Aula 01 - Construções de aço

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Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 1 
 
Construções de Aço 
Henrique de Aguiar Lima 
Semestre letivo 2022.1 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 2 
 
Apresentação do professor 
Henrique de Aguiar Lima 
 
→ Graduação: Engenharia Civil (Faculdade Área 1) 
→Mestrado: Engenharia de Estruturas (Universidade Federal da 
Bahia) 
→Área de atuação: estruturas de concreto. 
 
 
→Contato: 
henriqueaguiar.engenharia@gmail.com 
hlima2204@unijorge.pro.br 
 
mailto:henriqueaguiar.engenharia@gmail.com
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mailto:hlima2204@unijorge.pro.br
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Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 3 
 
Apresentação da disciplina 
Ementa: 
 
• Histórico. 
• Materiais para construção metálica. 
• Características físicas e mecânicas. 
• Resistência à tração e à compressão. 
• Flambagem global e local. 
• Resistência ao momento fletor e força cortante. 
• Momento fletor e força cortante combinados. 
• Força axial e momento fletor combinados. 
• Resistência das ligações: parafusadas e soldadas. 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 4 
 
Apresentação da disciplina 
Objetivos: 
 
Preparar o aluno para ser capaz de entender e visualizar o 
funcionamento dos sistemas de construções em aço, e ser 
capaz de dimensioná-los. 
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Apresentação 
Conteúdo programático: UNIDADE 1 
1. INTRODUÇÃO 
• Definições. 
• Histórico. 
• Processo de fabricação. 
• Tipos de aços estruturais. 
• Entidades normativas para o projeto de estruturas metálicas. 
• Vantagens e desvantagens do aço estrutural. 
• Aplicação das estruturas metálicas. 
 
2. PROPRIEDADES DOS AÇOS ESTRUTURAIS 
• Propriedades físicas. 
• Corrosão. 
 
3. PRODUTOS SIDERÚRGICOS E METALÚRGICOS 
• Introdução. 
• Produtos siderúrgicos. 
• Produtos metalúrgicos. 
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Apresentação 
Conteúdo programático: UNIDADE 2 
 
4. CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DE SEÇÕES TRANSVERSAIS 
• Área. 
• Centro de gravidade. 
• Momento de inércia. 
• Raio de giração. 
• Módulo de resistência. 
 
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Apresentação 
Conteúdo programático: UNIDADE 3 
 
5. DIMENSIONAMENTO DE PEÇAS TRACIONADAS 
6. DIMENSIONAMENTO DE LIGAÇÕES COM CONECTORES 
7. DIMENSIONAMENTO DAS LIGAÇÕES SOLDADAS. 
 
UNIDADE 4 
 
8. DIMENSIONAMENTO DE PEÇAS À FLEXÃO 
9. DIMENSIONAMENTO DE PEÇAS À COMPRESSÃO E 
 FLEXOCOMPRESSÃO 
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Referências 
Referência principal 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 9 
 
Referências 
Referências Básicas: 
BRESLER, Boris. Design of steel structures. (1968). 
REBELLO, Yopanan Conrado Pereira. Estruturas de aço, concreto e 
madeira: atendimento da expectativa dimensional. (2010, 2012). 
YAZIGI, Walid. A técnica de edificar. (2008, 2009, 2011). 
GAYLORD, Edwin Henry; GAYLORD, Charles N. Design of steel 
structures. Tokyo: McGraw-Hill. 
NBR 8800: projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e 
concreto de edifícios. (2008). 
DIAS, Luís Andrade de Mattos. Aço e Arquitetura: estudo de edificações 
no Brasil. (2001). 
 
 
 
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• AV1: 
• Prova individual – 14/04/2022 
• AV2: 
• Prova individual - 09/06/2022 
• Segunda chamada: 
• Prova individual - 30/06/2022 
• AV3: 
• Projeto - entrega em 09/06/2022 
• AV4: 
• Prova individual - 07/07/2022 
 
 
Avaliações 
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Conteúdo da aula 01 
• Breve histórico 
 
• Propriedades e classificações dos aços estruturais 
 
• Perfis estruturais 
 
 
 
 
 
 
 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 12 
 
Construções de Aço 
Aula 01 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 13 
 
QUAIS AS CARACTERÍSTICAS DESEJÁVEIS 
DOS AÇOS ESTRUTURAIS? 
OS METAIS FERROSOS 
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OS METAIS FERROSOS 
“Metais ferrosos são ligas de ferro e carbono em que 
a porcentagem de ferro supera 90% e a porcentagem 
máxima de carbono é 5%." 
MATERIAL TEOR DE 
CARBONO 
(%) 
RESISTÊNCIA 
A TRAÇÃO 
(MPa) 
RESISTÊNCIA A 
COMPRESSÃO 
(MPa) 
AÇO MAX 1,7 200 A 1200 IGUAL 
FERRO FUNDIDO 1,8 A 4,5 40 2 A 4 VEZES 
FERRO 
LAMINADO 
MAX 0,12 320 A 350 2 A 4 VEZES 
i 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 15 
 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
SÉCULO XII: 
• Tirantes e pendurais de ferro fundido 
SÉCULO XVI: 
• Estruturas de telhado em ferro fundido; 
• Análise de estruturas em crescimento. 
SÉCULO XVIII: 
• Cúpulas de igrejas e pontes em ferro fundido. 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 16 
 
1779: Ponte em ferro fundido de Coalbrookdale, Inglaterra 
sobre o rio Severn, na Inglaterra com vão de 30m. 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 17 
 
SÉCULO XIX (1800 a 1850): 
• Evolução do cálculo estrutural; 
• Desenvolvimento de sistemas estruturais; 
• Laminação de perfis; 
• Construção de edifícios; 
• Expansão das ferrovias. 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 18 
 
1850: Ponte Brittania, Gales em ferro fundido, no estreito de 
Menai, com vãos de 70 m, 140 m, conduzindo em seu interior 
uma linha ferroviária. 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 19 
 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
1850: Ponte Brittania, em ferro fundido, no estreito de Menai, 
com vãos de 70 m, 140 m, conduzindo em seu interior uma 
linha ferroviária. 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 20 
 
SÉCULO XIX (1850 a 1900): 
• Acidentes relacionados as estruturas; 
• Desenvolvimento do processo industrial da fabricação do 
aço – Henry Bessemer; 
• Marco inicial do aço como material estrutural. 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 21 
 
1867-1875: Ponte Eads em aço sobre o rio Mississípi em 
Saint Louis, Estados Unidos, com vão central de 158 m. 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 22 
 
1885: Home Insurance Building, em 
Chicago, edifício de 10 pavimentos, 
o primeiro do mundo com estrutura 
em aço. 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 23 
 
SÉCULO XX: 
• Desenvolvimento do estudo do comportamento das 
estruturas; 
• Invenção da solda elétrica; 
• Parafusos resistentes a corrosão. 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 24 
 
1919: Ponte Quebec sobre o rio St Lawrence no Canadá, com 
vão central de 549 m, o maior em treliça do mundo. 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 25 
 
1974: Ponte Rio Niterói, vão central de 300m, maior do 
mundo em viga reta de alma cheia; 
i 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 26 
 
1931: Empire States, Nova York, EUA, Altura 381m, 
construído a uma taxa de 4,5 pavimentos por semana. 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 27 
 
1931: Empire States, Nova York, EUA, Altura 381m, 
construído a uma taxa de 4,5 pavimentos por semana. 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 28 
 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
1931: Empire States, Nova York, EUA, Altura 381m, 
construídoa uma taxa de 4,5 pavimentos por semana. 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 29 
 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
1931: Empire States, Nova York, EUA, Altura 381m, 
construído a uma taxa de 4,5 pavimentos por semana. 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 30 
 
A REALIDADE BRASILEIRA: 
• Galpões industriais; 
• Plataformas petrolíferas; 
• Edificações comerciais horizontais – shoppings, 
revendedoras de veículos, quadras; 
• Torres de transmissão de energia elétrica e de 
telecomunicações. 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 31 
 
A REALIDADE BRASILEIRA: 
• E os edifícios residenciais, comerciais e públicos? 
• Produtor mundial de aço; 
• Indústrias siderúrgicas reconhecidas internacionalmente que 
fabricam o próprio aço e também os perfis estruturais. 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 32 
 
1992: Centro empresarial do aço, em São Paulo com 14 
andares e 43 m de altura. 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 33 
 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
1992: Centro empresarial do aço, em São Paulo com 14 
andares e 43 m de altura. 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 34 
 
1996: Antena da Rede Bandeirantes de Televisão, São Paulo, 
212 m de altura. 
HISTÓRICO DO USO DO AÇO 
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VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 36 
 
ELEVADA RESISTÊNCIA 
Viga biapoiada com 5m e 15m de vão com um carregamento 
de 20 kN/m e 70 kN/m, respectivamente. 
VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL 
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VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL 
ELEVADA RESISTÊNCIA 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 38 
 
ELEVADA RESISTÊNCIA 
VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL 
CONCLUSÃO? 
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• Obra mais leve; 
• Solos pouco favoráveis; 
• Redução dos acabamentos; 
• Limitação do pé direito pelo arquiteto; 
• Vencer grandes vãos. 
ELEVADA RESISTÊNCIA 
VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 40 
 
• Deformação antes do rompimento se situa entre 15% e 
20%; 
• Resistente a choques bruscos. 
 APROXIMAÇÃO ENTRE TEORIA E REALIDADE 
• Material homogêneo e praticamente isotrópico; 
ELEVADA DUCTIBILIDADE 
VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL 
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FACILIDADE DE REFORÇO E AMPLIAÇÃO 
VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 42 
 
POSSIBILIDADE DE REAPROVEITAMENTO 
RAPIDEZ DE EXECUÇÃO – BENEFÍCIOS ECONÔMICOS 
VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL 
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CORROSÃO 
ASPECTOS NEGATIVOS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL 
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COMPORTAMENTO EM SITUAQAO DE INCÊNDIO 
ASPECTOS NEGATIVOS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL 
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MÃO DE OBRA ESPECIALIZADA 
ASPECTOS NEGATIVOS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL 
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NOÇÕES SOBRE O CONSUMO DE AÇO 
EDIFICAÇÃO 
CONSUMO 
DE AÇO 
(kg/m2) 
Edifícios residenciais ou comerciais de até 4 andares 20 a 30 
Edifícios residenciais ou comerciais com 4 a 12 andares 30 a 40 
Edifícios residenciais ou comerciais com 12 a 30 andares 35 a 50 
Residências térreas e sobrados 20 a 40 
Centros de compras 30 a 40 
Galpões industriais sem ponte rolante 12 a 25 
Galpões industriais com ponte rolante de até 250 kN 30 a 60 
Coberturas em geral 10 a 20 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 47 
 
NORMALIZAÇÃO 
• ABNT NBR 8800:2008 – Projeto de estruturas de aço e de 
estruturas mistas de aço e concreto de edifícios 
• ABNT NBR 16239:2013 – Projeto De Estruturas De Aço e De 
Estruturas Mistas de Aço e Concreto De Edificações Com Perfis 
Tubulares 
• ABNT NBR 14762:2010 – Dimensionamento de estruturas de aço 
constituídas por perfis formados a frio 
• ABNT NBR 14323:2013 – Projeto de estruturas de aço e de 
estruturas mistas de aço e concreto de edifícios em situação de 
incêndio 
• ABNT NBR 6123:1988 – Forças devidas ao vento em edificações 
• ABNT NBR 6120:1980 – Cargas para o cálculo de estruturas 
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ABNT NBR ISO 6892-1:2013 Versão Corrigida:2015 
Materiais metálicos - Ensaio de Tração - Parte 1: Método de 
ensaio à temperatura ambiente 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
AÇOS ESTRUTURAIS 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 49 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
AÇOS ESTRUTURAIS 
ABNT NBR ISO 6892-1:2013 Versão Corrigida:2015 
Materiais metálicos - Ensaio de Tração - Parte 1: Método de 
ensaio à temperatura ambiente 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 50 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
AÇOS ESTRUTURAIS 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 51 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
AÇOS ESTRUTURAIS 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 52 
 
Propriedades obtidas através do ensaio: 
• Módulo de Elasticidade - Modulo de Young - Modulo de 
deformação longitudinal; 
E = 200.000 MPa 
• Limite de escoamento (fy); 
• Limite de resistência a tração (fu); 
• Ductilidade. 
AÇOS ESTRUTURAIS 
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Outras propriedades: 
• Coeficiente de Poisson (v) 
v = 0,3 
Modulo de Elasticidade Transversal (G) 
AÇOS ESTRUTURAIS 
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Constantes: 
• Peso específico 
 
• Coeficiente de dilatação térmica 
AÇOS ESTRUTURAIS 
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• Carbono: aumenta a resistência, diminui a soldabilidade e a 
ductilidade. 
• Manganês, silício, fósforo, cobre, cromo, nióbio, níquel: de 
maneira análoga ao carbono. 
• Manganês, cobre, cromo, nióbio e níquel: melhoram a 
resistência à corrosão atmosférica. 
 
Variando a quantidade de cada elemento, obtem-se 
aços com qualidades diferentes. 
AÇOS ESTRUTURAIS 
Composição química 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 56 
 
AÇOS ESTRUTURAIS 
Classificação 
Máximo teor de carbono → 1,7% 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 57 
 
• Aços resistentes a corrosão; 
• Resistência ao escoamento máxima de 450 MPa; 
• Relação entre resistência à ruptura e escoamento 
mínima de 1,18. 
AÇOS ESTRUTURAIS 
Classificação 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 58 
 
AÇOS ESTRUTURAIS 
Classificação 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 59 
 
Classificação quanto ao teor de carbono: 
• Baixo carbono (C < 0,30 %) 
• Medio carbono (0,30 % <C <0,50 % 
• Alto carbono (C > 0,50 %) 
AÇOS ESTRUTURAIS 
Classificação 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 60 
 
Aço de alta resistência e baixa liga 
• Têm sua resistência aumentada, mantendo-se baixo o 
teor de carbono. 
• Propriedades mecânicas melhoradas pela adição de 
elementos de liga, tais como Níquel, Cromo, Cobre, 
Nióbio. 
AÇOS ESTRUTURAIS 
Classificação 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 61 
 
Aço de alta resistência e baixa liga 
Classificação segundo a ABNT NBR 7007:2011 – Aços 
carbono e microligados para uso estrutural: 
a) MR 250 – aço de média resistência mecânica. 
b) AR 350 – aço de alta resistência mecânica. 
c) AR 350 COR – aço de alta resistência mecânica e de 
alta resistência à corrosão atmosférica. 
d) AR 415 – aço de alta resistência mecânica. 
AÇOS ESTRUTURAIS 
Classificação 
Apresentação da disciplina Professor:Henrique Aguiar 62 
 
AÇOS ESTRUTURAIS 
Classificação 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 63 
 
AÇOS ESTRUTURAIS 
Classificação 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 64 
 
AÇOS ESTRUTURAIS 
Classificação 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 65 
 
AÇOS ESTRUTURAIS 
Classificação 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 66 
 
PERFIS ESTRUTURAIS 
PERFIS LAMINADOS: 
Transformação mecânica da peça pela passagem entre 
cilindros. 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 67 
 
PERFIS ESTRUTURAIS 
PERFIS LAMINADOS: 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 68 
 
PERFIS LAMINADOS: 
Chapas; 
Perfis de seção aberta: 
Perfil I, H, U, Cantoneira; 
Barras 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 69 
 
W 310x22,5(H), W 310x38,7, L 76,2x6,35 
PERFIS ESTRUTURAIS 
PERFIS LAMINADOS: 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 70 
 
PERFIS TUBULARES: 
Tubulares sem costura: 
Fabricados a partir da perfuração sob altas temperaturas de um 
tarugo em um laminador perfurador; 
Tubulares com costura: 
Dobra a frio de uma chapa na forma desejada e soldada 
longitudinalmente ou helicoidalmente. 
PERFIS ESTRUTURAIS 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 71 
 
PERFIS TUBULARES: 
PERFIS ESTRUTURAIS 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 72 
 
PERFIS SOLDADOS: 
Combinação de chapas unidas por solda. 
PERFIS ESTRUTURAIS 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 73 
 
PERFIS DOBRADOS A FRIO: 
Obtidos dobrando-se a frio chapas finas de espessuras entre 
1,5mm a 4,75mm. Está fora do escopo da NBR 8800:2008. 
PERFIS ESTRUTURAIS 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 74 
 
PERFIS DOBRADOS A FRIO: 
PERFIS ESTRUTURAIS 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 75 
 
PERFIS ALMA CORRUGADA: 
PERFIS ESTRUTURAIS 
Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 76 
 
PERFIS ALVEOLARES 
PERFIS ESTRUTURAIS