Características e Propriedades do Aço para Construção Civil

O aço é utilizado em estruturas de concreto armado para suprir a baixa resistência do concreto à tração, mas também contribui para a resistência à compressão.

De acordo com a norma NBR 7480, o aço para construção é classificado em barras (com diâmetro acima de 5,0 mm) obtidas por laminação a quente e fios (com diâmetro de 10,0 mm ou inferior) obtidos por trefilação. As classes de aço para concreto armado (CA) são definidas por sua resistência característica à tração (f_yk), sendo as mais comuns: CA-25 (250 MPa), CA-50 (500 MPa) e CA-60 (600 MPa).

- Aço com patamar de escoamento: obtido por laminação a quente e deformação a frio, utilizado em CA-25 e CA-50.

- Aço sem patamar de escoamento: com alongamento mínimo de 2,0%, obtido por trefilação, torção e estiramento, utilizado em CA-60.

- Massa específica: 7850 kg/m³

- Módulo de elasticidade (E): 210.000 MPa

- Coeficiente de dilatação térmica: 1,0 x 10^-5/ºC

- Resistência característica do aço (f_yk): 25 kN/cm²

- CA-25 e CA-50: obrigatoriamente nervuradas para aumentar a aderência ao concreto.

- CA-60: pode ser lisa ou nervurada.

- Ensaios mecânicos: tração (NBR 6152), dobramento (NBR 6153), tração em barra emendada (NBR 8548), fissuração do concreto (NBR 7477) e fadiga (NBR 7478).

- Marcações: as barras de aço possuem marcações para identificar o tipo de aço e o fabricante.

- Ensaio de dobramento: a barra deve suportar um dobramento de 180º sem romper ou fissurar na zona tracionada.

O diagrama tensão-deformação do aço para construção apresenta um comportamento elástico linear até atingir o limite de escoamento (f_yd), seguido por um patamar de escoamento e, posteriormente, um comportamento plástico até a ruptura.

A resistência de cálculo do aço (f_yd) é obtida dividindo a resistência característica (f_yk) por um coeficiente de segurança (γ_s):

f_yd = f_yk / γ_s

Os valores de γ_s são definidos pelas normas técnicas, sendo 1,15 para situações normais e especiais, e 1,0 para situações excepcionais.

As estruturas de concreto armado devem ser projetadas para suportar as ações (cargas e solicitações) com as intensidades e combinações mais desfavoráveis, atendendo aos seguintes requisitos:

- Estabilidade: segurança contra a ruptura devido às solicitações (Estado Limite Último - ELU).

- Conforto: evitar deformações excessivas e vibrações que comprometam o uso da estrutura ou causem danos (Estado Limite de Serviço - ELS).

- Durabilidade: evitar fissuração excessiva para impedir a corrosão das armaduras.

Quando a estrutura não atende a um dos requisitos acima, diz-se que ela atingiu o estado limite:

- Estado Limite Último (ELU): perda de estabilidade, ruptura das seções críticas, instabilidade elástica e deterioração por fadiga.

- Estado Limite de Serviço (ELS): deformações excessivas (flecha), fissuração excessiva e vibrações excessivas.

- Permanentes: presentes em toda a vida útil da estrutura, como peso próprio, alvenaria e lajes.

- Variáveis: cargas acidentais previstas pela ação do vento, da chuva, variações de temperatura e ações dinâmicas.

- Excepcionais: ações cujos efeitos não podem ser controlados por outros meios, como sismos, explosões e incêndios.

- Valores característicos: utilizados para ações permanentes e variáveis.

- Valores convencionais: utilizados para ações excepcionais.

- Valores reduzidos: utilizados na combinação de ações variáveis para ELU e ELS.