Pratica de materiais / barra de aço

PRÁTICA 3: Barra de Aço

Os ensaios para tração em barras de aço testam até que ponto ela pode se deformar lentamente e, após a retirada da força atuante, retornar ao tamanho original, mantendo, assim, a característica elástica. No entanto, ao aplicar determinada carga, a barra entra numa processo chamado de escoamento, onde ocorre a transição entre o estado elástico e o estado plástico e, após adquirir a plasticidade, mesmo com a retirada da força seu tamanho permanecerá deformado. Caso continue sendo tracionada, seu tamanho aumentará rapidamente até que se rompa. Há no mercado uma nomenclatura padrão para vergalhões, como por exemplo CA 25, na qual indicam que são para concreto armado e que suportam 250 Mpa.

É de suma importância que o aço não chegue ao escoamento e, caso isso aconteça, que não rompa. Para tanto, a tensão de ruptura σR deve ser igual ou superior a 1,08 vezes a tensão de escoamento σe. Tais tensões são encontradas por meio da divisão da força obtida pela área da barra ensaiada e são dadas em MPa.

Uma vez que os vergalhões possuem nervuras e não são homogêneos não se pode considerar a área teórica igual à real, portanto, no laboratório, mediu-se sua massa, obtendo m = 482 g. Sabendo que a densidade do aço é conhecida e dada por d = 7,85 g/cm3, determinou seu volume V, pela relação m/V, igual a 61,4 cm3. Como V = A.L e L = 50 cm, foi possível saber a área A = 1,22 cm2. A medida nominal da barra indicava um diâmetro D de 12,5 mm, ou seja, 1,25 cm que, ao calcular a área a partir valor teórico por A = π.D2 / 4, vê-se que A ≅ 1,22 cm2.

Para o ensaio de tração mediu-se com o paquímetro no meio da barra um espaço, no mínimo, 10 vezes maior que o valor nominal do diâmetro e que foi igual a 137 mm, equivalente a 18 nervuras. Ao fim do ensaio, o alongamento deve ser maior que 8% para garantir que, mesmo após entrar no estado plástico, a barra não se rompa facilmente. Após a realização do ensaio, obteve-se uma força de escoamento Fe = 6.900 kgf = 67.620 N e outra força de ruptura FR = 8.300 kgf = 81.340 N. Logo, sabendo a área A = 122,7 mm2 e que σ = F/A, então σe = 551 Mpa e σR = 663 Mpa. A tensão de ruptura é 1,20 vezes maior que a tensão de escoamento, logo, respeitando a condição de ser, no mínimo, 1,08 vezes maior.

Assim como as tensões, também se verificou o alongamento. Após a ruptura, juntaram-se os dois lados da barra e a partir desse ponto mediu-se 9 nervuras para um lado e outras 9 para o outro lado e aferiu-se essa distância com o paquímetro, resultando em 161 mm. O alongamento é alcançado pela diferença entre o valor final e o inicial dividido pelo inicial. Logo, o alongamento foi de (161 – 137)/137 = 0,175 = 17,5 %. Portanto, respeitando o critério de ser, no mínimo, 8%.

Outro ensaio feito foi o de flexão da barra que não é quantitativo e sim qualitativo. Uma barra foi apoiada embaixo pelas pontas e no meio um cilindro metálico empurrando a barra para baixo até que fique com uma forma de V. Após isso verificou se havia defeitos visuais, como fissura. Como não havia, a barra foi aprovada.