Aula 2 e 3 -Ciencias Dos Materiais e Propriedades Dos Materiais

09/03/2015

1

CIÊNCIAS DOS MATERIAIS,

PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS

MATERIAIS E NORMALIZAÇÕES

DISCIPLINA: MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

Eng. Civil, MSc. Danilo Gonçalves Batista

CIE

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS

Prof. MSc. Danilo Gonçalves Batista

CIENCIAS DOS MATERIAIS

Os materiais têm sido importantes no desenvolvimento da cultura

humana desde os primórdios. Diversos foram e continuam sendo seus

usos: em transportes, habitação, comunicação, recreação, proteção,

etc...enfim, em tudo que está ligado a sua sobrevivência. Entretanto os

primeiros seres humanos, tiveram acesso apenas a um número limitado

de materiais, os naturais.

A noção de Ciência dos Materiais ao engenheiro tem por objetivo

formar um profissional capaz de entender os fundamentos e a

interrelação entre os diferentes níveis de estrutura que constituem os

materiais de engenharia e as principais propriedades apresentadas pelos

mesmos em função dos processos de fabricação, o que implicará em suas

seleções para diversas aplicações.

Os materiais de engenharia podem ser classificados em distintas

categorias: metálicos, cerâmicos, poliméricos, materiais compósitos, os

materiais biocompatíveis e os materiais semicondutores.

09/03/2015

2

CIE

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS


MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

CIE

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS


Metais : São combinações de elementos metálicos, bons condutores de eletricidade

e calor e não transparentes, também são muitos resistentes e deformáveis.

Cerâmicos: São compostos entre elementos metálicos e não metálicos

frequentemente óxidos, nitretos e carbetos. A grande variedade de materiais que se

enquadra nesta classificação são compostos de materiais argilosos, cimentos e vidros.

Os cerâmicos são duros, porém muito quebradiços. São materiais frágeis.

Polímeros: São materiais comuns de plásticos e borracha, compostos orgânicos

baseados no carbono, hidrogênio e outros não metálicos, estrutura molecular muito

grande, baixa densidade e extremamente flexíveis.

Compósitos: Consiste em um ou mais tipo de material, trabalhando juntos, sendo

que, as propriedades do conjunto são melhores do que a de um material individual.

Ex: concreto e fibras de carbono impregnadas.

Semi condutores: São materiais que possuem propriedades elétricas intermediárias

aos condutores normais. Eles tornaram possível os circuitos integrados que

revolucionaram as indústrias de eletrônicos.

Biomateriais: São empregados em componentes implantados no interior do corpo

humano. Todos os materiais citados anteriormente, podem ser usados com

biomateriais

09/03/2015

3

NO

ÇÕ

ES

DE

C

IÊN

CIA

S D

OS

MA

TE

RIA

IS Prof. MSc. Danilo Gonçalves Batista


CIÊNCIAS DOS MATERIAIS

AT

AQ

UE

PO

R S

UL

FA

TO

S/S

UL

FE

TO

S




Ciência dos Materiais: conhecimento básico da estrutura interna dos

materiais, suas propriedades e processos de fabricação.

Para o estudo dos diversos materiais usados na engenharia, é preciso conhecer

a sua estrutura atômica, propriedades e comportamento, quando submetidos à

tensões , esforços ou tratamento que modificam sua microestrutura.

A estrutura de um material pode ser dividida em quatro níveis:

● Estrutura atômica;

● Arranjo atômico;

● Microestrutura;

● Macroestrutura.

Modelo planetário: núcleo no centro com

elétrons “orbitando “ ao seu redor

09/03/2015

4

AT

AQ

UE

PO

R S

UL

FA

TO

S/S

UL

FE

TO

S



ATRAÇÕES INTERATÔMICAS

Elas resultam da interferência de ondas estacionarias e eletrônicas, isto é, do

contato entre níveis e órbitas de elétrons, de dois ou mais átomos.

Os tipos de ligações atômicas são : iônica , covalente, metálica e secundárias

de Van Der Waals.

Os materiais macroscópicos, da engenharia civil, como pôr exemplo, a

cerâmica , o aço, os plásticos, etc..., cada um deles se originou de um tipo de

ligação atômica.

a) Ligação iônica : Atração mútua entre positivo e negativo (propriedades

encontradas : Materiais isolantes, duros e quebradiços. Ex: cerâmica,

cimentos , sal de cozinha).

b) Ligação covalente : Compartilhamento de elétrons de átomos

adjacentes. (propriedades encontradas : Também isolantes, menos

quebradiços. Ex: Plásticos).

c) Ligação metálica : Caracterizada pôr uma nuvem de elétrons livres e

íons positivos. (propriedades encontradas : bons condutores de

eletricidade e calor. Ex: ferro, cobre e alumínio).

CIÊ

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS



CONCEITOS INICIAIS Massa atômica:

É a massa representativa de um átomo, considerando o total de

prótons e nêutrons.

Obs. Em termos de massa, o que importa, no átomo, é realmente o

núcleo, porque contém os elementos mais pesados. A massa do

elétron é praticamente desprezível, uma vez que é apenas 0,0005 g

da massa de um próton ou de um nêutron.

Número atômico:

O número atômico indica o número de elétrons ou de prótons de

cada átomo (considerando o átomo neutro, ou seja, com cargas

elétricas negativas e positivas iguais).

Ex: Um átomo de cobre, que contém 29 elétrons e 29 prótons, tem

um número atômico igual a 29.

09/03/2015

5

CIÊ

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS



TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS C

IÊN

CIA

S D

OS

MA

TE

RIA

IS



IDENTIFICAÇÃO NA TABELA PERIÓDICA

09/03/2015

6

CIÊ

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS



ESTRUTURA ATÔMICA DO ATOMO

modelo planetário: núcleo no centro

com elétrons “orbitando “ ao seu redor Detalhes do átomo

Modelos simplificados do átomo.


ESTRUTURA ATÔMICA DO ÀTOMO

Níveis energéticos ou camadas eletrônicas:

Os elétrons que circundam o núcleo de um átomo não o fazem

dentro de um mesmo nível energético;

Eles respeitam níveis ou grupos quânticos, assim como, dentro

desses níveis, estão sujeitos a subníveis ou subgrupos específicos.

O nível energético ocupado por cada elétron obedece, inicialmente, a

uma estrutura de níveis ou camadas quânticas principais, designada por

números quânticos principais (n), cujos valores são: 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7;

Esta sequencia diz respeito ao sentido crescente dos níveis quânticos

representada pelas letras K (n = 1), L (n = 2), M (n = 3), N (n = 4),

O (n = 5), P (n = 6) e Q (n = 7);

Assim, elétrons que pertençam ao nível quântico K pertencem ao

primeiro nível quântico (n = 1), de menor energia em relação aos

demais níveis.

Números quânticos:

09/03/2015

7


ESTRUTURA ATÔMICA DO ÀTOMO

Números máximos de elétrons em um dado nível quântico:

Números quânticos

K L M N O P Q

2 8 18 32 32 18 2

Subníveis de energia:

Nos átomos dos elementos conhecidos, podem ocorrer 4 subníveis possíveis (para cada nível

quântico), designados sucessivamente pelas letras:

s (“sharp”) => é o subnível de menor energia e o número máximo de elétrons desse

subnível é igual a 2;

p (“principal”) => tem maior nível energético que “s” e pode ter no máximo 6 elétrons;

d (“diffuse”); tem maior nível energético que “p” e “s” e pode ter um máximo de 10

elétrons;

f (“fundamental”) => subnível de maior energia em um dado nível, podendo ter, no máximo,

14 elétrons.

CIE

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS




Para se dar a configuração eletrônica de um

átomo, colocam-se os elétrons,

primeiramente, nos subníveis de menor

energia.

Exemplo : Sódio (Na) - elemento de n°

atômico 11

Na: 1s2 2s2 2p6 3s1

Configuração eletrônica de um átomo :

Estrutura eletrônica do Na, mostrando

as camadas ou níveis quânticos K, L e

M com seus elétrons (em vermelho).

Valência do átomo:

A valência de um átomo está relacionada com a

habilidade do átomo para entrar em

combinação química com outros elementos,

sendo frequentemente determinada pelo

número de elétrons na camada mais externa,

em especial nos subníveis “s p”.

Camada mais externa =

camada de valência

(importante no tipo de

ligação química que

átomo desenvolverá)

09/03/2015

8

CIE

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS




“Os átomos tendem a buscar um arranjo altamente estável de 8

elétrons na camada de valência (exceto H e He que se estabilizam

com 2 elétrons)”

Valência baixa (em geral < 3) : átomos perdem elétrons da

camada de valência;

Valência alta (de 5 a 7) : átomos recebem elétrons na

camada de valência;

Valência 4: em geral há compartilhamento de elétrons.

CIE

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS


LIGAÇÕES ATÔMICAS

• Ligação iônica: Bons isolantes térmicos e elétricos. Predominante nos

cerâmicos.

• Ligação covalente: Materiais são bons isolantes térmicos e elétricos,

Ligação bastante comum nos polímeros e materiais cerâmicos.;

• Ligação metálica: Apresentam boa capacidade de deformação e

tratamentos térmicos; Comportam-se com boa ductilidade; Ligação não-

direcional, geralmente forte.

Ligações primárias (fortes):

Ligações secundárias – forças de van der Waals:

• Moléculas polares;

• Dipolos induzidos;

• Pontes de hidrogênio.

O tipo de ligação interatômica influencia nas propriedades dos materiais. Os

elementos se ligam para formar os sólidos com uma configuração mais estável:

geralmente oito elétrons na camada de valência (= gases nobres He , Ne , Ar , Kr , Xe ,

Rn)

09/03/2015

9

CIE

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS


LIGAÇÕES ATÔMICAS

As interações atômicas ocorrem porque, uma das leis que regem a matéria, é

de que os materiais tendem a estabilidade, ou seja, a um mínimo nível

energético. No caso de estarem ligados quimicamente, há um decréscimo em

seu nível energético, favorecendo a uma condição energética mais estável.

As ligações secundárias são muito mais fracas que as ligações metálicas,

iônicas e covalentes. A força de Van der Walls é uma força de atração muito

fraca que tem sua origem na atração dos núcleos positivamente carregados de

cada molécula pelos elétrons de outra molécula. Este tipo de ligação tem sua

importância ressaltada nos polímeros (plásticos).

Tanto a força de Van der Walls como as pontes de hidrogênio são facilmente

formadas e facilmente rompidas.

Embora seja tratado isoladamente cada um dos tipos de ligação, muitos

materiais podem apresentar mais de uma ligação simultaneamente.

CIE

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS



ENERGIA DE LIGAÇÃO

A energia de ligação é, por definição, a energia mínima requerida

para criar ou para quebrar a ligação.

Ligação Energia de ligação (kJ/mol)

Iônica 625 – 1550

Covalente 520 – 1250

Metálica 100 – 800

Forças de van der Waals < 40

Faixas de energia em função do tipo de ligação atômica.

09/03/2015

10

CIE

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS



LIGAÇÕES ATÔMICAS CARACTERÍSTICAS

DOS PRINCIPAIS MATERIAIS

Materiais Tipo de ligação

predominante Informações gerais

Cerâmico

e

Vidros

Iônica, mas às

vezes aparece em

conjunto com

ligações

covalentes fortes.

Cerâmicas em geral são duras e frágeis, com

baixa ductilidade e baixas condutividades elétrica

e térmica – não existem elétrons livres, e ligações

iônicas e covalentes têm alta energia de ligação.

Com relação aos materiais cerâmicos, tem-se

que suas propriedades de resistência ao desgaste,

resistência ao calor, baixo coeficiente de atrito e

baixo peso são vantajosos do ponto de vista de

eficiência mecânica.

Como características os cerâmicos apresentam

elevada dureza, grande resistência mecânica em

temperaturas elevadas, porém manifestam grande

grau de fragilidade.

Tipos predominantes de ligação em função do tipo de material e outras informações.

CIE

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS







Metais Metálica

Metais apresentam elevadas ductilidade e

condutividades elétrica e térmica – os elétrons

livres transferem com facilidade carga elétrica e

energia térmica.

Por apresentarem elétrons livres nas últimas

camadas de valência, tem importância

fundamental quando as propriedades específicas

de aplicação dos mesmos são condução térmica

e elétrica.

Como exemplo de materiais não metálicos e

que podem fazer parte da composição dos

metais temos o carbono, o nitrogênio e o

oxigênio.


09/03/2015

11

CIE

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS








Polímeros

Covalente, mas às

vezes existem ligações

secundárias entre

cadeias.

A origem da composição dos

materiais poliméricos é orgânica, ou

seja, constituídos de longas cadeias

carbônicas, compondo moléculas.

Polímeros podem ser pouco dúcteis e,

em geral, são pobres condutores

elétricos. Se existirem ligações

secundárias, podem ter sua

ductilidade bastante aumentada, com

quedas de resistência e do ponto de

fusão.

CIE

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS








Semicondutores

Covalente, mas alguns

compostos

semicondutores têm

elevado caráter iônico.

Semicondutores em geral têm baixas

ductilidade e condutividade elétrica

em função das ligações covalentes e

iônicas.

09/03/2015

12

CIE

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS



ARRANJOS ATÔMICOS – ESTRUTURA DOS MATERIAIS

Os arranjos atômicos, que propiciam a formação dos materiais, podem

ser de três tipos básicos, gerando, então, três classes estruturais

principais:

• Estruturas moleculares;

• Estruturas cristalinas;

• Estruturas amorfas.

CIE

NC

IAS

DO

S M

AT

ER

IAIS



MICROESTRUTURA DOS MATERIAIS

COMENTÁRIOS SOBRE ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO

MICROESTRUTURAL

09/03/2015

13

MIC

RO

ES

TR

UT

UR

A

MICROSCÓPIA ÓTICA : EXEMPLO NA INVESTIGAÇÃO

DE MINERAIS SULFETOS

Legenda:

Po= pirrotita;

Py= pirita;

Cpy= calcopirita;

Bo = bornita;

Ptl: Pentlandita

MIC

RO

ES

TR

UT

UR

A

CARACTERIZAÇÃO PETROGRÁFICA E MINERALÓGICA

DOS AGREGADOS E MATERIAIS ROCHOSOS

visão geral do agregado graúdo representado por uma rocha granítica formada

principalmente por plagioclásio (1), microclínio (2) e quartzo (3) com biotita

restrita (4), que às vezes está associada com epidoto e allanita (5).

09/03/2015

14

MEV - DOT MAPPING

Grão de pirrotita

analisado

Pirrotita observada

pelo MEV

FASE

Elementos

Mg

MIC

RO

ES

TR

UT

UR

A

MICROESTRUTURA COM NEOFORMAÇÕES

IDENTIFICADAS POR MEV

Rosáceas da RAA

09/03/2015

15

PR

OP

RIE

DA

DE

S D

OS

MA

TE

RIA

IS



PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

Os critérios que um engenheiro deve adotar para selecionar um

material:

- condições de serviço e propriedades requeridas para tal aplicação,

- fatores de degradação de propriedades, como temperatura, agentes

corrosivos, radiações,

- propriedades de interesse e qual o desempenho e limitações no uso,

disponibilidade de matéria-prima e viabilidade técnica de

processamento,

- impacto ambiental e reciclabilidade após uso;

- custo total.

PR

OP

RIE

DA

DE

S D

OS

MA

TE

RIA

IS



PROPRIEDADES DOS

MATERIAIS

09/03/2015

16


PROPRIEDADES GERAIS DOS MATERIAIS

a) seco em estufa: isento de umidade livre, quer seja na superfície externa ou

umidade interna, expelidas pelo calor;

b) seco ao ar: sem umidade superficial, mas com alguma umidade interna;

c) saturado com superfície seca (sss): o agregado é considerado na condição de s.s.s.

quando, durante o amassamento, não absorver nenhuma parte da água adicionada e

nem contribui com qualquer de sua água contida, na mistura. Qualquer agregado na

condição de s.s.s. possui água absorvida (água mantida aderente à superfície por ação

físico-química) na sua superfície, desde que esta água não possa ser removida

facilmente do agregado;

d) úmido: com água livre em excesso, o que contribui para alterar o teor de água da

mistura.

Considerações iniciais sobre a umidade dos agregados (exemplo!) P

RO

PR

IED

AD

ES

ME

CÂ

NIC

AS

DO

S M

AT

ER

IAIS



Considerações iniciais sobre a umidade dos agregados (exemplo!)

Ab sorção efet iva

C apaci dade de a bsorção Umida de superfic ial

Umi dade to tal

Vazios

in ternos

Vazios

ex ternosÁgua

absorv ida

Água

liv re

(a) (b ) (c) (d )

PR

OP

RIE

DA

DE

S M

EC

ÂN

ICA

S D

OS

MA

TE

RIA

IS

09/03/2015

17




A relação entre a massa e o volume dos materiais permite caracterizar

objetivamente alguns materiais de construção civil.

A massa corresponde à quantidade de matéria encerrada num corpo e a

unidade utilizada para a quantificar é quilograma (kg).

A unidade utilizada para quantificar o peso de um corpo é quilograma força

(kgf).

PRINCIPAIS GRANDEZAS:

Volume aparente, V (ou volume total): representa o volume aparente de um corpo

consideram-se o volume de matéria e o volume dos vazios nele encerrados:

V=Vr + Vv

V Volume aparente (m³)

Vr Volume absoluto (m³)

Vv Volume de vazios (m³).

PR

OP

RIE

DA

DE

S M

EC

ÂN

ICA

S D

OS

MA

TE

RIA

IS



PRINCIPAIS GRANDEZAS (Continuação):

Volume absoluto, Vr (ou volume real): corresponde ao volume ocupado pela

matéria, não se considerando o volume de vazios desse corpo;

Vr =V – Vv

Massa específica: é a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, excluindo

os poros permeáveis.

Massa específica aparente: É a relação entre a massa do agregado seco e seu volume,

incluindo os poros permeáveis.

Massa específica relativa: É a relação entre a massa da unidade de volume de um

material, incluindo os poros permeáveis e impermeáveis, a uma temperatura

determinada, e a massa de um volume igual de água destilada, livre de ar, a uma

temperatura estabelecida.;

Densidade: relaciona a massa de um corpo com a massa de igual volume de água a

uma temperatura de 4º C;

Porosidade: corresponde ao quociente entre o volume de vazios e o volume

aparente (expresso em %).

PR

OP

RIE

DA

DE

S D

OS

MA

TE

RIA

IS

09/03/2015

18



PRINCIPAIS GRANDEZAS (Continuação):

O conceito de massa específica relativa pode ser aplicado tanto à massa específica,

quanto à massa específica aparente, dividindo-se os resultados obtidos pela massa

específica da água a uma determinada temperatura. A massa específica relativa é uma

grandeza adimensional, devendo ser expressa sempre em função da temperatura.

Quando determinada de acordo com esta Norma, deve ser expressa com duas casas

decimais.

A norma NBR NM 52 (ABNT, 2002) traz ainda que agregado saturado superfície seca

refere-se a condição onde as partículas de agregado culminaram suas possibilidades de

absorver água e mantém a superfície seca.

PR

OP

RIE

DA

DE

S D

OS

MA

TE

RIA

IS


PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS

PR

OP

RIE

DA

DE

S M

EC

ÂN

ICA

S D

OS

MA

TE

RIA

IS

TENSÃO E DEFORMAÇÃO DOS MATERIAIS

Os materiais, quando submetidos a um esforço de natureza mecânica

tendem a deformar-se.

Conforme a sua natureza, o comportamento varia durante a

deformação. Podem apresentar apenas deformação elástica até a

ruptura, como no caso de elastômeros, ou sofrer apreciável

deformação plástica antes da ruptura, como nos metais e

termoplásticos.

A deformação elástica é resultado de uma pequena elongação ou

contração do retículo cristalino na direção da tensão (tração ou

compressão) aplicada.

A resistência mecânica de um material é caracterizada pelo parâmetro

chamado tensão, que é a resistência interna de um corpo a uma força

externa aplicada sobre ele, por unidade de área.

09/03/2015

19



P

RO

PR

IED

AD

ES

ME

CÂ

NIC

AS

DO

S M

AT

ER

IAIS

TENSÃO E DEFORMAÇÃO DOS MATERIAIS (observações!)

Deve-se observar que a tensão tem a dimensão de força por unidade de

área e a deformação é uma grandeza adimensional.

A tensão pode ser relacionada com a deformação através da equação

correspondente a lei de Hooke, onde a constante E é uma constante do

material denominada módulo de elasticidade.

Quanto mais intensas as forças de atração entre os átomos, maior é o

módulo de elasticidade E.

Qualquer elongação ou contração de uma estrutura cristalina em uma

direção, causada por uma tensão, produz uma modificação na dimensão

perpendicular (lateral).



O dimensionamento estrutural de uma edificação só é possível quando se

conhecem as propriedades mecânicas dos materiais que vão ser utilizados na sua

construção.

Qualquer corpo quando é submetido à ação de uma solicitação exterior (força

ou momento) sofre uma deformação, que podem ter caráter reversível ou

irreversível.

Em cada secção o esforço distribui-se pela área de sua aplicação. Se a área da secção

transversal é pequena, o esforço será grande; se a área aumentar, o esforço diminuirá. A

relação entre as forças aplicadas numa determinada secção e a sua área designa-se por

tensão, s.

PR

OP

RIE

DA

DE

S M

EC

ÂN

ICA

S D

OS

MA

TE

RIA

IS

09/03/2015

20

PR

OP

RIE

DA

DE

S M

EC

ÂN

ICA

S D

OS

MA

TE

RIA

IS



Principal propriedade: Resistências à compressão e módulo de

elasticidade.

Repassar texto elaborado sobre considerações do módulo de elasticidade do concreto!!!

NBR 8522 (ABNT, 2008)

Tensão é a relação entre a carga aplicada e a área

resistente.

A tensão é expressa em kgf/cm² ou N/m²=Pa, é mais

usual expressar em MPa=N/mm².

A TENSÃO ACEITÁVEL, PARA CADA MATERIAL, É OBTIDA PELA TENSÃO

DE RUPTURA MINORADA POR UM COEFICIENTE DE SEGURANÇA.

Deformação é definida como a relação entre a variação de comprimento (após aplicar

determinada carga no material) e o comprimento inicial (base de comprimento marcado

no material) conforme a seguinte equação:

Onde L0 é o comprimento inicial e

Lf é o comprimento final após aplicar

determinada solicitação no material.




DUCTILIDADE: Deformação plástica total até o ponto de ruptura

Metais => “facilidade do metal de se transformar em fio”

Medidas da ductilidade:

- Alongamento (%)

- Estricção (%)

A ductilidade é a propriedade que representa o grau de

deformação que um material suporta até o momento de sua

fratura. Materiais que suportam pouca ou nenhuma

deformação no processo de ensaio de tração são

considerados materiais frágeis. Isto é quando por exemplo

um plástico é rasgado ao meio, esse processo entre estica-

lo até rasga-lo é chamado de ductibilidade.

A ductilidade reflete na

capacidade de se deformar o

material. O materila Fragil

possui ruptura brusca, sendo

pouco ou quase nada ductil.

PR

OP

RIE

DA

DE

S M

EC

ÂN

ICA

S D

OS

MA

TE

RIA

IS

09/03/2015

21




DUREZA:

Resistência da superfície do material à penetração ou à

resistência do material ao risco

Ex: Material duro => diamante

Obs.: o material pode ter alta dureza, alta resistência

mecânica, mas ter comportamento frágil.

PR

OP

RIE

DA

DE

S M

EC

ÂN

ICA

S D

OS

MA

TE

RIA

IS




TENACIDADE:

Medida da energia necessária para romper o material

“ energia absorvida no estado elastoplástico”

PR

OP

RIE

DA

DE

S M

EC

ÂN

ICA

S D

OS

MA

TE

RIA

IS

09/03/2015

22




RESILIÊNCIA: Mesmo conceito de resiliência, só que no regime

plástico.

Energia absorvida no estado elástico e representa a capacidade do material

se deformar elasticamente, sem atingir o regime plástico.

Resiliência refere à propriedade de que são dotados

alguns materiais, de acumular energia quando exigidos ou

submetidos a tensões sem ocorrer ruptura. Após a tensão

cessar poderá ou não haver uma deformação residual

causada pela histerese do material

A resiliência é a capacidade que o material tem de reter

energia enquanto se deforma elasticamente e quando livre

da tensão devolver esta energia. O módulo de resiliência é

calculado através da área do gráfico onde ocorre o

comportamento elástico.

PR

OP

RIE

DA

DE

S M

EC

ÂN

ICA

S D

OS

MA

TE

RIA

IS



CONSIDERAÇÕES FINAIS

Na prática a importância do conhecimento da deformação elástica na maioria das peças,

estruturas e equipamentos que fabricamos é que estas não devem sofrer modificações na

sua forma com o tempo. Por exemplo, não queremos montar um telhado sobre uma

estrutura metálica, e o peso deste telhado deformar algumas tesouras, podendo ocasionar

um efeito catastrófico. Por isto, projetamos esta estrutura para suportar apenas

deformação elástica.

A capacidade dos metais de serem deformados de modo permanente é chamada de

plasticidade. Portanto, deformação plástica é aquela que ocorre quando um carregamento

causa um deslocamento permanente, ou seja, a retirada da tensão não implica no retorno

dos planos cristalinos as suas posições originais.

RESUMO DAS PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS

a) Resistência mecânica – pode-se conceituar resistência mecânica como sendo a

capacidade do material de resistir a esforços de natureza mecânica, como tração,

compressão, cisalhamento, torção, flexão entre outros, sem romper e/ou se deformar. O

termo “resistência mecânica”, porém abrange na prática um conjunto de propriedades que

o material deve apresentar, dependendo da aplicação ao qual se destina. É muito comum

para efeito de projeto relacionar diretamente a resistência mecânica com resistência à

tração do material.

PR

OP

RIE

DA

DE

S M

EC

ÂN

ICA

S D

OS

MA

TE

RIA

IS

09/03/2015

23



CONSIDERAÇÕES FINAIS

RESUMO DAS PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS (Continuação)

b) Elasticidade – é a capacidade que o material apresenta de deformar-se

elasticamente. A deformação elástica de um material ocorre quando o material é

submetido a um esforço mecânico e o mesmo tem suas dimensões alteradas, e

quando o esforço é cessado o material volta às suas dimensões iniciais;

c) Ductilidade e/ou plasticidade – é a capacidade que o material apresenta de

deformar-se plasticamente (ou permanentemente) antes de sua ruptura. Nota-se

que houve deformação plástica de um material quando este é submetido a um

esforço mecânico e o mesmo tem suas dimensões alteradas, e quando o esforço é

cessado o material não retorna à sua dimensão inicial.

d) Dureza – A dureza possui várias definições. Talvez a que mais se adapte ao

nosso curso seja: dureza é a medida da resistência que o material possui a

deformação plástica localizada.

e) Tenacidade – é a capacidade que o material possui em absorver energia

antes de sua ruptura. Dentro deste mesmo conceito pode-se associar a tenacidade

com a resistência ao impacto.

PR

OP

RIE

DA

DE

S M

EC

ÂN

ICA

S D

OS

MA

TE

RIA

IS

NO

RM

AL

IZA

ÇÕ

ES



NORMAS E ORGANISMOS RELACIONADOS COM OS


Para aferir todas as intervenções no domínio dos materiais de

construção existem as Normas. As Normas são documentos do

domínio público com funções diversas, mas que relativamente aos

materiais de construção visam a satisfação de alguns dos seguintes

objetivos:

estabelecer regras para cálculos ou métodos para a execução dos

trabalhos;

especificar características de materiais e meios de as controlar;

descrever pormenorizadamente procedimentos de ensaios;

estabelecer dimensões e tolerâncias de materiais e produtos;

criar terminologia técnica específica e atribuir convenções

simbólicas em desenhos;

definir classes de produtos ou materiais.

09/03/2015

24

NO

RM

AL

IZA

ÇÕ

ES





Em todos os países existem organismos responsáveis pela realização de

normas:

ABNT NBR – Associação Brasileira de Normas Técnicas

ISO – Organização Internacional de Normalização

ASTM – American Society for Testing Material

BS – British Standards Institution

ACI – American Concrete Institute

UNE – União das Normas Espanholas

NP – Normas Portuguesas – Instituto Português da Qualidade

ATIC / ONS – Associação Técnica da Indústria do Cimento /

Organismo de Normalização Setorial (portugal).

PCA – Portland Cement Association

NO

RM

AL

IZA

ÇÕ

ES





DIN – Deutsche Normenausschuss

CEN – Comissão Europeia de Normalização

LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil

IETCC – Instituto Eduardo Torroja de la Construcción y del Cemento

CEB – Comissão Europeia de Betão

RILEM – Reunião Internacional de Laboratórios de Ensaios de

Materiais

CSTB – Centro Científico e Tecnológico de Edifícios (França)

LCPC – Laboratório Central de Pontes e Estradas (França)

CEMBUREAU – Associação Europeia de Cimento

AFNOR – Associação Francesa de Normalização

09/03/2015

25

Eng. Civil, MSc. Danilo Gonçalves Batista

AULAS 2 e 3

Aula 2 e 3 -Ciencias Dos Materiais e Propriedades Dos Materiais

Documents

Transcript of Aula 2 e 3 -Ciencias Dos Materiais e Propriedades Dos Materiais