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Prova P2 PCC2342 2009 1ª. Questão (metais e aço) Parte A. Durante o projeto de uma cobertura para um grande salão de exposições, foi analisada a possibilidade de se utilizar uma estrutura de alumínio para a cobertura, sendo esta apoiada em pilares de concreto. Durante a análise do sistema de fixação cogitou-se a possibilidade de utilizar componentes de alumínio embutidos no próprio concreto. Você aprova esta solução? Por quê? Parte B. Foi realizado um ensaio de tração em um vergalhão de aço de diâmetro nominal de 8mm. O comprimento da barra ensaiada foi de 50 cm e sua massa 202 g. Durante o ensaio foi utilizado um extensômetro com base de medida de 25mm. Foram obtidos os seguintes resultados: a. Carga máxima atingida no ensaio = 32924 N. b. Comprimento alongado em 10Ф = 86,4mm c. Na tabela 1 abaixo estão os pares ordenados de carga e deformação medidas. deformação (mm) 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,6 2
carga (N) 3897 7856 11666 15425 19172 23319 27378 27478 27578 27678 29127 30176 31175 32324 32924
Pede-se: a. A tensão de escoamento do aço. b. A tensão de ruptura do aço. c. O seu módulo de elasticidade. d. O alongamento em 10Ф. e. Este aço foi encruado? Justifique. f.
Possível classificação do aço.
Tabela 2: Exigências da norma para o aço durante o ensaio de tração direta. CATEGORIA CA-25
fy (MPa) 250
fst (MPa) 1,20fy
Along. 10φ φ (%) 18
CA-50 CA-60
500 600
1,10fy 1,05fy e >660
8 5
Gabarito: Parte A. Não, pois o alumínio fica despassivado no meio alcalino do concreto e possui coeficiente de dilatação térmica muito elevado o que inviabiliza a utilização do mesmo embutido no concreto.
Parte B. a. cálculo da área = m/(γ.L) = 202/(7,85 . 50) = 0,515cm2 = 51,5mm2 cálculo das deformações considerando L0 = 25mm (ε=ΔL/L0) deformação (mm) 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,6 2
carga (N) 3897 7856 11666 15425 19172 23319 27378 27478 27578 27678 29127 30176 31175 32324 32924
def. esp (m/m) 0,0004 0,0008 0,0012 0,0016 0,002 0,0024 0,0028 0,008 0,016 0,024 0,032 0,04 0,048 0,064 0,08
tensão (MPa) 75,7 152,5 226,5 299,5 372,3 452,8 531,6 533,6 535,5 537,4 565,6 585,9 605,3 627,7 639,3
Da tabela, produz-se o gráfico abaixo: Do gráfico se obtém a tensão de escoamento para uma deformação específica total de 0,5% ou deformação plástica de 0,2% de 531,6MPa.
b. A tensão de ruptura, equivalente à tensão obtida com 0,08m/m de deformação é 639,3 MPa. c. O módulo de elasticidade é E = Δσ/ Δε = (372,3-299,5)/0,002-0,0016) = 182GPa. d. alongamento = 100 . (86,4 – 80) / 80 = 8% e. Não pois há um patamar de escoamento claro no gráfico. f. CA50 pois atendeu a tensão de escoamento, a tensão de ruptura e o alongamento.
2 – Plasticos a) Fotodegradação quebra de ligações pela ação da radiação UV termodegradação evaporação dos voláteis e degradação térmica do polimero pela ação das temperaturas elevadas; biodegradação decomposição de parcelas do plástico pela ação de microorganismos oxidação reação de frações do plástico com o oxigenio e ozonio, levando a enrijecimento da estrutura. (Mecanismos de degradação são processos provocados pela interação entre os materiais e os agentes de degradação( UV, altas temperaturas, microorganismos)
b) Os plásticos termofixos são de dificil reciclagem, pois a existencia de ligações covalentes entre as cadeias poliméricas impede que o aquecimento cause a plastificação do produto permitindo remoldagem, tal como ocorre nos termoplásticos c) Os elastomeros tem cadeias em formato espiralado. Quando submetidos a tensão em uma primeira etapa estas cadias são retificadas, mecanismo que permite grandes deformações.
3 MADEIRAS a) pela sua microestrutura, a madeira além da água de constituição e água livre, tem água de impregnação, que é a responsável pela retração na secagem e pela variação das propriedades mecânicas. A água impregna na estrutura da madeira, pela adsorção, e com isso afasta as fibras entre si e serve de lubrificação entre elas, diminuindo as propriedades mecânicas. Por isso, mesmo a madeira seca, num ambiente interno, tem uma umidade de equilíbrio superior a 12%. Pelo exposto, a influência da água de impregnação na direção longitudinal é pequena, aumentando na direção radial e sendo muito significativa na direção tangencial. b) A madeira com umidade elevada tem que ser seca com cuidados especiais para evitar os defeitos de uma secagem sem controle: descoloração, camada externa endurecida, empenos, fissuras e ruptura por contração anormal. Os cuidados com a secagem envolve a velocidade da mesma e a sua uniformidade. c) As placas de MDF são de madeira reconstituída de densidade média, geralmente com uma resina, portanto quando são entregues na obra, a sua umidade não necessita de controle. A preocupação é o armazenamento correto, sem os expor às intempéries.
Questão 4 – Tintas a) Os cálculos devem ponderar as variações de massa a 105 oC e de 105 oC a 450 oC, em relação à massa inicial de tinta líquida (Mi), como sendo respectivamente, o teor de voláteis e o teor de resina, restando a 450 oC a parcela de pigmentos inorgânicos, ou seja: •
Teor de voláteis = (Mi – M105)/Mi * 100;
•
Teor de resina = (M105 – M450)/Mi * 100;
•
Teor de pigmentos = (M450)/Mi * 100 = 100 – Teor voláteis – Teor resina.
Resultados (0,1 pto. por conta justificada): Tinta 1 2
Teor de voláteis (%) 51,3 53,6
Teor de resina (%) 20,6 13,0
Teor de pigmentos (%) 28,1 33,4
b) A tinta 2 é a de acabamento fosco, por conter maior teor de pigmentos, cujas partículas tornam a superfície do filme mais rugosa e com menor reflexão da luz incidente. (0,5 pto.) Obs.: na formulação de tintas, o controle dessa propriedade é feito através da relação entre o teor de pigmento e o total de sólidos no filme (resina + pigmentos), em volume (PVC – “pigment volume concentration”) ou massa (PWC – “pigment weight content”). No caso, o PWC seria de 58% para a tinta 1 e de 72% para a tinta 2. Esta justificativa é a mais adequada, mas aceitou-se como resposta também apenas a explicação física no parágrafo inicial e ilustrada nas transparências de aula.
c) A tinta com maior poder de cobertura por demão é a tinta 2, por conter maior teor de pigmentos, pois essas partículas têm a propriedade de colorir e cobrir o substrato, através da reflexão da luz, controlada e medida pelo seu índice de refração, propriedade esta que garante a opacidade do filme (poder de cobertura). (0,5 pto.) d) A tinta 1, por conter maior teor de resina acrílica deve ser menos permeável à umidade e é, em princípio, a mais apropriada para a pintura e proteção das fachadas elevadas, com 15 andares, em sistema construtivo de alvenaria estrutural de blocos de concreto com revestimento de argamassa. (0,3 pto.) A especificação da tinta poderia ainda ser baseada em um dos seguintes ensaios com vistas à comprovação do seu desempenho como sistema de pintura de proteção do substrato citado (0,3 ponto por ensaio): •
Permeabilidade à água, através do método do cachimbo;
•
Absorção capilar de água em superfície de área controlada;
•
Velocidade de secagem, por controle da perda de água por evaporação, em um dos ensaios acima;
•
Envelhecimento acelerado, por exposição em câmara com luz ultra-violeta e condensação de umidade;
•
Envelhecimento acelerado por exposição em câmara com melhor simulação de intemperismo, p.ex., tipo “weatherometer”;
Obs: Outros ensaios também aceitos com justificativas plausíveis foram: aderência, resistência ao manchamento, lavabilidade, suscetibilidade à formação de bolor e até envelhecimento natural.
