PolígAço-EngCivil Uniritter-2016

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CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
NOTAS DE AULA DA DISCIPLINA DE ESTRUTURAS DE AÇO 
PROFESSOR: Gladimir de Campos Grigoletti 
1 SEMESTRE DE 2016 
 
 
 
 
 
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1 - O MATERIAL AÇO 
1.1 - O aço na história 
Entre todas as conquistas da humanidade, a de saber fazer e utilizar o aço, é caracterizada 
na história como uma das que mais benefícios trouxeram. 
Os períodos históricos dentro da evolução da humanidade foram marcados pelo poder de 
transformação do homem e dos minérios em estado bruto encontrados por ele na natureza. Assim, 
temos a Idade da Pedra, seguida pela Idade do Bronze1. Quando o ser humano conseguiu obter 
calor suficiente para fundir o minério de ferro, deu-se início à Idade do Ferro. O fator custo teve 
importante papel nesta mudança. 
A fronteira entre o ferro e o aço foi definida na Revolução Industrial, com a invenção de fornos 
que permitiam não só corrigir as impurezas do ferro, como adicionar-lhes propriedades como 
resistência ao desgaste, ao impacto, à corrosão, etc. Por causa dessas propriedades e do seu baixo 
custo o aço passou a representar cerca de 90% de todos os metais consumidos pela civilização 
industrial. 
O progresso a partir das máquinas a vapor e a era do motor a explosão tornaram-se 
realizáveis pela disponibilidade do aço, capaz de gerar peças que resistissem, economicamente, aos 
esforços mecânicos e ao calor. 
Como elemento de construção permitiu a montagem de grandes estruturas em forma de 
pontes, edifícios, galpões, ferrovias e fábricas e também viabilizou o concreto armado pelo emprego 
do vergalhão de reforço. 
1.2 - Cronologia histórica do ferro e do aço 
A seguir apresenta-se uma breve cronologia histórica do ferro e do aço, citando-se algumas 
obras importantes. 
Produção do Ferro 
 O primeiro indício da obtenção do metal mediante fusão do minério de ferro surgiu no sul do 
Cáucaso, entre os Hititas, e data aproximadamente 1700 a.C.. O processo primitivo de fusão consistia 
em aquecer uma mistura de minério de ferro e carvão vegetal dentro de buracos abertos no solo. 
Formava-se uma massa pastosa que, em seguida, era batida para que as impurezas se 
desprendessem. O produto resultante desse tosco processo poderia ser classificado como ferro 
forjado. 
 Do começo da Idade do ferro até a Idade Média, o ferro era produzido na fornalha e conformado na 
forja; continha ainda muita escória e impurezas. 
 Com o tempo, os fornos passaram a ser construções permanentes e se elevaram acima do solo na 
forma de altas cubas dando origem aos alto-fornos. A produção teve então um notável aumento, mas 
ainda era insuficiente para atender a crescente demanda. 
1720 - Obtenção de ferro por fundição com coque e início da produção de ferro de primeira fusão em 
grandes massas. 
1784 - Aperfeiçoamento dos fornos para converter ferro de primeira fusão em ferro forjável. 
1786 - Henry Cort inventa o laminador para a fabricação de chapas de ferro. 
1830 - Laminação dos primeiros trilhos de trem. 
 
1 Bronze - é o nome com o qual se denomina toda uma série de ligas metálicas que tem como base o cobre e o estanho e 
proporções variáveis de outros elementos como zinco, alumínio, antimônio, níquel, fósforo, chumbo entre outros com o objetivo 
de obter características superiores a do cobre. O estanho tem a característica de aumentar a resistência mecânica e a dur eza 
do cobre sem alterar a sua ductibilidade. 
1854 - Laminação dos primeiros perfis I sendo feita a primeira normalização de um material utilizado 
na construção civil. 
1856 - O inglês Henry Bessemer descobriu que a injeção de um jato de ar no ferro em fusão 
eliminaria quase todo o carbono do banho, convertendo desta forma o ferro-gusa em aço, permitindo 
a produção do aço em escala realmente industrial, baixando o seu preço a um sétimo do valor que 
vigorava antes da introdução do novo processo. 
1864 - Introdução do forno Siemens-Martin para produção de aço. Conformação do ferro. 
Utilização do ferro e do aço 
1779 - Primeira obra importante de ferro fundido, ponte sobre o Rio Severn em Coalbrookdale, na 
Inglaterra, projetada por Abraham Darby com vão de 30 m. 
1780 - Escadaria de Louvre e no Teatro do Palais Royal, na França 
1796 - Wearmouth Bridge, na cidade de Sunderland, Inglaterra. Ponte com vão de 73 m. Feita 
inicialmente em ferro fundido (cast iron). Reformada em 1858 com várias modificações. Em 1929 foii 
totalmente destruída e construída em aço. 
1800 - Invenção das passagens cobertas ou galerias - construída com estruturas metálicas e 
fechamentos de vidro. Criava-se um micro-clima no interior dessas galerias. Ex.: Galeria Panoramas, 
Galeria d'Orleans, Galeria Lafayete. Por volta de 1840 estas galerias já chegavam a centenas. 
1801 - Primeiro edifício industrial em ferro em Manchester, Inglaterra. 
1809 - Schuylkill Bridge, Philadelphia, Pennsylvania (USA). Ponte em ferro fundido com 2 vãos de 
46,6 metros. Destruída. 
1810 - Schuylkill River Suspension Bridge, Reading, Pennsylvania (USA). Ponte em ferro fundido com 
2 vãos de 45,7 metros. Destruída em 1830. 
1820 - Pavilhão Real, projetado por Jonh Nash, Brighton, Inglaterra. Pela primeira vez a coluna de 
ferro fica a vista num "ambiente elegante". 
1826 - Ponte suspensa de Menai (Menai Straits Bridge), Pais de Gales, vão de 177 m. Feita de barras 
de ferro laminado. Em 1940 a estrutura inteira foi reformada usando aço. 
1850 - Britânia Bridge, Inglaterra, com dois vãos centrais de 146 m. Feita em ferro forjado (wrought 
iron). Afetada seriamente em 1970, devido a um incêndio, foi reconstruída (superestrutura) em 1971 
em aço. 
1850 - Surgem as primeiras experiências com arranha-céus nos Estados Unidos. Os primeiros 
modelos de ossaturas metálicas que, somados a uma outra inovação nova-iorquina, o elevador, 
(Elisha Graves Otis em 1853), formariam os elementos básicos para o desenvolvimento posterior dos 
arranha-céus. 
 O aperfeiçoamento das técnicas comprovou que a execução de edifícios em aço apresentava 
grandes vantagens em relação a alvenaria, a estrutura em alvenaria exige paredes imensamente 
espessas no nível térreo para suportarem o peso de todos os tijolos e argamassa nos pavimentos 
superiores, não sendo a alvenaria econômica e eficiente. 
1851 - Palácio de Cristal para a Exposição Internacional de Londres, projetado por Joseph Paxton. 
Foi a primeira exposição mundial da história da humanidade. Início da utilização do ferro em grandes 
coberturas. O Palácio de Cristal era inteiramente de ferro e vidro, foi projetado por um não arquiteto e 
foi desenhado para produção em escala industrial de suas partes. para a primeira. 
1852 - Estações ferroviárias de Paddington (Londres). 
1853 - Mercado Central do Halles (Paris). 
1855 - Niágara Falls Bridge (Niágara Gorge Bridge), sobre o Rio Niágara em New York, EUA. 
Demolida em 1896. Ponte estaiada em aço com vão principal igual a 250 m. 
1857 - Ponte da Parahyba, primeira ponte em ferro fundido no Brasil e a primeira a cobrar pedágio. 
Localizada na Paraíba do Sul, RJ, e construída pelo Barão de Mauá. 
1865 - 1890 - Obras de Gustave Alexandre Eiffel 
Os pioneiros da construção metálica são os engenheiros europeus, cabendo a Eiffell o papel 
de destaque pela ousadia (até então proposta) na solução de problemas estruturais que lhe foram 
propostos. Nascido na Alemanha em 1832 e falecido aos 81 anos (1923), propões soluções estético 
estruturais em aço que acabaram criando novos cânones entre seus pares. Suas obras mais 
importantes são: 
1868, 1869 e 1889 - Pavilhões da Exposição Universal realizada em Paris. 
Nota: A Exposição Universal de Paris, em 1889, é considerada o ápice da onda de 
construções de grandes pavilhões e da arquitetura em ferro e vidro ocorrido na Europa no século XIX. 
1882 - Viaduto de Garabit, entre Meargevolz e Saint Flour, França, com 564 m de 
comprimento, pilares maiores com altura de 134 m e vão central de 165 m; 
1887 - Ponte sobre o rio Douro(Portugal) com vão central de 180 m e altura livre sem pilares 
de 66 m. Alguns historiadores consideram esta, sua obra prima em aço; 
1889 - Para a exposição deste ano, em Paris, o engenheiro criou uma torre em aço, 
totalmente pré-fabricada, com 312 m de altura. Destinada a ser desmontada após a feira, encontrou 
forte resistência popular, acabando por transformar-se no símbolo de Paris, passando a ser 
conhecida como Torre Eiffel. 
1890 - Estrutura portante da Estátua da Liberdade, monumento ofertado ao povo norte-
americano pelos franceses e instalada numa ilha em frente a Nova York. 
1871 - Incêndio em Chicago: a cidade de Chicago após um incêndio precisava ser rapidamente 
reconstruída, o que possibilitou não só a utilização do ferro como elemento estrutural, como o 
desenvolvimento das pesquisas explorando as potencialidades do material. 
 Pesquisas sobre a proteção do ferro: a preocupação com comportamento do ferro em altas 
temperaturas, fez com que companhias de seguro propusessem a interdição do uso desse material 
sem revestimento. Os arquitetos Peter B. Wight e William Drake, de Chicago, conceberam um 
sistema no qual o ferro era revestido de terracota cerâmica, que deu excelentes resultados de 
isolamento térmico. Os edifícios poderiam ser compostos por estruturas metálicas recobertos 
sustentando paredes de alvenaria, não portantes. 
1874 - Eads Bridge, ponte em aço sobre o Rio Mississipi em Saint Louis, Missouri, USA. Projetada 
por James Buchanan Eads, com 3 arcos treliçados, tendo o maior deles 158,5 m de vão. 
1875 - Tribune Building, de Hunt, em Nova York, com quase 80 metros 
1879 - Palácio de Cristal - Petrópolis, RJ. O palácio tem estrutura metálica e vedação de placas de 
vidro - originalmente fume. Chegou ao Brasil em 1879, vindo da França, inteiramente desmontado. 
Foi a primeira construção pré-fabricada do Brasil. Foi construído a fim de abrigar exposições de 
produtos da região. O Palácio foi inaugurado em 1884 e a sua mais bela festa foi realizada na Páscoa 
de 1888, na qual a Princesa Isabel entregou cartas de alforria a escravos. Hoje é utilizado para 
exposições e concertos. 
1879 - First Leiter Building, em Chicago, Illinois (USA). Projetado por William Le Baron Jenney. 
Edificação de cinco pavimentos, foi considerada a primeira obra da chamada "Escola de Chicago". 
1883 - Ponte de Brooklyn (Brooklyn Bridge, New York), Primeira ponte a usar cabos de aço, pênsil 
com 487 m de vão. Projetada por Roebling. 
1885 - Home Insurance Building, Chicago, Illinois (USA). Edifício em estrutura de aço, com 55 m de 
altura, projetado por William Le Baron Jenney, e demolido em 1931. 
1890 - Forth Railway Bridge em Firth of Forth (Escócia), viga gerber, com vão livre de 521 m, talvez a 
primeira ponte ferroviária construída no mundo. 
1890 - New York World Building (também conhecido como Pulitzer World Building), de George B. 
Post, chegava a 94,2 metros. Demolido em 1955. 
1890 - Masonic Temple, Chicago, Illinois (USA). Projetado por Daniel H. Burham e John W. Root. 
Edifício mais alto do mundo em seu tempo, com altura de 92 m e 22 andares. Demolido em 1939. 
1894 - Edifício Reliance, Chicago, Illinois (USA). Estruturado em aço, com altura de 61 m. 
1901 - Estação da Luz (São Paulo) 
1901 - Mercado do Ver-o-Peso - o nome teve origem na época colonial, quando na área funcionava a 
Casa do Haver-o-Peso, onde era pesada a mercadoria vinda do interior, para a cobrança de impostos 
devidos à Coroa. Projetado por Henrique La Rocque e fabricado por firma estrangeira, sua estrutura é 
composta por ferros perfilados, tendo como características suas quatro torres com escamas de zinco. 
Inaugurado em primeiro de dezembro de 1901, é o cartão postal máximo de Belém. Atualmente, está 
sendo desenvolvido um projeto de revitalização de todo o complexo. 
 O Mercado do Ver-o-Peso, que ficou conhecido como Mercado de Ferro, começou a ser construído 
em 1899 segundo proposta dos engenheiros Bento Miranda e Raymundo Vianna. A estrutura toda de 
ferro foi trazida da Europa, a cobertura principal é em telha tipo "Marselha" e as torres art-noveau 
possuem cobertura em escamas de zinco, sistema "Vieille-Montagne". 
1901 - Estação Ferroviária de Bananal, Bananal (SP) - Inaugurada em 03 de Janeiro de 1889, a 
estação de Bananal é um prédio de excepcional interesse como construção metálica, sendo o único 
no gênero na América Latina. Foi importada da Bélgica e é representativa da pré-fabricação em aço 
possibilitada com a Revolução industrial. 
 Esta é a Estação Ferroviária, importada da Bélgica pelos Barões do Café, está desativada desde 
1963 e atualmente parte dela é a Rodoviária da Cidade. Para se ter uma idéia, trata-se de uma 
Estação Móvel, isto mesmo, por volta do início do Século eles já tinham essa idéia. As placas de 
metal, almofadadas que estão vendo são todas aparafusadas umas nas outras, então, caso os 
Barões do Café quisessem mudar de local, apenas soltavam todos os parafusos e montavam onde 
eles quisessem. Uma idéia muito interessante para o início do Século. 
 O ramal da estrada de ferro foi desativado em 1963 e abriga hoje a Biblioteca Municipal, o Arquivo 
Histórico e, claro a rodoviária! 
1910 - Teatro José de Alencar (Fortaleza). Construído entre 1908 e 1910 com estruturas metálicas 
confeccionadas na Escócia, mostrando ambiente interno no estilo Art Nouveau e fachada em estilo 
coríntio. 
1913 - Viaduto Santa Efigênia - São Paulo (SP). Obra do engenheiro italiano Júlio Michetti, com 
peças trazidas da Bélgica, tem 225 m de comprimento vencidos por três arcos. Foi várias vezes 
reformado e restaurado nos anos 70. 
1930 - Edifício Chrysler, em New York (USA). Estrutura em em aço com 319 m e 77 andares. 
1933 - Empire State Building com 110 andares e 380 m em Nova York. 
1937 - Golden Gate Bridge, ponte pênsil com 1280 m de vão livre 
1964 - Verrazano - Narrows Bridge, New York, ponte pênsil com 1298 m de vão livre. 
1972 - World Trade Center, New York, 410 m de altura, 110 andares. 
 Como se pode notar pelas datas acima, o emprego do ferro a princípio estava restrito a pontes, 
porém, mais tarde, com o advento da revolução industrial, começou-se a generalizar o uso do aço, 
exceto para residências. 
 Uma das maiores ajudas que o ferro recebeu no final do Século XIX para se estabelecer, inclusive 
em residências, foi o encarecimento da matéria prima e da mão-de-obra para estruturas de madeira e 
o estabelecimento de normas contra incêndios mais rígidas, sem falar na possibilidade de melhor 
aproveitamento dos espaços com maiores vãos. 
A Escola de Chicago 
Chicago, depois da quase completa destruição pelo incêndio de 1871, teve um período de 
auge na construção, principalmente com a chegada das estradas de ferro, que transformaram a 
cidade num dos maiores mercados do mundo para o trigo, alimentação, máquinas e ferramentas. 
Para suprir tão grande e rápido crescimento da cidade, a única maneira de satisfazer as 
exigências do mercado era a verticalização com estrutura metálica, tanto pela a resistência ao fogo, 
como pela maior resistência estrutural e pelo maior aproveitamento dos espaços com grandes vãos. 
Em 1895 o novo método já era corrente em todos os Estados Unidos, a exemplo de Chicago, 
o que foi ainda mais facilitado com a invenção do elevador por E.G. Otis. 
A Escola Européia: França, Bélgica e Suíça 
A França sempre esteve junto com a Inglaterra nos avanços do uso do ferro e do aço, 
principalmente no aspecto relativo a pontes onde se destacou Gustave Eiffel. Depois de uma série de 
exposições universais de tecnologia em Paris, o ferro passou a ter um papel muito importante. A 
Torre Eiffel, que foi um símbolo criado para a exposição de 1889, apesar da grande polêmica que 
causou, abriu caminho para outras obras, inclusive algumas grandes e discutíveis como um arco tri-
articulado de 110 m de vão na Galeria das Máquinas em Paris. 
Com a Primeira Grande Guerra a Europa mergulhou num mar de retrocessos e 
conservadorismos, dificultandoo uso do aço e facilitando o desenvolvimento dos conceitos de uso de 
concreto armado, sendo Perret e Garnier dois de seus precursores. Mesmo com este retrocesso, 
ainda foi possível, graças a Le Corbusier, manter a estrutura metálica viva e competitiva na Europa. 
A Indústria Siderúrgica no Brasil 
1532 - Criação da primeira e pequena fábrica de ferro com forno de refino. Criada pelo mestre ferreiro 
Bartolomeu Fernandes. 
1589 - Os bandeirantes Affonso Sardinha e seu filho de mesmo nome descobriram minério de ferro, 
magnetita e outros minérios. Estabeleceram então dois fornos rústicos de fundição (forjas de ferro), 
conhecidos como catalões, por serem de muito uso na Catalunha. 
1765 - A região de Araçoiaba já produzia ferro gusa. 
1810 - Fundada, por ordem de D. João VI, a Companhia Montanhística das Minas Gerais de 
Sorocaba, depois nomeada Real Fábrica de Ferro de São João de Ipanema. A chefia do 
empreendimento era do engenheiro sueco Carl Gustav Hedberg. Ele partiu, justamente em 1810, de 
Estocolmo, com 14 trabalhadores e todo o material necessário, inclusive pregos, para estabelecer o 
que seria a primeira fábrica de ferro brasileira. A tarefa não era fácil, pois ele e a sua equipe não 
tinham autorização para viajar acompanhados de mulheres e filhos e, para piorar, estavam proibidos 
de ter contato com estranhos. 
 Sob o comando de Hedberg, aproximadamente em 1814, foi erguida a primeira represa do País, 
com as águas do rio Ipanema. Foi também o empreendedor sueco que construiu a primeira roda 
d´água para fins de serraria do País, uma ponte de ferro articulada ainda em funcionamento, a casa 
da administração e uma rede de canais para a obtenção de força hidráulica para a fábrica de ferro. 
1811 - O Barão de Eschwege constrói a Fábrica Patriótica em Congonhas do Campo (MG). 
1818 - Franz Ludwig Wilheln Von Varnhagem, engenheiro metalúrgico, instalou dois altos-fornos na 
Real Fábrica de Ferro de São João de Ipanema, e conseguiu pela primeira vez um corrida de ferro-
gusa de um alto-forno. 
1818 - Descontente com a administração Hedberg, o governo português comissionou o major de 
engenharia do exercito alemão Frederico Guilherme Varnhagen para realizar o projeto de montar a 
primeira siderurgia nacional de ferro fundido a Real Fábrica de Ferro de São João de Ipanema, e 
conseguiu pela primeira vez, após muito trabalho, uma corrida de ferro-gusa de um alto-forno. 
1825 - Jean Antoine Monlevade, engenheiro francês de minas, montou em caeté e em Itabira (MG), 
três fundições com forjas catalãs. 
1827 - Jean Antoine Monlevade, engenheiro francês de minas, montou também a usina em caeté e 
em itabira (MG), três fundições com forjas catalãs. 
1848 - O Barão de Mauá, em Ponta D’ Areia, Rio de Janeiro, chegou a fundir ferro, bronze e a 
construir 72 navios a vapor e a vela e engenhos de cana. 
1865 - O Coronel Joaquim Antônio de Souza Mursa assume a administração geral da Real Fábrica de 
Ferro de São João de Ipanema. Entre as suas realizações, está a instalação de uma estrada de ferro, 
com vagões puxados por mulas e depois, em caráter pioneiro no Brasil, movidos por locomotivas 
importadas para transportar o minério. 
1885 - Mursa edificou o edifício mais bonito do centro histórico de Ipanema: a Fábrica de Armas 
Brancas. Também ergueu um forno gigante para produzir diariamente sete toneladas de ferro. Os 
altos-fornos da usina de ferro, inclusive, podem ser visitados - o que dá uma dimensão, infelizmente 
pálida, do esplendor da indústria no passado. 
 Com portais em arco, numa construção sem similar no País, e localizada ao lado de uma queda 
d’água, a Fábrica de Armas Brancas impressiona. Constitui um universo à parte. Fotografias de 
dentro para fora ou vice-versa mal dão conta de sua grandiosidade estética e importância histórica. 
No seu interior, permanecem máquinas belgas utilizadas para a fabricação de munição e de armas 
brancas utilizadas na Guerra do Paraguai. 
 O fascinante é que a Real Fábrica de Ferro de Ipanema funcionou a pleno vapor por todo o século 
XIX, produzindo pregos, martelos, arames, arados, vasos, as citadas cruzes, sinos, escadas e gradis, 
atendendo as mais diversas encomendas. 
 Após a mencionada Guerra, perante diversas dificuldades econômicas, os altos fornos de Ipanema 
param de funcionar em 1895, mas não sem antes atender todas as encomendas recebidas. Já no 
século XX, em 1913, o engenheiro Elias Marcondes Homem de Mello, numa tentativa de reerguer o 
local, constrói cinco fornos de carvão, tipo colméia, fazendo o ferro correr mais uma vez pelos altos 
fornos. 
 O empreendimento, porém, não vai em frente. Infelizmente, vítimas da passagem do tempo e da 
falta de preservação, os fornos de carvão se deterioram. Um deles já ruiu e outro está com a estrutura 
comprometida. Uma nova oportunidade de reerguer a usina de ferro ocorreu em 1932, quando os 
paulistas, ao promoverem a Revolução Constitucionalista, pensaram em reativar os altos fornos para 
produzir armamentos para revolta. A vitória do governo federal, todavia, encerra para sempre as 
atividades da Real Fábrica de Ferro de Ipanema. Hoje, Ipanema além de um repositório da siderurgia 
brasileira, constitui um ponto turístico. 
 Hoje o sítio de Ipanema, cujas ruínas de todos os fornos, inclusive os do século XVI, estão sendo 
objeto de estudos e de obras de preservação. Essas relíquias têm sido constantemente visitadas por 
estudiosos e pesquisadores locais e estrangeiros, por se tratar de alto-fornos geminados mais antigos 
do mundo. O sítio de Ipanema - hoje sítios arqueológicos, em 1988, foi considerado marco histórico 
da siderurgia mundial pela American Society for Metals (ASM). 
1888 - Fundada a Usina Esperança por Amaro da Silveira, Carlos Wigg e Joseph Gerspacker, perto 
de Itabira do Campo, com um alto forno capaz de produzir 6 t diários de ferro gusa. 
1917 a 1930 - Criação em Sabará (MG) da Companhia Siderúrgica Brasileira e construção de um 
alto-forno moderno. 
1922 - Transformação da Companhia Siderúrgica Brasileira na Companhia Siderúrgica Belgo-Mineira 
e instalação de um forno Siemens-Martin e laminadores para a produção de pequenos perfilados e 
arames. 
1937 - A Companhia Siderúrgica Belgo- Mineira inaugurou a Usina Monlevade, com capacidade de 
50.0000 t de aço por ano. 
1931 - Getúlio Vargas criou a Comissão Nacional de Siderurgia com objetivo de elaborar um plano 
para implantar no Brasil uma siderúrgica de grande porte que atendesse aos anseios gerais de 
industrialização. 
09 de abril de 1941 - fundada a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN). 
 Com financiamento de vinte milhões de dólares do Eximbank, começou a construção da Usina 
Presidente Vargas, em Volta Redonda, estado do Rio de Janeiro (Usina integrante da Companhia 
Siderúrgica Nacional - CSN). 
 Uma das maiores siderúrgicas da América Latina, a Usina Presidente Vargas está localizada em 
Volta Redonda, no sul do Estado do Rio, a 141 km da cidade do Rio de Janeiro, e tem capacidade 
anual de produção de 5,8 milhões de toneladas de aço bruto. A usina possui uma área total de 3,76 
km2 e área construída de 2,12 km2. 
22 de junho de 1946 - ocorreu, na usina Presidente Vargas a primeira corrida de aço em uma usina 
siderúrgica integrada de grande porte operada a coque. 
 Como primeira produtora de aço do país, a CSN é um marco no processo brasileiro de 
industrialização. O seu aço viabilizou a implantação das primeiras indústrias nacionais, que formaram 
o núcleo do atual parque fabril brasileiro. Foi privatizada em 1993. 
1953 - Constituída a Companhia Siderúrgica Paulista - COSIPA, por um grupo de engenheiros do 
Instituto de Engenharia de São Paulo, entre os quais Plínio de Queiroz e Martinho Prado Uchoa. 
Localizada em Cubatão, SP, iniciou sua atividades em 1963 e foi privatizada em 1993. 
1954 - Fundada as Usinas Siderúrgicas de Minas Gerais - Usiminas. A sede da Usiminas está 
localizada em Belo Horizonte (MG). A unidade produtiva, Usina Intendente Câmara, está situada emIpatinga, na região de Minas conhecida como Vale do Aço, a 220 quilômetros da capital. Está próxima 
a uma das maiores reservas de minério de ferro do mundo, o quadrilátero ferrífero de Minas Gerais. 
 Em 1958, tornou-se uma joint-venture com a participação de capital estatal, do governo federal e 
de Minas Gerais, em parceria com acionistas japoneses. Privatizada em 1991. 
 Em 26 de outubro de 1962, entrou em operação o primeiro alto-forno da Usina Intendente Câmara. 
Paralelamente à construção da Usina, nasceu Ipatinga, hoje, uma das mais importantes cidades do 
Vale do Aço. 
junho de 1976 - Constituída a Companhia Siderúrgica de Tubarão - CST, como uma "joint-venture" 
de controle estatal, com a participação minoritária dos grupos Kawasaki, do Japão, e Ilva (ex-finsider), 
da Itália, tendo iniciado a operação em novembro de 1983. 
 Em julho de 1992, a empresa foi privatizada, tendo o seu controle sido adquirido pelos grupos 
Bozano-Simonsen, Unibanco e pela Companhia Vale do Rio Doce. Em junho de 1996, Bozano-
Simonsen e Unibanco venderam suas participações acionárias para a Acesita - Aços Especiais Itabira 
e para um grupo de empresas japonesas que, juntamente com a CVRD e a California Steel Industries 
- CSI (EUA), passaram a formar o novo bloco de controle da companhia. 
 Em maio de 1998, a Usinor (França) passa a compor também o quadro de acionistas controlador 
da companhia com a aquisição de parte da participação da Acesita. 
 A CST está estrategicamente localizada na costa do Sudeste brasileiro, na Região da Grande 
Vitória, Estado do Espírito Santo, entre os municípios de Serra e Vitória. Conta com uma área total de 
13,5 milhões de m², ocupando hoje cerca de 7 milhões de m². 
 A Companhia Siderúrgica de Tubarão (CST) é a maior produtora mundial de placas de aço, um 
semi-acabado destinado a outras siderúrgicas, detendo cerca de 20% do mercado global. Este semi-
acabado produzido pela CST, após relaminação, serve às mais diversas aplicações, destacando-se: a 
produção de automóveis e autopeças; tubos, gasodutos e oleodutos; eletrodomésticos; embalagens; 
indústria naval; construção civil, dentre outras. 
1986 - Entrou em operação a Usina Presidente Arthur Bernardes (Usina da Aço Minas Gerais – 
AÇOMINAS). Em setembro de 1993 a AÇOMINAS passou para as mãos da iniciativa privada, após 
ser disputada por grandes grupos econômicos no mais concorrido leilão da siderurgia brasileira. 
 A AÇOMINAS está localizada em Ouro Branco, no Estado de Minas Gerais, Brasil, numa região 
rica em minério de ferro de alta qualidade. 
Grupo Gerdau 
1901 - João Gerdau comprou, em Porto Alegre, RS, uma pequena e laboriosa fábrica de pregos com 
o filho Hugo. Era uma empresa familiar estável que só passou a enfrentar dificuldades para obter 
matéria-prima nos anos 40 por causa da Segunda Guerra Mundial. 
Nessa altura, o comando estava nas mãos do alemão Curt Johannpeter, genro de Hugo, que num 
lance audacioso comprou a Siderúrgica Riograndense para solucionar o suprimento de aço e produzir 
os pregos. Para isso, vendeu vários imóveis acumulados em dezenas de anos. Hoje, aquela fábrica, 
atualmente dirigida por quatro de seus bisnetos, é uma das empresas produtoras de aço que mais 
rapidamente cresce no mundo. 
 Hoje o Grupo Gerdau ocupa a posição de maior produtor de aços longos no continente americano, 
com usinas siderúrgicas distribuídas no Brasil, Argentina, Canadá, Chile, Estados Unidos e Uruguai. 
Hoje, alcança uma capacidade instalada total de 14,4 milhões de toneladas de aço por ano. 
 A Gerdau possui 12.000 empregados, opera em seis países e produz mais de sete milhões de 
toneladas de aço por ano. O crescimento de seu perfil internacional inclui quatro usinas nos Estados 
Unidos, onde, em 1999, adquiriu a AmeriSteel, segunda maior produtora de barras de aço reforçado 
do mercado americano. 
 A transação com a AmeriSteel aumentou os resultados totais da Gerdau em mais de 50 por cento, 
triplicou sua produção fora do Brasil e elevou a companhia de 46a a 25a posição no mercado mundial, 
de acordo com a classificação do International Iron and Steel Institute (www.worldsteel.org). 
Obras em aço no Brasil 
Datam das décadas de 50 e 60 alguns bons exemplos de obras em estrutura de aço no 
Brasil, tais como o Edifício Avenida Central no Rio de Janeiro, com 34 andares e o Viaduto Rodoviário 
sobre a BR-116, em Volta Redonda. 
Obras atuais construídas no Estado de São Paulo, que merecem destaque são a Estação do 
Largo 13 de Maio, da FEPASA, as pontes vicinais construídas pelo Governo Estadual, as construções 
padronizadas de interesse social (creches, por uso comercial ou habitacional), construídos não só na 
capital, como também no interior, além, é claro, de inúmeras obras industriais. 
Acredita-se que a primeira obra a usar ferro pudlado, fundido no Brasil, no Estaleiro Mauá, em 
Niterói, RJ, foi a Ponte de Paraíba do Sul, no estado do Rio de Janeiro, com cinco vãos de 30 metros, 
cuja data de construção é de 1857, estando em uso até hoje. Já a primeira obra em que se usou aço 
importado em edifícios no Brasil foi o Teatro Santa Izabel, em Recife. 
1.3 - O estado atual do parque siderúrgico brasileiro 
No Brasil, as 26 usinas que compõem o parque siderúrgico são administradas por 8 grupos 
empresariais. São eles: 
1. ArcelorMittal Brasil - incluindo a ArcelorMittal Inox Brasil, ArcelorMittal Aços Longos e 
ArcelorMittal Tubarão; 
2. Grupo Gerdau; 
3. CSN; 
4. Usiminas/Cosipa; 
5. Siderúrgica Barra Mansa; 
6. SINOBRAS (SIDERÚRGICA NORTE BRASIL S.A.); 
7. V&M do Brasil (VALLOUREC & MANNESMANN TUBES); 
8. Villares Metals; 
O parque produtor é relativamente novo e passa por um processo de atualização tecnológica. 
Está apto a entregar ao mercado qualquer tipo de produto siderúrgico, desde que sua produção se 
justifique economicamente. 
Em função dos produtos que preponderam em suas linhas de produção, as usinas podem ser 
assim classificadas: 
 De semi-acabados (placas, blocos e tarugos) 
 De planos aços carbono (chapas e bobinas) 
 De planos aços especiais / ligados (chapas e bobinas) 
 De longos aços carbono (barras, perfis, fio máquina, vergalhões, arames e tubos sem 
costura) 
 De longos aços especiais / ligados (barras, fio-máquina, arames e tubos sem costura) 
 Nos países mais adiantados um dos segmentos de grande consumo é o das estruturas de 
aço, cuja média atinge 15 a 25 kg/habitante/ano. No Brasil o nível está em 2 a 3 kg/habitante/ano, 
muito inferior ao que se poderia esperar para um país em processo de rápida industrialização. A 
tendência é de crescer estes números. 
 O Brasil produz aço de nível internacional (9o produtor mundial), sendo disputado pelos 
países desenvolvidos, além de contar com considerável quantidade de jazidas de carvão mineral e 
ferro. Aliado a isto, temos o considerável aumento nos custos de mão-de-obra na construção civil, o 
esgotamento das reservas florestais necessárias à confecção das formas do concreto armado e o 
grande desperdício de materiais, oriundos do processo artesanal de erguimento de prédios, como 
fatores de busca de nova tecnologia economicamente viável. 
 Se pensarmos que de toda a produção de ferro nacional, 40% são destinados ao mercado 
interno e, destes, 10 a 15% são incorporados ao setor da construção civil, ou seja, não mais que 4% 
de toda produção, vemos quão pouco valor ainda damos ao aço em nosso país. 
 Como o Brasil é um país em crescimento, o setor industrial é o grande consumidor de 
estruturas metálicas, absorvendo a maior parte da produção. 
1.4 - Aplicações do Aço 
 Construção Civil 
 Edificações de andares múltiplos 
 Construções de casas em geral 
 Shopping centers e supermercados 
 Armazéns e silos 
 Postos de gasolina 
 Estádios e ginásios poliesportivos 
 Galpões industriais 
 Pipe-racks e suportes 
 Reservatórios, caixas d’água, tanques em geral 
 Torres de transmissão, postes 
 Esquadrias, portões, janelas, portas 
 Coberturas,telhas, forros, revestimentos, calhas, dutos 
 Pontes e viadutos 
 Escadas, pisos, passarelas 
 Metrôs e estações rodo-ferroviárias 
 Contenções e fundações 
 Outdoors 
 Outras Aplicações 
 Plataformas marítimas 
 Indústria naval 
 Indústria Automotiva 
 Equipamentos diversos 
1.5 - Vantagens e Desvantagens na Utilização de Estruturas Metálicas na 
Construção Civil 
 Vantagens 
 Liberdade no projeto de arquitetura 
A tecnologia do aço confere aos arquitetos total liberdade criadora, permitindo a elaboração 
de projetos arrojados e de expressão arquitetônica marcante. 
 Maior área útil 
A alta resistência do aço nos diversos estados de solicitação (tração, compressão, flexão, 
etc.), permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforços com áreas relativamente 
pequenas. Devido a isto as seções dos pilares e das vigas de aço são substancialmente mais 
esbeltas do que as equivalentes em concreto, resultando em melhor aproveitamento do espaço 
interno e aumento da área útil, fatores muito importantes, principalmente em garagens. 
Note-se que apesar da grande densidade do aço (7850 kg/m3), as peças de aço, por terem as 
seções transversais (áreas) bem menores, são mais leves do que as peças feitas em concreto 
armado. 
 Flexibilidade 
A estrutura metálica mostra-se especialmente indicada nos casos onde há necessidade de 
adaptações, ampliações, reformas e mudança de ocupação de edifícios. Além disso, torna mais fácil 
as instalações hidro-sanitárias, elétricas, de telefone, de ar condicionado, de informática, etc. 
 Compatibilidade com outros materiais 
O sistema construtivo em aço é perfeitamente compatível com qualquer tipo de material de 
fechamento, tanto vertical como horizontal, admitindo desde os mais convencionais (tijolos, blocos e 
lajes moldadas in loco) até componentes pré-fabricados (lajes, painéis de concreto, painéis dry-wall, 
etc). 
 Menor prazo de execução 
A fabricação da estrutura em paralelo com a execução das fundações, a possibilidade de se 
trabalhar em diversas frentes de serviços simultaneamente (por exemplo execução de lajes, do 
fechamento e das instalações simultaneamente), a diminuição de formas e escoramentos e o fato da 
montagem da estrutura não ser afetada pela ocorrência de chuvas, pode levar a uma redução de até 
40% no tempo de execução quando comparado com os processos convencionais. 
 Racionalização de materiais e mão-de-obra 
Numa obra, através de processos convencionais, o desperdício de materiais pode chegar a 
25% em peso. A estrutura metálica possibilita a adoção de sistemas industrializados, fazendo com 
que o desperdício seja sensivelmente reduzido. 
 Alívio de carga nas fundações 
Por serem mais leves, as estruturas metálicas podem reduzir em até 30% o custo das 
fundações. Aproximadamente uma estrutura de aço pesa seis vezes menos que uma estrutura 
equivalente de concreto armado. 
 Garantia de qualidade 
Como o material aço é fabricado em siderúrgicas, onde há um alto controle de qualidade as 
propriedades mecânicas e físicas são bem definidas (pouca variabilidade). 
A fabricação das peças de uma estrutura metálica ocorre em série dentro de uma indústria e 
conta com mão-de-obra altamente qualificada, o que dá ao cliente a garantia de uma obra com 
qualidade superior devido ao rígido controle existente durante todo o processo industrial. 
 Antecipação do ganho 
Em função da maior velocidade de execução da obra (aproximadamente 60% do tempo 
necessário para a execução de uma estrutura equivalente de concreto armado), haverá um ganho 
adicional pela ocupação antecipada do imóvel e pela rapidez no retorno do capital investido. 
 Organização do canteiro de obras (Alta eficiência construtiva) 
Como a estrutura metálica é totalmente pré-fabricada, há uma melhor organização do 
canteiro devido, entre outros, à ausência de grandes depósitos de areia, brita, cimento, madeiras e 
ferragens, reduzindo também o inevitável desperdício desses materiais. O ambiente limpo e com 
menor geração de entulho, oferece ainda melhores condições de segurança ao trabalhador, 
contribuindo para a redução dos acidentes na obra. Há redução da área do canteiro de obras. 
 Precisão construtiva 
Enquanto nas estruturas de concreto a precisão é medida em centímetros, numa estrutura 
metálica a unidade empregada é o milímetro. Isso garante uma estrutura perfeitamente aprumada e 
nivelada (a própria estrutura serve como gabarito), facilitando atividades como o assentamento de 
esquadrias, instalação de elevadores, bem como redução no custo dos materiais de vedação e 
revestimentos. 
 Reciclabilidade 
O aço é 100% reciclável e as estruturas podem ser desmontadas e reaproveitadas com 
menor geração de rejeitos. Também a substituição das peças que compõe a estrutura podem ser 
substituídas com facilidade o que permite reforçar ou substituir diversos elementos da estrutura. 
- O aço é o produto mais reciclado do mundo: 40% da produção mundial é feita a partir da 
sucata ferrosa. 
 Preservação do meio ambiente 
A estrutura metálica é menos agressiva ao meio ambiente. Além de reduzir o consumo de 
madeira na obra, diminui a emissão de material particulado e a poluição sonora geradas pelas serras 
e outros equipamentos destinados a trabalhar a madeira. 
 Solução estrutural 
A solução estrutural com aço apresenta um resultado muito próximo entre o modelo teórico e 
o comportamento real. Um vínculo de aço projetado como articulado, poderá ser executado 
perfeitamente articulado, com relativa facilidade. A concepção de uma estrutura de aço é revelada 
claramente depois de executada e pode facilmente ser entendida. 
 Desvantagens 
 Corrosão 
A suscetibilidade à corrosão requer que eles sejam cobertos com uma camada de tinta ou 
seja empregado outro método de proteção. Outra alternativa é utilizar aços de alta resistência 
mecânica e resistentes à corrosão atmosférica (USI-SAC-250 e 300, COS-AR-COR 500 e 400, CSN 
COR 420 e 500). Estes aços são 2 a 4 vezes mais resistentes que os aços carbono e dispensam 
qualquer proteção, a não ser em casos especiais, tais como em regiões marinhas e indústriais 
agressivas. 
Em situações menos drásticas, o aço comum também pode ser protegido por alguns 
processos como: 
- pintura a base de pó de zinco; 
- pintura contendo zarcão e óleo de linhaça; 
- galvanização a fogo ou eletrolítica. 
 Exige cuidados com relação a composição do material para impedir agressões 
químicas 
 Preço elevado da estrutura quando analisada de forma isolada 
 Desembolso rápido de capital para aquisição da estrutura 
 Proteção ao fogo 
Medidas adicionais de proteção para aumentar o tempo de resistência da estrutura metálica 
ao fogo. O aço perde metade da resistência ao atingir temperaturas acima de 550o C. 
NBR 14432/2000 - Norma que regula o projeto e o dimensionamento de estruturas de aço em 
situação de incêndio. 
Ex: Argamassa de vermiculita (1370o C), mantas de fibra cerâmica (1760o C), mantas de lã de 
rocha (1200o C), tintas intumescentes (fogo retardantes) e argamassa composta de gesso e fibras 
(argamassa fibrosa). 
 Conforto térmico 
O aço é um bom condutor de calor, logo piora as condições de conforto térmico, o que 
recomenda tratamento termo-acústico. 
1.6 - O que é o Aço 
O aço pode ser definido como uma liga metálica composta principalmente de ferro e de 
pequenas quantidades de carbono (de 0,002% até 2,00%, aproximadamente), com propriedades 
específicas, sobretudo de resistência e de ductilidade, muito importantes para suas aplicações na 
engenharia civil. Nos aços utilizados na construção civil o teor de carbono é da ordem de 0,18% a 
0,25%. 
Em sua composição o aço, o aço contém certos elementos residuais (enxofre, silício, fósforo, 
etc.) resultantes do processo de fabricação e também outros elementos de liga (cromo, manganês, 
níquel, etc.) propositadamente adicionados à liga ferro-carbono para alcançar propriedades especiais. 
As propriedades dos aços, noentanto, não dependem apenas da sua composição química. Além 
dela, características ditas microestruturais, resultantes de tratamentos térmicos, de deformações 
mecânicas e de velocidade de solidificação, conferem propriedades físicas, mecânicas e quimícas 
adequadas às suas diversas aplicações. 
1.7 - Como se faz o aço 
Qualquer aço, seja de uma faca, seja o que integra uma turbina, origina-se, primordialmente, de uma 
jazida natural de minério de ferro. 
Pode-se resumir o processo de fabricação do aço em quatro grandes etapas: 
I - Preparação do minério de ferro (Fe + O + Sílica) 
O ferro (quarto elemento mais abundante do planeta) é encontrado em toda crosta terrestre, 
fortemente associado ao oxigênio e à sílica. O minério de ferro (principalmente a hematita) é um óxido 
de ferro, misturado com areia fina. 
Antes de serem levados ao alto-forno, o minério e o carvão são previamente preparados para 
melhoria do rendimento e economia do processo. O minério é transformado em pelotas e o carvão é 
destilado, para obtenção do coque, dele se obtendo ainda subprodutos carboquímicos. 
A coqueificação é o processo de destilação do carvão em ausência de ar, com liberação de 
substâncias voláteis, que ocorre nas células de coqueificação à temperatura de 1300oC durante um 
período de 18 horas. 
Coque: Produto resultante da coqueria sendo um material poroso com elevada resistência mecânica 
e alto ponto de fusão, constituindo-se basicamente de carbono e cinzas. 
O coque, nas especificações físicas e químicas requeridas, é encaminhado ao alto-forno e os finos de 
coque são enviados à sinterização e à aciaria. O coque é a matéria-prima mais importante na 
composição do custo de um alto-forno. 
O carbono é também relativamente abundante na natureza e pode ser encontrado sob diversas 
formas. Na siderurgia, usa-se carvão mineral, e em alguns casos, o carvão vegetal. 
O carvão exerce duplo papel na fabricação do aço. Como combustível, permite alcançar altas 
temperaturas ( 1.500C) necessárias à fusão do minério de ferro. Como redutor (produção de gusa), 
associa-se ao oxigênio que se desprende do minério com a alta temperatura, deixando livre o ferro. 
Na sinterização, a preparação do minério de ferro é feita cuidando-se da granulometria, visto que os 
grãos mais finos são indesejáveis pois diminuem a permeabilidade do ar na combustão, 
comprometendo a queima. Para solucionar o problema, adicionam-se materiais fundentes (calcário, 
areia de sílica ou o próprio sínter) aos grãos mais finos. Com a composição correta, estes elementos 
são levados ao forno onde a mistura é fundida. Em seguida, o material resultante é resfriado e britado 
até atingir a granulometria desejada (diâmetro médio de 5mm). O produto final deste processo é 
denominado de sínter. 
II - Redução do minério de ferro: Processo de remoção do oxigênio do ferro (o coque metalúrgico 
atua como redutor) para ligar-se ao carbono e ocorre dentro de um equipamento chamado alto-forno. 
O ferro assim liberado é fundido em altas temperaturas, juntamente com o silício e o calcário que foi 
adicionado, formando o ferro líquido e a escória. A escória (silício, calcário e outros elementos), que 
flutua no ferro, é descartada, podendo ser aproveitada como matéria-prima na fabricação do cimento. 
O produto resultante, ferro mais impurezas como o carbono, o fósforo, o enxofre e o silício, é 
denominado ferro-gusa ou ferro de primeira fusão, utilizável para certas aplicações, porém ainda 
longe de apresentar as qualidades mais importantes que universalizaram o uso do aço (contém cerca 
de 3,5 a 4,0% de carbono). 
III - Refino: transformação da gusa em aço (diminuição do carbono e impurezas). 
 O ferro gusa é levado para a aciaria, ainda em estado líquido, para ser transformado em aço, 
mediante queima de impurezas e adições. O refino do aço se faz em fornos a oxigênio ou elétricos. 
IV - Laminação: O aço, em processo de solidificação, é deformado mecanicamente (conformação 
mecânica) e transformado em produtos siderúrgicos utilizados pela indústria de transformação, como 
chapas grossas e finas, bobinas, vergalhões, arames, perfilados, barras etc. 
OBS: Com a evolução da tecnologia, as fases de redução, refino e laminação estão sendo reduzidas 
no tempo, assegurando maior velocidade na produção. 
As usinas de aço do mundo inteiro segundo o seu processo produtivo, classificam-se: 
INTEGRADAS - que operam as três fases básicas: redução, refino e laminação; 
SEMI-INTEGRADAS - que operam duas fases: refino e laminação. Estas usinas partem de ferro 
gusa, ferro esponja ou sucata metálica adquiridas de terceiros para transformá-los em aço em 
aciarias elétricas e sua posterior laminação. 
NÃO INTEGRADAS - que operam apenas uma fase do processo: redução ou laminação. No primeiro 
caso estão os produtores de ferro gusa, os chamados guseiros, que têm como característica comum 
o emprego de carvão vegetal em altos-fornos para redução do minério. No segundo, estão os 
relaminadores, geralmente de placas e tarugos, adquiridos de usinas integradas ou semi-integradas 
e que relaminam material sucatado. 
No mercado produtor operam ainda unidades de pequeno porte que se dedicam exclusivamente a 
produzir aço para fundições. 
1.8 - Propriedades dos Aços Estruturais 
As propriedades mecânicas constituem as características mais importantes dos aços, para a 
sua aplicação no campo da engenharia, visto que o projeto e a execução das estruturas metálicas, 
assim como as confecções dos componentes mecânicos, são baseados no seu conhecimento. As 
propriedades mecânicas definem o comportamento dos aços quando sujeitos a esforços mecânicos e 
correspondem às propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforços 
que lhes são aplicados, sem romper ou sem que ocorram deformações excessivas. 
Para compreender o comportamento das estruturas de aço é essencial que o calculista esteja 
familiarizado com as propriedades do aço. Os diagramas tensão-deformação representam uma 
informação valiosa e necessária para entender como será o comportamento do aço em uma 
determinada situação. 
 
 
Diagrama Tensão-Deformação do Aço 
O diagrama tensão-deformação é obtido a partir do ensaio de tração simples, ou, ainda, 
através de um ensaio de compressão, desde que seja excluída a possibilidade de ocorrência de 
flambagem. Através deste ensaio um grande número de propriedades pode ser estudado. 
 
Barra submetida a tração simples 
A relação entre a tensão aplicada () e a deformação () resultante pode ser acompanhada 
pelo diagrama tensão-deformação. Os valores para a construção deste diagrama são obtidos 
submetendo-se o material ao ensaio de tração, sendo a deformação medida com o auxílio de um 
aparelho denominado extensômetro, acoplado à máquina de ensaio. 
 
 
Diagrama tensão x deformação de um aço carbono (fora de escala) 
Onde: 
Deformação Específica Longitudinal ou Alongamento unitário 
l
l
)(

 
Tensão Normal 
A
F
)(  
 
fu 
fy 
 (%) p 
fp 
Fase 
elástica 
Patamar de escoamento 
Encruamento 
 
E = tg  = 205.000 MPa 
Estricção 
u  20 % 
Fratura 
Fase plástica Fase 
de ruptura 
y  0,2 %  1,5% 
lo + l 
F F 
A 
Lei de Robert Hooke (1976):  = E. 
Módulo de Elasticidade Longitudinal ou Módulo de Young 


)E( 
Dentro de certos limites (fase elástica), ao se tracionar uma peça, a sua deformação segue a 
lei de Hooke, ou seja, é proporcional ao esforço aplicado. A proporcionalidade pode ser observada no 
trecho retilíneo do diagrama tensão-deformação sendo a constante de proporcionalidade denominada 
de módulo de elasticidade longitudinal ou módulo de Young (E = tg  = /). Ultrapassando o limite 
de proporcionalidade (fp), tem lugar a fase plástica, na qual ocorrem deformações crescentes sem 
variação da tensão (patamar de escoamento). O valor constante da tensão, nessa fase, é chamado 
limite de escoamento (yield strength) (fy) do aço. O escoamento produz em geral uma deformaçãovisível da peça metálica. 
Após o escoamento, ainda na fase plástica, a estrutura interna do aço se rearranja e o 
material passa pelo encruamento (acréscimo de tensões após escoamento), em que se verifica 
novamente a variação da tensão com a deformação, porém não-linearmente. O valor máximo da 
tensão na curva  x  é chamado de limite de resistência (fu) do aço. O incremento de tensões 
representado pelo encruamento não é, em geral, usado nos cálculos, pois diz respeito a deformações 
excessivas. 
O limite de escoamento de um material é calculado dividindo-se a carga máxima que ele 
suporta, antes de escoar, pela área da seção transversal inicial do corpo de prova. Em materiais 
como os aços, o limite de escoamento é bem definido, pois a uma determinada tensão aplicada o 
material escoa, isto é, ocorre deformação plástica sem haver praticamente aumento de tensão. O 
limite de escoamento é a constante física mais importante no cálculo das estruturas de aço. Deve-se 
impedir que essa tensão seja atingida nas seções transversais das barras, como forma de limitar a 
sua deformação. 
O limite de resistência à tração de um material é calculado dividindo-se a carga máxima que 
ele suporta, antes da ruptura, pela área da seção transversal inicial do corpo de prova. Este limite, 
como os demais, é expresso em unidade de tensão (MPa ou kN/cm²). Observa-se, que o limite de 
resistência é calculado em relação à área inicial, o que é particularmente importante para os materiais 
dúcteis, uma vez que estes sofrem uma redução de área quando solicitados pela carga máxima. 
Embora a tensão verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a área real, a 
tensão tal como foi definida anteriormente, tensão convencional, é mais importante para o 
engenheiro, pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensões iniciais. A partir do limite de 
resistência começa a ocorrer uma estricção no corpo de prova. A tensão se concentra nesta região, 
levando à fratura. 
Em um ensaio de compressão, sem a ocorrência de flambagem, obtém-se um diagrama 
tensão-deformação similar ao do ensaio de tração, porém com tensões sempre crescentes após 
escoamento; ocorre um aumento da área da seção transversal, sem que seja atingida a ruptura 
propriamente dita. 
Nos aços em que o diagrama tensão x deformação não apresenta patamar de escoamento a 
determinação do limite de escoamento é feita traçando-se uma linha reta paralela ao trecho linear da 
curva  x  a partir de uma deformação residual de 0,20% até interceptar esta curva. A tensão 
normal correspondente ao ponto de interseção é a tensão de escoamento convencional (fy). 
 
 
Determinação da tensão de escoamento convencional do aço 
Elasticidade 
A capacidade de um material de voltar à forma original após sucessivos ciclos de 
carregamento e descarregamento (carga e descarga), denomina-se elasticidade. 
Por exemplo, uma peça de aço sob efeito de tensões de tração ou de compressão sofre 
deformações, que podem ser elásticas ou plásticas. 
A deformação elástica é reversível, ou seja, desaparece quando a tensão é removida. 
Nos aços e no ferro fundido, o módulo de elasticidade (E) é da ordem de 205.000 MPa, a uma 
temperatura de 20oC. 
Tabela 01 - Exemplos de Módulos de Elasticidade (E) 
Material E (MPa) 
Aço 200.000 
Alumínio 69.000 
Vidro Plano 65.000 a 80.000 
Madeira 8.000 a 20.000 
Concreto 25.000 a 30.000 
Bronze 98.000 
 
Plasticidade 
Deformação plástica é a deformação permanente provocada por tensão igual ou superior ao 
limite de escoamento. É o resultado de um deslocamento permanente dos átomos que constituem o 
material, diferindo, portanto, da deformação elástica, em que os átomos mantêm as suas posições 
relativas. 

fu
fy
 (%)
0,20%
u
Ruptura
+
A deformação plástica altera a estrutura interna de um metal, tornando mais difícil o 
escorregamento ulterior e aumentando a dureza do metal. Este aumento na dureza por deformação 
plástica é denominado endurecimento por deformação a frio ou encruamento e é acompanhado de 
elevação do valor do limite de escoamento e do limite de resistência. 
O encruamento reduz a ductibilidade do metal, pois parte da elongação é consumida durante 
a deformação a frio. 
Ductibilidade 
Ductibilidade é a capacidade que tem o metal de se deformar plasticamente antes da ruptura. 
Pode ser medida pelo valor da deformação específica () quando da ruptura do material ou pela 
redução da área da seção transversal do corpo de prova (estricção). 
Quanto mais dúctil o aço maior é a redução de área ou o alongamento antes da ruptura. 
A ductibilidade tem grande importância nas estruturas metálicas, pois permite a redistribuição 
de tensões locais elevadas. As vigas de aço dúcteis sofrem grandes deformações antes de se 
romper, o que na prática constitui um aviso da presença de tensões elevadas. Um material não-dúctil, 
o ferro fundido, por exemplo, não se deforma plasticamente antes da ruptura. Diz-se, no caso, que o 
material é de comportamento frágil, ou seja, apresenta ruptura frágil. 
A ductilidade dos materiais é função da temperatura e presença de impurezas. Materiais 
dúcteis se tornam frágeis a temperaturas mais baixas. Isto pode gerar situações desastrosas caso a 
temperatura de teste do material não corresponda à temperatura efetiva de trabalho. 
Ex: Os navios tipo Liberty, da época da 2a guerra, que literalmente quebraram ao meio. Eles 
eram fabricados de aço com baixa concentração de carbono, que se tornou frágil em contato com as 
águas frias do mar. 
Resiliência 
Resiliência é a capacidade que o aço possui de absorver energia mecânica no regime 
elástico, ou, o que é equivalente, a capacidade que o aço tem de restituir a energia mecânica 
absorvida (não fica deformado permanentemente). Denomina-se módulo de resiliência ou 
simplesmente resiliência a quantidade de energia elástica que pode ser absorvida por unidade de 
volume do metal tracionado. Ela pode ser medida pela área sob o diagrama tensão-deformação 
correspondente ao regime elástico. 
Módulo de resiliência: 
2 22
0 0
0
2 2 2
y
y y y y
rU d E d E E
E

   
   
 
     
 
  
 
y r 
 
fy 
Fase 
Elástica 
Fase Plástica 
Fratura 
 (%) 
Área = módulo de resiliência 
Analisando a fórmula acima conclui-se que materiais de alta resiliência possuem alto limite de 
escoamento () e baixo módulo de elasticidade (E). Estes materiais seriam ideais par uso em molas. 
 
Tenacidade (Toughness) 
A capacidade que os materiais têm de absorver energia mecânica até a fratura (ruptura) 
quando submetidos à carga de impacto, denomina-se tenacidade. 
Em outras palavras, tenacidade é a energia total, elástica e plástica, que um material pode 
absorver por unidade de volume até a sua ruptura (medida em J/m³, Joules por metro cúbico), 
representada pela área total sob o diagrama tensão-deformação. 
 
y r

fy
Fase
Elástica
Fase Plástica
Fratura

Área = tenacidade
 
 
Obs.: um material dúctil com a mesma resistência de um material frágil vai requerer maior 
quantidade de energia para ser rompido, sendo, portanto, mais tenaz. 
Fadiga 
Fadiga é um tipo de ruptura que ocorre em peças metálicas submetidas a sucessivos ciclos 
de carga e descarga. Como exemplo de cargas cíclicas pode-se citar as cargas atuantes em pontes 
rodoviárias, vigas de rolamento, etc. 
Devido à repetição do carregamento, ocorre a propagação de fissuras na peça metálica, 
ocasionando a ruptura por fadiga. Essas fissuras iniciam-se em pontos de concentrações de tensões, 
tais como: variações bruscas na forma da seção, furos, falhas em soldas, etc. 
A ruptura ocorre subitamente e sem aviso prévio. A falha por fadiga é do tipo frágil, com muito 
pouca deformação plástica. 
Fragilidade 
 Fragilidade é o fenômeno oposto da ductilidade. Os aços podem ser tornados frágeis 
pelo efeito da temperatura, tanto ambiental quanto por efeitos térmicos localizados, como, por 
exemplo, solda elétrica, etc.Em uma estrutura de aço, o estudo das condições em que os aços se tornam frágeis 
têm grande importância, visto que um material frágil sofre ruptura brusca, sem aviso prévio. 
Influência dos Elementos de Liga nas Propriedades dos Aços 
A composição química caracteriza várias propriedades que são importantes para aplicações 
estruturais. Alguns dos elementos químicos presentes nos aços comerciais são conseqüência dos 
métodos de obtenção. Outros são adicionados deliberadamente, para atingir objetivos específicos. A 
composição química de cada tipo de aço é fornecida pelas normas correspondentes, em duas 
situações: composição do aço na panela e composição do produto acabado (lingotado); geralmente, 
a composição varia um pouco de uma situação para outra. 
A tabela a seguir descreve a influência dos principais elementos de liga no estabelecimento 
das características dos aços estruturais, ressalvando que o efeito de dois ou mais elementos usados 
simultaneamente podem ser diferentes dos efeitos de adições desses elementos isoladamente. 
Tabela 02 - Influência dos elementos de liga nas propriedades dos aços 
Propriedades 
Elementos 
C Mn Si S P Cu Ti Cr Nb Ni Al H Mo N O 
Resistência Mecânica + + + - + + + + + + 
Ductibilidade - - - - - - - - - 
Tenacidade - - - + + + - - 
Soldabilidade - - - - - - - - + 
Resistência à corrosão - + + + + + + + 
Desoxidante + + 
Legenda: (+) efeito positivo; (-) efeito negativo. 
Carbono (C): O aumento do teor de carbono constitui a maneira mais econômica para 
obtenção da resistência mecânica nos aços, atuando primordialmente no limite de resistência. Por 
outro lado, prejudica sensivelmente a ductilidade ( em especial o dobramento) e a tenacidade. Teores 
elevados de carbono comprometem a soldabilidade e diminuem a resistência à corrosão atmosférica 
(o teor de carbono é usualmente limitado a 0,20%, nos aços resistentes à corrosão atmosférica). 
A cada 0,01% de aumento no teor de carbono, o limite de escoamento é elevado em 
aproximadamente 0,35 MPa. Contudo, além dos inconvenientes já citados, há o aumento da 
suscetibilidade ao envelhecimento. Assim, o teor de carbono nos aços estruturais é limitado em 0,3%, 
no máximo, podendo ser reduzido em função de outros elementos de liga presentes. 
Constantes Físicas dos Aços Estruturais 
Na faixa normal de temperaturas atmosféricas, os valores das constantes físicas dos aços 
são os apresentados na Tabela 03: 
Tabela 03 - Constantes físicas dos aços. 
Constante Física Valor 
Módulo de elasticidade longitudinal, E 200.000 MPa 
Módulo de elasticidade transversal, G 
)1(2
E
G

 = 0,3846E = 76.920 MPa 
Coeficiente de Poisson, a 0,30 
Coeficiente de dilatação térmica, a 1,2 × 10
-6 °C-1 
Peso específico, a 7.850 kg/m³ 
 
1.9 - Aços Estruturais 
O aço estrutural está presente na maioria das construções metálicas. As estruturas das 
edificações são elementos de grande responsabilidade que exigem a confiança na qualidade do 
material a ser utilizado. 
O aço estrutural tem como principal característica a resistência mecânica e uma composição 
química definida. Proporciona boa soldabilidade e fácil corte. 
Existe uma grande variedade de formas e de tipos de aços disponíveis, o que decorre da 
necessidade de contínua adequação do produto às exigências de aplicações específicas que vão 
surgindo no mercado, seja pelo controle da composição química, seja pela garantia das propriedades 
mecânicas requeridas ou, ainda, por sua forma final (chapas, perfis, tubos, barras, etc.). 
Para utilização na construção civil, o interesse maior recai sobre os chamados aços 
estruturais, termo designativo de todos os aços que, devido à sua resistência, ductibilidade e outras 
propriedades, são adequados para utilização em elementos que suportam cargas. 
Tipos de Aços Estruturais 
É na aciaria que fica definido o tipo de aço, a partir da adequação de sua composição 
química. 
Aços-carbono (Média Resistência Mecânica) 
O aço-carbono, é o tipo no qual o aumento da resistência, em relação ao ferro puro se dá, 
principalmente, pela adição de carbono e, em menor escala, pelo manganês. O aumento do teor de 
carbono eleva a resistência e a dureza (redução da ductibilidade); porém, o aço resulta mais 
quebradiço e sua soldabilidade diminui consideravelmente. Não necessitam, em geral, nenhum 
tratamento térmico após a laminação. 
Os aços-carbono têm baixíssima concentração de outros elementos na liga. 
O aços-carbono com até 0,30% de carbono (baixo carbono) podem ser soldados sem 
precauções especiais, sendo também os mais adequados à construção civil. 
 
Tabela 04 - Principais características e aplicações dos aços-carbono 
CLASSE 
(função do teor 
nominal de carbono) 
fu (MPa) CARACTERÍSTICAS 
PRINCIPAIS 
APLICAÇÕES 
BAIXO CARBONO 
C  0,30%; 
< 440 
Boa tenacidade, 
conformabilidade e 
soldabilidade 
Pontes, edifícios, navios, 
caldeiras, tubos, 
estruturas mecânicas, 
etc. 
MÉDIO CARBONO 
0,30% < C  0,60%; 
440 a 590 
Médias conformabilidade e 
soldabilidade. 
Estruturas parafusadas de 
navios e vagões, tubos, 
estruturas mecânicas, 
implementos agrícolas, etc. 
ALTO CARBONO 
0,60% < C < 1,70%. 
590 a 780 
Más conformabilidade e 
soldabilidade, alta resistência 
ao desgaste. 
Peças mecânicas, 
implementos agrícolas, 
trilhos e rodas ferroviárias. 
 
 
 
Tabela 05 - Exemplos de aço-carbono para uso estrutural 
TIPO DE AÇO fy (MPa) fu (MPa) 
ASTM A-36 250 400 
ASTM A-570 (grau 40) 275 380 
ASTM A-570 (grau 45) 310 410 
NBR 6648/CG-26 
255* 410* 
245** 410** 
NBR 6650/CF-26 260 410 
NBR 7007/MR-250 250 400 
* Válido para espessuras e  16 mm 
** Válido para espessuras 16 < e  40 mm 
 
Aços de Baixa Liga (Média e Alta Resistência Mecânica, Resistentes à Corrosão 
Atmosférica) 
Com uma pequena variação na composição química e com adição de alguns componentes, 
tais como vanádio, cromo, cobre, níquel, alumínio, molibdênio, titânio, nióbio, zircônio esses aços 
podem ter um aumento na sua resistência a corrosão atmosférica de duas a quatro vezes. São 
chamados aços de baixa liga de alta e média resistência mecânica e resistentes a corrosão 
atmosférica, sendo conhecidos também como aços patináveis. Tem fy  290 MPa. 
Esses elementos de liga produzem um aumento na resistência do aço através da 
modificação da micro-estrutura para grãos finos. Assim, pode-se obter um aço de alta resistência com 
um teor de carbono da ordem de 0,20%, permitindo, ainda, uma boa soldabilidade. 
A poluição da atmosfera terrestre, que acompanha a evolução da atividade industrial, agrava 
a ação da corrosão atmosférica sobre os metais em geral. Estudos têm demonstrado os efeitos da 
corrosão atmosférica sobre os aços, provocando significativas alterações em seu desempenho, que 
dependem basicamente da composição química e das condições ambientais a que estão submetidos. 
Ficou evidenciado que a adição de pequenas quantidades de certos elementos, em especial o cobre, 
cria uma espécie de barreira à corrosão do aço. A adição, em pequenas proporções, de elementos de 
liga, como cobre, cromo, fósforo e silício, criou o grupo dos aços patináveis ou aclimáveis, que se 
caracteriza por excelente resistência à corrosão atmosférica aliada à resistência mecânica adequada. 
 
 
 
 
 
 
A água atravessa a camada de ferrugem pelos poros e 
fissuras, atingindo o metal. 
Fino filme de ferrugem (pátina), no qual sais solúveis de 
sulfato bloqueiam poros e fissuras, protegendo o metal 
Aço-Carbono x Aço Patinável 
Os aços patináveis ou aclimáveis apresentam como principal característica à resistência à 
corrosão atmosférica, muito superior à do aço-carbono convencional, conseguida pela adição de 
pequenas quantidades dos elementos de liga já mencionados, podendo dispensar a proteção a 
corrosão atmosférica, pintura, por exemplo. Quando expostos ao clima, desenvolvem em sua 
superfície uma camada de óxido compacta, aderente e pouco solúvel em água, quefunciona como 
barreira de proteção contra o prosseguimento do processo corrosivo, possibilitando, assim, a 
utilização desses aços sem qualquer revestimento. Esta barreira ou pátina protetora só é 
desenvolvida quando a superfície metálica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva, 
nevoeiro, umidade) e secagem (sol, vento). O tempo necessário para a sua formação varia em função 
do tipo de atmosfera a que o aço está exposto, sendo em geral de 18 meses a 3 anos; após um ano, 
porém, o material já apresenta uma homogênea coloração marrom-clara. A tonalidade definitiva, uma 
gradação escura do marrom, será função da atmosfera predominante e da freqüência com que a 
superfície do material se molha e se seca. 
Para exemplificar o desempenho diferenciado dos aços patináveis quanto à resistência à 
corrosão atmosférica, vejam abaixo a comparação do processo de corrosão no aço estrutural comum 
e no aço patinável em diferentes ambientes: 
 
Aço patinável x aço comum em atmosfera marinha 
 
Aço patinável x aço comum em atmosfera industrial 
Referente aos tipos de atmosfera que afetam os metais, e os aços em particular, 
convencionou-se adotar os seguintes padrões: 
- Atmosfera rural: baixas concentrações de poluentes, como silício e CO2; 
- Atmosfera urbana: presença de diversos gases, como SO2, CO2 e NOX; 
- Atmosfera industrial: presença de altas concemtrações de diversos compostos, sendo os 
principais os sulfetos (SO2, H2S), cloretos, amônias, CO2, etc. Aconcentração destes componentes 
depende das industriais localizadas na região; 
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 2 4 6 8 10 12 14
P
e
rd
a
 d
e
 e
s
p
e
s
s
u
ra
 (
m
m
)
Tempo em exposição (anos)
Atmosfera Industrial
Aço Patinável
Aço-carbono comun
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
P
e
rd
a
 d
e
 e
s
p
e
s
s
u
ra
 (
m
m
)
Tempo em exposição (anos)
Atmosfera Marinha
Aço Patinável
Aço-carbono comum
- Atmosfera marinha: presença de cloretos, que variam em concentração, em função da 
proximidade do mar; 
- Atmosfera mista: geralmente é onde se misturam os formadores de agentes 
contaminantes, tais como industrial-urbana, marinha-urbana, etc. 
Tabela 06 - Aços de baixa liga disponíveis no mercado e suas propriedades mecânicas 
Siderúrgica 
Designação 
Comercial 
Resistência 
Mecânica 
fy (MPa) fu (MPa) 
USIMINAS 
USI-SAC-250 
(USI-SAC-41) 
média 
250 402 a 510 
USI-SAC-300 
(USI-SAC-41) 
alta 
300 402 a 510 
USI-SAC-350 
(USI-SAC-50) 
alta 
373 490 a 608 
COSIPA 
COS-AR-COR-400 média 250 380 a 520 
COS-AR-COR-400 E média 300 380 a 520 
COS-AR-COR-500 alta 
375(1) 
320(2)
490 a 630(1) 
480(2) 
CSN 
CSN COR 500 alta 300 420 
CSN COR 420 alta 380 500 
AÇOMINAS 
ASTM A572 alta 345  450 
ASTM A588 alta 345  485 
ASTM A992 alta 345  450 
BELGO MINEIRA ASTM A588 alta 345  485 
CST ASTM A242 alta 345  480 
 (1) Chapas grossas e tiras a quente 
 (2) Laminados a frio 
O aço patinável surgiu em 1933, nos Estados Unidos, tendo como aplicação específica à 
fabricação de vagões de carga. A consolidação do aço patinável sem revestimento, contudo, se deu 
em definitivo nos anos 60, a partir de duas utilizações: na engenharia civil, em torres de transmissão; 
na arquitetura, em projetos de estruturas de edifícios comerciais e residenciais. Na arquitetura, a 
primeira edificação em aço patinável sem revestimento foi construída em Illinois, Estados Unidos, no 
início da década de 60. 
Atualmente, o aço patinável é largamente utilizado em diversos campos de aplicação, 
notadamente na construção civil, com destaque para pontes, viadutos, passarelas, edifícios, estações 
ferroviárias e rodoviárias, residências, reservatórios, etc. Este tipo de aço tem como vantagem 
adicional oferecer a opção de ser utilizado revestido ou sem qualquer proteção (além da pátina que 
se forma). 
A escolha dependerá, primordialmente, do projeto, do ambiente e do grau de contaminação a 
que o aço estiver exposto, bem como das condições de sua utilização. 
No uso dos aços patináveis não revestidos, para desenvolver a camada de óxido de forma 
compacta, aderente e homogênea, e com características protetoras, são necessários alguns 
cuidados: 
- A carepa de laminação deve ser eliminada, por jateamento com granalha ou areia; 
- Os respingos de solda, resíduos de óleo e graxa, bem como os resíduos de argamassa e 
concreto devem ser removidos; 
- Áreas em que possa haver retenção de água ou de resíduos sólidos devem, se possível, ser 
eliminadas no projeto; se isto for impraticável, deve-se protege-las com pintura; 
- As partes não expostas à ação do intemperismo, como juntas de expansão, articulações, 
regiões sobrepostas e frestas, devem ser convenientemente protegidas, devido ao acúmulo de 
resíduos sólidos e de umidade. 
- As estruturas construídas com aço patinável sem revestimento precisam ser acompanhadas 
periodicamente, para verificação do desenvolvimento do óxido. Caso não ocorra a formação da 
pátina, de forma compacta e aderente, será necessário recorrer à pintura. 
Em locais em que as condições climáticas ou de utilização não permitam o desenvolvimento 
completo da pátina protetora, os aços patináveis devem ser revestidos com pintura, ou quando 
houver indicação neste sentido no projeto. 
O revestimento dos aços patináves deve existir quando a atmosfera for industrial altamente 
agressiva, marinha severa ou moderada (à distância de até 600 metros da orla marítima), regiões 
submersas ou sujeitas a respingos e locais em que não ocorram ciclos alternados de molhamento e 
secagem. 
Os revestimentos apresentam excelente aderência aos aços patináveis, com um desempenho 
no mínimo duas vezes superior em relação ao mesmo revestimento aplicado sobre aço-carbono 
comum. 
Alguns aspectos importantes devem ser observados para se obter um bom desempenho dos 
aços patináveis revestidos: 
- O sistema de pintura a aplicar deve ser especificado em função das condições climáticas e 
de utilização; 
- A preparação da superfície do aço, a etapa mais importante, deve adequar-se ao sistema de 
revestimento, nunca esquecendo de eliminar eventuais carepas de laminação (óxidos provinientes do 
processo de laminação); 
- Ter especial atenção com as partes submersas e com os locais sujeitos a respingos, pois, 
tem corrosão mais acentuada.” 
Aços com tratamento térmico 
Tanto os aços-carbono como os de baixa liga, podem receber tratamento térmico, 
modificando suas propriedades. Entretanto, os aços tratados termicamente têm sua soldagem 
prejudicada, tornando, dessa forma, o seu emprego pouco corrente como elementos estruturais. 
Assim, os aços com tratamento térmico são mais usados na fabricação de conectores, como 
os parafusos de alta resistência. 
Os parafusos de alta resistência utilizados na fixação de estruturas são fabricados com aço 
carbono, sujeito a tratamento térmico (ASTM A-325), bem como o aço de baixa liga (ASTM A-490). 
Aços Resistentes ao Fogo (Alta Resistência Mecânica, Resistentes à Corrosão 
Atmosférica) 
Um dos objetivos mais importantes nos projetos de construção civil é reduzir o risco de 
incêndios e, caso estes ocorram, aumentar o tempo de início de deformação da estrutura, conferindo, 
assim, segurança a essas construções. 
Os aços resistentes ao fogo são basicamente resultado de modificações de aços resistentes 
à corrosão atmosférica. As adições são ajustadas sempre no limite mínimo possível, de forma que 
garantam um valor determinado elevado de resistência mecânica à tração, proporcionando também 
boa soldabilidade e mantendo o padrão de excelente resistência à corrosão atmosférica, inerente ao 
aço de origem. 
Os elementos geralmente adicionados são níquel, titânio, nióbio, vanádio, molibdênio, 
obedecendo a sua soma a um limite mínimo restrito, para garantir o equilíbrio das propriedades 
desejadas. 
Ex: USI-FIRE-350, USI-FIRE-400, USI-FIRE-490 e COS AR COR FIRE 500 
Tabela 07 – PropriedadesMecânicas Típicas do USI-FIRE-490 
ESPESSURA 
(mm) 
TRAÇÃO DE AMBIENTE 
TRAÇÃO 
600 ºC 
IMPACTO 
CHARPY (0 ºC) 
fy (MPa) fu (MPa) 
AL 200mm 
(%) 
fy / fu fy (MPa) (J) 
9,5 401 600 22 0,66 310 180 
22,4 364 585 21 0,62 288 177 
31,5 342 551 22 0,62 252 166 
 
Aços sem Qualificação Estrutural 
Apesar de não serem considerados "aços estruturais", os tipos de aço especificado pela SAE 
(Society of Automotive Engineers) são freqüentemente empregados na construção civil como 
componentes de telhas, caixilhos, chapas xadrez e até indevidamente em estruturas como barras 
redondas de contraventamento, tirantes e chumbadores e barras auxiliares chatas. 
Esses tipos de aço são designados por um número de quatro algarismos onde: 
- O primeiro dígito representa o elemento ou elementos de liga característicos: 
1. Aço-carbono 
2. Aço-níquel 
3. Aço-cromo-níquel 
4. Aço-molibdênio 
5. Aço-cromo 
6. Aço-cromo-vanádio 
7. Aço-tungstênio 
8. Aço-níquel-manganês 
9. Aço-silício-manganês 
- Os dois últimos dígitos representam a percentagem de carbono em 0,01%. Os dígitos 
intermediários restantes (em geral um só dígito) representam a porcentagem aproximada do elemento 
de liga predominante. Zero significa ausência de liga. Por exemplo: 
Aço SAE 1020 (aço-carbono, com 0,20% de carbono) 
Aço SAE 2320 (aço-níquel, com 3,5% de níquel e 0,20% de carbono) 
A norma brasileira equivalente a SAE é a NBR 6006/80 "Classificação por composição 
química de aço para a construção mecânica", cuja designação é similar a SAE. Por exemplo ABNT 
1020/NBR 6006 = SAE 1020. 
Segundo a Norma Brasileira "Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis 
formados a frio", em elaboração, a utilização de aços sem qualificação estrutural para perfis é 
tolerada se o aço possuir propriedades mecânicas adequadas para receber o trabalho a frio. Não 
devem ser adotados no projeto valores superiores a 180 MPa e 300 MPa para a resistência ao 
escoamento fy e a resistência à ruptura fu, respectivamente. 
Tabela 08 - Exemplos de Aços SAE 
Classificação 
SAE 
fy (MPa) fu (MPa) Observações 
1010 220 380 Laminado a quente 
1020 214 455 Laminado a quente 
1020 448 537 Estirado a frio 
1040 365 620 Laminado a quente 
1040 516 634 Estirado a frio 
1040 379 634 Tratamento térmico 
1060 489 806 Laminado a quente 
1060 510 898 Tratamento térmico 
2320 434 593 Laminado a quente 
2320 400 579 Normalizado 
2320 689 716 Estirado a frio 
2340 529 786 Laminado a quente 
2340 510 730 Normalizado 
2340 824 937 Tratamento térmico 
 
Aços Estruturais e Materiais de Ligação Padrão ABNT 
Propriedades mecânicas 
Na tabela 09 são dados as resistências ao escoamento (fy) e à ruptura (fu) para aços estruturais 
especificados por normas brasileiras e na tabela 10 para aços estruturais especificados pela ASTM 
(American Society for Testing Materials) 
 
 
 
 
 
28 
Tabela 09 - Aços ABNT para usos Estruturais (Perfis, Chapas e Tubos) 
NBR 7007 NBR 6648 NBR 6649 / NBR 6650 NBR 5000 
Aços para perfis laminados para uso 
estrutural 
Chapas grossas de aço carbono para uso 
estrutural 
Chapas finas de aço carbono para uso 
estrutural (a frio/a quente) 
Chapas grossas de aço de baixa liga e alta 
resistência mecânica 
Denominação fy (MPa) fu (MPa) Denominação fy (MPa) fu (MPa) Denominação fy (MPa) fu (MPa) Denominação fy (MPa) fu (MPa) 
MR-250 250 400-560 CG-26 255 410 CF-26 260/260 400/410 G-30 300 415 
AR-350 350 450 CG-28 275 440 CF-28 280/280 440/440 G-35 345 450 
AR-350 COR 350 485 CF-30 ---/300 ---/490 G-42 415 520 
AR-415 415 520 G-45 450 550 
 
 
NBR 5004 NBR 5008 NBR 5920 / NBR 5921 NBR 8261 
Chapas finas de aço de baixa liga e 
alta resistência mecânica 
Chapas grossas e bobinas grossas, 
de aço de baixa liga, resistentes à 
corrosão atmosférica, para uso 
estrutural 
Chapas finas e bobinas finas (a frio/ a 
quente), de aço de baixa liga, 
resistentes à corrosão atmosférica, 
para uso estrutural 
Perfil tubular de aço carbono, formado a frio, com e sem 
costura, de seção circular ou retangular, para usos estruturais. 
Denominação fy (MPa) fu (MPa) Denominação fy (MPa) fu (MPa) Denominação fy (MPa) fu (MPa) Denominação 
Seção circular Seção retangular 
fy (MPa) fu (MPa) fy (MPa) fu (MPa) 
F-32/Q-32 310 410 CGR 400 250 380 CFR 400 ---/250 ---/380 B 290 400 317 400 
F-35/Q-35 340 450 
CGR 500 e 
500A 
370 490 
CFR 500 310/370 450/490 C 317 427 345 427 
Q-40 380 480 
Q-42 410 520 
Q-45 450 550 
 
 
 
 
29 
Tabela 10 - Aços de uso frequentes especificados pela ASTM para uso estrutural 
Classificação Denominação Produto 
Grupo de perfil a b ou faixa 
de espessura disponível 
Grau fy (MPa) fu (MPa) 
Aços - carbono 
A36 
Perfis 1, 2 e 3 
- 250 
400 
a 
550 
Chapas e 
barras c 
t  200 mm 
A500 Perfis 4 
A 230 310 
B 290 400 
Aço de baixa liga e 
alta resistência 
mecânica 
A572 
Perfis 
1, 2 e 3 
42 290 415 
50 345 450 
55 380 485 
1 e 2 
60 415 520 
65 450 550 
Chapas 
e 
Barras 
t  150 mm 42 290 415 
t  100 mm 50 315 460 
t  50 mm 55 290 435 
t  31,5 mm 
60 415 520 
65 450 550 
A992 Perfis 1, 2 e 3 - 
345 
a 
450 
450 
Aços de baixa liga e 
alta resistência 
mecânica resistentes 
à corrosão 
atmosférica 
A242 
Perfis 
1 - 345 485 
2 - 315 460 
3 - 290 435 
Chapas 
e 
Barras c 
t  19 mm - 345 480 
19 mm < t  37,5 mm - 315 460 
37,5 mm < t  100 mm - 290 435 
A588 
Perfis 1 e 2 - 345 485 
Chapas 
e 
Barras c 
t  100 mm - 345 480 
100 mm < t  125 mm - 315 460 
125 mm < t  200 mm - 290 435 
Aços de baixa liga 
temperados e auto-
revenidos 
A913 Perfis 1 e 2 
50 345 450 
60 415 520 
65 450 550 
a Grupos de perfis laminados para efeito de propriedades mecânicas: 
 - Grupo 1: Perfis com espessura de mesa inferior ou igual a 37,5 mm; 
 - Grupo 2: Perfis com espessura de mesa superior a 37,5 mm e inferior ou igual a 50 mm; 
 - Grupo 3: Perfis com espessura de mesa superior a 50 mm; 
 - Grupo 4: Perfis tubulares 
b t corresponde à menor dimensão ou ao diâmetro da seção transversal da barra. 
c Barras redondas, quadradas e chatas. 
d A relação fu/fy não pode ser inferior a 1,18. 
 
 
 
 
 
Tabela 11 - Equivalência de aços por normas 
Produto 
Norma 
ABNT/NBR 
Classe Grau fy (MPa) fu (MPa) 
Classe ASTM 
equivalente 
Perfis 7007 MR-250 - 250 400 A 36 
 AR-290 - 290 415 A 572 GR-42 
 AR-345 - 345 450 A 572 GR-50 
 AR-COR-345 A 345 485 A 242 GR 1 
 AR-COR-345 B 345 485 A 242 GR-2 e A 588 
Chapas 6648 CG-26 - 255 410 A 36 
 6649/6650 CF-26 - 260 410 A 36 
 5000 G-30 - 300 415 A 572 GR-42 
 5000 G-35 - 345 450 A 572 GR-50 
 5004 F-35/Q-35 - 340 450 A 572 GR-50 
 5008 1,2 e 2A 
T  19 
mm 
345 480 A 588 
 5920/5921 CF-BLAR - 340 480 A 588 
Tubos 8261 Circular B 290 400 A 500 GR-B 
 8261 
Quadrado ou 
retangular 
B 317 400 A 500 GR-B 
 8261 Circular C 317 427 A 500 GR-B 
 8261 
Quadrado ou 
retangular 
C 317 427 - 
 
Parafusos 
Na Tabela 12 são fornecidos os valores mínimos da resistência ao escoamento e da resistência à 
ruptura de parafusos, de acordo com suas respectivas normas ou especificações, bem como os 
diâmetros nos quais os mesmos podem ser encontrados. Os parafusos fabricados com aço 
temperado não podem ser soldados nem aquecidos. 
 
Tabela 12 - Materiais usados em parafusos 
Especificação fyb (MPa) fub (MPa) 
Diâmetro db 
(mm) polegadas 
ASTM A307 - 415 1/2  db  4 
ISO 898 classe 4.6 235 390 12  db  36 - 
ASTM A325 1) 
635 
560 
825 
725 
16  db  24 
24 < db  36 
1/2  db  1 
1  db  1 
ISO 7411 Classe 8.8 640 800 12  db  36 - 
ASTM A490 895 1035 16  db  36 1/2  db  1 
ISO 7411 Classe 10.9 900 1000 12  db  36 - 
NOTA: 
1) Disponíveis também com resistência à corrosão atmosférica comparável à dos aços AR350 COR ou à dos aços ASTM A588. 
Metais de soldas 
A resistência mínima à tração dos metais de soldas mencionados na Tabela 8 de 6.2.4, conforme as 
normas ou especificações das soldas