Materiais-Tecnicas-e-Tecnologias-de-Construcao-Aula-1-Principios-da-Ciencia-dos-Materiais

Materiais técnicas e tecnologias de construção Aula 1 Princípios de Ciência dos Materiais aplicados a materiais de construção Professor Dimas Alan Strauss Rambo São Paulo 16 de agosto de 2024 Cronograma 2 QUI PRÁTICA 15ago Introdução à UC Apresentação de objetivos e metas de compreensão Apresentação do laboratório equipamentos e regras Grandezas e unidades de medida conversão de unidades 22ago Aula prática geral massa específica massa unitária volume de vazios esferas de vidro Montar grupos 29ago Aula prática cimento análise de consistência pasta convencional pasta com dispersante pasta com acelerador tempo de pega pasta com acelerador moldar 4 cps para resistência à compressão 05set Aula prática agregados análise granulométrica determinação da umidade massa específica massa unitária inchamento 12set Aula prática concreto fresco produção de concreto sem aditivo com dispersante e com incorporador de ar Medir abatimento e massa específica e calcular teor de ar incorporado De cada concreto moldar 2 cps para ensaio de compressão 19set Aula prática concreto endurecido dosagem moldagem de traço rico médio e pobre 6 cps cilíndricos com cada 26set Aula prática concreto endurecido dosagem rompimento do traço rico médio e pobre 2 cps cilíndricos de cada traço por hora 03out Aula de exercícios de dosagem de concreto 10out Aula prática de argamassas índice de consistência massa específica estado fresco moldar 1 conjunto de 3 cps prismáticos para tração na flexão e compressão Argamassas 13 16 19 17out A1 24out Atividades de laboratório para a A3 moldagens de argamassas para a A3 31out Aula prática aço ensaios de tração de barras de CA50 CA60 CA60 tratada termicamente Fazer as marcações para medir deformações Atividades de laboratório para a A3 ruptura das argamassas moldadas para a A3 07nov Feedback da A3 por grupos Ensaios dos cps de argamassa pulso ultrassônico tração na flexão compressão 14nov Atividades de laboratório para a A3 moldagens de argamassas para a A3 21nov Feedback da A3 por grupos 28nov A2 05dez Feedback da A3 por grupos 12dez Expo São Judas 19dez Lançamento de notas Cronograma 3 SEX TEÓRICA 16ago Introdução à UC Apresentação de objetivos e metas de compreensão Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais aplicados aos materiais de construção 23ago Ligantes cimentos e adições Composição e classificação Hidratação e microestrutura Desenvolvimento de propriedades mecânicas 30ago Agregados para concretos e argamassas Composição classificação e caracterização Normatização para ensaios de caracterização de cimento e agregados 06set Concreto no estado fresco Características e propriedades Processo de cura Retração plástica e por secagem Aditivos para concreto 13set Concreto no estado endurecido Características e propriedades Resistência mecânica Módulo de elasticidade 20set Dosagem de Concreto Método do IBRACON 27set Dosagem de Concreto Método do IBRACON 04out Argamassas Características e propriedades Tipos e aplicações 11out Aula de revisão para a A1 18out A1 25out Aço para construção Características e propriedades Processamento 01nov Cerâmicas Vidros 08nov Polímeros e madeira Características e propriedades Processamento 15nov Feriado 22nov Materiais compósitos 29nov Concretos especiais 06dez Feedback da A3 por grupos 13dez Expo São Judas 20dez Lançamento de notas Competências Receber e inspecionar a aplicação de argamassas e de concreto Projetar e executar instalações de canteiro de obras especificando o uso de materiais técnicas e tecnologias construtivas Especificar e fiscalizar serviços de alvenaria concreto aço e madeiras Projetar e especificar os sistemas de fôrmas Projetar e executar telhados e coberturas Acompanhar a execução das instalações prediais Especificar revestimentos isolamentos térmicos e acústicos Especificar o sistema de esquadrias ferragens e vidraçaria Atender aos requisitos de desempenho de edificações habitacionais Identificar manifestações patológicas em elementos de vedação estruturas revestimentos Cronograma de aulas Competências 4 Apresentação Linha de pesquisa 5 Compósitos cimentícios reforçados com tecidos TRC BARHUM and MECHTCHERINE 2014 Linha de pesquisa Linha de pesquisa 6 Alinhamento magnético de fibras de aço em matrizes cimentícias Linha de pesquisa Fibras randomicamente distribuídas Fibras orientadas magneticamente Linha de pesquisa 7 Linha de pesquisa Empresa de engenharia 9 Ciência dos materiais 10 Ciência dos materiais investigação da correlação entre estrutura e propriedades Do que depende o macrocomportamento de um material Cristal único transparente Múltiplos cristais vazios opaco Quando algumas ligas metálicas normalmente dúcteis são resfriadas até temperaturas relativamente baixas elas ficam suscetíveis a uma fratura frágil ou seja elas experimentam uma transição de dúctil para frágil com o resfriamento através de uma faixa de temperatura crítica Os navios da classe Liberty foram construídos com um aço que experimentava uma transição de dúctil para frágil Alguns deles foram posicionados no gelado Atlântico Norte onde o metal originalmente dúctil experimentava fratura frágil quando as temperaturas caíam abaixo da temperatura de transição Os cantos das escotilhas a porta eram cantos vivos esses cantos atuaram como pontos de concentração de tensões em que podia haver a formação de trincas Figura 13 O navio classe Liberty SS Schenectady que em 1943 falhou antes de deixar o estaleiro Reimpresso com permissão de Earl R Parker Brittle Behavior of Engineering Structures National Academy of Sciences National Research Council John Wiley Sons Nova York 1957 Engenharia de materiais 12 Engenharia de materiais com base nas correlações estruturapropriedade desenvolver um material com determinado desempenho Estrutura Propriedades Desempenho Processamento Classificação dos materiais 13 Segundo a microestrutura 3 classes Metais Cerâmica Polímeros Grupos em constante crescimento na Engenharia Compósitos Semicondutores Biomateriais Resistência MPa Densidade gcm³ Classificação dos materiais 14 Ligações químicas 15 Ligações químicas Metais 17 Normalmente são combinações de elementos metálicos ligas Elétrons não localizados livres Propriedades Bons condutores de eletricidade e calor Não são transparentes à luz visível Alta resistência e deformabilidade Cerâmicas 18 Combinação de elementos metálicos e nãometálicos Ligações iônicas e covalentes Propriedades Isolantes elétricos e térmicos Alta resistência ao calor e a ambientes agressivos Alta resistência mecânica mas frágeis Polímeros 19 Macromoléculas normalmente orgânicas Ligações covalentes e interação intermolecular Propriedades Isolantes elétricos maioria Baixa densidade Alta deformabilidade maioria Deformação 20 Metais Cerâmicas Polímeros Qual curva representa o comportamento de cada material Tensão Deformação Estrutura X propriedades 21 Material Tipo de ligação Cristalinidade Informações gerais Metais Metálica Cristalino Elevada ductilidade condutividade térmica e elétrica Os elétrons livres transferem carga elétrica e energia térmica com facilidade Cerâmicas e vidros Iônica e covalentes fortes Amorfo cristalino Duras e frágeis baixa ductilidade condutividade térmica e elétrica Não existem elétrons livres e ligações iônicas e covalentes têm alta energia Polímeros Covalentes e secundárias Amorfo semicristalino Dúcteis e baixa condutividade elétrica aprimorada se houver ligações secundárias Estrutura X propriedades Density gcm³ logarithmic scale Metals Platinum Silver Copper IronSteel Titanium Aluminum Magnesium Ceramics ZrO2 Al2O3 SiC Si3N4 Glass Concrete Polymers PTFE PVC PS PE Rubber 22 Estrutura X propriedades Stiffness Elastic or Youngs Modulus in units of gigapascals logarithmic scale Metals Tungsten IronSteel Titanium Aluminum Magnesium Ceramics SiC Al2O3 Si3N4 ZrO2 Glass Concrete Polymers PVC PS Nylon PTFE PE Rubbers 23 Estrutura X propriedades Strength Tensile Strength in units of megapascals logarithmic scale Metals Steel alloys Cu Ti alloys Aluminum alloys Gold Ceramics Si3N4 SiC Al2O3 Glass Polymers Nylon PS PVC PE PTFE 24 Estrutura X propriedades Electrical Conductivity in units of reciprocal ohmmeters logarithmic scale Metals Ceramics Polymers 25 Responda O que é concreto Quais propriedades deste material são importantes para a engenharia 26 Responda O que é concreto Quais propriedades deste material são importantes para a engenharia Material cerâmico Concreto Cimento água agregado miúdo agregado graúdo Argamassa Cimento água agregado miúdo Pasta Cimento água Propriedades no estado endurecido resistência à compressão tração flexão estados multiaxiais de tensão impactos fadiga deformabilidade condutividade térmica velocidade de propagação de ondas sonoras atenuação etc Propriedades no estado fresco trabalhabilidade tempo de pega viscosidade tensão de escoamento etc Durabilidade frente à agentes agressivos temperatura umidade gelodegelo etc 27 Propriedades mecânicas dos materiais Comportamento mecânico nada mais é que a resposta mecânica do material para uma determinada carga atuante Inicialmente vamos introduzir os conceitos de algumas das principais propriedadescaracterísticas mecânicas dos materiais Tensão Deformação relativa Elasticidade 28 Resistência à compressão do concreto 29 httpsyoutubec7U91LbKFjI Tensão Tratase de uma grandeza que correlaciona a força aplicada à um corpo e a área na qual a força está atuando Um caso particular e bastante comum na engenharia é o de tensão uniaxial o qual se caracteriza pela aplicação de uma força F uniformemente distribuída sobre uma área A Nesse caso a tensão mecânica uniaxial é representada por um escalar designado com a letra grega σ sigma e é dada por 𝝈 𝑭𝒐𝒓ç𝒂 Á𝒓𝒆𝒂 𝑭 𝑨 Unidades utilizadas para tensão Pa Nm² MPa 106 Pa ou MPa Nmm² 30 Força 𝐴 𝜋𝑟2 Tensão 31 Qual dos materiais é solicitado pela menor tensão Força Força Tensão 32 Um corpodeprova de concreto de 10 cm de diâmetro e 20 cm de altura foi submetido a um ensaio de resistência à compressão axial em uma máquina de testes universal A ruptura do corpo de prova se deu para uma carga de 200000 N 200 kN Determine a tensão de ruptura deste concreto MPa Força uniformemente distribuída Tensão 33 Área 1002 7854 mm2 4 Carga 200000 N Tensão 200000 N 7854 mm2 Tensão 254 MPa Nmm² Força uniformemente distribuída 𝐴 𝜋𝑟2 Deformação O nível de deformação de uma estrutura depende da magnitude da tensão imposta O variação do comprimento total de um corpo submetido a uma força axial é designada pela letra grega δ delta ou ainda ΔL Já a relação entre a variação do comprimento e o comprimento inicial é denominada deformação relativa ou específica representada pela letra grega ε epsilon 34 Deformação 35 0 L L mm mm Aresistente F ΔL L0 Adimensional Sem unidade física Usar nos cálculos sempre em mmmm Pode ser expressa em porcentagem multiplicando o valor adimensional por 100 Deformação 36 Um corpodeprova de concreto 10 cm de diâmetro e 20 cm de altura foi destinado à determinação do módulo de elasticidade Carregaram o corpo de prova até 30 da carga de ruptura que foi de 666666 N e mediram um delta de 007 mm com um extensômetro com base de medida de 100 mm Determine a deformação deste corpo de prova para este nível de carga Deformação 37 Ɛ 007 100 00007 mmmm Ou 007 Elasticidade 38 A elasticidade é a capacidade que o material deve ter de se deformar quando submetido a um esforço e de voltar à forma original quando o esforço termina Elasticidade macroscópica valor médio das deformações microscópicas Implica em mudança de espaçamento interatômicointermolecular Espaçamento interatômico 39 Van Vlack 4ed Atração permanece devido as ligações formadas pelos átomos Repulsão aumenta substancialmente Atração prevalece até certo ponto Força de repulsão se iguala à gravitacional Elasticidade no concreto 40 O concreto é considerado um material elástico não linear Elasticidade no concreto 41 Leitura da deformação em a e b só após 3 ciclos completos 03fc Exercício prático 42 Atividade 1 Excel Curvas de resistência à compressão do concreto em várias idades