TCC Galpão em estrutura de aço

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CENTRO UNIVERSITÁRIO AUGUSTO MOTTA 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rafael Junior Santos Gualandi 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROJETO DE GALPÃO EM ESTRUTURA METÁLICA COM USO DE 
FERRAMENTA COMPUTACIONAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro – RJ 
2016
 
 
 
Rafael Junior Santos Gualandi 
 
 
 
 
 
 
PROJETO DE GALPÃO EM ESTRUTURA METÁLICA COM USO DE 
FERRAMENTA COMPUTACIONAL 
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado 
ao Curso de Graduação em Engenharia Civil do 
Centro Universitário Augusto Motta como 
requisito parcial à obtenção ao título em 
Bacharel. 
 
 
Orientador: 
Prof. Igor Leite, Esp. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro - RJ 
2016 
 
 
Rafael Junior Santos Gualandi 
 
 
 
PROJETO DE GALPÃO EM ESTRUTURA METÁLICA COM USO DE 
FERRAMENTA COMPUTACIONAL 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado 
ao Curso de Graduação em Engenharia Civil do 
Centro Universitário Augusto Motta como 
requisito parcial à obtenção ao título em 
Bacharel. 
 
 
 
Data da aprovação: __/__/____ 
 
 
________________________________________ 
Prof. Igor Charlles Siqueira Leite 
Centro Universitário Augusto Motta 
Orientador 
 
 
________________________________________ 
Prof. Paulo de Tarso Machado Leite Soares 
Centro Universitário Augusto Motta 
 
 
________________________________________ 
Prof. Monique Coutinho Nunes 
Universidade Federal de Minas Gerais 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
Á Deus por ter me dado saúde, força e paciência para superar as dificuldades 
encontradas. E também por estar presente nos momentos de felicidade. 
À minha mãe Cátia, ao meu Pai Manoel, aos meus avós Edyr e Luzia e meu irmão 
Rodrigo, por toda educação, amor, apoio incondicional e exemplo de vida. 
Aos familiares que fazem parte da minha vida e que de certa forma também 
influenciaram na minha formação. 
Aos amigos da graduação que estiveram comigo nos cinco anos de curso, 
especialmente ao Vajacsom que gastou seu tempo para me auxiliar sempre que precisei. 
A esta universidade, seu corpo docente, que foram tão importantes na minha vida 
acadêmica e no desenvolvimento desta monografia. 
Ao meu orientador Igor Leite, pelo suporte no pouco tempo que lhe coube, pelas suas 
correções e incentivos. 
E a todos que diretamente e indiretamente fizeram parte da minha formação, o meu 
agradecimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATÓRIA 
 
 
Gostaria de dedicar este trabalho aos meus pais, pois sem eles absolutamente nada 
disso estaria sendo realizado. Foram eles que concretizaram financeiramente este meu sonho, 
que estiveram me apoiando e me acompanharam do início ao fim da minha graduação. Dedico 
este trabalho inteiramente a eles. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GUALANDI, Rafael Junior Santos. Projeto de Galpão em Estrutura Metálica com Uso de 
Ferramenta Computacional. Trabalho de conclusão de curso (Graduação em Engenharia 
Civil) – Centro Universitário Augusto Motta - Unisuam, Rio de Janeiro, 2016. 
 
 
RESUMO 
 
 
Neste trabalho são apresentados os procedimentos necessários para o dimensionamento de 
estrutura metálica de um galpão com finalidade de armazenar materiais de grande porte. A 
estrutura é dimensionada para suportar todos os esforços devidos aos vários carregamentos 
solicitantes, garantindo ótimas condições de uso, durante sua vida útil. O dimensionamento da 
estrutura é realizado com o auxílio do software Novo Metálicas 3D. Integram neste trabalho 
os memoriais de cálculo, detalhamento, vistas, desenhos e considerações tanto teóricas quanto 
práticas. Serão abordadas informações, de forma geral, em relação às construções em aço, que 
no Brasil não é tão utilizado como em outros países, porém há possibilidade de vir a se tornar 
uma forma de construção tão utilizada quanto o concreto. Existe uma combinação entre como 
projetar, calcular, fabricar, transportar e montar uma estrutura de aço, fornecendo uma 
solução mais econômica e mais eficiente, porém os profissionais devem ser bem qualificados 
para estudar integralmente essas etapas do projeto, desde a concepção até sua manutenção 
para atingir a vida útil esperada e obter os resultados esperados, já que a tolerância ao erro em 
qualquer dessas etapas pode onerar demasiadamente a execução. No final do trabalho, é 
apresentado um relatório da análise estrutural que o software proporciona após todos os 
cálculos serem efetuados, de modo que possa ser verificado o procedimento de cálculo dos 
elementos estruturais da estrutura. 
 
Palavras-chave: Estrutura Metálica. Novo Metálicas 3D. Ventos. Dimensionamento 
Estrutural. Detalhamento. 
 
 
 
 
GUALANDI, Rafael Junior Santos. Warehouse Project in Metallic Structure with the Use 
of Computational Tool. Term Paper (Graduation in Civil Engineering) – Centro 
Universitário Augusto Motta - Unisuam, Rio de Janeiro, 2016. 
 
 
ABSTRACT 
 
 
In this coursework are presented the procedures necessary for the sizing of metal structure of 
a with the purpose of storing materials of large size. The structure has been dimensioned to 
support all the efforts due to the multiple loads applied, ensuring the optimum conditions of 
use, during their useful life. The sizing of the structure is realized with the aid of the software 
Cypecad. Will be presented memorials calculation, detailing, views, drawings and 
considerations, both theoretical and practical. Will be discussed also information, in general, 
in relation to steel structures in Brazil, which is not so used as in other countries, however 
there's the possibility of eventually become a form of construction as used as the reinforced 
concrete. There’s a combination between how to design, calculate, manufacture, transport and 
assemble a steel structure, providing a solution more economic and more efficient, but the 
professionals must be well qualified to study fully these stages of the project, from conception 
to maintenance to achieve the expected life and get the expected results, since the tolerance 
for error in any of these steps may encumber too much the execution. At the end of the work, 
is presented a report of the structural analysis that the software provides after all the 
calculations are carried out, so that it can be verified the calculation procedures of the 
structural elements of the structure. 
 
Keywords: Steeç Structure. CypeCad. Winds. Sizing Structural. Detailing. 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................. 11 
LISTA DE TABELAS E QUADROS ................................................................................... 14 
LISTA DE TABELAS ......................................................................................................................................... 14 
LISTA DE QUADROS........................................................................................................................................ 14 
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 15 
1.1 Considerações iniciais ................................................................................................................................. 15 
1.2 Motivação .................................................................................................................................................... 16 
1.3 Justificativa .................................................................................................................................................. 17 
1.4 Definições ..................................................................................................................................................... 17 
1.5 Metodologia .................................................................................................................................................18 
1.6 Objetivos do trabalho ................................................................................................................................. 18 
1.6.1 Objetivo geral ............................................................................................................................................ 19 
1.6.2 Objetivos específicos .................................................................................................................................. 19 
1.7 Fechamento .................................................................................................................................................. 20 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................................... 21 
2.1 Breve histórico do aço ................................................................................................................................. 21 
2.2 Classificação do aço .................................................................................................................................... 23 
2.2.1 Aço-carbono ............................................................................................................................................... 24 
2.2.2 Aço de baixa liga ........................................................................................................................................ 24 
2.2.3 Influência dos elementos químicos nas propriedades do aço .................................................................... 26 
2.3 Vantagens e desvantagens do aço .............................................................................................................. 27 
2.3.1 Vantagens..... .............................................................................................................................................. 27 
2.3.2 Desvantagens ............................................................................................................................................. 28 
2.4 Propriedades do aço .................................................................................................................................... 29 
2.5 Pórticos transversais e suas particularidades ........................................................................................... 30 
2.5.1 Pórtico simples de alma cheia ................................................................................................................... 31 
2.5.2 Pórticos treliçados ..................................................................................................................................... 32 
2.5.2.1 Pórticos com treliça em arco ................................................................................................................... 34 
2.5.2.2 Pórticos com treliça triangular ................................................................................................................. 35 
2.5.2.3 Pórticos com treliça de banzos paralelos ................................................................................................. 37 
2.5.2.4 Pórticos com treliça trapezoidal .............................................................................................................. 38 
 
 
2.6 Pequeno comparativo entre o aço e o concreto armado .......................................................................... 40 
2.7 Fatores que influenciam o custo da estrutura em aço .............................................................................. 48 
2.8 Métodos de cálculo ...................................................................................................................................... 50 
2.8.1 Objetivos do projeto estrutural .................................................................................................................. 50 
2.8.2 Etapas do processo .................................................................................................................................... 50 
2.8.3 Descritivo dos softwares empregados ........................................................................................................ 51 
2.8.3.1 Ciclone..................................................................................................................................................... 51 
2.8.3.2 Gerador de pórticos ................................................................................................................................. 52 
2.8.3.3 Novo metálicas 3D .................................................................................................................................. 53 
3 ESTUDO DE CASO .......................................................................................................... 55 
3.1 Dados e características do galpão .............................................................................................................. 55 
3.2 Escolha do aço ............................................................................................................................................. 56 
3.3 Escolha da telha........................................................................................................................................... 57 
3.3.1 Cobertura....... ............................................................................................................................................ 57 
3.3.2 Fechamento lateral .................................................................................................................................... 58 
3.4 Ações na estrutura ...................................................................................................................................... 58 
3.4.1 Ações permanentes ..................................................................................................................................... 59 
3.4.2 Ações excepcionais ..................................................................................................................................... 61 
3.4.3 Ações variáveis........................................................................................................................................... 62 
3.4.3.1 Carga acidental............ ............................................................................................................................ 62 
3.4.3.2 Carga de vento.......... ............................................................................................................................... 64 
3.5 Análise efetuada pelo programa ................................................................................................................ 84 
4 DIMENSIONAMENTO .................................................................................................... 85 
4.1 Combinações das solicitações ..................................................................................................................... 85 
4.2 Perfis adotados ............................................................................................................................................ 86 
4.2.1 Colunas............. ......................................................................................................................................... 87 
4.2.2 Tesouras........ ............................................................................................................................................. 88 
4.2.2.1 Montantes.................. .............................................................................................................................. 88 
4.2.2.2 Diagonais..................... ............................................................................................................................ 89 
4.2.2.3 Banzo inferior............. .............................................................................................................................91 
4.2.2.4 Banzo superior........... .............................................................................................................................. 92 
4.2.3 Terças.............. ........................................................................................................................................... 93 
4.2.3.1 Laterais...................... .............................................................................................................................. 93 
4.2.3.2 Cobertura central ......................................................................................................................................93 
4.2.3.3 Extremidades da cobertura ...................................................................................................................... 95 
4.2.4 Contraventamentos .................................................................................................................................... 96 
4.2.4.1 Verticais.......................... ......................................................................................................................... 97 
 
 
4.2.4.2 Horizontais.................... ........................................................................................................................ 105 
4.3 Análise das flechas .................................................................................................................................... 106 
4.3.1 Terças de cobertura ................................................................................................................................. 108 
4.3.2 Vigas de fechamento lateral ..................................................................................................................... 109 
4.3.3 Tesoura............ ......................................................................................................................................... 110 
4.3.4 Colunas.......... .......................................................................................................................................... 111 
4.4 Ligações...................................................................................................................................................... 112 
4.4.1 Dimensionamento de solda no montante .................................................................................................. 114 
4.4.2 Dimensionamento de solda na diagonal .................................................................................................. 116 
4.4.3 Dimensionamento de solda no banzo superior ........................................................................................ 119 
4.4.4 Dimensionamento de solda no Banzo inferior ......................................................................................... 122 
4.4.5 Detalhamento das soldas na tesoura........................................................................................................ 125 
4.5 Placas de base ............................................................................................................................................ 127 
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS .......................................................................................... 131 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 133 
ANEXOS ............................................................................................................................... 138 
 
 
 
 
11 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
Figura 1. Ponte sobre o rio Paraíba do Sul, Rio de Janeiro. .................................................................................. 22 
Figura 2. Rolos de aço laminados (chapas longas enroladas) ................................................................................ 23 
Figura 3. Perda da espessura em ambiente agressivo ............................................................................................ 25 
Figura 4. Pórtico de alma cheia ............................................................................................................................. 32 
Figura 5. Galpão industrial formado por pórticos de alma cheia ........................................................................... 32 
Figura 6. Pórtico com treliça em arco .................................................................................................................... 35 
Figura 7. Galpão industrial formado por treliças em arco ..................................................................................... 35 
Figura 8. Pórtico com treliça triangular ................................................................................................................. 36 
Figura 9. Galpão industrial formado por treliças triangulares ............................................................................... 37 
Figura 10. Pórtico com treliça de banzos paralelos ............................................................................................... 38 
Figura 11. Galpão industrial formado por treliças de banzos paralelos ................................................................. 38 
Figura 12. Pórtico com treliça trapezoidal ............................................................................................................. 39 
Figura 13. Galpão industrial formado por treliças trapezoidais ............................................................................. 39 
Figura 14. Cadeia da escolha do método estrutural ............................................................................................... 40 
Figura 15. Gráfico do custo de construção em concreto armado ........................................................................... 46 
Figura 16. Gráfico do custo de construção em estrutura metálica ......................................................................... 47 
Figura 17. Programa "Ciclone" ............................................................................................................................. 52 
Figura 18. Módulo “Gerador de Pórticos” ............................................................................................................. 52 
Figura 19. Tela inicial “Novo Metal 3D” .............................................................................................................. 54 
Figura 20. Perspectiva do galpão ........................................................................................................................... 56 
Figura 21. Vista frontal do galpão ......................................................................................................................... 56 
Figura 22. Peso telha trapezoidal ........................................................................................................................... 57 
Figura 23. Peso chapa metálica ............................................................................................................................. 58 
Figura 24. Painel de fechamento ........................................................................................................................... 58 
Figura 25. Aplicação da carga da telha .................................................................................................................. 60 
Figura 26. Aplicação da carga da chapa ................................................................................................................ 61 
Figura 27. Aplicação da carga acidental ................................................................................................................ 63 
Figura 28. Mapa de isopletas da velocidade básica V0 (m/s) ................................................................................ 65 
Figura 29. Coeficiente de pressão externa (parede) ...............................................................................................70 
Figura 30. Coeficiente de pressão externa (telhado).............................................................................................. 70 
Figura 31. Coeficiente de forma externo (0°) ........................................................................................................ 71 
12 
 
Figura 32. Coeficiente de forma externo (90°) ...................................................................................................... 72 
Figura 33. Coeficiente de pressão interna (0°) ...................................................................................................... 73 
Figura 34. Coeficiente de pressão interna (90°) .................................................................................................... 73 
Figura 35. Carregamento do vento (0°) ................................................................................................................. 74 
Figura 36. Carregamento do vento (90°) ............................................................................................................... 74 
Figura 37. Aplicação da carga de vento a 0° na cobertura .................................................................................... 75 
Figura 38. Aplicação da carga de vento a 90° na cobertura .................................................................................. 76 
Figura 39. Aplicação das cargas de vento nas terças da cobertura ........................................................................ 77 
Figura 40. Aplicação da carga do vento de sucção a 0° na coluna ........................................................................ 78 
Figura 41. Aplicação da carga do vento de sucção a 90° na coluna ...................................................................... 79 
Figura 42. Aplicação da carga do vento de sobrepressão a 90° na coluna ............................................................ 80 
Figura 43. Aplicação da carga do vento de sucção nas terças laterais ................................................................... 81 
Figura 44. Aplicação da carga do vento de sobrepressão nas terças laterais ......................................................... 82 
Figura 45. Plano de atuação da força ..................................................................................................................... 83 
Figura 46. Carregamentos atuantes no galpão ....................................................................................................... 83 
Figura 47. Verificação perfil W tipo “H” .............................................................................................................. 87 
Figura 48. Perfil W tipo “H” adotado .................................................................................................................... 88 
Figura 49. Verificação do perfil do montante ........................................................................................................ 89 
Figura 50. Perfil adotado para os montantes ......................................................................................................... 89 
Figura 51. Verificação do perfil da diagonal ......................................................................................................... 90 
Figura 52. Perfil adotado para as diagonais ........................................................................................................... 90 
Figura 53. Verificação do perfil do banzo inferior ................................................................................................ 91 
Figura 54. Perfil adotado para o banzo inferior ..................................................................................................... 91 
Figura 55. Verificação do perfil do banzo superior ............................................................................................... 92 
Figura 56. Perfil adotado para o banzo superior .................................................................................................... 92 
Figura 57. Perfil adotado para as terças laterais .................................................................................................... 93 
Figura 58. Análise de barras pós-dimensionamento .............................................................................................. 94 
Figura 59. Erro gerado nas terças da cobertura e lateral ........................................................................................ 94 
Figura 60. Perfil adotado para as terças de cobertura ............................................................................................ 95 
Figura 61. Detalhe da terça apoiada sobre o pilar.................................................................................................. 95 
Figura 62. Perfil adotado para as terças das extremidades .................................................................................... 96 
Figura 63. Esforços axiais solicitantes no contraventamento vertical ................................................................... 97 
Figura 64. Espaçamento máximo de furos .......................................................................................................... 100 
Figura 65. Verificação da barra de contraventamento horizontal ........................................................................ 105 
Figura 66. Barra adotada para o contraventamento horizontal ............................................................................ 106 
13 
 
Figura 67. Plano do contraventamento horizontal ............................................................................................... 106 
Figura 68. Flecha absoluta das terças de cobertura ............................................................................................. 109 
Figura 69. Flecha absoluta das terças laterais ...................................................................................................... 110 
Figura 70. Flecha absoluta da tesoura ................................................................................................................. 111 
Figura 71. Deformação absoluta da coluna passante ........................................................................................... 112 
Figura 72. Esquema de soldagem com eletrodo revestido ................................................................................... 113 
Figura 73. Maior esforço axial solicitante nos montantes ................................................................................... 114 
Figura 74. Representação do esforço no montante .............................................................................................. 115 
Figura 75. Maior esforço axial solicitnte nas diagonais ...................................................................................... 117 
Figura 76. Representação do esforço na diagonal ............................................................................................... 117 
Figura 77. Maior esforço axial solicitante no banzo superior .............................................................................. 120 
Figura 78. Representação do esforço no banzo superior ..................................................................................... 120 
Figura 79. Maior esforço axial solicitante no banzo inferior ............................................................................... 122 
Figura 80. Representação do esforço no banzo inferior ...................................................................................... 123 
Figura 81. Detalhamento da solda em perfis da tesoura ...................................................................................... 125 
Figura 82. Detalhamento de ligações na tesoura ................................................................................................. 126 
Figura 83. Cortes do detalhamento da solda ........................................................................................................126 
Figura 84. Força normal na coluna mais solicitada ............................................................................................. 127 
Figura 85. Momento fletor da coluna mais solicitada ......................................................................................... 128 
Figura 86. Dimensões da placa de base ............................................................................................................... 130 
 
 
14 
 
LISTA DE TABELAS E QUADROS 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
 
Tabela 1. Influência dos elementos químicos ........................................................................................................ 26 
Tabela 2. Influências no custo de construção ........................................................................................................ 49 
Tabela 3. Valor do fator topográfico ..................................................................................................................... 65 
Tabela 4. Definição da categoria do terreno .......................................................................................................... 66 
Tabela 5. Definição das classes da edificação ....................................................................................................... 67 
Tabela 6. Definição dos parâmetros meteorológicos ............................................................................................. 67 
Tabela 7. Valores mínimos do fator estatístico ..................................................................................................... 68 
Tabela 8. Deslocamentos máximos ..................................................................................................................... 107 
Tabela 9. Dimensão mínima de perna de uma solda de filete ............................................................................. 113 
 
 
LISTA DE QUADROS 
 
 
Quadro 1. Comparativo do controle de obra (aço x concreto) ............................................................................... 41 
Quadro 2. Comparativo de Fundações (aço x concreto) ........................................................................................ 42 
Quadro 3. Comparativo dos elementos estruturais básicos (aço x concreto) ......................................................... 42 
Quadro 4. Comparativo de instalações, temperatura, proteção contrafogo e corrosão (aço x concreto) ............... 44 
Quadro 5. Comparativo de prazos e custos (aço x concreto) ................................................................................. 45 
Quadro 6. Comparativo ambiental (aço x concreto) .............................................................................................. 47 
Quadro 7. Valores de (b/t)lim .............................................................................................................................. 104 
 
 
 
15 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 
1.1 Considerações iniciais 
 
 
No mercado brasileiro da construção em aço, há uma predominância de estruturas de 
um único pavimento, destinadas ao uso comercial e industrial. Dentro desse importante 
segmento, os galpões lideram as construções com soluções econômicas e versáteis para uma 
larga faixa de vãos e uma infinidade de aplicações na construção e na indústria, tais como 
pequenas fábricas, depósitos, lojas, academias, ginásios cobertos, garagens, entre outros 
(PINHO, 2016). A construção civil, na atualidade, é conceituada como um dos mercados mais 
concorridos e por isso é imprescindível buscar soluções econômicas, duráveis e que sejam 
efetuadas nos prazos necessários. Devido a crescente taxa de ocupação nos centros urbanos e 
a grande demanda de materiais que precisam ser estocados, surge a conveniência de construir 
galpões para armazenamento de material com um menor espaço físico, agilizando assim a 
capacidade de transporte e armazenamento, garantindo que seja benéfico para indústria e para 
o comércio. 
O processo para construções em estruturas em aço se destaca, pois, o aço tem uma 
maior resistência mecânica se comparada a outros materiais. É um dos processos 
construtivos mais velozes e é o que suporta os maiores vãos. Por isso são muito 
utilizados principalmente em indústrias e supermercados que precisam de grandes 
vãos e velocidade na execução e também é bastante utilizado em ginásios, pavilhões, 
telhados, torres, guindastes, escadas, passarelas, pontes, garagens, hangares, 
depósitos, lojas entre outros. (CHAVES, 2007, p.1). 
 
Devido ao seu peso próprio reduzido, também deve-se relatar que a estrutura em aço 
causa uma grande economia nos gastos com as fundações, podendo chegar a 30% (CHAVES, 
2007). A grande procura de soluções que proporcionem menores custos faz com que o 
mercado seja cada vez mais competitivo nessa área, sendo essencial explorar as ferramentas 
tecnológicas para buscar soluções mais racionais e viáveis (CHAVES, 2007). Na construção 
civil, o interesse maior está sobre os aços estruturais de média e alta resistência mecânica, 
termo designativo de todos os aços que, devido a sua resistência, ductilidade e outras 
propriedades, são adequadas para a utilização em elementos da construção sujeitos a 
carregamento (CBCA, 2016). 
16 
 
No Brasil não existem estatísticas específicas de percentual de tipo de estrutura por 
metro quadrado. Porém, informações obtidas com base em levantamentos junto aos 
fabricantes de estruturas metálicas, verifica-se que, enquanto nos Estados Unidos 50% das 
edificações são construídas em aço e, no Reino Unido, em 70% delas, no Brasil essa 
participação é de cerca de 15% (CBCA, 2016). 
Este trabalho apresenta a memória de cálculo do dimensionamento da estrutura 
metálica de um galpão comercial de duas águas para armazenamento de materiais em grande 
escala, de apenas um pavimento, com área de 1050 m². As peças que integram o galpão são 
perfis metálicos, sendo ligados entre si de modo a formar pórticos. Para garantir a estabilidade 
global da estrutura foram utilizados contraventamentos horizontais e verticais, vigas laterais, 
criando zonas de rigidez. Serão utilizadas placas de base para fixação das colunas nas 
fundações. 
O galpão será dimensionado atendendo ao Estado Limite Último (ELU), para que 
tenha garantia de segurança estrutural, evitando-se o colapso da estrutura. Ao Estado Limite 
de Serviço (ELS), para garantir bom desempenho da estrutura evitando-se a ocorrência de 
grandes deslocamentos, vibrações e danos locais (PFEIL; PFEIL, 2009). Além disso, o 
dimensionamento seguirá todas as normas vigentes necessárias. O galpão estará localizado em 
uma região urbanizada. Apesar de necessário, não será apresentado e dimensionado as 
fundações para a estrutura, já que o objetivo do mesmo é a construção em aço. 
Para análise e dimensionamento do galpão são utilizados os softwares Novo Metálicas 
3D, Ciclone, AutoCad e Gerador de Pórticos. 
O processo de dimensionamento está de acordo com as seguintes normas: 
* NBR-8800/2008 – Projeto e Execução de Estruturas de Aço de Edifícios; 
* NBR-6123/88 – Forcas Devidas ao Vento em Edificações; 
* NBR 6120/80 – Cargas para o Cálculo de Estruturas de Edificações; 
 
 
1.2 Motivação 
 
 
As estruturas metálicas têm a seu crédito o valor residual que não é perdido com a 
execução da obra, pois ela pode ser desmontada e transferida para outro local sem maiores 
17 
 
problemas, tendo grande poder de reaproveitamento, apresentando material de alta resistência 
e rapidez na execução (METÁLICA, 2010). A motivação de um estudo profundo e realização 
do projeto foi devido às estruturas, em aço, serem ainda pouco utilizadas, mesmo dispondo de 
muitos. Com diversas construções de galpões em aço sendo feitas no Brasil, despertou o 
interesse de realizar um projeto estrutural desta natureza, com amparo do programa de 
dimensionamento, com a finalidade de agregar os conhecimentosadquiridos na graduação 
juntamente com o desafio de dimensionar de maneira “distinta” da doutrinada durante o 
curso, para experimentar o diferente. 
 
 
1.3 Justificativa 
 
 
Evidenciar a utilização das estruturas metálicas para otimizar o trabalho na construção 
civil. A utilização do sistema construtivo em aço proporciona mais liberdade na criação de 
projetos, soluções para atuar em solos pouco resistentes com um custo menor devido a sua 
leveza, quando comparado ao concreto; tende a obter um canteiro de obras mais limpo, um 
controle maior na qualidade da construção, dentre outras vantagens. Esse projeto de conclusão 
de curso mostrará o melhor aproveitamento das características do aço e exemplifica com um 
estudo de caso de um galpão em estrutura metálica. 
Bellei (1998, p. 12) afirma: “Atualmente, as estruturas de aço são aplicadas em 
praticamente todos os setores construtivos”. Sendo assim, além do dimensionamento 
completo de um galpão em estrutura metálica, também será mostrado o porquê de se construir 
em aço, já que o mercado está tendenciado a esse tipo de construção. 
 
 
1.4 Definições 
 
 
Este trabalho apresenta a descrição de todo o dimensionamento de um galpão 
comercial para armazenamento de materiais, necessitando de cuidados com os fechamentos e 
cargas, porque o material deve ser armazenado e mantido em condições perfeitas. 
18 
 
A função básica dos galpões leves em duas águas é a de transmitir aos pilares, através 
das tesouras, as cargas resultantes do peso próprio e as provenientes da cobertura. Desse 
modo, deve-se dimensionar a estrutura delicadamente para que exista uma padronização de 
elementos estruturais que seja compatível com os equipamentos disponíveis na empresa 
fabricante, o que garantirá rapidez, segurança e economia no processo de fabricação, tornando 
viável a industrialização dos elementos (CHAVES, 2007). 
Devido à sua característica didática, apresenta longas rotinas de cálculo, que no 
cotidiano do projetista, são simplificadas através de sua experiência anterior ou de processos 
automatizados empregáveis em microcomputadores ou máquinas programáveis (CBCA, 
2003). Logo, o trabalho será dimensionado com o auxílio de programas tecnológicos para que 
facilite essas longas rotinas de cálculo e que sejam favoráveis ao menor custo. 
O trabalho se baseia nas normas já aqui citadas anteriormente para que atenda todos os 
requisitos necessários e no Sistema Internacional de Unidades (SI), que aplica: Newton (N) 
para forças, o milímetro (mm) para medidas lineares e o Pascal (Pa) para as tensões. 
 
 
1.5 Metodologia 
 
 
Apresentam-se conceitos e definições das estruturas metálicas, tendo como revisão 
bibliográfica a pesquisa em livros, teses, trabalhos, revistas e artigos, também de sites da 
internet. Reúne informações para compreender as partes integrantes de um galpão metálico e 
o procedimento de montagem da cobertura de estrutura de aço. 
O estudo de caso mostra os conceitos referidos no trabalho, apresenta a execução de 
dimensionamento de um edifício industrial metálico com projeto e concepção bem definidos. 
 
 
1.6 Objetivos do trabalho 
 
 
Os objetivos do trabalho são definidos em dois: objetivo geral e objetivos específicos. 
 
 
19 
 
1.6.1 Objetivo geral 
 
 
O objetivo geral deste trabalho é que baseado na norma de projeto de estrutura de aço, 
NBR 8800/2008, seja executada uma sequência de cálculo, facilitando os processos para o 
dimensionamento de toda estrutura. Todo o desenvolvimento deste trabalho, desde a pesquisa 
até a conclusão, tem como objetivo contribuir para o aprendizado, aperfeiçoando 
conhecimentos neste ramo específico da engenharia civil. 
Durante o trabalho, foram utilizadas e detalhadas algumas das técnicas e 
conhecimentos absorvidos ao longo de todo o curso, fazendo deste modo, com que o trabalho 
se torne um projeto de estrutura metálica completo, preciso, detalhado e de fácil compreensão. 
É objetivo deste obter resultados significativos do software, já que este é um dos 
atuantes principais do trabalho. 
 
 
1.6.2 Objetivos específicos 
 
 
 Dimensionar a estrutura metálica de um galpão para que este possa 
armazenar materiais em escala; 
 
 Garantir a segurança e o bom comportamento da estrutura; 
 
 Elaborar alguns detalhes para a execução; 
 
 Obter soluções tanto econômicas quanto estéticas para este projeto, já que 
economia no projeto é algo que o cliente exigirá; 
 
 
 
 
 
20 
 
1.7 Fechamento 
 
 
No capítulo 2 é realizada uma revisão bibliográfica sobre diversos temas relacionados 
ao projeto de estruturas metálicas, apresentando uma pequena história do aço no Brasil, 
características de maneira geral do aço, apresentação de modelos de galpões, métodos de 
cálculo e até uma descrição dos softwares utilizados no projeto. 
No capítulo 3 é onde se dá início ao projeto do edifício industrial, já que apresenta as 
características do projeto, estudos das ações e cargas e também demonstra de forma é 
realizado a análise pelo programa. 
No capítulo 4 realiza-se com auxílio do programa, a análise, dimensionamento e 
detalhamento dos componentes do projeto, da solda, de algumas ligações, da placa de base, 
apresentando os resultados obtidos. 
No capítulo 5 apresentam-se as considerações finais do trabalho, apresentando 
algumas particularidades que ocorreram durante todo o processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 
 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
 
2.1 Breve histórico do aço 
 
 
As estruturas em aço têm em seu histórico obras que datam de 1750, quando se 
descobriu a maneira de produzir industrialmente. Por volta de 1780, foi feito seu primeiro 
emprego estrutural, na escadaria do Louvre e no Teatro do Palais Royal, ambos na França. O 
início da fabricação em ferro no Brasil começou por volta de 1812. Acredita-se que a primeira 
obra em estrutura metálica, usando ferro pudlado, fundido no Brasil, no Estaleiro Mauá em 
Niterói, foi a Ponte de Paraíba do Sul, com vãos de 30 metros, sendo inaugurada em 1857, 
estando em uso até hoje (BELLEI, 1998). 
No Brasil o início de sua fabricação foi no ano de 1812, sendo que o grande 
avanço na fabricação de perfis em larga escala ocorreu com a implantação das 
grandes siderúrgicas. Como exemplo, tem-se a Companhia Siderúrgica Nacional — 
CSN, que começou a operar em 1946. (PINHEIRO, 2005, p.1). 
No Brasil, a indústria siderúrgica de grande porte foi implantada após a Segunda 
Guerra Mundial, em 22 de junho de 1946, com a construção da usina Presidente Vargas, da 
Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), em Volta Redonda, no Estado do Rio de Janeiro 
(PFEIL; PFEIL, 2009). 
O Brasil importava quase todo o aço que precisava de tal maneira que as instalações 
industriais da própria CSN foram construídas por empresas estrangeiras. Por aquele período, 
com exceção dos produtos planos (chapas) que tinham demanda garantida, os demais 
produtos, tais como trilhos e perfis laminados, encontravam dificuldades na sua 
comercialização, quando foi proposta pela USX (United States Steeel), empresa norte-
americana fabricante de aço e fornecedora de estruturas metálicas, após pesquisa de mercado, 
que a CSN (Companhia Siderúrgica Nacional) instalasse uma fábrica de estruturas com o 
objetivo de consumir a produção de laminados e de incentivar o seu uso (DIAS, 1999). Então, 
para ajudar a difundir o uso do aço nas construções, a CSN criou, em 1953, como um dos seus 
departamentos, a FEM – Fábrica de Estruturas Metálicas, hoje com sua nova razão social 
FEM – Projetos, Construções e Montagens S.A., que iniciou a formação de mão-de-obra 
22 
 
qualificada e do ciclo completo do aço, com a fabricação de várias obras importantes, criando 
uma tecnologia brasileira de construção metálica (BELLEI, 1998). 
Roosevelt de Carvalho, funcionário da CSN, foi uma pessoa de fundamental 
importância neste processo.Após um breve estágio nos E.U.A. voltou para organizar na 
fábrica recém-criada, um curso de detalhamento de estruturas metálicas. O desenvolvimento 
do trabalho possibilitou a formação de uma equipe de primeira linha e tornou-se uma 
verdadeira escola. Com Paulo Fragoso, a construção metálica conheceu um de seus momentos 
mais estimulantes. Com a implantação da CSN, ele começou a se preparar para colaborar no 
desenvolvimento da nova tecnologia que haveria de ganhar grande impulso no país. O início 
do escritório Paulo Fragoso não se limitou apenas ao arrojo, que propiciou a construção das 
primeiras grandes edificações de aço no Brasil. Introduziu e aperfeiçoou nos seus projetos os 
conceitos de vigas mistas, trazido da Alemanha, um dos fatores mais importantes para a 
viabilização econômica da solução metálica para edifícios altos. Estava deflagrado o processo 
que daria início às edificações de aço no Brasil (DIAS, 1999). 
 
Figura 1. Ponte sobre o rio Paraíba do Sul, Rio de Janeiro. 
 
Fonte: Site Alô, Rio de Janeiro (2016) 
23 
 
Figura 2. Rolos de aço laminados (chapas longas enroladas) 
 
Fonte: Site Metálica (2016) 
 
 
2.2 Classificação do aço 
 
 
Segundo Fonseca (2005), o Aço é uma liga metálica constituída basicamente por 
carbono e ferro, sendo composto quase totalmente de ferro (98%), com percentagens de 
carbono variando entre 0,008 e 2,11%. Existe outro tipo de ligação metálica entre ferro e 
carbono, que é o ferro fundido, além de apresentar uma diferença na constituição química, 
onde o teor de carbono está entre 2,11% e 6,67%. Existe ainda uma diferença básica entre 
ambos: o aço é facilmente deformável por forja, laminação, extrusão devido a sua ductilidade, 
enquanto uma peça em ferro fundido é consideravelmente frágil. 
O carbono é o material que exerce o maior efeito nas propriedades do aço, tendo suas 
propriedades são bem definidas. Entre elas podemos citar: a alta resistência mecânica e a 
ductilidade (capacidade que o aço tem de se deformar antes da ruptura). Os aços utilizados em 
estruturas são classificados em dois grupos: aços-carbono e aços de baixa liga (BELLEI, 
1998). Os dois tipos podem receber tratamentos térmicos que modificam suas propriedades 
mecânicas (PFEIL; PFEIL, 2009). 
Na construção civil, o interesse maior recai sobre esses dois grupos de aços estruturais, 
porque devido a média e alta resistência mecânica, as suas resistências, ductilidades e outras 
http://www.metalica.com.br/images/stories/Id1955/maior/acolaminado-G.jpg
24 
 
propriedades, são adequadas para a utilização em elementos da construção sujeitos a 
carregamento. Os principais requisitos para os aços destinados à aplicação estrutural são: 
elevada tensão de escoamento, elevada tenacidade, boa soldabilidade, homogeneidade 
microestrutural, susceptibilidade de corte por chama sem endurecimento e boa 
trabalhabilidade em operações tais como corte, furação e dobramento, sem que se originem 
fissuras ou outros defeitos (CBCA, 2014). 
 
 
2.2.1 Aço-carbono 
 
 
Aço-carbono são os tipos mais usados, nos quais o aumento de resistência em relação 
ao ferro puro é produzido pelo carbono e, em menor escala, pelo manganês (BELLEI, 1998). 
Eles contêm as seguintes porcentagens máximas de elementos adicionais: carbono (2,0%), 
manganês (1,65%), silício (0,60%) e cobre (0,35%). Em função do teor de carbono, 
distinguem-se em três categorias: baixo carbono (C < 0,29%), médio carbono (0,30% < C < 
0,59%) e alto carbono (0,60 < C < 2,0%). O aumento de teor de carbono eleva a resistência do 
aço, porém diminui a sua ductilidade, tornando-o mais quebradiço e diminuindo 
consideravelmente a soldabilidade (PFEIL; PFEIL, 2009). Os aços-carbono mais usados são: 
ASTM A36 (mais utilizado no mercado nacional para estruturas metálicas) e A570, e os 
ABNT NBR 7007, 6648, 6650 e DIN 5137 (SANTOS, 2007). 
 
 
2.2.2 Aço de baixa liga 
 
 
Segundo Pfeil e Pfeil (2009, p. 10), os aços de baixa liga, são aços-carbono acrescidos 
de elementos de liga (cromo colúmbio, cobre, manganês, molibdênio, níquel, fósforo, 
vanádio, zircônio), os quais melhoram algumas propriedades mecânicas. Muito utilizados no 
Brasil são os aços de baixa liga, de alta e média resistência mecânica, soldável e com 
características de elevada resistência atmosférica (obtida pela adição de 0,25% a 0,40% de 
cobre). 
Alguns elementos de liga produzem aumento de resistência do aço através da 
modificação da microestrutura para grãos finos (PFEIL; PFEIL, 2009). Este processo oferece 
25 
 
um aço com elevada resistência e um teor de carbono na ordem de 0,20%, permitindo assim a 
soldagem sem preocupações. Nesta ordem os mais usados são: ASTM A572, A441, A588, 
A992, os ABNT 7007, 5000, 5004, DIN St52 (SANTOS, 2007). 
Aços patináveis, são formados através dos aços de baixa liga que com uma pequena 
variação química e adição de alguns componentes de liga, como: vanádio, fósforo, cromo, 
cobre, níquel, silício, entre outros, podendo ter sua resistência à corrosão atmosférica 
aumentada de duas a quatro vezes. Quando expostos à atmosfera, iniciam a formação de uma 
camada de óxido compacta e aderente, a pátina, que funciona como barreira de proteção 
contra a corrosão. No Brasil estão disponíveis sob a forma de chapas, bobinas e perfis 
soldados, possuindo denominações especiais conforme a siderúrgica produtora. Pode-se citar 
os seguintes: ASTM A588 e A242, os ABNT NBR 5920, 5921, 5002 e seus nomes 
comerciais são: COR 420, produzido pela CSN; SAC, produzido pela USIMINAS; COS – 
AR – COR, produzido pela Cosipa (SANTOS, 2007). A figura 3 mostra as curvas típicas de 
avaliação da resistência à corrosão de um aço patinável e de outros, como o aço carbono 
comum, ambos expostos à ambientes agressivos. 
 
Figura 3. Perda da espessura em ambiente agressivo 
 
Fonte: BELLEI (1998, p. 8) 
 
Nota-se que nos primeiros anos de exposição à atmosfera, a perda de massa metálica 
por unidade de superfície cresce devido a uma função potência do tipo Δm = kt1-n, onde 
Δm é a perda de massa por unidade de superfície (mg/cm2), “k” e “n” são constantes e “t” é o 
26 
 
tempo de exposição, dada em meses (CBCA, 2014). Embora inicialmente sofra corrosão de 
maneira semelhante ao aço carbono comum, o aço patinável ASTM A588, com o passar do 
tempo apresente taxa de corrosão decrescente, e, após alguns anos, praticamente não ocorre 
corrosão. A camada de óxido protetora apresenta uma textura fina e é altamente aderente ao 
substrato metálico, atuando como uma barreira à entrada de oxigênio e umidade, evitando o 
prosseguimento da corrosão. Por outro lado, no aço carbono comum à camada de óxido 
formada apresenta textura grosseira e aspecto escamoso, não evitando a penetração de 
oxigênio e umidade, que assim atingem o substrato metálico e o corroem (INFOMET, 2009). 
 
 
2.2.3 Influência dos elementos químicos nas propriedades do aço 
 
 
A composição química determina muitas das características dos aços, importantes para 
aplicações estruturais. Alguns dos elementos químicos presentes nos aços comerciais são 
consequência dos métodos de obtenção, outros são adicionados intencionalmente para atingir 
objetivos específicos. A composição química de cada tipo de aço pode variar de uma situação 
para outra, e é fornecida pelas normas correspondentes, em duas situações: composição do 
aço na panela e composição do produto acabado (BELLEI, 1998). 
As influências de alguns dos elementos químicos são descritas brevemente na tabela 
(1). Deve-se levar em conta que os efeitos de dois ou mais elementos, usados 
simultaneamente, podem diferir dos efeitos correspondentes a cada elemento isolado 
(BELLEI, 1998). 
Tabela 1. Influência dos elementos químicos 
Elemento 
Solução 
Sólida 
Formando 
carbonetos 
Tamanho 
de grão 
Temperatura 
de 
transformação 
Tenacidade 
Resistência 
à tração 
Resistência 
à corrosão 
Soldabilidade 
Si (Silício) SimNão ↗ ↗ ↗ ↗ ↗ ↘ 
Mn (Manganês) Sim Não ↗ ↘ ↗ ↗ ... ↘ 
Cr (Cromo) Parte Parte ↗ ↗ ↗ ↗ ↗ ↘ 
Ni (Níquel) Sim Não Refina ↘ ↗ ↗ ↗ ↘ 
Cu (Cobre) Sim Não Refina ↘ ↘ ↗ ↗ ↘ 
V (Vanádio) Não Sim Refina ↗ ↗ ... ... ... 
W (Tungstênio) Não Sim Refina ↗ ↗ ... ... ... 
Co (Cobalto) 
Sim Não 
Impede 
aumento 
... ... ... ... ... 
Mo (Molibdênio) 
Não Sim 
Impede 
aumento 
↗ ↘ ↗ ↗ ↗ 
Fonte: PANNONI (2016) 
27 
 
2.3 Vantagens e desvantagens do aço 
 
 
2.3.1 Vantagens 
 
 
Segundo Bellei (1998) pode ser citado as principais vantagens do aço como: 
a) Alta resistência do material nos diversos estados de tensão (tração, compressão, 
flexão, etc.), o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforços apesar da 
área relativamente pequena de suas seções, criando um melhor aproveitamento do espaço 
interno e aumento da área útil. Por isso as estruturas de aço, apesar da sua grande densidade 
(7850 kg/m³), são mais leves do que elementos produzidos de concreto armado. 
b) Os elementos de aço oferecem uma grande margem de segurança no trabalho, o que 
se deve ao fato de o material ser isotrópico e homogêneo, com limites de escoamento, ruptura 
e módulo de elasticidade bem definidos e confiáveis devido a seu processo de produção nas 
siderúrgicas. 
c) Os elementos de aço são fabricados em oficinas, sua montagem é bem mecanizada, 
com mão-de-obra altamente qualificada, garantindo qualidade superior devido ao rígido 
controle existente durante todo processo industrial, permitindo com isso diminuir o prazo final 
de construção. 
d) Os elementos de aço podem ser facilmente desmontados e substituídos com 
facilidade, o que permite reforçar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura. 
Desse modo, podem ser reaproveitados com menor geração de rejeitos, sendo 100% reciclável 
e) Flexibilidade de aplicação em situações especiais, tais como: reformas, reforços, 
canteiros exíguos, estruturas temporárias, além de facilitar a passagem de água, ar 
condicionado, eletricidade, esgoto, telefonia, etc. 
f) Construção em aço é perfeitamente compatível com qualquer tipo de material de 
fechamento, tanto vertical como horizontal, admitindo desde os mais convencionais (tijolos e 
blocos, lajes moldadas in loco) até componentes pré-fabricados (lajes e painéis de concreto, 
etc.). 
g) Pode-se ter uma redução de até 40% no tempo de execução comparado com outros 
processos convencionais, paralelo com a execução das fundações, a possibilidade de se 
trabalhar em diversas frentes de serviços simultaneamente, a diminuição de formas e 
escoramentos e o fato da montagem da estrutura não ser afetada pela ocorrência de chuvas. 
28 
 
h) Por serem mais leves, podem reduzir em até 30% o custo das fundações. 
i) Em função da maior velocidade de execução da obra, haverá um ganho adicional 
pela ocupação antecipada do imóvel e pela rapidez no retorno do capital investido. 
 j) Por serem totalmente pré-fabricadas, a estruturas metálicas possuem um canteiro 
mais organizado, devido à ausência de grandes depósitos de areia, brita, cimento, madeiras e 
ferragens, reduzindo também o desperdício de materiais. O ambiente limpo com menor 
geração de entulho oferece ainda melhores condições de segurança contribuindo para a 
redução dos acidentes na obra. 
l) É menos agressiva ao meio ambiente em termos de uso de energia, consumo de 
matérias-primas e geração de detritos. Além de reduzir o consumo de madeira, diminui a 
emissão de material particulado e poluição sonora gerada por serras e outros equipamentos. 
 
 
2.3.2 Desvantagens 
 
 
Embora as construções em aço tenham também lado negativo, sem dúvida, são em 
dimensões bem menores em relação as suas vantagens. Pode citar as desvantagens como: 
a) A suscetibilidade à corrosão, exigindo tratamentos especiais para que melhore a 
resistência, tendo que proteger a estrutura com pintura ou galvanização, pode-se ainda 
trabalhar com aços de alta resistência à corrosão atmosférica, que são capazes de durar quatro 
vezes mais que os aços comuns (BELLEI, 1998). 
b) Sensibilidade estrutural, na resistência e rigidez, em caso de incêndio (SILVA, 
2016). 
c) Por tratar de estruturas esbeltas, é importante atentar-se a vibrações indesejáveis na 
estrutura (SILVA, 2016). 
d) Contrações e dilatações constantes, tendo que serem respeitadas para que não 
ocorram trincas (SOUZA, 2016). 
e) Necessidade de mão de obra mais especializada e equipamentos para serviços de 
montagem e execução (SILVA, 2016). 
f) Dificuldade de transporte devido às possíveis grandes dimensões das peças 
(SOUZA, 2016). 
g) Por se tratar de estruturas pré-fabricadas, o projeto necessita de adaptar-se à 
disponibilidade do fornecimento e não o contrário (SILVA, 2016). 
29 
 
2.4 Propriedades do aço 
 
 
Segundo Pfeil e Pfeil (2009, p.16), as características físicas que podem ser adotadas 
em todos os tipos de aços estruturais que estejam na faixa normal de temperatura atmosférica 
são: 
 a) Ductilidade: é a capacidade que o material tem de se deformar sob a ação das 
cargas e vai até o material atingir a sua ruptura. A esta propriedade está associada a 
capacidade que estruturas construídas com materiais dúcteis apresentam de se deformar 
plasticamente, redistribuindo as tensões internas. 
b) Fragilidade: é exatamente o oposto do material dúctil. O material se torna frágil 
quando expostos a diversos agentes como baixas temperaturas, efeitos térmicos locais 
causados, por exemplo, por solda elétrica e estado múltiplo de tensões não previsto no projeto. 
c) Resiliência e Tenacidade: essas propriedades são diretamente relacionadas à 
capacidade do metal de absorver energia mecânica, podendo ser definidas com o auxílio dos 
diagramas tensão-deformação. 
d) Dureza: é a resistência ao risco ou abrasão. Na prática mede-se dureza pela 
resistência que a superfície do material oferece à penetração de uma peça de maior dureza. 
e) Fadiga: quando as peças metálicas trabalham sob efeito de esforços repetidos em 
grande número, com ciclos de carga e descarga, o aço estrutural, como outros materiais, 
podem sofrer ruptura sob tensões inferiores às obtidas em ensaios estáticos. 
f) Elasticidade: é a capacidade de um material ter grandes deformações antes do 
escoamento. 
g) Efeito de Temperatura Elevada: as temperaturas elevadas modificam as 
propriedades dos aços, reduzindo as resistências a escoamento (fy), a ruptura (fu) e o módulo 
de elasticidade (E). Para a temperatura de 500°C, essas grandezas são reduzidas pela metade e 
para uma temperatura acima desse valor se reduzem a quase zero. A NBR-8800 em seu item 
1.6 remete o dimensionamento de estruturas metálicas sob o efeito de incêndio para outra 
norma, a NBR 14323. 
h) Corrosão: é o processo de reação do aço com alguns elementos presentes no 
ambiente em que se encontra exposto, sendo o produto desta reação um óxido, ou outro 
composto análogo ao minério do qual ele se originou. A corrosão promove a perda de seção 
das peças de aço, podendo se constituir em causa principal de colapso. A proteção contra 
corrosão dos aços é feita através da pintura ou por galvanização. 
30 
 
As seguintes constantes físicas podem ser aplicadas em todos os tipos de aço 
estrutural, dentro da faixa normal de temperatura atmosférica: 
- E = 205.000 MPa = 205 GPa ≅ 2.100.000 kgf/cm² (módulo de elasticidade) 
- ν = 0,3 (coeficiente de Poisson) 
- β = 12×10−6 por °C (coeficiente de dilatação térmica) 
- ρa = 77 KN/m³ ≅ 7850 kgf/m³ (massa específica) 
 
 
2.5 Pórticos transversais e suas particularidades 
 
 
Os pórticos transversais são essenciais já que constituem a estrutura principal e 
suportam as ações e carregamentos transversais transmitindo-as até as fundações. São 
constituídos pelas colunas e vigas-tesoura de cobertura, podendo ser de alma cheia ou 
treliçadas, com seção constante ou variável. Os vínculos dos pilares com as bases podem ser 
rotulados,sendo propício para as fundações, ou engastados, apropriado para manter a 
estabilidade e rigidez, sempre se atentando a esses detalhes estruturais pois pode transfigurar 
os esforços transmitidos para as fundações e os deslocamentos horizontais (CHAVES, 2007). 
Nos pórticos, as ligações entre as barras são engastes ou rótulas internas, fazendo com que a 
estrutura trabalhe em conjunto e não de forma individual como acontece em estruturas de 
colunas e vigas (LA ROVERE; PILLAR; VALLE, 2013). Os edifícios industriais podem ser 
de vão simples ou múltiplos vãos, sendo relativo com a grandeza da área a ser coberta 
(BELLEI, 1998). A inclinação da cobertura, o que nem parece ser algo importante para 
análise, influi significativamente no comportamento do pórtico, pois uma pequena inclinação 
favorece um telhado mais plano sendo ideal para grandes áreas sem calhas, e reduzem a 
eficiência do pórtico, exigindo seções maiores para as colunas e vigas. Já as inclinações 
maiores, favorecem o comportamento dos pórticos, mas podem exigir um maior número de 
calhas. (PINHO, 2016). 
Os pórticos devem resistir à ação do vento nas fachadas longitudinais e na cobertura, 
além das cargas gravitacionais que a estrutura está sujeita (PFEIL; PFEIL, 2009). 
Normalmente, para efeito de cálculo, são considerados sobrecargas na cobertura, para atender 
às cargas adicionais devidas à água de chuva, poeira acumulada, tubulações, instalações 
elétricas, talhas de manutenção, etc. Já em construções pesadas, as sobrecargas são definidas 
31 
 
por norma ou pela firma projetista de instalação (SANTOS, 1977). As solicitações máximas 
dão-se nas ligações entre as colunas e vigas, deixando-as mais vulneráveis. Sendo assim, 
como alternativa para aumentar as seções nestes pontos críticos, podem ser utilizadas mísulas, 
que servem de reforço entre um elemento vertical e um elemento horizontal superior, 
ajudando a reduzir as tensões na região. Quanto menor for a distância entre pórticos, menor 
também serão as cargas em cada um, favorecendo os elementos secundários, a cobertura e o 
tapamento, porém aumentará a quantidade de pórticos, consequentemente, a quantidade de 
bases e fundações. Por oposição, os espaçamentos maiores aumentam os elementos 
secundários da cobertura, como as terças, reduzindo o número de pórticos e de fundações 
(PINHO, 2016). 
Sendo assim, deve-se conhecer e entender o composto portante do galpão, ou seja, as 
características de cada modelo de pórtico associado a distância entre eles, para que se utilize 
sempre a opção mais adequada, estruturalmente e economicamente, para as circunstâncias 
específicas de uma determinada obra. Os telhados podem ser de uma água, duas águas, três 
águas, quatro águas ou múltiplas águas, de acordo com os planos de escoamento das águas. 
Os pórticos que serão exemplificados serão dos tipos mais comuns, com apenas um vão 
transversal, cobertura em arco e duas águas, serão compostos por coluna de alma cheia e 
somente as vigas de cobertura terão variações. 
 
 
2.5.1 Pórtico simples de alma cheia 
 
 
As principais vantagens são: a concepção estética, a demanda de uma pequena altura 
do elemento estrutural, a facilidade de limpeza, de pintura, de conservação, a eficiência no 
processo de fabricação e montagem, pois possui um número reduzido de elementos e ligações, 
com poucas peças desiguais, conduzindo a um tempo de fabricação inferior ao dos sistemas 
treliçados, deixando o canteiro de obras mais organizado e obtendo tempo de montagem 
menor. (CHAVES, 2007). Embora esse sistema tenha muitos pontos positivos, o consumo de 
aço é maior que os demais, porém não altera a sua competitividade no custo final (PINHO, 
2016). O pórtico com vigas e colunas de mesma seção é apropriado para pequenos e médios 
vãos (esses últimos frequentemente misulados). Para médios e grandes vãos é comum utilizar 
perfis de diferentes dimensões para vigas e colunas (BELLEI, 1998). 
32 
 
Bellei (1998, p. 115) afirma: “Os referidos pórticos podem ser executados com bases 
rotuladas, o que simplifica as fundações, ou com bases engastadas, o que requer fundações 
mais onerosas. Para vãos médios e grandes existe pouca vantagem em se engastar as bases”. 
 
Figura 4. Pórtico de alma cheia 
 
Fonte: CHAVES (2007, p. 34) 
 
Figura 5. Galpão industrial formado por pórticos de alma cheia 
 
Fonte: CHAVES (2007, p. 34) 
 
 
2.5.2 Pórticos treliçados 
 
 
 De acordo com Chaves (2007, p. 19), esse modelo estrutural é formado por colunas e 
vigas de cobertura treliçadas, podendo ter ou não continuidade com as colunas do pórtico, já 
que depende do tipo de viga e de ligação das mesmas com os pilares. As principais vantagens 
33 
 
são: notável eficiência estrutural, os equipamentos necessários para fabricação são simples e 
possui vasta possibilidade para composição das treliças. 
As treliças são estruturas constituídas de segmentos de hastes, unidos nas 
extremidades em pontos denominados nós, formando uma configuração geométrica estável, 
de base triangular, podendo ser isostática (estaticamente determinada) ou hiperestática 
(eletricamente indeterminada). Teoricamente, para efeito de cálculo, as cargas são aplicadas 
diretamente nos nós e as barras unidas por rótulas, não sendo transmitidos momentos fletores 
porque não há impedimento à rotação entre as barras, atuando esforços normais de tração e 
compressão. Na prática, devido ao alto custo, os nós raramente são rotulados, sendo as barras 
conectadas através de rebites, parafusos ou soldas, fazendo com que os nós sejam rígidos, 
gerando momentos fletores nas barras (PFEIL; PFEIL, 2009). 
Nogueira (2009, p. 12) reforça a ideia de que se deve analisar detalhadamente para que 
no fim tenha a escolha do modelo ideal de treliça para um determinado projeto: 
A forma da treliça e a disposição das peças são escolhidas em função de requisitos 
estruturais, funcionais, estéticos e econômicos, mas dependem muito da capacidade 
de julgamento do projetista, pois não há apenas um determinado tipo de treliça mais 
adequado para cada condição específica. Na escolha de um tipo de viga treliçada 
pode-se levar em conta, por exemplo, a possibilidade da utilização dos vazios para 
passagem de utilidades (tubos, dutos, equipamentos, etc.). 
A altura da viga varia em função do vão e do vínculo nas extremidades, embora possa 
ser condicionada também por aspectos funcionais, estéticos ou por problemas de transporte. 
As diagonais e montantes normalmente são posicionados de modo que as cargas transmitidas 
pelas terças e pelos dispositivos de apoio de equipamentos e utilidades estejam aplicadas 
apenas nos nós das treliças e que todas as peças sejam submetidas apenas a esforços normais. 
Normalmente, esses pórticos são economicamente viáveis para a utilização de grandes vãos 
livres e ações verticais moderadas, sobretudo devido à eficiência gerada por não existir alma. 
(NOGUEIRA, 2009). 
Segundo Pfeil; Pfeil (2009, p. 229), as configurações geométricas de vigas treliçadas 
mais conhecidas são intituladas por nomes específicos, como Pratt, Howe e Warren. Na Pratt, 
as diagonais são tracionadas e os montantes comprimidos. Na Howe, as diagonais são 
comprimidas e os montantes tracionados. E na Warren é formada por triângulos isósceles, 
inicialmente sem montantes verticais, todavia quando a distância entre os nós fica muito 
grande, utilizam-se montantes. 
Serão apresentadas algumas das tipologias de pórtico treliçado mais comuns 
encontradas no Brasil. 
34 
 
2.5.2.1 Pórticos com treliça em arco 
 
 
Uma cobertura em curva pode ser projetada em arco conectado às colunas ou em arco 
vencendo todo o vão, sem colunas. Normalmente, a treliça em arco apresenta banzos 
paralelos, sendo as diagonais e montantes de mesmo comprimento. Os sistemas estruturais 
mais empregados no caso de arco conectado às colunas são o arco contínuo com as colunas e 
o arco simplesmenteapoiados sobre as colunas. Também se pode empregar o arco atirantado, 
que é econômico caso haja predominância de carregamentos verticais na direção da 
gravidade, mas se houver inversão do carregamento, o arco tende a se fechar e o tirante não 
terá mais função estrutural (CHAVES, 2007). 
Chaves (2007, p. 20) garante que o processo de fabricação dos pórticos com treliça em 
arco é mais trabalhoso do que treliças de duas águas, visto que é necessário fazer fôrmas 
(gabarito) específicas para modelar os banzos que a compõem, aumentando o tempo de 
fabricação. Ou então usar uma calandra para modelar o perfil, apesar de ainda não ser um 
equipamento corriqueiro nas fábricas de estruturas metálicas de pequeno e médio porte no 
Brasil, pode ser uma alternativa. 
Devido a sua ótima resistência aos esforços externos, não só às cargas uniformemente 
distribuídas, mas também às cargas assimétricas dos ventos, os arcos metálicos treliçados têm 
demonstrado na prática, enormes vantagens econômicas sobre outras modalidades, por 
exemplo, os pórticos retos de duas águas. As estruturas arqueadas metálicas e treliçadas, 
podem ser desmembradas em partes e subpartes construtivas, pois a rigidez garante maior 
estabilidade nas montagens em campo (BARROSO, 2011). Quando submetida a ações 
verticais, a treliça em arco introduz esforços horizontais significativos no topo das colunas, o 
que geralmente requer a utilização de perfis mais pesados nas colunas para se garantir que os 
limites de deslocamento horizontal sejam atendidos (CHAVES, 2007). 
 
35 
 
Figura 6. Pórtico com treliça em arco 
 
Fonte: CHAVES (2007, P. 38) 
 
Figura 7. Galpão industrial formado por treliças em arco 
 
Fonte: CHAVES (2007, p.38) 
 
 
2.5.2.2 Pórticos com treliça triangular 
 
 
As treliças triangulares, mais conhecidas como tesouras triangulares, são geralmente 
utilizadas para pequenos vãos. Como o ângulo formado junto aos apoios é pequeno, geram 
esforços excessivos no banzo superior próximo a esses apoios e ocasionam à aplicação de 
alguns detalhes construtivos desfavoráveis (CHAVES, 2007). Esse é um dos modelos de 
pórticos mais antigos, e mesmo assim, provavelmente o mais barato para construção de 
galpão, tendo o peso por unidade de área (kg/m²) muito baixa (BELLEI, 1998). No entanto, 
como já mencionado anteriormente, modelos de pórticos treliçados, inclusive o triangular, 
36 
 
tem o tempo de fabricação mais longo, pois tem muitos elementos e ligações, com muita 
diferenciação de peças. 
A tesoura é simplesmente rotulada com a coluna, pois nas extremidades há um 
estreitamento gerado pela formação das barras, fazendo com que a viga esteja apenas bi 
apoiada sobre as colunas. Consequentemente esse modelo de treliça suporta sozinha todas as 
ações resultantes da cobertura, reduzindo consideravelmente a eficiência estrutural, já que não 
contribui para o enrijecimento do pórtico transversal (CHAVES, 2007). Para inclinações 
inferiores a 15°, a forma de tesoura triangular torna-se inconveniente e uma geometria 
alternativa deverá ser adotada (BELLEI, 1998). Caso haja grande espaçamento entre colunas, 
pode-se adotar tesouras intermediárias para que a estrutura seja mais econômica. Porém, 
havendo liberdade na concepção do projeto, escolhe-se o espaçamento que acarrete a maior 
economia no custo global de terças e tesouras (SANTOS, 1997). 
Na hipótese de as cargas verticais não serem aplicados apenas nos nós da tesoura, 
deve-se atentar a evitar problemas dessa natureza, já que haverá momentos de flexão, nas 
barras carregadas, normalmente maior do que a tensão de compressão direta. Se as cargas 
estiverem aplicadas no banzo superior, montantes verticais são introduzidos para que seja 
transmitida a carga diretamente para juntas ou nós no banzo inferior. Da mesma maneira, se 
forem aplicadas cargas no banzo inferior, membros verticais são adicionados para transmiti-
las para juntas ou nós no banzo superior (SANTOS, 1977). 
 
Figura 8. Pórtico com treliça triangular 
 
Fonte: CHAVES (2007, p.51) 
 
37 
 
Figura 9. Galpão industrial formado por treliças triangulares 
 
Fonte: CHAVES (2007, p.50) 
 
 
2.5.2.3 Pórticos com treliça de banzos paralelos 
 
 
Por apresentarem montantes e diagonais de mesmo comprimento, facilita a 
padronização dos elementos estruturais e proporciona uma grande racionalização do processo 
de fabricação. Esse sistema apresenta um desempenho estrutural parecido com o pórtico 
treliçado em arco, já que introduz esforços horizontais significativos no topo das colunas 
(CHAVES, 2007). 
Para vãos muito grandes entre pórticos, existem vantagens no uso de menores 
inclinações associadas a vigas treliçadas, em vez de tesouras. Se a inclinação da cobertura for 
próxima a 6°, é aconselhável aumentar o recobrimento das emendas das telhas ou vendá-las 
com selante. As vigas treliçadas e outros elementos de cobertura podem ser construídos com 
perfis estruturais ocos feitos de chapas dobradas a frio, que oferecem perfis mais rígidos que 
os perfis estruturais laminados a quente, além de serem mais leves (BELLEI,1998). 
 
38 
 
Figura 10. Pórtico com treliça de banzos paralelos 
 
Fonte: CHAVES (2007, p. 43) 
 
Figura 11. Galpão industrial formado por treliças de banzos paralelos 
 
Fonte: CHAVES (2007, p. 42) 
 
 
2.5.2.4 Pórticos com treliça trapezoidal 
 
 
Apresentam bom desempenho estrutural visto que podem ser conectadas de forma 
contínua com as colunas do pórtico, redistribuindo melhor os esforços entre a viga e a coluna 
e melhorando o desempenho do sistema estrutural. A ligação da extremidade da treliça com a 
coluna forma um binário que garante certo grau de rigidez entre a viga de cobertura e a coluna 
do pórtico transversal (CHAVES, 2007). 
Após todo o estudo de caso dos diferentes pórticos transversais, Chaves (2007, p. 107) 
conclui que a tipologia que apresenta melhores resultados é a de treliça trapezoidal, onde a 
39 
 
taxa de consumo de aço para os vãos livres tem valores menores que as demais tipologias e 
até mesmo o deslocamento vertical desse pórtico se sobressai das demais. O banzo inferior da 
treliça trapezoidal funciona como um tirante que contribui significativamente para absorver os 
carregamentos do pórtico. Além disso, a inércia equivalente desta viga de cobertura é superior 
a das demais tipologias. 
Esse tipo de pórtico funciona de forma praticamente semelhante ao triangular, com 
algumas diferenças na geometria que são vantajosas para a trapezoidal, principalmente nas 
extremidades da tesoura. O tempo de fabricação também é mais longo já que contém muitos 
elementos em sua estrutura e com diferentes tamanhos. 
 
Figura 12. Pórtico com treliça trapezoidal 
 
Fonte: CHAVES (2007, p. 47) 
 
Figura 13. Galpão industrial formado por treliças trapezoidais 
 
Fonte: CHAVES (2007, p. 46) 
 
40 
 
2.6 Pequeno comparativo entre o aço e o concreto armado 
 
 
Santos (2007, p. 15) destaca que o Brasil é líder em estruturas de concreto, mesmo 
tendo um grande mercado produtor de aço, porém a competitividade do mercado econômico 
tem recebido com sucesso as estruturas mistas e as estruturas somente em aço, deixando para 
trás a tradição de construir somente em concreto. 
Abordando a respeito do melhor uso de cada sistema, as estruturas mistas ainda podem 
ser mais proveitosas, sendo cada material adequadamente utilizado num trabalho conjunto. A 
tendência na área de construção é aumentar a utilização das estruturas metálicas, ainda carente 
no Brasil por um fato cultural e histórico. Esta mentalidade está mudando, especialmente por 
parte dos arquitetos, que são sempre os grandes aliados dos sistemas construtivos. Com a 
existência de fábricas maiores e de projetos mais sofisticados, a quantidade de estruturas 
metálicas para grandes obras tem aumentado (ANDRADE, 2016). 
Um dos processos mais importantes da concepção de um projeto é o planejamento,