O AÇO ESTRUTURAL
(uma parte do material desta página foi extraída do site www.gerdau.com.br)
Os 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.
CA-50
CA-25
Diâmetro
Diâmetro do Resistência
Diâmetro do
Massa Resistência
Nominal
Nominal Característica Limite de alongamento Pino para Característica Limite de alongamento Pino para
(DN)
de
Resistência mínimo
Dobramento
de
Resistência
mínimo
Dobramento
(Kg/m)
(mm)
Escoamento(fy) (MPa)
em 10ø
a 180º
Escoamento(fy) (MPa)
em 10ø
a 180º
(MPa)
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
(mm)
(MPa)
(mm)
2 x DN
500
1,10 x fy
8%
4 x DN
6 x DN
8x DN
250
1,20 x fy
18%
4 x DN
Aço 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.
CA - 60
Limite de
Relação
Diâmetro
Massa
Resistência(fst) fst/fy Alongamento Diâmetro do
Resistência
Nominal
mínimo em
Pino para
Nominal
(Mpa)
Característica
(DN)
10
Dobramento
(Kg/m)
de Escoamento
(mm)
a 180º
(fy) (Mpa)
(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.
2
Área da seção de armadura As (cm )
Bitola ø
Valor nominal para cálculo
Fios
Barras
Φ (Diametro)
(cm)
Massa linear
(kg/m)
μ (perímetro)
(cm)
As (cm2)
3,2
4
5
6,3
8
10
12,5
-
5
6,3
8
10
12,5
16
20
25
32
40
0,32
0,40
0,50
0,63
0,80
1,00
1,25
1,60
2,00
2,50
3,20
4,00
0,063
0,10
0,16
0,25
0,40
0,63
1,00
1,60
2,50
4,00
6,30
10,00
1,00
1,25
1,60
2,00
2,50
3,15
4,00
5,00
6,30
8,00
10,00
12,50
0,080
0,125
0,200
0,315
0,500
0,800
1,250
2,000
3,150
5,000
8,000
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.
fs
fr
fy
fp
εr
εs
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:
fs
fy
3,5
10
εs %o
-fy
No trecho inclinado, supõe-se comportamento elástico linear com um módulo de elasticidade
7
2
Es = 2,1 x 10 tf/m
Aços B: Diagrama tensão-deformação real:
fp = 0,7 fy
fs
fr
fy
fp
2
εs
εr
Diagrama simplificado:
fs
parábola do
segundo grau
fy
0,7fy
-3,5
-2
2
-fy
10
εs %o
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 / γ
Aço: γ = 1,15 Concreto: γ = 1,4