Resumo Capitulo Dimensionamento Prático

UNIVERSIDADE PAULISTA

GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA

LUIZ CARLOS BUENO JUNIOR (B34207-2)

Resumo do Capitulo 1.

Livro: Estruturas de Aço

Dimensionamento Prático

Prof.º Gilson

Sorocaba/SP

2015.10

Resumo Capitulo 1.

1.1 Definições: As formas mais usuais de metais ferrosos são o aço, o ferro fundido e o ferro forjado, sendo o aço, atualmente, o mais importante dos três.O aço e o ferro fundido são ligas de ferro e carbono, com outros elementos de dois tipos:elementos residuais decorrentes do processo de fabricação, como silício, manganês, fósforo e enxofre, e elementos adicionados com o intuito de melhorar as características físicas e mecânicas do material denominados elementos de liga. O aço é a liga ferro-carbono em que o teor de carbono varia desde 0,008% até 2 ,11 % (Chiaverini,1996). O carbono aumenta a resistência do aço, porém o torna mais frágil. Os aços com baixo teor de carbono têm menor resistência à tração, porém são mais dúcteis. As resistências à ruptura por tração ou compressão dos aços utilizados em estruturas são iguais, variando entre amplos limites, desde 300 MPa até valores acima de 1 200 MPa .Os Aços são classificado em aços-carbono, que contem teores normais de elementos residuais, e em aços-liga, que são aços carbonos acrescidos de elementos de liga ou apresentando altos teores de elementos residuais. O ferro fundido comercial contém 2,0% a 4,3% de carbono. Tem boa resistência à compressão (mínimo de 500 MPa), porém a resistência à tração é apenas cerca de 30% da primeira. Sob efeito de choques, mostra-se quebradiço (frágil).

1.2 Notícia Histórica: O primeiro material siderúrgico empregado na construção foi o feito fundido. Entre 1780 e 1820 construíram-se pontes em arco ou treliçadas, com elementos em ferro fundido trabalhando em compressão. No Brasil, a indústria siderúrgica foi implantada após a Segunda Guerra Mundial, com a construção da Usina Presidente Vargas da CSN - Companhia Siderúrgica Nacional, em Volta Redonda, no Estado do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, primeiro edifício alto em estrutura metálica do Brasil, fabricado e montado pela extinta FEM - Fábrica de Estruturas Metálicas da CSN, em 1961.

1.3 Processo de Fabricação: O principal processo de fabricação do aço consiste na produção de ferro fundido no alto-forno e posterior refinamento em aço no conversor de oxigênio. O outro processo utilizado consiste em fundir sucata de feito em forno elétrico cuja energia é fornecida por arcos voltaicos entre o ferro fundido e os eletrodos. Alto-forno os metais ferrosos são obtidos por redução dos minérios de ferro nos altos-fornos. Pela parte superior do alto-forno, são carregados minério, calcário e coque. Pela parte inferior do forno, insufla-se ar quente. O coque queima produzindo calor e monóxido de carbono, que reduzem o óxido de ferro a ferro liquefeito, com excesso de carbono. O calcário converte o pó do coque e a ganga (minerais terrosos do minério) em escória fundida. Conversor de oxigênio o refinamento do feno fundido em aço é feito no conversor de oxigênio e consiste em remover o excesso de carbono e reduzir a quantidade de impurezas a limites prefixados. O conversor de oxigênio baseia-se na injeção de oxigênio dentro da massa líquida de feno fundido. O ar injetado queima o carbono na forma de monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (C02) , em um processo que dura de 1 5 a 20 minutos. Tratamento do aço na panela: o aço líquido superaquecido absorve gases da atmosfera e oxigênio da escória. O gás é expelido lentamente com o resfriamento da massa líquida, porém, ao se aproximar da temperatura de solidificação, o aço ferve e os gases escapam rapidamente. A conseqüência desse fato é a formação de grandes vazios no aço. Para evitar isso, os gases devem ser absorvidos, adicionando-se elementos como alumínio e silício na panela, em um processo conhecido por desgaseificação.  Lingoteamento: da panela, o aço fundido é descanegado nas lingoteiras, que são fôrmas metálicas especiais permitindo a confecção de blocos, denominados lingotes, de forma troncocônica. Lingoteamento contínuo: as usinas mais modernas possuem instalações de lingoteamento contínuo, nos quais os lingotes são moldados continuamente , chegando aos laminadores em forma de placas com seção retangular ou tarugos, cortadas em segmentos de comprimento adequado, por meio de maçaricos. Laminação: a  laminação é o processo pelo qual o aço é transformado nos principais produtos siderúrgicos utilizados pela indústria de construção, a saber, chapas e perfis laminados.

Tratamento térmico: os tratamentos térmicos são recursos auxiliares utilizados para melhorar as propriedades dos aços. Eles se dividem em dois grupos: a) Tratamentos destinados principalmente a reduzir tensões internas provocadas por laminação etc. (normalização, recozimento). b) Tratamentos destinados a modificar a estrutura cristalina, com alteração da resistência e de outras propriedades (têmpera e revenido).

1.4 Tipos de Aços Estruturais.

1.4.1 Classificação:Segundo a composição química, os aços utilizados em estruturas são divididos em dois grupos: aços-carbono e aços de baixa liga .Os dois tipos podem receber tratamentos térmicos que modificam suas propriedades mecânicas.

1.4.2 Aços-carbono: Os aços-carbono são os tipos mais usados, nos quais o aumento de resistência em relação ao ferro puro é produzido pelo carbono e, em menor escala, pelo manganês. Eles contêm as seguintes porcentagens máximas de elementos adicionai s.

Carbono 2,0%                  manganês 1 ,65%

Silício 0,60%                 cobre 0,35%

Em função do teor de carbono, distinguem-se três categorias:

baixo carbono c < 0,29%

médio carbono 0,30% < c < 0,59%

alto carbono 0,6% < c < 2,0%

Em estruturas usuais de aço, utilizam-se aços com baixo teor de carbono, que podem ser soldados sem precauções especiais. Os principais tipos de aço-carbono usados em estruturas, segundo os padrões da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), da ASTM (American Society for Testing and Materiais) e das normas européias EN, são os apresentados na Tabela 1 . 1  O tipo A36 substituiu o A 7, que foi o aço mais utilizado nos Estados Unidos até 1 960. Os aços ASTM A307 e A325 são utilizados em parafusos comuns e de alta resistência, respectivamente.

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