2. Fabricao de aos para concreto armado

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    08-Jan-2017

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  • Universidade Estadual de Campinas

    Faculdade de Engenharia Civil

    Departamento de Estruturas

    Aos para concreto armado Notas de aula da disciplina

    AU414 - Estruturas IV Concreto armado

    Prof. Msc. Luiz Carlos de Almeida

    Agosto/2002

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    Aos para concreto armado ........................................................... 3 1. Introduo ...............................................................................................3 2. Fabricao de aos para concreto armado .............................................4

    a. Aos de dureza natural.......................................................................................................... 5 b. Aos deformados a frio......................................................................................................... 5

    3. Caractersticas mecnicas ......................................................................5

    a. Diagrama tenso deformao................................................................................................ 5 b. Mdulo de elasticidade ......................................................................................................... 8 c. Limite de proporcionalidade ................................................................................................. 8 d. Limite de elasticidade ........................................................................................................... 8 e. Limite de escoamento ........................................................................................................... 9 f. Limite de resistncia ............................................................................................................. 9

    4. Caracterstica de aderncia.....................................................................9 5. Aos para concreto armado conforme a EB-3 ......................................10 6. Tipos de barras para armadura .............................................................12 7. Bibliografia.............................................................................................13

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    Aos para concreto armado

    1. Introduo

    Ao para concreto armado a designao dada a todos os aos adequados para a

    utilizao como armadura nas estruturas de concreto armado.

    No incio do emprego do concreto armado na construo utilizavam-se principalmente

    barras redondas laminadas em bruto e, s vezes, ferros chatos e angulares, que eram

    ancorados no concreto por meio de ganchos nas suas extremidades, nessa poca a

    tenso de trabalho na armadura era baixa, de modo que as propriedades de aderncia

    das barras eram suficientes. No entanto, com o aparecimento dos aos de alta

    resistncia foi necessrio melhor a capacidade de aderncia das barras.

    Atualmente so utilizadas em concreto armado barras redondas lisas ou com salincias

    ou, em alguns casos malhas ou telas soldadas.

    As barras lisas so fabricadas apenas para aos de baixa resistncia, enquanto que as

    barras de ao de alta resistncia exigem salincias. As malhas soldadas podem ser

    compostas por barras lisas (dimetros menores) ou com salincias (dimetros maiores).

    Classificam como barras os elementos com comprimento nominal entre 10,00 a 12,00 m

    (Figura 1a.) e como fios os elementos de dimetro nominal inferior ou igual a 12,5 mm

    cujo processo de fabricao permita o fornecimento em rolos de grandes comprimentos

    (figura 2b.)

  • 4

    Figura 1a. - Barras de aos Figura 1b. Fios de aos

    No Brasil os aos destinados ao emprego em concreto armado devem satisfazer s

    exigncias da NBR-7480/96 e da EB-3.

    Os aos para concreto armado diferenciam-se pelo processo de fabricao, pelas

    caractersticas mecnicas e pela conformao superficial.

    2. Fabricao de aos para concreto armado

    Os aos para concreto armado so ligas de ferro que contm, para melhorar as suas

    propriedades, elementos como carbono, mangans, silcio, cromo e tambm impurezas

    no metlicas como combinaes de fsforo e enxofre.

    Conforme a composio, resultam propriedades diferentes, sendo que o teor de carbono

    desempenha papel principal.

    A resistncia do ao aumenta com o teor de carbono na sua composio ou mesmo a

    adio de outros elementos formando a ligas. O mesmo efeito pode tambm ser obtido

    por meio de tratamento posterior, trmico ou mecnico.

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    Quanto ao processo de fabricao, os aos para concreto armado classificam-se em

    aos de dureza natural e aos deformados a frio.

    a. Aos de dureza natural

    Aos de dureza natural so os obtidos por laminao a quente. Apresentam geralmente

    um limite de escoamento bem definido e suas propriedades dependem unicamente da

    sua composio qumica.

    b. Aos deformados a frio

    Aos deformados a frio so aqueles obtidos por deformao a frio aps a laminao.

    Atravs de um trabalho mecnico (estiramento, toro, relaminao, trefilao)

    executado a frio em um ao de dureza natural consegue-se aumentar a sua resistncia.

    Porm quando aquecido a altas temperaturas, o ao deformado a frio perde essa

    resistncia e retorna condio de ao de dureza natural.

    3. Caractersticas mecnicas

    a. Diagrama tenso deformao

    Solicitado trao axial, um ao de dureza natural apresenta um diagrama tenso-

    deformao, como o mostrado na Figura 02 e um ao de dureza natural como o

    mostrado na Figura 03.

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    Figura 02 - Diagrama tenso-deformao dos aos de dureza natural

    Figura 03 Diagrama tenso-deformao dos aos deformados a frio

    Esses diagramas apresentam as seguintes caractersticas:

    - um trecho reto que inicia na origem e vai at fp , indicando proporcionalidade entre

    tenso e deformao;

    - um trecho curvo entre fp e fy,

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    - patamar de escoamento com tenso constante fy para os aos de dureza natural;

    - um trecho curvo ascendente de fy at fr que a ruptura.

    Os aos deformados a frio no possuem o patamar de escoamento e, por isso, no

    apresentam limite de escoamento definido. Para esses aos admite-se um limite de

    escoamento convencional.

    Se uma barra de ao deformada a frio for carregada de modo que a tenso ultrapasse o

    limite elstico e depois for descarregada, a tenso se anula mas no a deformao,

    resultando em um deformao permanente. Essa deformao residual to maior

    quanto mais alta for a tenso atingida durante o carregamento (Figura 04)

    Figura 04

    Define-se limite de escoamento para os aos deformados a frio como a tenso que

    corresponde a uma deformao permanente de 0,2%, conforme mostra a Figura 05

  • 8

    Figura 05

    b. Mdulo de elasticidade

    Para as tenses de trabalho o mdulo de elasticidade dos aos de dureza natural vale

    2.100.000 kgf/cm e o dos aos deformados a frio aproximadamente 2.050.000

    kgf/cm.

    c. Limite de proporcionalidade

    Entende-se por limite de proporcionalidade fp a maior tenso para qual se verifica

    proporcionalidade entre a tenso e a deformao. At a tenso fp

    Vale a lei de Hooke.

    d. Limite de elasticidade

    Entende-se por limite de proporcionalidade a maior tenso para qual no ocorre

    deformao permanente, a tenso fp para os aos de dureza natural. Em geral

    admitem-se coincidentes os limites de proporcionalidade e de elasticidade para os aos

    de dureza natural.

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    e. Limite de escoamento

    Limite de escoamento fy a tenso correspondente ao incio do perodo de escoamento,

    caracterstica dos aos de dureza natural.

    f. Limite de resistncia

    Entende-se por limite de resistncia a tenso correspondente ao quociente da carga

    mxima observada no ensaio pela rea inicial da seo transversal do corpo de prova

    4. Caracterstica de aderncia

    A aderncia melhorada sensivelmente se as barras possurem nervuras ou salincias

    na sua superfcie.

    As nervuras permitem um engrenamento mecnico (encaixe) entre as barras e o

    concreto, criando pequenos dentes de concreto que so solicitados por corte e se

    opem ao deslizamento da barra (Figura 06).

    Figura 06

    As nervuras podem ser longitudinais ou transversais. As nervuras podem ser anulares

    ou em forma de foice.

  • 10

    O coeficiente de conformao superficial um nmero associado s barras para

    expressar as suas caractersticas de aderncia com op concreto. Seu valor

    determinado experimentalmente tomando-se como comparao as caractersticas da

    aderncia das barras lisas.

    5. Aos para concreto armado conforme a EB-3

    A EB-3 classifica as barras e fios de acordo com o processo de fabricao e com a

    configurao do diagrama tenso-deformao em aos classe A, que so os aos

    laminados a quente (Figura 07), e classe B, (que so os aos deformados a frio Figura

    08).

    Figura 07 Diagrama simplificado dos aos classe A

  • 11

    Figura 08 Diagrama simplificado dos aos classe B

    Na figura, tem-se:

    fs - tenso normal na barra de ao submetida a ensaio de trao;

    s - deformao correspondente na barra de ao;

    fp - tenso normal limite de proporcionalidade: da origem at este ponto o material se

    comporta como elstico linear, isto , vale a lei de Hooke ( = E );

    fy - tenso de escoamento: at este ponto, o material ainda se comporta como elstico;

    alm dele, como plstico, pois ocorre o escoamento, um aumento na deformao com

    sustentao da tenso normal aplicada;

    fr - tenso de ruptura da barra de ao;

    No trecho reto, supe-se comportamento elstico linear com um mdulo de elasticidade

    Es = 2.100.000 KGf/cm.

  • 12

    A EB-3 classifica as barras, de acordo com as caractersticas mecnicas, mas seguintes

    categorias CA-25, CA-50 e CA-60. O ao CA-25 fabricado somente de dureza natural,

    isto , classe A, j os aos CA-50 e CA-60 so fabricado tanto de dureza natural, Classe

    A, como tambm deformados a frio, Classe B.

    A nomenclatura dos aos segundo a EB-3, a seguinte:

    CA-25

    CA-50A e CA-50B

    CA-60A e CA-60B

    Onde:

    - CA indica ser o ao para concreto armado;

    - A ou B : a classe que o ao pertence;

    - 25, 50 ou 60 : o valore da resistncia caracterstica da tenso de escoamento

    real ou convencional em kgf/mm.

    6. Tipos de barras para armadura

    A tabela abaixo mostra os valores nominais para clculo que devem ser utilizados para

    os fios e barras.

    rea da seo de armadura As (cm2)

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    7. Bibliografia

    1 - Fernandes, G. B., Notas de aula, FEC-Unicamp, Campinas, 1980.

    2 - Pfeil , W., Concreto Armado, vol 1, Livros Tecnicos e Cientificos Editora Ltda., Rio,

    1985.