as resistências com minoração.
Ações a considerar:


Diretas

Cargas permanentes

Cargas acidentais



Indiretas:

Temperatura

Retração


Recalques

Excepcionais:

Terremotos

Maremotos

Incêndios

Segurança das estruturas

Fatores de incerteza:

Valores da resistências dos materiais

Medições nas obras

Desconhecimento das ações reais

Hipóteses simplificadoras no cálculo
Coeficientes de segurança

Ações atuantes:

Cargas permanentes: 0,9 ou 1,4

Cargas acidentais: 1,4

Deformações: 1,2

Resistências:



Resistência de cálculo = resistência característica / 

Aço:  = 1,15 Concreto:  = 1,4



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