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Ensaio de tração barras de aço
Tipologia: Provas
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Trabalho entregue ao Professor Julio Alberto Ferencz Júnior da disciplina de Materiais de Construção Civil II.
A resistência de um material depende de sua capacidade de suportar uma carga sem deformação excessiva ou ruptura. Essa propriedade é inerente ao próprio material e deve ser determinada por métodos experimentais. Um dos testes mais importantes nesses casos é o ensaio ele tração ou compressão. Embora seja possível determinar muitas propriedades mecânicas importantes ele um material por esse teste, ele é usado primariamente para determinar a relação entre a tensão normal média e a deformação normal média com muitos materiais usados na engenharia, como metais, cerâmicas, polímeros e compósitos. [1]
Um ensaio de tração em um material se resume a submeter o mesmo a uma carga axial até sua ruptura. Neste ensaio o corpo é deformado por alongamento, como mostra o esquema a seguir:
Figura 1.
A Norma ABNT NBR 6152/1992 - Materiais metálicos – Ensaio de tração à temperatura ambiente-nos diz a especificação para o corpo de prova utilizado no
ensaio, desde sua forma de seção transversal até as dimensões permitidas para cada formato.
São estabelecidas também as condições para realizar o experimento como velocidade de ensaio e método de fixação do corpo de prova.
Por fim são determinados os métodos utilizados para cálculo das propriedades do material como “tensão convencional de alongamento total” e “alongamento percentual após a ruptura”.
Para isso devem-se conhecer os conceitos das propriedades mecânicas dos materiais, sendo que cada material possui características próprias.
Resistencia à tração: Essa propriedade permite que o material seja capaz de resistir à ação de uma força tratora, é indicada pelo ponto máximo de uma curva tensão-deformação.
Resistencia à Flexão: Consiste em o material resistir a uma carga que exerça momento fletor no mesmo.
Elasticidade: Capacidade do material se deformar devido a ação de uma carga e voltar à forma original quando cessar o esforço. É associada ao módulo de elasticidade (E), onde é calculada pelo coeficiente angular no trecho elástico da curva tensão-deformação.
Figura 1.
Resiliência: representa sua capacidade de absorver energia sem sofrer qualquer dano permanente. É associada ao módulo de resiliência (ur), onde é calculada pela área abaixo da curva tensão-deformação até o ponto de limite de proporcionalidade do material.
Figura 1.
Para os ensaios de tração foi utilizada uma máquina de universal utilizada tanto para ensaios de tração, como ensaios de compressão. É computadorizada e está exemplificada na figura 2.1.
Figura 2.1.
O corpo de prova utilizado pelo grupo vermelho para esse ensaio foi uma barra de aço com comprimento especificado na tabela XXX da marca Gerdau e exemplificada na figura 2.1.2.
Figura 2.1.
O aço é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono, com percentagens deste último variando entre 0,008 e 2,11%. Distingue-se do ferro fundido, que também é uma liga de ferro e carbono, mas com teor de carbono entre 2,11% e 6,67%. O carbono é um material muito usado nas ligas de ferro, porém varia com o uso de outros elementos como: magnésio, cromo, vanádio e tungstênio. O
calculada a área e em seguida obtiveram-se as tensões. Para o cálculo da deformação
utilizou-se a formula 𝜀 = (^) 𝐿∆ 0 𝑙 onde Δl é o deslocamento e l 0 o comprimento inicial. Após
isso foi plotado no Excel os gráficos a seguir:
Gráfico 1: Tensão x deformação (grupo vermelho Gerdau)
Gráfico 2: Tensão x deformação para o regime elástico (grupo vermelho)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 0,05 0,1 0,15 0,
Tensão (MPa)
Deformação (mm/mm)
Tensão-Deformação
y = 32035x - 47,
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,
Tensão (MPa)
Deformação (mm/mm)
Tensão-Deformaçao (regime elastico) Linear
Gráfico 3: Tensão x deformação (grupo cinza Gerdau)
Gráfico 4: Tensão x deformação para o regime elástico (grupo cinza)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 0,05 0,1 0,15 0,
Tensão (MPa)
Deformação (mm/mm)
Tensão-Deformação
y = 24170x - 35,
0
100
200
300
400
500
600
700
0 0,01 0,02 0,
Tensão (MPa)
Deformação (mm/mm)
Tensão-Deformaçao (regime elastico) Linear
Gráfico 7: Tensão x deformação (grupo rosa Belgo)
Gráfico 8: Tensão x deformação para o regime elástico (grupo rosa)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,
Tensão (MPa)
Deformação (mm/mm)
Tensão-Deformação
y = 17610x - 168,
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,
Tensão (MPa)
Deformação (mm/mm)
Tensão-Deformaçao (regime elastico) Linear
Gráfico 9: Tensão x deformação (grupo roxo Gerdau)
Gráfico 10: Tensão x deformação para o regime elástico (grupo roxo)
0
100
200
300
400
500
600
700
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,
Tensão (MPa)
Deformação (mm/mm)
Tensão-Deformação
y = 18948x - 43,
0
100
200
300
400
500
600
0 0,01 0,02 0,
Tensão (MPa)
Deformação (mm/mm)
Tensão-Deformaçao (regime elastico) Linear
0
TABELA 3.1: Comparação dos dados obtidos com os dados dos outros grupos
Vermelho Cinza Preto Rosa Roxo Verde Comprimento útil inicial (cm)
Comprimento útil final (cm)
Diâmetro (mm)
Módulo de elasticidade (GPa)
Módulo de tenacidade (MPa)
Módulo de resiliência (MPa)
Ductilidade (%)
Tensão de Escoamento (MPa)
Tensão Máxima (MPa)
Tensão de Ruptura (MPa)
Comparando os valores da tabela pode-se concluir que os ensaios obtiveram valores que se aproximam da média, sendo assim pode-se observar um padrão das características das amostras. As tensões de escoamento observadas foram superiores ao tabelado valor de 500 MPa.
(1) HIBBELER, R.C. Resistência dos Materiais, 7.º Ed., Editora Pearson Prentice Hall, 2010, p.57.
(2) <https://jorgeteofilo.files.wordpress.com/2010/08/epm-apostila- capitulo09-ensaios-mod1.pdf.> Acessado em 19/11/2015. (3) < https://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o> Acessado em 18/11/2015. (4) NBR NM 6892/2002: MATERIAIS METÁLICOS-Ensaio de tração à temperatura ambiente. (5) NBR 7480/1996: Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado – especificação.
