Materiais de Construção Civil I

Transcrição

Prof. Dr. Alexandre Marques Buttler
Ciência e Eng. de Materiais da Const. Civil
• Recurso
Natural: qualquer insumo de que os organismos,
as populações e os ecossistemas necessitam para a sua
manutenção. Divididos em 2 grupos:
Recursos Renováveis: depois de serem utilizados, ficam
disponíveis novamente graças aos ciclos naturais, tais como,
água, ar, biomassa e energia eólica
Recursos Não Renováveis: uma vez utilizados, não se
renovam por meios naturais. Grande parte pode ser
reutilizado ou reciclado, embora não possa ser reconstituída
às suas condições originais. Subdivididos em duas classes:
• Os
recursos não renováveis são divididos em duas
classes:
a. Minerais Energéticos: combustíveis fósseis (carvão
mineral, petróleo e urânio)
b. Minerais Não Energéticos: minerais como ferro, calcário,
argilas em geral, etc
• Os recursos naturais, em termos físicos, são compostos de
matéria, isto é, qualquer substância sólida, líquida ou gasosa
que ocupa lugar no espaço
• Do ponto de vista utilitário, materiais são substâncias úteis
na construção de máquinas, dispositivos, estruturas e
produtos “Materiais que o homem utiliza para fazer coisas”
• Historicamente, o desenvolvimento do homem esteve
ligado à sua habilidade em detectar, manipular e aperfeiçoar
os materiais disponíveis para atender suas necessidades de
manutenção, proteção, abrigo ou religiosidade
Stonenge (2075 a. C.): monumento megalítico da Idade do Bronze, no condado
de Wiltshire, na Inglaterra
Muralha construída pelo imperador romano Adriano (122 – 130 d. C) no nordeste
da Inglaterra, com 120 km de extensão
• Ciência: corpo de conhecimentos sistematizados que,
adquiridos via observação, identificação, pesquisa e
explicação de determinadas categorias de fenômenos e
fatos, são formulados metódica e racionalmente
• Engenharia pode ser entendida como a atividade em que
se realiza a aplicação de métodos científicos ou empíricos à
utilização dos recursos da natureza em benefício do ser
humano. Busca responder às necessidades da sociedade,
pela aplicação sistemática dos conhecimentos utilizados na
produção de bens e serviços
• O saber científico evolui em escala geométrica,
esclarecendo, demonstrando, comprovando e, na maioria
das vezes, produzindo maior número de perguntas do que
respostas
• Avanços significativos foram conseguidos para os materiais
quando as ciências básicas como Física, Química e
Matemática ofereceram teorias e ferramentas para explicar
fenômenos relacionados com a sua estrutura
• Ciência e Engenharia dos Materiais (CEM): “área da
atividade humana associada com a geração e aplicação de
conhecimento que relaciona composição, estrutura e
processamento dos materiais às suas propriedades e usos”
Ciência dos materiais
Disciplinas tradicionais
(Matemática, química e
física)
Engenharia dos materiais
que estuda e desenvolve
processos e aplicações
dos materiais
• A interface entre Ciência e Engenharia do Meio Ambiente e
a Ciência e Engenharia dos Materiais ocorre com o estudo
do destino a ser dado às sucatas ou aos resíduos dos
produtos após seu uso, se serão descartados ou reutilizados
por meio de reciclagem
• Estreito entrelaçamento no sentido de criarem-se meios
mais eficientes para o emprego de materiais que resultem
em produtos que utilizem menor quantidade de recursos
naturais, de energia e de emanação de gases nocivos para a
atmosfera e que, após o fim de sua vida útil, sejam
depositados eficientemente ou reutilizados
• Observa-se que o conhecimento científico flui num sentido,
enquanto o empírico em sentido contrário, resultando, uma
sinergia coordenada pela Ciência e Engenharia dos
Materiais
• O enfoque dado ao estudo dos materiais depende do efeito
de escala, isto é, da dimensão com que o material e suas
partes constituintes são tratados
• Em nível de Engenharia, os materiais são estudados na maior
escala possível (material contínuo e homogêneo) com
propriedades médias (ENFOQUE DA RESISTÊNCIA DOS
MATERIAIS)
• A explicação dos fenômenos que ocorrem em macroescala (nível
de engenharia), depende de estudos aprofundados, sob a ótica
científica, em nível de Microestrutura, ou seja, da Ciência dos
Materiais
A IMPORTÂNCIA DO ESTUDO E DA ESCOLHA DOS
MATERIAIS
•
Escolha do Material
Resistência
Durabilidade
Desempenho Estrutural
Experiência
acumulada
do
engenheiro
Questões ambientais ligadas ao
consumo de energia, poluição,
descarte, etc
Material que apresenta menor custo global
MATERIAIS
QUANDO A ESCOLHA
REALIZADA???
•
•
DO
MATERIAL
DEVE
SER
Na fase de PROJETO. Os materiais são escolhidos pelas
suas propriedades e testadas em laboratórios ou obras
O balanço entre os métodos de cálculo e as
características dos materiais deve ser criteriosa, tendo
em vista que, para os últimos, as propriedades são
variáveis e a disponibilidade de escolha é múltipla
MATERIAIS
• Redução considerável da seção do pilar e de sua armadura
com a utilização de um material de qualidade superior (concreto
de maior resistência). Conforme CAQUOT, “as grandes etapas
de realizações técnicas são marcadas pelas conquistas do
homem sobre a matéria”
Diagrama
seleção
materiais
baseado
resistência
em função
densidade
de
de
na
da
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS (CLASSIFICAÇÃO
TÉCNICO-CIENTÍFICA)
Conforme a microestrutura, os materiais sólidos são
agrupados nas seguintes classes (serão estudados
oportunamente):
METAIS
CERÂMICOS
POLÍMEROS
COMPÓSITOS (combinação de 2 ou + materiais
diferentes)
SEMICONDUTORES
(características
elétricas
específicas)
BIOMATERIAIS (utilizados em próteses)
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS (DESENVOLVIMENTO
CIENTÍFICO)
• Grandes modificações aconteceram a partir de meados do
século XIX (avanços na área de metalurgia) e a partir do
início do século XX no campo dos polímeros
CIENTÍFICO)
Materiais podem ser classificados em 4 níveis, de acordo
com o grau de conhecimento científico empregado em seu
desenvolvimento:
A) MATERIAIS NATURAIS: aquele que o homem utiliza in
natura com pouco ou nenhum beneficiamento do estado em
que foi coletado, tais como, a madeira, couro, diamante,
cobre, borracha natural, etc
CIENTÍFICO)
desenvolvimento:
B) MATERIAIS DESENVOLVIDOS EMPIRICAMENTE:
Materiais que foram coletados e trabalhados ou
transformados segundo a experimentação adquirida ao longo
do tempo, através de ensaio-erro. Representam o estágio
inicial de materiais que foram aperfeiçoados com o tempo
pela aquisição de conhecimento tecnológico (meados do
século XIX). Ex: bronze, aço comum, ferro fundido,
cerâmicas, vidro, cimento e concreto
CIENTÍFICO)
desenvolvimento:
C) MATERIAIS DESENVOLVIDOS COM CONHECIMENTO
CIENTÍFICO: equivalem à aplicação das descobertas
realizadas pelas pesquisas entre 1850 e 1950. Ex: ligas de
alumínio, de titânio, de magnésio, aços inoxidáveis, aços
microligados, termoplásticos, termorrígidos e elastômeros
CIENTÍFICO)
desenvolvimento:
D) MATERIAIS PROJETADOS: desenvolvidos a partir de
uma necessidade específica e das propriedades requeridas
para uso com dada finalidade. Ex: semicondutores, materiais
para reatores nucleares, aços de ultra-alta resistência,
compósitos reforçados com fibras, ligas com memória de
forma, vidros metálicos, etc
MATERIAIS AVANÇADOS
• São aqueles que possuem aplicações em alta tecnologia,
isto é, dispositivos ou produtos que operam ou funcionam
utilizando princípios relativamente sofisticados, como
equipamentos eletrônicos, sistemas de fibra ótica,
espaçonaves, aeronaves, foguetes, etc
• Muitas vezes, são materiais tipicamente tradicionais cujas
propriedades foram aprimoradas ou, ainda, materiais
novos de alto desempenho
• Podem ser de várias classes, como metais, cerâmicos,
polímeros ou compósitos e, geralmente, são de alto custo
unitário
• Sistema de proteção térmica dos ônibus espaciais da
NASA
• Materiais com as seguintes especificações: manter a
temperatura na fuselagem em 175ºC para uma
temperatura superficial máxima de 1260ºC, permanecer
reutilizável por 100 missões. Ser construída com materiais
de baixa densidade, suportar temperaturas extremas de 110ºC a 1260ºC, resistir a gradientes
térmicos severos e suportar tensões
e altas vibrações durante o lançamento e tensões de origem térmica
• Recente área de estudo é a nanotecnologia (estudar e
produzir materiais estruturados ao nível nanométrico, isto
é, em escala atômica)
• O objetivo principal é alcançar controle preciso e individual
dos átomos para a fabricação de materiais com
propriedades e desempenhos específicos
• Ex: semicondutores, nanocompósitos, biomateriais, chips,
tecidos que não mancham ou amassam, materiais
ativos/adaptivos com características programáveis, etc
MATERIAIS NÃO CONVENCIONAIS
• Por questões de sustentabilidade, alguns setores tem
desenvolvido projetos com a utilização de materiais
ecologicamente corretos, além de maior quantidade de
resíduos e de materiais e produtos reciclados
• Alguns materiais ou técnicas utilizadas pelo homem há
milênios foram reintroduzidas na execução das
construções para economizar recursos e contribuir para a
sustentabilidade. Ex: terra crua, taipa de pilão e fibras
vegetais
30
31
A IMPORTÂNCIA DA IND. DA CONST. CIVIL E DOS MATERIAIS
IMPORTÂNCIA NO DESENVOLVIMENTO SOCIAL
• É uma atividade-meio para que seja alcançado o
desenvolvimento social e econômico das nações, visto
que as obras e serviços tem como função primordial
satisfazer as necessidades humanas e elevar o padrão de
vida da população
IMPORTÂNCIA NO DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO
• Ao redor de 2/3 de todos os investimentos globais,
realizados pela nação envolvem a cadeia da construção
“Construbusiness”
• Durante a execução das obras, a cadeia da construção
movimenta um conjunto de atividades econômicas que
responde por uma parcela considerável do PIB das
nações
IMPORTÂNCIA
NA
SUSTENTABILIDADE
MANUTENÇÃO
DA
• O aumento exponencial da população elevou a demanda
em escala geométrica por recursos naturais devido ao
crescimento do nível de exigência da sociedade (consumo
de recursos naturais acima do que a natureza é capaz de
oferecer e aumentou a geração de resíduos e a poluição
ambiental)
IMPORTÂNCIA
NA
SUSTENTABILIDADE
MANUTENÇÃO
DA
• Indústria do concreto: 8 bilhões de toneladas anuais de
agregados naturais
• Indústria da construção: consome 55% da madeira e 40%
da energia --- elevado grau consumista com maior
degradação ao meio ambiente
• Conceito de produção em ciclo fechado: perdas mínimas e
o descarte próximo de zero
Premissas:
• Aperfeiçoamento de projetos para que o consumo de materiais seja
minimizado e otimizado
• Uso de materiais com melhor eficiência de relação energia/massa
• Escolha de materiais com maior desempenho e maior vida útil
• Redução da geração de resíduos , reutilização e reciclagem
Agenda 21 para a Construção Sustentável em 1995
elaborado pelo CIB* (International Council for Research and
Innovation in Building and Constructions):
Fase
de
projeto:
escolha
de
materiais
recicláveis/reutilizáveis, de desmonte fácil, com medidas
padronizadas, não tóxicos e cuja fabricação exija pouca
energia
Fase de construção: uso de materiais locais, reutilização de
peças, construção com enfoque modular, rotulagem visando
facilitar a remoção seletiva e reciclagem, introdução de
padrões de qualidade para materiais reciclados e uso de
manuais de operação e manutenção
Agenda 21 para a Construção Sustentável em 1995
elaborado pelo CIB* (International Council for Research and
Innovation in Building and Constructions):
Fase de desconstrução: novas técnicas para facilitar a
reciclagem e reutilização dos materiais de construção
Ao nível dos fabricantes: maior responsabilidade para com
seus produtos, do início ao fim da linha da produção
A IMPORTÂNCIA DA FORMAÇÃO PROFISSIONAL E DO
ENSINO DE MATERIAIS
• O agente mais importante que acarreta a maior confiabilidade
estrutural das construções é o fator humano
• A formação profissional deve ser enfocada como um processo
dinâmico que inclui a capacitação inicial e uma reciclagem
permanente de atualização (conhecimento se processa de
modo exponencial)
• A sociedade acredita que os engenheiros civis estão aptos a
tomar decisões técnicas corretas, pois as consequências das
decisões equivocadas são geralmente DEVASTADORAS
• A profissão de engenheiro civil é de “confiança pública”, pois a
sociedade acredita que estes são providos de competências
adequadas para assumirem as responsabilidades inerentes às
suas atividades
BIBLIOGRAFIA
 BAUER, L. A. F. (1995). Materiais de Construção, Vol. I. Editora
LTC. 1995.
 BAUER, L. A. F. (1995). Materiais de Construção, Vol. II. Editora
LTC. 1995.
 PETRUCCI, E. C. (1995). Materiais de Construção. Editora Globo.
 ISAIA, G. C. (2010). Materiais de Construção Civil e Princípios de
Ciência e Engenharia de Materiais. Ibracon, São Paulo, volumes 1 e
2, São Paulo, 1712 páginas.
 ISAIA, G. C. (2011). Concreto: Ciência e Tecnologia. Ibracon, São
Paulo, volumes 1 e 2, São Paulo
 AMBROZEWICZ. P. H. L. (2012). Materiais de construção - Normas,
Especificações, Aplicação e Ensaios de Laboratório. Editora Pini, 1a
edição. 460 p.
 Revista Téchne. Editora Pini
 Revista Equipe de obra. Editora Pini
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR
 MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. (1996) Concreto - Estrutura,
propriedades e materiais. São Paulo, Editora PINI Ltda.
 NAVARRO, R. F. (2001). Materiais e Ambiente. João Pessoa:
Editora Universitária, 2001.
 CALISTER, William D. (2006). Fundamentos da Ciência e
Engenharia de Materiais: Uma Abordagem Integrada. SOARES,
Sérgio Murilo Stamile;trad.. 2 ed. Rio de Janeiro: LTC, 702 p.
 VAN VLACK, L. H. (1984). Princípios de Ciência e Tecnologia dos
Materiais. Rio de Janeiro: Editora Campos

Materiais de Construção Civil I

Transcrição

Documentos relacionados

Novos Desafios na construção: Construção Sustentável

LACOURO - Equipe - LABS - Infraestrutura do DEQUI/PPGEQ

Programa ENERINT 2011

21/05/2007 Moradias da Aroeira — Portugal

Projeto 2° Energia em Debate

paula teles participa na sessão temática sobre a

Pegue a sua em nossa banca digital e boa leitura!

HyTower

da Agenda do 5.º Encontro

Jennifer Adams