livro (1)madeira

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Indaial – 2021
Construções 
MetáliCas e de Madeira
Prof. Luís Urbano D. Tambara Jr.
1a Edição
Copyright © UNIASSELVI 2021
Elaboração:
Prof. Luís Urbano D. Tambara Jr.
Revisão, Diagramação e Produção:
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI
Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri 
UNIASSELVI – Indaial.
Impresso por:
T154c
Tambara Júnior, Luís Urbano Durlo
Construções metálicas e de madeira. / Luís Urbano Durlo Tambara 
Júnior. – Indaial: UNIASSELVI, 2021.
212 p.; il.
ISBN 978-65-5663-644-3 
ISBN Digital 978-65-5663-643-6
1. Estruturas metálicas. – Brasil. II. Centro Universitário Leonardo 
da Vinci.
CDD 620
apresentação
Prezados alunos! Atualmente, as demandas da construção civil por 
estrutura metálica e de madeira vêm crescendo no país. Este aumento está 
associado as principais vantagens deste sistema construtivo, reduzindo o 
tempo da construção e as cargas nas fundações e aumentando espaços de 
áreas úteis da obra e sua sustentabilidade. Neste livro, abordaremos as 
construções através da utilização de estruturas metálicas e de estruturas de 
madeiras, apresentando suas vantagens e seus métodos de dimensionamento.
Na Unidade 1, abordaremos os conceitos de estruturas metálicas, 
critérios para concepção de projeto em estruturas metálicas e procedimentos 
para elaboração de projetos de edificações metálicas, informações essenciais 
para estabelecer um primeiro entendimento sobre estruturas metálicas, 
linguagem técnica e conhecimentos fundamentais.
Em seguida, na Unidade 2, estudaremos o comportamento das 
peças tracionadas e comprimidas, de peças fletidas e cisalhadas, bem 
como as ligações soldadas e parafusadas, sendo estes os quesitos mínimos 
de aprendizagem para dimensionamento de estruturas metálicas ou 
entendimento destes procedimentos.
Por fim, na Unidade 3, estudaremos o emprego de madeiras na 
construção civil. Serão abordadas as propriedades físicas e químicas das 
madeiras, o comportamento mecânico típico para estruturas em madeiras, 
como dimensionar os elementos estruturais e identificar as melhores 
condições de ligações nas estruturas fabricadas em madeira.
Espero que este material seja útil e que forneça muitos aprendizados. 
Bons estudos! 
Prof. Luís Urbano D. Tambara Jr.
Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto para 
você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há 
novidades em nosso material.
Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é 
o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um 
formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. 
O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova 
diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também 
contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo.
Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, 
apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilidade 
de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. 
 
Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para 
apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto 
em questão. 
Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas 
institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa 
continuar seus estudos com um material de qualidade.
Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de 
Desempenho de Estudantes – ENADE. 
 
Bons estudos!
NOTA
Olá, acadêmico! Iniciamos agora mais uma disciplina e com ela 
um novo conhecimento. 
Com o objetivo de enriquecer seu conhecimento, construímos, além do livro 
que está em suas mãos, uma rica trilha de aprendizagem, por meio dela você terá 
contato com o vídeo da disciplina, o objeto de aprendizagem, materiais complementares, 
entre outros, todos pensados e construídos na intenção de auxiliar seu crescimento.
Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo.
Conte conosco, estaremos juntos nesta caminhada!
LEMBRETE
suMário
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS .............................................................................. 1
TÓPICO 1 — CONCEITOS DE ESTRUTURAS METÁLICAS ..................................................... 3
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 3
2 VANTAGENS DE ESTRUTURAS METÁLICAS .......................................................................... 4
3 DESVANTAGENS DE ESTRUTURAS METÁLICAS .................................................................. 6
4 QUANDO CONSTRUIR EM AÇO OU CONCRETO? ................................................................ 7
4.1 APLICAÇÃO DE ESTRUTURAS DE AÇO ................................................................................. 9
4.1.1 Aço-carbono .......................................................................................................................... 11
4.1.2 Aços de baixa liga ................................................................................................................ 12
4.1.3 Aços resistentes ao fogo ..................................................................................................... 15
4.2 TIPOS DE PRODUTOS ESTRUTURAIS EM AÇO ................................................................... 15
4.2.1 Produtos laminados ............................................................................................................ 15
4.2.2 Fios, cordoalhas e cabos ...................................................................................................... 18
4.2.3 Perfil estrutural .................................................................................................................... 18
RESUMO DO TÓPICO 1..................................................................................................................... 21
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 22
TÓPICO 2 — CONCEPÇÃO DE PROJETO EM ESTRUTURAS METÁLICAS ....................... 23
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 23
2 PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE SEÇÕES ................................................................................... 23
3 TIPOS DE SEÇÕES ........................................................................................................................... 30
4 TIPOS DE AÇOS ................................................................................................................................ 39
5 BASES PARA DIMENSIONAMENTO E TIPOS DE CARREGAMENTOS .......................... 43
6 ESTRUTURAS MISTAS DE AÇO E CONCRETO ...................................................................... 47
RESUMO DO TÓPICO 2..................................................................................................................... 50
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 51
TÓPICO 3 — PROCEDIMENTOS PARA PROJETOS DE EDIFICAÇÕES METÁLICAS ......... 53
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 53
2 CONSIDERAÇÕES DE PROJETOS .............................................................................................. 53
3 MODELOS DE GALPÕES ............................................................................................................... 574 LANÇAMENTO ESTRUTURAL PARA EDIFICAÇÕES ........................................................... 60
5 DETALHAMENTO DE PROJETO ................................................................................................. 61
6 TIPOS DE LIGAÇÃO ....................................................................................................................... 62
7 CUIDADOS CONSTRUTIVOS ...................................................................................................... 64
LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................ 66
RESUMO DO TÓPICO 3..................................................................................................................... 70
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 71
REFERÊNCIAS ...................................................................................................................................... 73
UNIDADE 2 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS E O DIMENSIONAMENTO DE PEÇAS .. 75
TÓPICO 1 — COMPORTAMENTO DE PEÇAS TRACIONADAS E COMPRIMIDAS ....... 77
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 77
2 VERIFICAÇÃO DE BARRAS TRACIONADAS ........................................................................ 77
3 VERIFICAÇÃO DE BARRAS COMPRIMIDAS ......................................................................... 86
3.1 FLAMBAGEM LOCAL ................................................................................................................ 88
3.2 FLAMBAGEM GLOBAL ............................................................................................................. 93
RESUMO DO TÓPICO 1..................................................................................................................... 99
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 100
TÓPICO 2 — COMPORTAMENTO DE PEÇAS FLETIDAS E CISALHADAS ..................... 103
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 103
2 MOMENTO FLETOR RESISTENTE DE CÁLCULO .............................................................. 103
3 FLECHA LIMITE.............................................................................................................................. 109
4 VERIFICAÇÃO AO CISALHAMENTO ...................................................................................... 111
5 COMPORTAMENTO DE PEÇAS COM ESFORÇOS COMBINADOS DE FLEXÃO 
E SOLICITAÇÕES AXIAIS DE COMPRESSÃO E TRAÇÃO ................................................ 115
RESUMO DO TÓPICO 2................................................................................................................... 116
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 117
TÓPICO 3 — LIGAÇÕES SOLDADAS E PARAFUSADAS ...................................................... 119
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 119
2 LIGAÇÕES SOLDADAS................................................................................................................ 119
2.1 SIMBOLOGIA DE SOLDAS ..................................................................................................... 122
2.2 DIMENSIONAMENTO DE SOLDAS ..................................................................................... 124
2.3 PARÂMETROS DE DIMENSIONAMENTO ......................................................................... 126
3 LIGAÇÕES PARAFUSADAS ........................................................................................................ 128
3.1 DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS ............................................................................................ 129
3.2 COLAPSO POR CISALHAMENTO E RASGAMENTO ....................................................... 131
LEITURA COMPLEMENTAR .......................................................................................................... 135
RESUMO DO TÓPICO 3................................................................................................................... 138
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 139
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................... 142
UNIDADE 3 — CONSTRUÇÕES EM MADEIRAS .................................................................... 143
TÓPICO 1 — CARACTERÍSTICAS DO MATERIAL SOB O PONTO DE VISTA 
DO ENGENHEIRO DE ESTRUTURAS ................................................................ 145
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 145
2 CLASSIFICAÇÃO DAS MADEIRAS ......................................................................................... 147
3 PROPRIEDADES FÍSICAS DA MADEIRA ............................................................................... 148
3.1 ANISOTROPIA DA MADEIRA ............................................................................................... 148
3.2 UMIDADE ................................................................................................................................... 148
3.3 TEOR DE UMIDADE ................................................................................................................ 149
3.4 MASSA ESPECÍFICA ................................................................................................................ 149
3.5 RETRAÇÃO ................................................................................................................................ 150
3.6 CONDUTIBILIDADE ELÉTRICA ........................................................................................... 150
3.7 DUREZA ..................................................................................................................................... 150
3.8 DILATAÇÃO TÉRMICA E CONDUTIBILIDADE TÉRMICA ............................................ 151
4 TIPOS DE MADEIRAS DE CONSTRUÇÃO ............................................................................. 151
4.1 CONSTRUÇÃO CIVIL PESADA EXTERNA ......................................................................... 151
4.2 CONSTRUÇÃO CIVIL PESADA INTERNA .......................................................................... 151
4.3 CONSTRUÇÃO CIVIL LEVE INTERNA ESTRUTURAL .................................................... 152
4.4 CONSTRUÇÃO CIVIL LEVE EXTERNA................................................................................ 152
4.5 CONSTRUÇÃO CIVIL LEVE INTERNA DECORATIVA..................................................... 152
4.6 CONSTRUÇÃO CIVIL LEVE INTERNA DE USO GERAL ................................................. 153
4.7 CONSTRUÇÃO CIVIL LEVE EM ESQUADRIAS ................................................................. 153
4.8 CONSTRUÇÃO CIVIL ASSOALHOS DOMÉSTICOS .......................................................... 153
5 PPROPIEDADES MECÂNICAS DA MADEIRA ...................................................................... 155
5.1 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO .......................................................................................... 155
5.2 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL ............................................................................... 156
5.3 FLEXÃO ESTÁTICA ...................................................................................................................156
5.4 RESISTÊNCIA A TRAÇÃO ....................................................................................................... 157
5.5 RESISTÊNCIA À FLEXÃO DINÂMICA (CHOQUE) ........................................................... 158
5.6 ELASTICIDADE .......................................................................................................................... 159
5.7 DUREZA ...................................................................................................................................... 160
5.8 CISALHAMENTO ...................................................................................................................... 160
5.9 RESISTÊNCIA AO FOGO .......................................................................................................... 160
6 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA ............................................................................. 161
6.1 TRELIÇAS DE COBERTURA ................................................................................................... 161
6.2 VIGAMENTOS PARA PISO ...................................................................................................... 167
6.3 PONTES EM PÓRTICOS ........................................................................................................... 171
RESUMO DO TÓPICO 1................................................................................................................... 174
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 175
TÓPICO 2 — RESISTÊNCIA DAS MADEIRAS .......................................................................... 177
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 177
2 TRAÇÃO ............................................................................................................................................ 177
2.1 PEÇAS AXIALMENTE TRACIONADAS ............................................................................... 178
2.2 CRITÉRIO DE CÁLCULO ......................................................................................................... 179
3 COMPRESSÃO AXIAL ................................................................................................................... 182
3.1 PEÇAS AXIALMENTE COMPRIMIDAS ................................................................................ 182
3.2 FLAMBAGEM POR FLEXÃO ................................................................................................... 183
3.2.1 Peças comprimidas de seção simples: Compressão simples e flexocompressão ..... 184
4 CISALHAMENTO DIRETO E COMPRESSÃO NORMAL ÀS FIBRAS .............................. 185
5 FLEXÃO ............................................................................................................................................. 187
5.1 FLEXÃO SIMPLES RETA .......................................................................................................... 188
5.2 FLEXÃO SIMPLES OBLÍQUA .................................................................................................. 189
5.3 FLEXOTRAÇÃO ......................................................................................................................... 190
5.4 FLEXOCOMPRESSÃO ............................................................................................................... 190
RESUMO DO TÓPICO 2................................................................................................................... 191
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 192
TÓPICO 3 — LIGAÇÕES .................................................................................................................. 195
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 195
2 PRÉ-FURAÇÃO ................................................................................................................................ 196
3 CRITÉRIO DE DIMENSIONAMENTO ..................................................................................... 197
4 LIGAÇÕES POR PINOS E CAVILHAS ...................................................................................... 198
4.1 Embutimento da madeira .......................................................................................................... 200
4.2 Flexão do pino ............................................................................................................................. 202
5 LIGAÇÕES ATRAVÉS DE CONECTORES METÁLICOS ...................................................... 202
6 ESPAÇAMENTOS .......................................................................................................................... 203
LEITURA COMPLEMENTAR .......................................................................................................... 205
RESUMO DO TÓPICO 3................................................................................................................... 209
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 210
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................... 211
1
UNIDADE 1 — 
CONSTRUÇÕES METÁLICAS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
PLANO DE ESTUDOS
A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: 
• identificar as vantagens e as desvantagens das estruturas metálicas;
• decidir quando construir em aço ou em concreto;
• saber como pré-dimensionar seções de elementos estruturais metálicos;
• distinguir tipos de seções de perfis metálicos e de aços utilizados na 
produção desses perfis metálicos;
• identificar os cuidados na execução de obras metálicas.
Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer da unidade, 
você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo 
apresentado.
TÓPICO 1 – CONCEITOS DE ESTRUTURAS METÁLICAS 
TÓPICO 2 – CONCEPÇÃO DE PROJETO EM ESTRUTURAS METÁLICAS
TÓPICO 3 – PROCEDIMENTOS PARA PROJETOS DE EDIFICAÇÕES 
METÁLICAS
Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos 
em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá 
melhor as informações.
CHAMADA
2
3
TÓPICO 1 — 
UNIDADE 1
CONCEITOS DE ESTRUTURAS METÁLICAS
1 INTRODUÇÃO
O ferro foi um material há milhares de anos utilizado pelas civilizações 
como ferramenta militares ou de adorno das construções, no entanto, só foi 
inicialmente empregado em escala industrial no século XIX, através da Revolução 
Industrial na Europa. A primeira obra relevante realizada em ferro foi a ponte 
de arco de ferro fundido “Iron Bridge”, que cruza o rio Severn na Inglaterra 
em 1779, ver Figura 1 (PRAVIA; ZACARIAS, 2013). Atualmente, a ponte é uma 
atração na região de Coalbrokdale, com diversas obras de restauração para 
mantê-la em serviço. 
FIGURA 1 – PONTE “IRON BRIDGE” SOBRE O RIO SEVERN
FONTE: <https://ironbridge.blob.core.windows.net/cache/1/8/f/3/9/b/18f39b2516959c11435e16
1da6368bd1eebed837.jpg>; <https://ironbridge.blob.core.windows.net/cache/7/a/0/3/5/2/7a035
21328a8b7db7384c31d8da73848788f9786.jpg>. Acesso em: 20 mar 2021.
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
4
No Brasil, o início do uso de aço ocorre no final do século XIX, onde eram 
importados da Inglaterra os componentes para execução dos componentes de 
ferroviais, estações e pontes, uma vez que não havia indústria siderúrgica no país. 
Hoje em dia o Brasil é o 9º país produtor de aço no mundo, com 
representativa evolução de qualidade e produção, direcionando seus produtos ao 
mercado externo e interno. No entanto, o país ainda apresenta um baixo volumede obras em aço. A utilização de aço está cerca de 80% direcionada na execução 
de galpões, mezaninos e comerciais, estruturas em sua maioria compostas por 
pórticos espaciais complexos, dimensionados geralmente em softwares comerciais 
(LAZZARI et al., 2020). 
Neste tópico, abordaremos as estruturas metálicas, as suas escolhas como 
tipologia estrutural para projetos e as principais aplicações e tipologias para sua 
aplicação para viabilizar sua utilização, tendo em vista aspectos econômicos, 
estruturais e de execução. 
2 VANTAGENS DE ESTRUTURAS METÁLICAS
PRAVIA; ZACARIAS (2013) e Lazzari et al. (2020) afirmam que as 
estruturas em aço apresentam tanto aspectos positivos e negativos em sua 
aplicação. Quando comparada com estruturas usuais, como as de concreto 
armado, as estruturas metálicas apresentam algumas vantagens observadas:
• Redução das solicitações nas fundações – Devido menores cargas de peso 
próprio das estruturas em aço quando comparadas com as de concreto.
• Aumento da área útil – já que as estruturas em perfis metálicos são mais esbeltas 
e com seções estruturais menores quando comparadas com as estruturas de 
concreto armado.
• Redução do tempo de montagem – em sua maior são adotados sistemas 
industrializados que realizam projetos de rápida execução.
• Maior resistência estrutural – oferece maior grau de confiança ao engenheiro 
estrutural, uma vez que apresenta um material homogêneo e isotrópico, 
apresentando maior resistência e ductilidade, resistindo bem a impactos e a 
altas concentrações de tensões.
• Liberdade no projeto de arquitetura – uma vez que o seu uso permite obter 
inúmeras soluções com a possibilidade de elaboração de projetos arrojados, 
possibilitando trabalho com angulações que são realizados durante as etapas 
da fabricação e montagem da estrutura. Na Figura 2 vemos um importante 
exemplo de arquitetura arrojado, o centro cultural Pompidou, um dos lugares 
mais visitados em Paris, onde abriga o museu de arte moderna e a biblioteca 
de informação parisiense. O projeto foi considerado extremamente arrojado 
na arquitetura moderna, um marco do início da pós-modernidade. É um 
dos principais exemplos de arquitetura high-tech (onde utiliza de elementos 
tecnológicos sendo objetos estéticos aparentes, como escadas rolantes, dutos de 
ar-condicionado e outros). O Pompidou foi inspirado na arquitetura industrial 
e em novas tecnologias.
TÓPICO 1 — CONCEITOS DE ESTRUTURAS METÁLICAS
5
FIGURA 2 – CENTRO CULTURAL “POMPIDOU” DE PARIS: A) EXTERIOR E B) INTERIOR
FONTE: Adaptado de <https://s.rfi.fr/media/display/890c8904-5fb8-11eb-b680-005056a964fe/
w:1280/p:16x9/c437a96c109cc6a1cc2bb0b046496446fe16e925.webp>. Acesso em: 20 mar. 2021.
• Flexibilidade e agilidade – devido a utilização de sistemas de montagem rápido.
• Sustentabilidade – é possível obter uma redução do desperdício de materiais 
na obra. As estruturas de aço permitem adotar sistemas industrializados que 
resultam num canteiro de obras mais organizado e limpo. Além disso, o aço é 
totalmente reciclável e suas peças podem ser desmontadas e reaproveitadas.
• Melhores condições de segurança ao trabalhador – considerando uma redução 
de estoques e contribuições de um melhor ambiente de trabalho.
• Redução de ruídos durante a execução.
• Redução do número de pilares necessários.
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
6
Para te familiarizar com os modelos de estruturas metálicas veja o vídeo 
disponibilizado no link: https://www.youtube.com/watch?v=V2SvGw6c4CQ&ab_channe 
l=JerettPfannenstiel.
 Discuta: quais são as principais características observadas neste tipo de realização 
de obra?
DICAS
3 DESVANTAGENS DE ESTRUTURAS METÁLICAS
Devemos considerar que apesar de ser um sistema muito vantajoso 
quando realizado adequadamente, as estruturas metálicas também apresentam 
certas desvantagens quando comparada com estruturas convencionais. Dentre 
elas, temos (PRAVIA; ZACARIAS, 2013, BORSATO, 2009):
• Obras de estruturas metálicas dependem do planejamento da obra, podendo 
custar mais caro do que uma estrutura de concreto armado equivalente, 
principalmente se projetadas de maneira errônea para futuros ajustes a serem 
realizados no canteiro de obras.
• Desembolso financeiro imediato e único para aquisição da estrutura.
• Exigem mão de obra altamente especializada e qualificada.
• Ocorrência de prejuízo de conforto termoacústico devido à retirada de massa, 
sendo necessário tratamentos alternativos para melhorar este conforto.
• Necessidade de criação de uma filosofia de construção industrializada.
• Custo elevado da estrutura quando analisada de maneira isolada.
• De acordo com a região é difícil encontrar determinados perfis de aços, 
necessitando alteração de projeto ou escolha prévia dos perfis a utilizar.
• Necessidade de espaços para locar as peças pré-fabricadas dos perfis metálicos 
para montagem e posicionamento de guindastes para sua movimentação.
• Dificuldade de disponibilidade a pronta entrega e para transporte quando 
utilizados em locais remotos.
• Muitas regiões brasileiras não têm tradição para utilizar estruturas de aço, 
dificultando sua implementação.
• Necessita de mercado de componentes desenvolvidos (fachadas de pré-
moldados, dry-walls, entre outros).
• Viabiliza somente elementos lineares, para lajes é necessário associação com 
concreto. 
• Maior atenção as corrosões, principalmente para perfis metálicos aparentes, 
onde necessitam de tratamentos para evitar o surgimento de tal patologia.
• Maior susceptibilidade a danos devido altas temperaturas. O aço quando 
submetido a condições extremas de temperatura (como no caso de incêndios) 
sofre redução de resistência e rigidez, necessitando ser considerado seu 
dimensionamento para garantir segurança requerida (fator de massividade).
TÓPICO 1 — CONCEITOS DE ESTRUTURAS METÁLICAS
7
O aumento da temperatura de um elemento estrutural de aço, em incêndio, 
é proporcional ao seu fator de massividade. O fator de massividade do elemento estrutural 
é a relação entre a área exposta ao fogo e o volume aquecido do corpo (SILVA, 2004). Para 
barras prismáticas, o fator de massividade pode ser expresso pela equação 1, onde: u é o 
perímetro exposto ao fogo (m); A é a área da seção transversal (m²).
NOTA
4 QUANDO CONSTRUIR EM AÇO OU CONCRETO?
Conforme visto no item anterior, a construção por estruturas metálicas 
apresenta certas vantagens e desvantagens quando comparada com obras de 
concreto. Atualmente, a combinação de concreto e aço é a mais utilizada para 
compor estruturas de edificações. Podendo ser utilizadas em estruturas como 
elementos compostos, seja pelos materiais isolados ou também formando 
elementos mistos, trabalhando em conjunto. 
As estruturas de concreto foram por muito tempo as mais escolhidas 
para a realização de um projeto. Apresentam ser muito eficientes e populares, 
apresentam um material acessível (o cimento) e com grande oferta de mão de 
obra. Além de ser voltado para todo tipo de porte de obras. 
As estruturas de aço, por sua vez, vêm apresentando um uso intenso 
nas últimas décadas no Brasil, apresentando um apelo mais arrojado, eficiente e 
moderno em relação ao concreto. Para analisar qual método construtivo é mais 
interessante de realizar é necessário levar em consideração os seguintes fatores 
(NOVELLI, 2018):
• Prazos – As estruturas de concreto levam mais tempo para finalização de 
prazos, já que há tempo de cura para obtenção de resistência mínima de serviço. 
Para obras em aço a execução do projeto inicia imediatamente, no entanto, é 
necessário levar em consideração a necessidade maior de suporte financeiro no 
início do projeto, o que nos leva ao seguinte fator.
• Orçamento – O risco de reposição para estruturas em aço é menor, uma vez 
que as peças já vêm prontas de fábrica, conforme projeto. Para estruturas de 
concreto o orçamento final é diferente do inicial, uma vez que ao longo da 
execução pode ocorrer problemas no canteiro de obra que pode encarecer o 
produto final.UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
8
• Custo da estrutura – O custo inicial é maior para as estruturas de aço, por 
se tratar de um material nobre que necessitam ser fabricados em fábricas. 
Entretanto, as estruturas de concreto necessitam de maior reparo ao longo do 
tempo, estando sujeitas a agressões do tempo que podem danificar a estrutura 
e exigir reparos e consequentemente novos investimentos.
• Custo de fundações – Em terrenos normais é possível reduzir cerca de 30% no 
custo da fundação para estruturas metálicas, uma vez que o peso próprio deste 
elemento é relativamente menor.
• Custo de alvenaria e revestimentos – Há menores perdas de materiais quando 
trabalhado com estruturas metálicas, uma vez que as dimensões da estrutura 
já são medidas previamente em projeto e seguem milimétricamente o que está 
estipulado. Já para estruturas de concreto existem maiores erros de execução 
que podem causar uso desnecessário de material.
• Custo de mão de obra – A necessidade de maiores qualificações de mão de 
obra para estruturas metálicas (tanto na produção das peças como no manuseio 
do material) resultam em maiores custos. Apesar de estruturas de concreto 
utilizar mão de obra mais barata, são necessárias também maiores quantidades 
de pessoas trabalhando no canteiro.
• Custo de instalação de unidades, equipamentos e manutenção do canteiro de 
obras – Todas as peças de aço são produzidas em uma fábrica especializada, 
sendo apenas transportada até o canteiro. Desta forma, o canteiro fica livre 
de improvisações que só aumentam os custos. As peças de aço ficam livres 
de grandes cuidados de manutenção, o canteiro fica mais limpo, o desgaste 
ou desvio de peças também é reduzido drasticamente. Os entulhos e demais 
restos de pós-obra podem representar de 10% a 20% do custo total da obra.
Em termos gerais, em relação aos custos financeiros finais, levando em 
consideração todas as vantagens e características de cada tipo de material durante 
execução (e em períodos futuros) é possível concluir que as estruturas de aço são 
mais vantajosas economicamente. No entanto, é de decisão do responsável definir 
qual opção prefere trabalhar, tendo em vista os aspectos geográficos, econômicos e 
de prazos para a entrega da obra.
As características dos aços e concretos são distintas e podem se 
complementar. O concreto apresenta alta resistência à compressão, rigidez e 
proteção contra corrosão e incêndio. Já o aço apresenta ótima resistência à tração 
e esbeltez dos elementos. A concepção dos materiais em conjunto alia ambas 
as propriedades para o desenvolvimento de um sistema estrutural desejado 
(FABRIZZI, 2007). 
Para a realização das obras, seja de concreto, concreto armado ou em aço, 
é necessário que os projetos atendam as principais normas técnicas brasileiras. 
Na Tabela 1 são apresentadas algumas normas essenciais para a elaboração 
de projetos de dimensionamento estruturais. Lembre-se de sempre recorrer as 
normas atualizadas elas quando for elaborar um projeto estrutural.
TÓPICO 1 — CONCEITOS DE ESTRUTURAS METÁLICAS
9
TABELA 1 – NORMATIVAS BRASILEIRAS PARA DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL EM AÇO E 
CONCRETO ARMADO
Nomenclatura Título
NBR 6118:2014 Projeto de Estruturas de Concreto Armado – Procedimento
NBR 14323:2013 Projeto de Estruturas de Aço e de Estruturas Mistas de Aço e Concreto de Edifícios em Situação de Incêndio – Procedimento
NBR 8800:2008 Projeto de Estruturas de Aço e de Estruturas Mistas de Aço e Concreto de Edifícios
NBR 14762:2010 Dimensionamento de Estruturas de Aço Constituídas por Perfis Formados a Frio – Procedimento
NBR 7480:2007 Barras e Fios de Aço Destinados aArmaduras para Concreto Armado
NBR 8681:2003 Ações e Segurança nas Estruturas
NBR 6123:1988 [2013a] Forças Devido ao Vento em Edificações
NBR 6120:2019 Cargas para Cálculo de Estruturas de Edificações
NBR 6215:2011 Produtos siderúrgicos – Terminologia
FONTE: O autor
4.1 APLICAÇÃO DE ESTRUTURAS DE AÇO
As principais aplicações de estruturas metálicas na atualidade podem ser 
observadas nas seguintes situações (BORSATO, 2009):
• Pontes ferroviárias e rodoviárias.
• Edifícios industriais, comerciais e residenciais.
• Galpões, hangares, garagens e estações.
• Coberturas de grandes portes.
• Torres de transmissão, subestações e torres para antenas.
• Chaminés industriais.
• Plataformas off-shore.
• Construções navais.
• Guindastes e pontes-rolantes.
• Construções hidro-mecânicas.
• Instalações para exploração e tratamento de minério e de petróleo.
• Parques de diversões, entre outros. 
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
10
Dentre algumas propriedades do aço temos:
Resiliência é a capacidade de absorver energia mecânica em regime elástico.
Ductilidade é capacidade que o material tem de se deformar sob a ação de cargas.
Tenacidade é a capacidade de absorver energia mecânica com deformações elásticas e 
plásticas.
Dureza é a resistência ao risco e a abrasão.
Fadiga é a resistência à ruptura do material sob o efeito de esforços.
NOTA
Devemos levar em consideração que existem diversos tipos e formas 
de sistemas em aços disponíveis. Suas aplicações dependem da necessidade e 
adequação do produto para as exigências específicas da obra, pelas propriedades 
químicas ou mecânicas requeridas na sua forma final (como chapas, perfis, tubos, 
barras, entre outros). Na construção civil, é utilizado o termo aço estrutural para 
todos os aços que devido a sua resistência, ductilidade e outras propriedades são 
adequados para utilizar em elementos que suportam carga (DIAS, 1997). 
Uma alternativa para modificar as propriedades de um aço está na 
utilização de determinados elementos de liga, que fazem parte da composição 
química e que podem resultar numa melhora de propriedades. A mesma situação 
ocorre ao alterar o traço para concreto, quando se objetiva aumentar sua resistência 
mecânica ou alguma outra propriedade desejada. 
Dentre os elementos que podem ser utilizados na modificação das 
propriedades do aço, temos o carbono (C), que aumenta o limite de resistência; 
o cobre (Cu), que aumenta a resistência à corrosão atmosférica; o cromo (Cr), 
que aumenta a resistência mecânica, à abrasão e à resistência atmosférica, mas 
diminui soldabilidade; e o manganês (Mn), que melhora o limite de escoamento 
e a resistência à fadiga (LIMA, 2017).
Conforme Pfeil e Pfeil (2009) os aços estruturais podem ser divididos em 
dois tipos: aços-carbono (que apresentam média resistência mecânica) e aços 
de baixa liga (apresentando média e alta resistência mecânica e resistência à 
corrosão atmosférica). Dias (1997) ainda separa os aços resistentes ao fogo (com 
alta resistência mecânica e resistentes à corrosão atmosférica). 
TÓPICO 1 — CONCEITOS DE ESTRUTURAS METÁLICAS
11
4.1.1 Aço-carbono
A NBR 6215 (ABNT, 2011) define todos os tipos de aços utilizados na 
construção civil. O aço-carbono é definido como aquele que é formado pela liga 
de ferro com carbono, onde o teor de carbono nesse caso é inferior a 2,11%. São 
chamados de aço carbono todos os produtos derivados apenas da junção do 
ferro com o carbono – podendo o teor do elemento variar – sem quantidades 
significativas de outros na composição. Além disso, o aço-carbono não contém 
conteúdo superiores de 0,60% de silício, 1,65% de manganês, 0,20% de cromo, 
0,25% de níquel, 0,06% de molibdênio, 0,10% de alumínio, 0,0007% de boro e 
0,35% de cobre. 
Existem três tipos de classe de aços-carbono: baixo carbono, com conteúdo 
de carbono ≤ 0,30%; médio carbono, contendo entre 0,30% e 0,5% de carbono e 
alto carbono com conteúdo superior a 0,5%. O incremento de conteúdo de carbono 
reduz a ductilidade do aço, causando problemas na soldagem do mesmo. Baixo 
carbono pode ser soldado sem precauções especiais, sendo este o mais adequado 
à construção civil. Dias (1997) apresenta a Tabela 2 onde apresenta as principais 
características das classes de aço-carbono disponíveis.
TABELA 2 – CARACTERÍSTICAS DAS CLASSES DE AÇO-CARBONO
Classe Limite usual de resistência (Mpa) CaracterísticasPrincipais aplicações
Baixo carbono < 440
Boa tenacidade, 
conformabilidade e 
soldabilidade.
Pontes, edifícios, navios, 
caldeiras, tubos, estruturas 
mecânicas, entre outros.
Médio carbono 440 a 590 Média conformabilidade e soldabilidade.
Estruturas parafusadas 
de navios e vagões, tubos, 
estruturas mecânicas, 
implementos agrícolas, 
entre outros.
Alto carbono 590 a 780
Mais conformabilidade e 
soldagem, alta resistência 
ao desgaste.
Peças mecânicas, 
implementos agrícolas, 
trolhos e rodas 
ferroviárias.
FONTE: Dias (1997, p. 31)
Os principais tipos de aço-carbono utilizados em estruturas são 
apresentados na Tabela 3 de acordo com cada especificação segundo padrões de 
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), da ASTM (American Society for 
Testing and Materials) e das EN (normas europeias).
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
12
TABELA 3 – PROPRIEDADES MECÂNICAS DE AÇOS-CARBONO
Especificação Teor de carbono (%)
Limite de escoamento 
fy (MPa)
Resistência à ruptura 
fw (MPa)
ABNT MR250 Baixo 250 400
ASTM A7 240 370-500
ASTM A36 0,25-0,29 250 400-500
ASTM A307 (parafuso) Baixo - 415
ASTM A325 Médio 635 835
EN S235 Baixo 235 360
FONTE: Pfeil e Pfeil (2009, p. 10)
4.1.2 Aços de baixa liga
Os aços de baixa liga são aços-carbono acrescidos de elementos de liga 
para aprimorar suas propriedades mecânicas e de durabilidade através da 
modificação da microestrutura para grãos finos (PFEIL; PFEIL, 2010). No Brasil 
os aços de baixa liga, de alta e média resistências mecânicas, soldáveis e com 
características de elevada resistência atmosférica são obtidos através da adição de 
0,25% a 0,40% de cobre. Os principais aços de baixa liga utilizados são resumidos 
na Tabela 4. 
TABELA 4 – PROPRIEDADES MECÂNICAS DE AÇOS DE BAIXA LIGA
Especificação Principais elementos de liga
Limite de escoamento 
fy (MPa)
Resistência à 
ruptura fw (MPa)
ASTM 572 Gr50 C < 0,23% Mn < 1,35% 345 450
ASTM A588 C < 0,17% Mn < 1,2% Cu < 0,50% 345 485
ASTM A992 C < 0,23% Mn < 1,50% 345 450
FONTE: Pfeil e Pfeil (2009, p. 10)
A poluição atmosférica tem grande impacto na corrosão de armaduras 
devido altas concentrações de gás carbônico. O aço resistente a corrosão 
atmosférica é denominado aço patinável, este metal faz parte dos metais de 
baixa liga e sua função é desenvolver em sua superfície uma camada de óxidos 
compacta e aderente que funciona como uma barreira de proteção contra o 
processo corrosivo contínuo. Esta proteção ocorre quando o metal é submetido a 
alternados ciclos de molhagem e secagem (DIAS, 1997).
TÓPICO 1 — CONCEITOS DE ESTRUTURAS METÁLICAS
13
O surgimento do aço patinável aconteceu nos EUA inicialmente para a 
fabricação de vagões de carga, no entanto a partir de 1960 houve uma ampla utilização na 
engenharia civil, para torres de transmissão, projetos estruturais de edifícios comerciais e 
arquitetonicamente (DIAS, 1997).
NOTA
 A Figura 3 apresenta a diferença de desempenho durante processo de 
corrosão entre metais de aço-carbono e metais de baixa liga (aço patinável), onde 
é visualizada uma menor espessura corrosiva devido a formação superficial de 
pátina. Este aço apresenta como vantagem ser utilizado sem qualquer tipo de 
proteção, além da pátina que se forma, no entanto, alguns cuidados devem ser 
levados em consideração (DIAS, 1997): 
• a carepa de laminação deve ser eliminada, por meio de jateamento com 
granalha ou areia;
• respingos de solda, óleos ou argamassas e concretos devem ser removidos de 
sua superfície;
• eliminar áreas de retenção de água ou resíduos sólidos, caso não seja viável, é 
necessário realizar pintura de área de contato com estas substâncias.
FIGURA 3 – PROCESSO DE CORROSÃO ENTRE AÇO-CARBONO E AÇO PATINÁVEL
FONTE: Adaptado de Dias (1997, p. 32)
A Figura 4 apresenta o melhor desempenho de aço patinável em situações 
de atmosfera marinha e industrial, onde o aço patinável apresenta perda de 
espessura dez vezes inferiores ao de aço carbono. 
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
14
FIGURA 4 – COMPARATIVO DE PERDA DE ESPESSURA DE AÇO-CARBONO E AÇO PATINÁVEL 
EM ATMOSFERA MARINHA E INDUSTRIAL
FONTE: Adaptado de Dias (1997, p. 33)
A Figura 5 apresenta alguns procedimentos a serem evitados e indicações 
de detalhes para prevenir o surgimento de corrosões em estruturas metálicas 
expostas à ações de intempéries. Estes procedimentos devem ser adotados já 
em projeto para contribuir no aumento da vida útil da estrutura exposta (PFEIL; 
PFEIL, 2009).
FIGURA 5 –DETALHES PARA PREVENIR CORROSÃO EM ESTRUTURAS EXPOSTAS À AÇÃO 
DE INTEMPÉRIES
FONTE: Adaptado de Pfeil e Pfeil (2009, p. 19)
TÓPICO 1 — CONCEITOS DE ESTRUTURAS METÁLICAS
15
4.1.3 Aços resistentes ao fogo 
Dias (1997) destaca os aços resistentes ao fogo devido importância de 
redução aos riscos a sinistros e incêndios. Estes aços são utilizados para aumentar o 
tempo de início de deformação estrutural, aprimorando a segurança de estrutura.
A composição destes aços é feita através da modificação de aços patináveis, 
sendo usualmente os elementos químicos adicionados ao aço: níquel, titânio, 
nióbio, vanádio e molibdênio.
4.2 TIPOS DE PRODUTOS ESTRUTURAIS EM AÇO
 Os aços para aplicação estrutural são produzidos através de usinas e 
comercializados em diferentes formas (PFEIL; PFEIL, 2009): 
• Chapas, barras e perfis laminados – são produzidos em laminadores que, em 
sucessivos passes, dão a seção desejada ao aço pré-aquecido.
• Fios trefilados – produzidos através de uma barra de aço puxada sucessivamente 
por meio de fieiras com diâmetros decrescente. Para isso são utilizados 
lubrificantes para evitar o superaquecimento dos fios.
• Cordoalhas e cabos – fabricados pela associação de diversos fios.
• Perfis estruturais – Os perfis de chapa dobrada são fabricados pelo dobramento 
de chapas e os perfis soldados por associação de chapas através de solda.
A seguir são apresentados os principais produtos metálicos para utilização 
na construção civil.
4.2.1 Produtos laminados
A nomenclatura conforme especificações da NBR 7007 (ABNT, 2016) para 
perfis laminados para uso estrutural são enquadrados em categorias a partir do 
limite do escoamento de aço (fy) em MPa. Como exemplo, temos o MR250, aço de 
média resistência com fy = 250 MPa e Resistência à ruptura (fw) = 400 MPa (PFEIL; 
PFEIL, 2009). Conforme vimos, os perfis laminados são classificados de maneira 
geral em chapas, barras e perfis, conforme apresentados na Figura 6. 
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
16
FIGURA 6 – PRINCIPAIS TIPOS DE PRODUTOS SIDERÚRGICOS LAMINADOS DE UTILIZAÇÃO 
ESTRUTURAL: (A) BARRAS, COM DIVERSAS SEÇÕES TRANSVERSAIS (QUADRADA, REDONDA, 
CHATA); (B) CHAPAS; (C) PERFIS ESTRUTURAIS LAMINADOS; (D) TRILHO; (E) TUBO 
QUADRADO; (F) TUBO REDONDO
FONTE: Adaptado de Pfeil e Pfeil (2009, p. 20)
As descrições de cada perfil laminado são descritas a seguir (PFEIL; 
PFEIL, 2009):
Barras são produtos laminados em que sua seção transversal apresenta 
dimensão muito inferior ao seu comprimento. Sua laminação é feita através 
de seções circulares, quadradas ou retangular alongadas (barras chatas). São 
amplamente utilizadas na fabricação de concretos armados, quando em seções 
circulares (ver processo de laminação na Figura 7).
TÓPICO 1 — CONCEITOS DE ESTRUTURAS METÁLICAS
17
FIGURA 7 – PROCESSO DE LAMINAÇÃO DE BARRAS DE AÇO DE SEÇÃO CIRCULAR
FONTE: <http://industrialfeeders.in/upload/gallery_885018_1533797610.jpg>. 
Acesso em: 22 de mar. de 2021.
Chapas são produtos laminados com espessura muito menor que as outras 
duas dimensões. São divididas em duas categorias: chapas grossas e chapas finas, 
com delimitações de utilização e espessura indicadas na Tabela 5.
TABELA 5 – ESPECIFICAÇÕES DE CHAPAS GROSSAS E CHAPAS FINAS
Chapa Fabricação Espessura Utilização em construção
Grossa A quente > 5 mm Estruturas metálicas em geral.
Finas
A quente 1,2 a 5 mm Perfis de chapas dobradas.
A frio 0,3 a 2,65 mm Acessórios de construção como calhas, rufos, entre outros.
FONTE: Pfeil e Pfeil (2009,p. 20)
Perfis laminados apresentam grande eficiência estrutural, dentre os tipos 
de perfis que existem, além dos perfis laminados, existem os perfis dobrados, 
soldados ou compostos. Podem ser fabricados em forma de H, I, C (ou U) e L 
(cantoneira), conforme visto na Figura 6(c). Os perfis tipo H, I e C são produzidos 
em grupo, sendo os elementos de cada grupo de altura (h) constante e largura das 
abas (b) variável. Os perfis de cantoneira apresentam diversas espessuras para 
cada tamanho, havendo cantoneiras com abas iguais ou desiguais. Já os perfis 
I podem ser: S (com mesa de faces internas inclinadas), W (com mesas de faces 
paralelas) e HP (com mesas de faces paralelas e espessura constante) (PFEIL; 
PFEIL, 2009).
Tubos são produtos ocos, de seção circular, retangular ou quadrada. São 
produzidos em laminadores especiais ou com chapa dobrada e soldada.
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
18
4.2.2 Fios, cordoalhas e cabos
Os fios ou arames são obtidos pelo processo de trefilação. Os fios podem 
ser fabricados pela trefilação de aços doces ou de aços duros (aço de alto 
carbono), sendo este último utilizado para a fabricação de molas e cabos de 
protensão de estruturas.
As cordoalhas são formadas entre três ou sete fios arrumados de forma 
de hélice, apresentando um módulo de elasticidade elevado, próximo ao de uma 
barra maciça de aço. 
Já os cabos são formados por fios trefilados finos e agrupados em arranjos 
helicoidais variáveis. Os cabos apresentam grande flexibilidade e permitem 
utilização em moitões para multiplicação de forças. Por sua vez, o módulo de 
elasticidade é baixo, representando metade de uma barra maciça de aço. Na 
Figura 8 são vistas a representação de fios, cordoalhas e cabos de aço.
FIGURA 8 – PRODUTOS METÁLICOS OBTIDOS POR TREFILAÇÃO
FONTE: Pfeil e Pfeil (2009, p. 22)
4.2.3 Perfil estrutural
Diversos são os tipos de elementos de estrutura de aço para perfil 
estrutural, a seguir serão discutidos os principais elementos utilizados na 
construção civil (PRAVIA; ZACARIAS, 2013):
Os perfis laminados a quente são formados pelo mesmo processo 
utilizados para obtenção de chapas, conforme visto anteriormente, onde é 
realizada laminação a quente e conformando por uma sucessão de passes até 
obtenção da espessura desejada. No Brasil, é utilizado o padrão americano e tem 
aplicação restrita, devido da pequena disponibilidade de seções e tamanhos. Os 
principais perfis estruturais para este uso se dão para cantoneiras de abas iguais 
e desiguais, perfis “W” e “U” conforme observado na Figura 9.
TÓPICO 1 — CONCEITOS DE ESTRUTURAS METÁLICAS
19
FIGURA 9 – SEÇÕES COMUNS DE PERFIS LAMINADOS U, I, W E CANTONEIRA DE ABAS IGUAIS
FONTE: Pravia e Zacarias (2013, p. 3)
Perfis soldados são obtidos pelo corte, composição e soldagem de chapas 
planas que permitem grande variedade de formas e dimensões de seções, desde 
que respeitem as relações de largura/espessura previstas em normas. Estes são 
os elementos mais utilizados para execução de vigas e colunas na maioria das 
construções dos prédios em aço no Brasil.
As seções mais comuns para perfis laminados são as de perfil I, caixão e I 
para estruturas mistas aço-concreto, conforme visto na Figura 10.
FIGURA 10 – SEÇÕES COMUNS DE PERFIS SOLDADOS (DA ESQUERDA PARA DIREITA: PERFIL 
“I”, PERFIL CAIXÃO E PERFIL “I” PARA ESTRUTURAS MISTAS AÇO-CONCRETO)
FONTE: Pravia e Zacarias (2013, p. 3)
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
20
De acordo com as tolerâncias de fabricação, os perfis soldados podem ter 
três padrões de qualidade:
• padrão de qualidade I: para estruturas especiais que requerem elevado rigor 
de tolerância e para elementos estruturais sujeitos a cargas cíclicas;
• padrão de qualidade II: para estruturas convencionais, tais como galpões 
industriais, edifícios de andares múltiplos etc.;
• padrão de qualidade III: para estruturas secundárias e complementares, tais 
como: estacas, postes, corrimões etc.
Perfis conformados a frio são obtidos pelo processo de dobramento a frio 
de chapas de aço e podem ser produzidos de acordo com a forma e tamanho 
solicitados (sempre respeitando as limitações de norma e equipamentos). Em 
geral, são utilizados para construções leves, como barras de treliças e terças e 
suas principais seções são as do tipo U, Z e L. As seções típicas utilizadas para 
conformação a frio são ilustradas na Figura 11.
FIGURA 11 – SEÇÕES COMUNS DE PERFIS CONFORMADOS A FRIO
FONTE: Pravia e Zacarias (2013, p. 4)
21
Neste tópico, você aprendeu que:
• Existem algumas vantagens principais de estruturas metálicas, como a redução 
das solicitações nas fundações, aumento da área útil, redução do tempo de 
montagem, maior resistência estrutural, liberdade no projeto de arquitetura, 
entre outras vantagens. 
• O incremento de conteúdo de carbono nos aços-carbono reduz a ductilidade 
do aço, causando problemas na soldagem do mesmo. Baixo carbono pode ser 
soldado sem precauções especiais, sendo este o mais adequado à construção 
civil.
• Os aços de baixa liga são aços-carbono acrescidos de elementos de liga 
para aprimorar suas propriedades mecânicas e de durabilidade através da 
modificação da microestrutura para grãos finos.
• Os diversos tipos de elementos de estrutura de aço para perfil, sendo eles os 
perfis laminados a quente, perfis soldados e perfis conformados a frio.
RESUMO DO TÓPICO 1
22
1 Na construção civil, em estruturas metálicas é utilizado o aço como material 
principal, que apresenta como certa vantagem uma elevada capacidade de 
industrialização das construções. No que se refere ao aço, ductilidade é a:
a) ( ) Capacidade de absorver energia mecânica em regime elástico.
b) ( ) Capacidade que o material tem de se deformar sob a ação de cargas.
c) ( ) Energia total que o material pode absorver por unidade de volume até 
a sua ruptura.
d) ( ) Resistência ao risco ou à abrasão.
2 As estruturas metálicas são vantajosas uma vez que representa um menor 
peso próprio quando comparado ao concreto, resultando em menores 
esforços da fundação. No entanto, ainda é vantajoso a utilização de 
sistemas de estrutura de aço e concreto armado, quando necessitamos das 
boas propriedades do concreto (elevada resistência à compressão) e do aço 
(elevada resistência à tração). Qual é o nome que se dá a uma estrutura de 
um edifício em que se usa estrutura de aço e estrutura de concreto armado?
a) ( ) Mista.
b) ( ) Muro de arrimo.
c) ( ) Concreto pretendido.
d) ( ) Baldrame.
3 O projeto é um processo pelo qual se obtém uma solução ótima para a 
estrutura. Em um projeto de estruturas metálicas, existem critérios típicos 
para uma ótima solução. Dentre as opções a seguir, qual não faz parte 
destes critérios? 
a) ( ) Menor peso das estruturas.
b) ( ) Menor custo das estruturas.
c) ( ) Menor tempo de construção.
d) ( ) Maior custo de fabricação dos materiais, comparando a outras técnicas 
convencionais de construção.
4 Realizar construções em estruturas metálicas é vantajoso em diversos 
aspectos econômicos, sustentáveis e de processos. Cite algumas vantagens 
da construção em aço.
5 Diversos são os tipos de elementos de estrutura de aço para perfil estrutural, 
dentre eles temos os perfis laminados a quente, perfis soldados (que são 
os elementos mais utilizados para execução de vigas e colunas na maioria 
das construções dos prédios em aço no Brasil) e perfis conformados a frio. 
Informe como são obtidos os perfis conformados a frio e onde são utilizados.
AUTOATIVIDADE
23
TÓPICO 2 — 
UNIDADE 1
CONCEPÇÃO DE PROJETO EM ESTRUTURAS METÁLICAS
1 INTRODUÇÃO
As principais aplicações de estruturas metálicas na atualidade ocorrem em: 
pontes ferroviárias e rodoviárias, edifícios industriais, comerciais e residenciais, 
galpões, hangares, coberturas de grandes vãos, torres de transmissão e para 
antenas, plataformas off-shore, construção naval, tanques e tubulações, estacas-
prancha, entre outros.
Os desenhos de projeto deverão ser baseados nos cálculos resultantesda 
aplicação das cargas e dos esforços de projeto que a estrutura deverá suportar 
quando estiver completa e acabada. Os desenhos de projeto estrutural deverão 
mostrar claramente o trabalho que deverá ser executado, fornecendo as 
informações suficientes de precisão das dimensões, quantidades e natureza das 
peças da estrutura a serem fabricadas.
Neste tópico, abordaremos os principais aspectos de concepção de projeto, 
pré-dimensionamentos e dimensionamentos, conforme a NBR 8800 (ABNT, 2008) e 
tipos de seções utilizadas na execução de um projeto de estrutura metálica.
2 PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE SEÇÕES
A maneira em que se distribui o material na seção transversal de uma 
peça estrutural determina seu aproveitamento na obra. Portanto, reduzir o 
espaço ocupado pelos elementos estruturais resultam no aumento de espaço útil 
da edificação. A maior ou menor facilidade de execução da secção estrutural, em 
algumas situações, pode ser o fator determinante, impondo muitas vezes a escolha 
de uma forma que não seja, em princípio, a de menor consumo de material. 
Pré-dimensionar as seções estruturais metálicas é uma etapa realizada na 
concepção arquitetônica do projeto e tem como função garantir que não ocorram 
perdas posteriores de altura útil (ao tratar de vigas) ou área de piso (com relação 
aos pilares), devido ao acréscimo de seção transversal dos elementos, além de 
manter a preservação dos conceitos arquitetônicos da obra.
Um fato a levar em consideração na concepção é que ao realizar o projeto 
serão adquiridos perfis metálicos fabricados em comprimentos pré-definidos 
(geralmente entre seis ou doze metros de comprimento, dependendo do perfil). 
24
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
Portanto, vãos que apresentem espaçamentos múltiplos de três, garantem um 
melhor aproveitamento das peças e menos descarte ou emenda de perfis, evitando 
gastos com ligação e despesa com compras de peças (ABCEM, 2010).
Durante o pré-dimensionamento devem ser especificados as seguintes 
informações (ABCEM, 2010):
• bitola, seção transversal, tipo de aço e a locação de todos os elementos estruturais;
• todas as geometrias e pontos de trabalho necessários para o arranjo da estrutura;
• elevação dos pisos;
• contra flecha necessária para os elementos da estrutura;
• sistemas de limpeza e pintura, quando aplicável;
• tipo de ligação e processo e controle de torque, se aplicável;
O gráfico apresentado na Figura 12 representa a simbologia utilizada 
para obtenção do pré-dimensionamento de sistemas estruturais em aço, 
elaborados pelo prof. Philip Corkill, da Universidade de Nebraska (REBELLO, 
2000). Nas abcissas são obtidos os valores dos vãos, nas ordenadas, encontram-
se os valores correspondentes aos resultados do pré-dimensionamento, como 
a flecha do cabo, a altura da seção do arco, da viga e da treliça, ou ainda, a 
dimensão mínima de um dos lados da seção do pilar. Na superfície contida 
entre duas linhas da área em cinza são apresentados na linha superior valores 
máximos de pré-dimensionamento, na linha inferior valores mínimos e na área 
acinzentada os valores intermediários. 
FIGURA 12 – ALTURAS MÁXIMAS E MÍNIMAS COM RELAÇÃO AO VÃO
FONTE: Adaptado de Rebello (2000, p. 85)
TÓPICO 2 — CONCEPÇÃO DE PROJETO EM ESTRUTURAS METÁLICAS
25
Vale ressaltar que o uso do limite inferior para o pré-dimensionamento de 
Corkil depende do bom senso. Para uma estrutura pouco carregada pode-se utilizar do 
limite inferior. Em caso de dúvida, recomenda-se o uso da região intermediária ou para 
estruturas muito carregadas deve-se adotar o limite superior.
NOTA
As vigas de alma cheia são aquelas que não apresentam vazio em sua 
alma, você já sabe que as vigas são sistemas estruturais sujeitos a dois esforços, 
o momento fletor e a força cortante. Na Figura 13 é apresentado o gráfico de pré-
dimensionamento de sistemas estruturais de vigas de alma cheia (perfil I), onde, 
dependendo do vão desejado obtemos os valores de altura máxima e mínima 
desta seção. 
FIGURA 13 – PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE VIGAS DE ALMA CHEIA
FONTE: Adaptado de Rebello (2000, p. 102)
O pilar, por sua vez, é uma peça fundamental na concepção estrutural, 
sofrendo apenas de esforços de cargas verticais (compressão simples). A área de 
projeção de um pilar metálico chega a ser 50% inferior ao de concretos armados, 
porém com um custo superior. As seções tubulares circulares são as ideais, mas 
apresentam maior dificuldade de vínculos com os outros elementos. Seções 
tubulares quadradas são de mais fácil execução de vínculos, no entanto, perfil 
H apresentam razoável equivalência de rigidez e menor custo de manutenção 
(REBELLO, 2000). Na Figura 14 vemos o gráfico para pré-dimensionamento de 
pilares metálicos de perfil H, e tubulares quadrados e circulares.
26
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
FIGURA 14 – PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE PILARES
FONTE: Adaptado de Rebello (2000, p. 112)
A treliça é um sistema estrutural formado por barras unidades em 
pontos denominados nós. Estas estruturas são submetidas a esforços de tração e 
compressão simples. As cargas nas treliças devem sempre ser aplicadas nos nós, 
cargas fora dos nós fazem com que trabalhem à flexão (um esforço desfavorável), 
exigindo maiores dimensionamento das barras e as tornando muito custosas. 
Para este tipo de aplicação, recomenda-se o uso de aço uma vez que tem maior 
facilidade de execução dos nós de ligação das barras e menor peso. Os limites 
de vãos utilizados nas treliças podem chegar a 120 metros em coberturas ou 300 
metros em pontes (REBELLO, 2000). Na Figura 15 e Figura 16 vemos o gráfico para 
pré-dimensionamento de treliças planas e triangulares em aço, respectivamente.
TÓPICO 2 — CONCEPÇÃO DE PROJETO EM ESTRUTURAS METÁLICAS
27
FIGURA 15 – PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE TRELIÇAS PLANAS
FONTE: Adaptado de Redello (2000, p. 106).
FIGURA 16 – PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE TRELIÇAS TRIANGULAR DE AÇO
FONTE: Adaptado de Rebello (2000, p. 106)
A viga Vierendeel é um sistema estrutural no estilo de treliça, formado por 
barras que se encontram em nós. Nesses sistemas a viga se comporta de quatro 
diferentes maneiras (conforme visto na Figura 17).
28
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
FIGURA 17 – COMPORTAMENTO SOB ESFORÇOS APLICADOS NA VIGA VIERENDEEL
FONTE: Adaptado de Rebello (2000, p. 107)
Na situação (a), ao aplicar esforço sobre a estrutura, apenas a viga 
superior flexiona, sem transferir esforços para as demais barras, pois todos 
nós são articulados, onde os montantes verticais recebem apenas esforços de 
compressão simples. Na situação (b), por estarem rigidamente ligadas aos nós 
superiores, a flexão da viga é parcialmente transmitida para os montantes, sem 
transmitir esforços para a viga inferior (apenas tração simples). Na situação (c) 
o nós inferiores são enrijecidos, desta maneira a deformação dos montantes é 
diminuída, devido à resistência oferecida pela barra inferior. Na situação (d) temos 
uma estrutura em que a influência de uma barra em outra provocará diminuição 
nas suas deformações, consequentemente, nos esforços atuantes, permitindo que 
o conjunto possa receber um carregamento maior ou vencer vãos maiores, sendo 
este conhecido como viga Vierendeel (REBELLO, 2000).
Como a viga Vierendeel está sujeita a todos os esforços, resulta em uma 
estrutura com maior consumo de material do que uma treliça solicitada pelas 
mesmas cargas e vencendo os mesmos vãos. Sua aplicação é feita quando a 
obra exige grandes vazios na aula, para passagem de tubulações, ventilação ou 
iluminação, além de tornar vigas de grande porte visualmente mais leves. Na 
Figura 18 vemos o pré-dimensionamento de vigas Vierendeel.
TÓPICO 2 — CONCEPÇÃO DE PROJETO EM ESTRUTURAS METÁLICAS
29
FIGURA 18 – PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE VIGA VIERENDEEL
FONTE: Adaptado de Redello (2000, p. 110)
O comportamento de arco é similar ao dos cabos. Enquanto cabos, quando 
solicitados por carregamento, adquirem a forma de equilíbrio de acordo com 
a posição do carregamento imposto e só reagem a esforçosde tração simples. 
O arco pode ser entendido como um sistema simétrico ao cabo, apresentando 
também reação horizontal nos apoios. Os esforços nos arcos dependem da sua 
forma e carregamento, podendo causar mudança nos esforços, fazendo um arco 
submetido apenas à compressão simples passar a apresentar esforços de flexão. 
Arcos podem apresentar vínculos que permitam rotação relativa entre 
duas seções. Arcos também podem apresentar empuxos horizontais, podendo 
ser absorvidos diretamente por apoios ou por tirantes que fazem com que apenas 
cargas verticais sejam depositadas nos apoios, diminuindo as dimensões destes 
(REBELLO, 2000).
Para vencer maiores vãos com menores quantias de materiais, o primeiro 
sistema estrutural indicado é o cabo. Arcos é o segundo sistema que vence maiores 
vãos, por isso, utilizar arcos ocorrem principalmente quando é necessário obras 
com vão de ordem de 120 metros até 500 metros. Na Figura 19 é apresentando o 
pré-dimensionamento de arcos treliçado de aço.
30
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
FIGURA 19 – PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE ARCO TRELIÇADO
FONTE: Adaptado de Rebello (2000, p. 97)
Mesmo que utilizando de fatores empíricos para o pré-dimensionamento 
de estruturas metálicas na fase de projeto, há a redução de interferências e surpresas no 
projeto arquitetônico após o cálculo final da estrutura.
NOTA
3 TIPOS DE SEÇÕES
As Figura 21, Figura 22 e Figura 23 apresentam os perfis metálicos 
estruturais, as informações das dimensões são vistas através da legenda 
disponibilizada na Figura 20. As características dimensionais e propriedades 
geométricas são realizadas de acordo com as normas ABNT NBR 15980:2011 e 
ASTM A6/A6M. As seções indicadas na tabela são produzidas em aço ASTM 
A572 Grau 50. 
TÓPICO 2 — CONCEPÇÃO DE PROJETO EM ESTRUTURAS METÁLICAS
31
FIGURA 20 – LEGENDA DAS DIMENSÕES PARA A SEÇÃO
FONTE: Adaptada de <https://www2.gerdau.com.br/produtos/perfis-estruturais-de-aco-i-e-h>. 
Acesso em: 25 de mar 2021.
Com relação às propriedades mecânicas dos perfis disponibilizados a 
Tabela 6 apresenta as informações de limite de escoamento, e de resistência, assim 
como a porcentagem de alongamento após ruptura.
TABELA 6 – PRORIEDADES MECÂNICAS DOS PERFILS METÁLICOS ESTRUTURAIS
 ASTM A 572 Grau 50
ASTM A 572 
Grau 60*
ASTM A 
992*
AÇO COR 
500*
ASTM A 
131 AH32*
ASTM A 
131 AH36*
Limite de 
Escoamento 
(MPa)
345 mín. 415 mín. 345 a 450 370 mín. 315 mín. 355 mín.
Limite de 
Resistência 
(MPa)
450 mín. 520 mín. 450 mín. 500 mín. 440 a 590 490 a 620
Alongamento 
após ruptura 
(%)
18 mín. 16 mín. 18 mín. 18 mín. 19 mín. 19 mín.
FONTE: Adaptada de <https://www2.gerdau.com.br/produtos/perfis-estruturais-de-aco-i-e-h>. 
Acesso em: 25 de mar 2021.
32
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
FIGURA 21 – TABELA DE BITOLAS (PARTE 1)
FONTE: Adaptada de <https://www2.gerdau.com.br/produtos/perfis-estruturais-de-aco-i-e-h>. 
Acesso em: 25 de mar 2021.
TÓPICO 2 — CONCEPÇÃO DE PROJETO EM ESTRUTURAS METÁLICAS
33
FIGURA 22 – TABELA DE BITOLAS (PARTE 2)
FONTE: Adaptada de <ttps://www2.gerdau.com.br/produtos/perfis-estruturais-de-aco-i-e-h>. 
Acesso em: 25 de mar 2021.
34
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
FIGURA 23 – TABELA DE BITOLAS (PARTE 3)
FONTE: Adaptada de <https://www2.gerdau.com.br/produtos/perfis-estruturais-de-aco-i-e-h>. 
Acesso em: 25 de mar 2021.
TÓPICO 2 — CONCEPÇÃO DE PROJETO EM ESTRUTURAS METÁLICAS
35
Os perfis I e U são ideais para aplicações que exijam maior resistência e 
robustez e são aplicados em monovias, vigamentos, escoramentos, estruturas de 
sustentação, guias, equipamentos de transporte e chassis de ônibus e caminhões 
e, ainda, em máquinas e implementos agrícolas. Nas Tabela 7, Tabela 8 e Tabela 
9 e nas Figura 24, Figura 25 e Figura 26 são apresentadas as características dos 
perfis I, U e de cantoneira de aas iguais, respectivamente.
TABELA 7 – CARACTERISTICAS DOS PERFIS I
Bito
la
Peso ALMA MESA EIXO X EIXO Y
Nominal d tw bf tf área I W r I W r rt
pol kg/m mm mm mm mm cm2 cm4 cm3 cm cm4 cm3 cm cm
3" 8,48 76,20 4,32 59,18 6,60 10,80 105,10 27,60 3,12 18,90 6,40 1,33 1,45
9,68 76,20 6,38 61,24 6,60 12,32 115,00 30,18 3,06 45,60 11,48 1,92 1,98
4" 11,46 101,60 4,90 67,60 7,44 14,50 252,00 49,70 4,17 31,70 9,40 1,48 1,68
12,65 101,60 6,43 69,20 7,44 16,11 266,00 52,40 4,06 34,30 9,90 1,46 1,83
5" 14,88 127,00 5,44 76,30 8,28 18,80 511,00 80,40 5,21 50,20 13,20 1,63 1,88
18,24 127,00 8,81 79,70 8,28 23,24 570,00 89,80 4,95 58,60 14,70 1,59 1,92
6" 18,60 152,40 5,89 84,63 9,12 23,60 919,00 120,60 6,24 75,70 17,90 1,79 2,08
22,00 152,40 8,71 87,50 9,12 27,97 1003,00 131,70 5,99 84,90 19,40 1,74 2,26
FONTE: Adaptada de <https://www2.gerdau.com.br/produtos/perfis-estruturais-de-aco-i-e-h>. 
Acesso em: 25 mar 2021.
FIGURA 24 – PERFIL I NOTAÇÕES
FONTE: Adaptada de <https://www2.gerdau.com.br/produtos/perfis-estruturais-de-aco-i-e-h>. 
Acesso em: 25 mar 2021.
36
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
TABELA 8 – CARACTERISTICAS DOS PERFIS U
Bito
la
Peso ALMA ABA EIXO X EIXO Y
Nominal d tw bf tf área I W r I W r rt
pol kg/m mm mm mm mm cm2 cm4 cm3 cm cm4 cm3 cm cm
3" 6,1 76,2 4,32 35,81 6,93 7,78 68,90 18,10 2,98 8,20 3,32 1,03 1,11
7,44 6,55 35,05 6,93 9,48 77,20 20,30 2,85 10,30 3,82 1,04 1,11
4" 8,04 101,6 4,67 40,23 7,52 10,10 159,50 31,40 3,97 13,10 4,61 1,14 1,16
9,3 6,27 41,83 7,52 11,90 174,40 34,30 3,84 15,50 5,10 1,14 1,15
6" 12,2 152,4 5,08 48,77 8,71 15,50 546,00 71,70 5,94 28,80 8,16 1,36 1,30
15,62 7,98 51,66 8,71 19,90 632,00 82,90 5,63 36,00 9,24 1,34 1,27
8" 17,1 203,2 5,59 57,40 9,50 21,68 1344,30 132,70 7,87 54,10 12,94 1,42 1,47
20,5 7,70 59,51 9,50 25,93 1490,00 147,50 7,59 62,40 14,09 1,42 1,42
10" 22,77 254 6,10 66,04 11,10 29,00 2800,00 221,00 9,84 95,00 19,00 1,81 1,61
29,76 9,63 69,57 11,10 37,90 3290,00 259,00 9,31 117,00 21,60 1,76 1,54
12" 30,8 305 7,20 74,00 12,70 39,30 5370,00 352,00 11,70 161,00 28,30 2,03 1,77
37 9,80 77,00 12,70 47,40 6010,00 394,00 11,30 186,00 30,90 1,98 1,71
FONTE: Adaptada de <https://www2.gerdau.com.br/produtos/perfis-estruturais-de-aco-i-e-h>. 
Acesso em: 25 mar 2021.
FIGURA 25 – PERFIL U NOTAÇÕES
FONTE: Adaptada de <https://www2.gerdau.com.br/produtos/perfis-estruturais-de-aco-i-e-h>. 
Acesso em: 25 mar 2021.
TÓPICO 2 — CONCEPÇÃO DE PROJETO EM ESTRUTURAS METÁLICAS
37
TABELA 9 – CARACTERISTICAS DOS PERFIS DE CANTONEIRA ABAS IGUAIS
b Peso Nominal t Área Ix=Iy Wx=Wy rx=ry rZmin x
pol mm kg/m pol mm cm2 cm4 cm3 cm cm cm
5/8” 15,880 0,57 2,50 
3/4” 19,050 0,71 2,50 
1/2” 12,700 0,55 1/8” 3,18 0,70 0,10 0,11 0,37 0,25 0,43
5/8” 15,880 0,71 1/8” 3,18 0,90 0,20 0,19 0,47 0,32 0,51
3/4” 19,050 0,87 1/8” 3,18 1,11 0,36 0,27 0,57 0,38 0,59
7/8” 22,200 1,04 1/8” 3,18 1,32 0,58 0,38 0,66 0,46 0,66
 1,19 1/8” 3,18 1,48 0,83 0,49 0,79 0,48 0,76
1” 25,400 1,73 3/16” 4,76 2,19 1,25 0,66 0,76 0,48 0,81
 2,22 1/4” 6,35 2,84 1,66 0,98 0,76 0,48 0,86
 1,50 1/8” 3,18 1,93 1,67 0,82 0,97 0,64 0,89
1.1/4” 31,750 2,20 3/16” 4,76 2,77 2,50 1,15 0,97 0,61 0,97
 2,86 1/4” 6,35 3,62 3,33 1,47 0,94 0,61 1,02
 1,83 1/8” 3,18 2,32 3,33 1,15 1,17 0,76 1,07
1.1/2” 38,100 2,68 3/16” 4,76 3,42 4,58 1,64 1,17 0,74 1,12
 3,48 1/4” 6,35 4,45 5,83 2,13 1,15 0,74 1,19
 2,14 1/8” 3,18 2,71 5,41 1,64 1,40 0,89 1,22
1.3/4” 44,450 3,15 3/16” 4,76 4,00 7,50 2,30 1,37 0,89 1,30
 4,12 1/4” 6,35 5,22 9,57 3,13 1,35 0,86 1,35
 2,46 1/8” 3,18 3,10 7,91 2,13 1,60 1,02 1,40
 3,63 3/16” 4,76 4,58 11,70 3,13 1,58 1,02 1,45
2” 50,800 4,74 1/4” 6,35 6,06 14,60 4,10 1,55 0,99 1,50
 5,83 5/16” 7,94 7,42 17,50 4,91 1,53 0,99 1,55
 6,99 3/8” 9,52 8,76 20,00 5,73 1,50 0,99 1,63
 4,57 3/16” 4,76 5,80 23,00 4,91 1,98 1,24 1,75
2.1/2” 63,500 6,10 7,44
1/4” 
5/16”
6,35 
7,94
7,67 
9,48
29,00 
35,00
6,40 
7,87
1,96 
1,93
1,24 
1,24
1,83 
1,88
 8,78 3/8” 9,52 11,16 41,00 9,35 1,91 1,22 1,93
 5,52 3/16” 4,76 7,03 40,00 7,21 2,39 1,50 2,08
 7,29 1/4” 6,35 9,29 50,00 9,50 2,36 1,50 2,13
3” 76,200 9,07 5/16” 7,94 11,48 62,00 11,602,34 1,50 2,21
 10,71 3/8” 9,52 13,61 75,00 13,60 2,31 1,47 2,26
 14,00 1/2” 12,70 17,74 91,00 18,00 2,29 1,47 2,36
 8,56 1/4” 6,35 10,90 83,70 13,00 2,77 1,76 2,46
3.1/2” 88,900 10,59 5/16” 7,94 13,50 102,00 16,00 2,75 1,75 2,52
 12,58 3/8” 9,52 16,00 121,00 19,20 2,75 1,75 2,58
 9,81 1/4” 6,35 12,51 125,00 16,40 3,17 2,00 2,77
 12,19 5/16” 7,94 15,48 154,00 21,30 3,15 2,00 2,84
4” 101,600 14,57 3/8” 9,52 18,45 183,00 24,60 3,12 2,00 2,90
 16,80 7/16” 11,11 21,35 208,00 29,50 3,12 1,98 2,95
 19,03 1/2” 12,70 24,19 233,00 32,80 3,10 1,98 3,00
38
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
 12,34 1/4” 6,35 15,73 251,63 27,09 4,00 2,53 3,41
 15,31 5/16” 7,94 19,50 308,00 33,40 3,97 2,53 3,47
5” 127,000 18,30 24,10
3/8” 
1/2”
9,52 
12,70
23,29 
30,64
362,00 
470,00
39,50 
52,50
3,94 
3,91
2,51 
2,49
3,53 
3,63
 29,80 5/8” 15,88 37,80 566,00 64,00 3,86 2,46 3,76
 23,52 7/16” 11,11 26,96 416,68 45,71 3,93 2,50 3,58
 22,20 3/8” 9,52 28,10 641,00 57,40 4,78 3,02 4,17
6” 152,400 29,20 36,00
1/2” 
5/8”
12,70 
15,88
37,09 
45,86
828,00 
1007,00
75,40 
93,50
4,72 
4,67
3,00 
2,97
4,27 
4,39
 42,70 3/4” 19,05 54,44 1173,00 109,90 4,65 2,97 4,52
8” 203,200
48,70 5/8” 15,88 62,90 2472,40 168,90 6,31 4,01 5,66
57,90 3/4” 19,05 73,81 2901,10 199,90 6,27 3,99 5,79
FONTE: Adaptada de <https://www2.gerdau.com.br/produtos/perfis-estruturais-de-aco-i-e-h>. 
Acesso em: 25 mar 2021.
FIGURA 26 – PERFIL CANTONEIRA DE ABAS IGUAIS NOTAÇÕES
FONTE: Adaptada de <https://www2.gerdau.com.br/produtos/perfis-estruturais-de-aco-i-e-h>. 
Acesso em: 25 mar 2021.
Para maiores consultas de outros tipos de perfis acessar: https://www2.gerdau.
com.br/download/file/319?download=319.
DICAS
TÓPICO 2 — CONCEPÇÃO DE PROJETO EM ESTRUTURAS METÁLICAS
39
4 TIPOS DE AÇOS
Conforme visto anteriormente, existem normativas nacionais e 
internacionais que especificam as qualidades de aço para utilização na construção 
civil. Por exemplo, temos a NBR 15980 (ABNT, 2020), apresenta os requisitos 
mínimos (dimensão, condições e critérios) de perfis laminados a quente para 
uso estrutural e a NBR 7007 (ABNT, 2016) que especifica o aço-carbono e aço 
microligado para barras e perfis laminados a quente para uso estrutural.
A NBR 8800 (ABNT, 2008) por sua vez, especifica os aços estruturais e 
materiais de ligação através de qualificações nacionais ou internacionais, como 
no caso da ASTM, desde que possuam resistência ao escoamento máximo de 450 
MPa e relação entre resistências à ruptura (fu) e ao escoamento (fy) não inferiores 
a 1,18. Para critérios de cálculo devem ser adotados para os aços os seguintes 
valores de propriedades mecânicas das constantes físicas:
• módulo de elasticidade, E = Ea = 200.000 MPa;
• coeficiente de Poisson, νa = 0,3;
• módulo de elasticidade transversal, G = 77.000 MPa;
• coeficiente de dilatação térmica, βa = 1,2 x 10-5 °C-1;
• massa específica, ρa = 7.850 kg/m3. 
O aço estrutural empregue na estrutura deve ter especificado para a sua 
superfície o grau de corrosão aceitável, sendo eles:
• substrato de aço sem corrosão, com carepa de laminação ainda intacta;
• substrato de aço com início de corrosão e destacamento de carepa de laminação;
• substrato de aço onde a carepa de laminação foi eliminada pela corrosão ou que 
possa ser removida por raspagem com pouca formação de cavidades visíveis 
(pites);
• substrato de aço onde a carepa de laminação foi eliminada pela corrosão e com 
grande formação de cavidades visíveis (pites).
De maneira a recordar, a Figura a seguir apresenta o diagrama de tensão x 
deformação dos aços mais utilizados na construção civil. Apresentando o limite de 
resistência a ruptura (fu), as deformações lineares específicas e as resistências do limite de 
escoamento (fv).
ATENCAO
40
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
Figura – Diagrama de tensão x deformação de diferentes tipos de aço
FONTE: Palma (2007, p. 7)
A Tabela 10 informa os valores nominais mínimos de resistência ao 
escoamento (fy) e de resistência à ruptura (fu) de todos os aços relacionados por 
Normas Brasileiras para uso estrutural em perfis e chapas, conforme especificações 
detalhadas na tabela. 
TÓPICO 2 — CONCEPÇÃO DE PROJETO EM ESTRUTURAS METÁLICAS
41
TABELA 10 – AÇOS ESPECIFICADOS POR NORMAS BRASILEIRAS PARA USO ESTRUTURAL 
(NBR 8800)
ABNT NBR 7007 ABNT NBR 6648 ABNT NBR 6649 / ABNT NBR 6650
Aços-carbono e microligados 
para uso estrutural e geral
Chapas grossas de aço-carbono para 
uso estrutural
Chapas finas (a frio/a quente) de 
aço-carbono para uso estrutural
Denominação fyMPa
fu
MPa Denominação
fy
MPa
fu
MPa Denominação
fy
MPa
fu
MPa
MR 250
AR 350
AR 350 COR
AR 415
250
350
350
415
400-
560
450
485
520
CG-26
CG-28
255
275
410
440
CF-26
CF-28
CF-30
260/260
280/280
---/300
400/410
440/440
---/490
ABNT NBR 5000 ABNT NBR 5004 ABNT NBR 5008
Chapas grossas de aço de baixa 
liga e alta resistência mecânica
Chapas finas de aço de baixa liga e 
alta resistência mecânica
Chapas grossas e bobinas 
grossas, de aço de baixa 
liga, resistentes à corrosão 
atmosférica, para uso estrutural
Denominação fyMPa
fu
MPa Denominação
fy
MPa
fu
MPa Denominação
fy
MPa
fu
MPa
G-30
G-35
G-42
G-45
300
345
415
450
415
450
520
550
F-32/Q-32
F-35/Q-35
Q-40
Q-42
Q-45
310
340
380
410
450
410
450
480
520
550
CGR 400
CGR 500 e 
CGR 500A
250
370
380
490
ABNT NBR 5920 / ABNT NBR 5921 ABNT NBR 8261
Chapas finas e bobinas finas 
(a frio / a quente), de aço de baixa liga, 
resistentes à corrosão atmosférica, 
para uso estrutural
Perfil tubular, de aço-carbono, formado a frio, 
com e sem costura, de seção circular ou retangular 
para usos estruturais
Denominação fyMPa
fu
MPa Denominação
Seção circular Seções quadrada e retangular
fy
MPa
fu
MPa
fy
MPa
fu
MPa
CFR 400
CFR 500
---/250
310/370
---/380
450/490
B
C
290
317
400
427
317
345
400
427
a Para limitações de espessura, ver norma correspondente.
FONTE: ABNT (2008, p. 108)
A Tabela 11 apresenta paralelamente as informaçoões de especificações 
de tensão de escoamento e de ruptura para classificação dos principais aços 
normatizados pela norma ASTM.
42
UNIDADE 1 — CONSTRUÇÕES METÁLICAS
TABELA 11 – AÇOS DE USO FREQUENTE ESPECIFICADOS PELA ASTM PARA USO ESTRUTURAL 
(NBR 8800)
Classificação Denominação Produto
Grupo de 
perfila b ou faixa 
de espessura 
disponivel
Grau fyMPa
fu
MPa
Aços-carbono
A36
Perfis 1, 2 e 3
- 250
400 
a 
550
Chapas e 
barras c t ≤ 200 mm
A500 Perfis 4
A 230 310
B 290 400
Aços de baixa liga 
e alta resistência 
mecânica
A572
Perfis
1, 2 e 3
42 290 415
50 345 450
55 380 485
1 e 2
60 415 520
65 450 550
Chapas e 
barras c
t ≤ 150 mm 42 290 415
t ≤ 100 mm 50 345 450
t ≤ 50 mm 55 380 485
t ≤ 31,5 mm
60 415 520
65 450 550
A992 d Perfis 1, 2 e 3 -
345
a
450
450
Aços de baixa liga 
e alta resistência 
mecânica resistentes 
à corrosão 
atmosférica
A242
Perfis
1 - 345 485
2 - 315 460
3 - 290 435
Chapas e 
barras c
t ≤ 19 mm - 345 480
19 mm < t ≤ 37,5 
mm - 315 460
37,5 mm < t ≤ 100 
mm - 290 435
A588
Perfis 1 e 2 - 345 485
Chapas e 
barras c
t ≤ 100 mm - 345 480
100 mm < t ≤ 125 
mm - 315 460
125 mm < t ≤ 200 
mm - 290 435
Aços de baixa 
liga temperados e 
autorrevenidos
A913 Perfis 1 e 2
50 345 450
60 415 520
65 450 550
TÓPICO 2 — CONCEPÇÃO DE PROJETO EM ESTRUTURAS METÁLICAS
43
a Grupos de perfis laminados para efeito de propriedades mecânicas:
• Grupo 1: Perfis com espessura de mesa inferior ou igual a 37,5 mm;
• Grupo 2: Perfis com espessura de mesa superior a 37,5 mm e inferior ou igual a 50 mm;
• Grupo 3: Perfis com espessura de mesa superior a 50 mm;
• Grupo 4: Perfis tubulares.
b t corresponde à menor dimensão ou ao diâmetro da seção transversal da barra.
c Barras redondas, quadradas e chatas.
d A relação fu/fy não pode ser inferior a 1,18.
FONTE: ABNT (2008, p. 109)
5 BASES PARA DIMENSIONAMENTO E TIPOS DE 
CARREGAMENTOS
Para o dimensionamento de estruturas de aço é de extrema importância 
acessar as normativas que estabelecem