Slides de SISTEMAS ESTRUTURAIS MAD E MET I

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UNIDADE I
Prof. Luiz Antonio
Sistemas Estruturais
(Madeira e Metais)
Generalidades:
 O ferro é amplamente utilizado pelo homem desde épocas pré-históricas, já 
o aço teve sua maior utilização na construção civil após a Revolução Industrial.
O processo de produção do aço exige grandes recursos, porém ele é reciclável 
e reutilizável.
 Suas utilizações práticas podem ser em casas, 
estruturas de cobertura, galpões, pontes e edifícios 
de vários andares.
Fundamentos do aço
Exemplos de utilizações 
de aço em construções:
Fundamentos do aço
Fonte: Autoria própria.
Fundamentos do aço
Fonte: Autoria própria.
Aços estruturais utilizados no Brasil:
 Para utilização na construção civil, atualmente, os aços assim denominados (aços 
estruturais) são os que possuem propriedades mecânicas adequadas para 
utilização em componentes das estruturas (ditas resistentes) que suportam cargas.
Aços-carbono são aços considerados de média resistência mecânica. Podem ser 
divididos em três classes:
 Baixo carbono: C ≤ 0,30%
 Médio carbono: 0,30% < C < 0,50%
 Alto carbono: C ≥ 0,50%
Fundamentos do aço
 O aumento do teor de carbono produz redução da ductibilidade, o que acarreta 
problemas na soldagem. No entanto, os aços-carbono considerados na 
classificação de baixo carbono podem ser soldados sem precauções especiais, 
sendo assim os mais adequados à construção civil.
 Ductilidade é a capacidade que os materiais têm de se deformar antes da ruptura. 
É o oposto de fragilidade. Exemplo de material frágil: vidro.
Fundamentos do aço
Fundamentos do aço
Classe Limite de resistência (fu) Características Principais aplicações
Baixo carbono <440 MPa
Boa tenacidade,
conformabilidade
e soldabilidade
Pontes, edifícios, navios, caldeiras, 
estruturas mecânicas etc.
Médio carbono 440 a 590 MPa
Média conformabilidade
e soldabilidade
Estruturas parafusadas 
de navios e vagões, tubos, estruturas 
mecânicas, implementos agrícolas 
etc.
Alto carbono >590 a 780 MPa
Má conformabilidade
e soldabilidade,
alta resistência ao desgaste
Peças mecânicas, implementos 
agrícolas, 
trilhos e rodas ferroviárias
Fonte: Adaptado de: Livro-texto.
 Os aços para 
estruturas comumente 
utilizados no Brasil:
Fundamentos do aço
Fonte: Adaptado de: Livro-texto.
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
fy
MPa
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
400-500
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
fy
MPa
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
fy
MPa
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.
Os aços para estruturas,
especificados pela 
ASTM (American 
Society for Testing 
and Materials):
Fundamentos do aço
Fonte: Adaptado de: Livro-texto.
Classificação Denominação Produto
Grupo de perfil a b ou faixa
de espessura disponível
Grau
fy
MPa
fu
MPa
Aços-carbono
A36
Perfis 1, 2 e 3
- 250 400 a 500
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
Aços resistentes à corrosão atmosférica:
 A adição, em pequenas proporções, de elementos de liga como o cobre, cromo, 
fósforo e silício, criou o grupo de aços patináveis ou aclimatáveis, com excelente 
resistência à corrosão atmosférica aliada à resistência mecânica adequada.
Fundamentos do aço
 Aços resistentes à corrosão atmosférica:
Fundamentos do aço
Fonte: Adaptado de: Livro-texto.
Tipo de aço fy (MPa) fu (MPa)
COS-AR-COR 500 375 490
COS-AR-COR 400 250 380
USI-SAC 350 (SAC 50) 373 490
USI-SAC 250 (SAC 41) 250 402
CSN COR 500 380 500
CSN COR 420 300 420
Assinalar a alternativa que apresenta um aço de alta resistência mecânica e 
resistente à corrosão atmosférica:
a) Aço ASTM A36.
b) Aço ASTM 572 Grau 42.
c) Aço ASTM 572 Grau 50.
d) Aço COS AR COR 500.
e) Aço AR 350.
Interatividade
Assinalar a alternativa que apresenta um aço de alta resistência mecânica e 
resistente à corrosão atmosférica:
a) Aço ASTM A36.
b) Aço ASTM 572 Grau 42.
c) Aço ASTM 572 Grau 50.
d) Aço COS AR COR 500.
e) Aço AR 350.
Resposta
 Propriedades físicas do aço:
Principais propriedades físicas e mecânicas dos aços estruturais
Constantes físicas do aço
Massa específica ρ = 78,5 kN/m3
Módulo de elasticidade E = 200.000 MPa
Coeficiente de dilatação térmica α = 12 x 10-6 / ºC
Coeficiente de Poisson ν = 0,3
Fonte: Adaptado de: Livro-texto.
Diagrama tensão x deformação dos aços:
 O diagrama tensão x deformação pode ser obtido através de ensaios de tração em 
corpos de prova padronizados, onde se determinam a resistência ao escoamento 
fy e a resistência à ruptura fu.
Principais propriedades físicas e mecânicas dos aços estruturais
Dimensões do corpo de prova para ensaio à tração 
segundo ASTM A370 – medidas em milímetros
Fonte: Adaptado de: Livro-texto.
R=13
8050 50
200
1
2
,5
2
0
t
1010
Diagrama tensão x deformação do aço:
Principais propriedades físicas e mecânicas dos aços estruturais
Fonte: Adaptado de: Livro-texto.
Resistência à ruptura - fu
Resistência ao escoamento - fy
Resistência associada ao limite
de proporcionalidade - fp
Ruptura
σ
ε
EncruamentoRegime
plástico
Regime
elástico-
linear
εuεtεsεyεp
Patamar de
escoamento
Elasticidade:
 Capacidade de o elemento voltar à forma original após sucessivos ciclos 
de carregamento e descarregamento.
 A deformação elástica é reversível: desaparece quando a tensão é removida.
 A deformação plástica é irreversível: não desaparece quando a tensão é retirada.
Principais propriedades físicas e mecânicas dos aços estruturais
Dureza:
 Trata-se da resistência ao risco ou abrasão. Mede-se a dureza pela resistência 
que a superfície do material oferece à penetração de uma peça de maior dureza. 
É de extrema importância conhecer a dureza para o processo de estampagem 
das chapas de aço.
Principais propriedades físicase mecânicas dos aços estruturais
Resiliência:
 É a capacidade de absorver energia mecânica em regime elástico ou a de restituir 
energia mecânica absorvida. Ou simplesmente resiliência é a quantidade de 
energia elástica absorvida por unidade de volume.
Tenacidade:
 Quantidade de energia, absorvida por unidade de volume 
até sua ruptura. Em tração simples, a tenacidade 
é representada pela área total do diagrama 
tensão x deformação.
Principais propriedades físicas e mecânicas dos aços estruturais
Resistência à fadiga:
 Ruptura de um material quando da ocorrência de esforços cíclicos ou repetidos. 
A ruptura à fadiga é sempre frágil, mesmo que aconteça em materiais dúcteis. 
A verificação quanto à fadiga é fundamental nos casos de ponte rolante, pontes 
rodoviárias e ferroviárias.
Principais propriedades físicas e mecânicas dos aços estruturais
Efeito de temperatura elevada:
 Temperaturas elevadas modificam as propriedades físicas dos aços. As 
temperaturas elevadas reduzem as resistências ao escoamento e à ruptura, 
em alguns casos também provocam fluência nos aços.
 No caso de incêndios em prédios com estrutura de aço, primeiramente há que se 
esclarecer que o material em geral estará protegido termicamente por pinturas 
intumescentes, argamassas leves (compostas por lãs minerais, vermiculita 
expandida, fibras cerâmicas etc.) ou outras proteções passivas.
Principais propriedades físicas e mecânicas dos aços estruturais
Fluência:
 É o fenômeno pelo qual metais e ligas tendem a sofrer deformações plásticas 
quando submetidos por longos períodos a tensões constantes, porém inferiores 
ao limite de escoamento do material. À temperatura ambiente, a deformação das 
estruturas metálicas é muito pequena, a não ser que a carga adquira uma tal 
intensidade que se aproxime da tensão de ruptura.
Principais propriedades físicas e mecânicas dos aços estruturais
Assinale a alternativa correta no que diz respeito às propriedades físicas do aço.
a) O valor do módulo de elasticidade do aço Ea é inferior ao do concreto Ec.
b) O valor do coeficiente de dilatação térmica do aço é 20% inferior ao do concreto.
c) O valor da massa específica do aço é inferior ao da madeira de lei.
d) O valor da resistência ao escoamento de aço fy é inferior ao fck do concreto.
e) O valor da resistência à ruptura do aço fu é superior à resistência ao escoamento 
do aço fy.
Interatividade
Assinale a alternativa correta no que diz respeito às propriedades físicas do aço.
a) O valor do módulo de elasticidade do aço Ea é inferior ao do concreto Ec.
b) O valor do coeficiente de dilatação térmica do aço é 20% inferior ao do concreto.
c) O valor da massa específica do aço é inferior ao da madeira de lei.
d) O valor da resistência ao escoamento de aço fy é inferior ao fck do concreto.
e) O valor da resistência à ruptura do aço fu é superior à resistência ao escoamento 
do aço fy.
Resposta
Chapas de aço:
 Chapas finas a frio: espessura-padrão de 0,30 mm a 2,65 mm.
 Chapas zincadas: espessura-padrão de 0,25 mm a 1,95 mm.
 Chapas finas a quente: espessura-padrão de 1,20 mm a 5,00 mm.
 Chapas grossas: espessura-padrão de 6,30 mm a 102 mm.
Produtos do aço
Classe
Espessura Largura (mm) Comp.
Bit./Pol. (mm) Padrão Máx. Mín. (mm)
Finas laminadas a quente
11 3,00
1200 1500 600 3000
10 3,35
9 3,75
8 4,25
3/16” 4,75
Grossas (só a quente)
1/4" 6,3
1500 2440 1200 6000
5/16” 8,0
3/8” 9,5
1/2" 12,5
5/8” 16,0
3/4" 19,0
7/8” 22,5
1500 2440 1200 12000
1” 25,0
1” ¼ 31,5
1” ½ 37,5
2” 50,0
2” ½ 63,0
3” 75,0
Produtos do aço
Perfis:
 Perfis soldados
Produtos do aço
Fonte: Adaptado de: Livro-texto.
Série VS – perfis tipo viga
Série CS – perfis tipo pilar
Série CVS – perfis tipo viga-pilar
1,5 < d/bf < 4
d/bf = 1
1 < d/bf < 1,5
 Perfis laminados
Produtos do aço
Fonte: Adaptado de: Livro-texto.
 Perfis conformados a frio
Produtos do aço
Fonte: Adaptado de: Livro-texto.
Seções U U enrijecido Cartola
b b b b
aba inferior
aba inferior
reforçador
ou enrijecedor
reforçador
ou enrijecedor
reforçador
ou enrijecedor
aba superior aba superior
alma alma
alma
alma
h
hh
x x
x
t
y
yy
b
mesa
tt
Vantagens da construção metálica:
 Redução das cargas nas fundações.
 Aumento da área útil.
 Redução no tempo da obra.
 Facilidades no canteiro de obra.
 Maior qualidade e melhor segurança.
Produtos do aço
Vantagens da construção metálica:
 Aumento da produtividade.
 O aço é um material reciclável.
 Versatilidade no uso (edifícios comerciais, industriais, pontes, viadutos e 
passarelas, silos e reservatórios, torres, residências, aeroportos, hangares, 
grandes coberturas, plataformas marítimas etc.).
Produtos do aço
Desvantagens da construção metálica:
 Exige mão de obra altamente especializada.
 Em algumas regiões pode ser difícil encontrar alguns tipos de aço e determinados 
tipos de perfis.
 Muitas regiões do Brasil não têm tradição de utilizar estruturas de aço.
 Utilização viabilizada em projetos lineares (vigas e pilares). Para lajes de piso de 
edificações em geral (não industriais), necessita de associação com o concreto.
Produtos do aço
 Lajes de concreto 
com forma de aço 
de incorporada 
(steel deck).
Produtos do aço
Fonte: Autoria própria.
Sobre as vantagens na utilização de estruturas metálicas na construção civil, 
assinale a alternativa correta.
a) Não exige mão de obra especializada.
b) Os perfis metálicos são encontrados com facilidade, em qualquer região 
do Brasil.
c) Redução das cargas nas fundações.
d) O valor do seguro é bem menor, se comparado a uma edificação em concreto.
e) O Brasil, em geral, possui muita tradição na utilização de estruturas metálicas.
Interatividade
Sobre as vantagens na utilização de estruturas metálicas na construção civil, 
assinale a alternativa correta.
a) Não exige mão de obra especializada.
b) Os perfis metálicos são encontrados com facilidade, em qualquer região 
do Brasil.
c) Redução das cargas nas fundações.
d) O valor do seguro é bem menor, se comparado a uma edificação em concreto.
e) O Brasil, em geral, possui muita tradição na utilização de estruturas metálicas.
Resposta
Cobertura:
 É o termo utilizado para designar todo o conjunto da edificação, localizado na parte 
superior, destinado a protegê-la das intempéries.
 Entende-se por cobertura o conjunto formado pelas telhas; pela estrutura 
secundária de apoio às telhas, denominada trama ou armação; pela estrutura 
principal de apoio, que pode ser uma estrutura de alma cheia ou treliçada (tesoura) 
e pelas estruturas secundárias, que têm a função de manter a estabilidade do 
conjunto, usualmente denominadas contraventamentos.
Sistemas estruturais
Sistemas estruturais
Fonte: Autoria própria.
Coberturas em shed:
 No Brasil, é utilizado para designar os telhados em forma de serra. Muito comum 
em fábricas e galpões.
 Os planos verticais da serra são utilizados para ventilar e iluminar naturalmente 
o espaço interno do galpão.
Sistemas estruturais
Sistemas estruturais
Fonte: Livro-texto.
Coberturas em arco:
 As coberturas em arco são muito utilizadas em ginásios de esportes, em galpões, 
e outras estruturas onde se necessite de espaço amplo. São suas características:
 vencer grandes vãos;
 ter baixo consumo de material;
 ter seu aproveitamento máximo quando solicitado por esforços axiais.
Sistemas estruturais
Sistemas estruturais
Fonte: Livro-texto.
Sistemas estruturais
Fonte: Livro-texto.
Galpões:
 Os galpões podem ser projetados com quaisquer formas, seções transversais, 
e modelos estruturais, no entanto, algumas características são comuns 
em todos eles.
 Um sistema estrutural importante, muitas vezes não considerado no projeto de 
arquitetura e que pode provocar surpresas ao arquiteto, é o contraventamento.
 Sendo o aço um material muito resistente, as peças 
estruturais resultam muito esbeltas (apresentammenores 
dimensões se comparadas às de concreto).
Sistemas estruturais
Contraventamentos:
 Como as estruturas metálicas são esbeltas, costumam apresentar 
grande instabilidade. 
 São utilizados para travar a estrutura, seja pela ação do vento ou da própria falta 
de rigidez do conjunto estrutural.
 Sempre que possível, os contraventamentos devem ser submetidos a esforços 
de tração.
Sistemas estruturais
Sistemas estruturais
Fonte: Adaptado de: Livro-texto.
Viga Cobertura
Coluna
Contraventamento
do Banzo Inferior
Contraventamento
Vertical
Tapamento
lateral
Terças
Edifícios de múltiplos andares:
 Seguindo a tendência mundial, onde há décadas faz-se o uso de estruturas 
metálicas em edificações de múltiplos andares, o Brasil, embora atrasado, tem 
despertado para o grande mercado da construção civil industrializada. Novas 
políticas empresariais foram implementadas visando adaptações em seus 
departamentos técnicos e de marketing no atendimento às necessidades 
deste segmento.
Sistemas estruturais
 Sistema aporticado
Sistemas estruturais
Fonte: Adaptado de: Livro-texto.
ESFORÇOS
HORIZONTAIS
PÓRTICO RÍGIDO
PÓRTICO RÍGIDO
VIGAS ROTULADAS
NAS COLUNAS
 Sistema contraventado
Sistemas estruturais
Fonte: Adaptado de: Livro-texto.
LAJE RÍGIDA
NO SEU PLANO
CONTRAVENTAMENTO
VERTICAL
ESFORÇOS HORIZONTAIS
TRANSFERIDOS AOS
CONTRAVENTAMENTOS
VERTICAIS DEVIDO
À RIGIDEZ DA LAJE
ESFORÇOS
HORIZONTAIS
VIGAS ROTULADAS
NAS COLUNAS
CONTRAVENTAMENTO
VERTICAL
 Sistema de núcleo rígido
Sistemas estruturais
Fonte: Adaptado de: Livro-texto.
NÚCLEO DE CONCRETO COM TORRE DE ESCADAS
E FOSSO PARA ELEVADORES
ABERTURA PARA ACESSO AOS ANDARES
VIGAS ROTULADAS
NAS COLUNAS
RESISTÊNCIA DO NÚCLEO AOS
ESFORÇOS HORIZONTAIS
3H
H
H
H
No que diz respeito aos sistemas de contraventamento em estruturas metálicas, 
assinale a alternativa correta.
a) São muito importantes para as cargas verticais.
b) Aumentam a rigidez das estruturas apenas para a ação do vento. 
c) Não existe a necessidade de contraventamento em estruturas esbeltas.
d) Aumentam a rigidez das estruturas para a ação do vento e outras cargas, 
pelo fato das estruturas metálicas serem geralmente esbeltas.
e) São sempre executados através de barras ou perfis metálicos de alta resistência.
Interatividade
No que diz respeito aos sistemas de contraventamento em estruturas metálicas, 
assinale a alternativa correta.
a) São muito importantes para as cargas verticais.
b) Aumentam a rigidez das estruturas apenas para a ação do vento. 
c) Não existe a necessidade de contraventamento em estruturas esbeltas.
d) Aumentam a rigidez das estruturas para a ação do vento e outras cargas, 
pelo fato das estruturas metálicas serem geralmente esbeltas.
e) São sempre executados através de barras ou perfis metálicos de alta resistência.
Resposta
ATÉ A PRÓXIMA!
Prof. Me. Ricardo Granata
UNIDADE I
Sistemas Estruturais
(Madeira e Metálicas)
 Unidade 1: Sistemas Estruturais em aço
 Unidade 2: Sistemas Estruturais em madeira
Introdução
Características gerais do aço e das estruturas metálicas
 Característica: resistência característica ao escoamento – os tipos mais comuns de aços 
possuem 2750 kgf/cm2 e 3350 kgf/cm2 de resistência ao escoamento, respectivamente.
 As estruturas metálicas são as estruturas mais parecidas com a Resistência dos Materiais.
 Aços de maior resistência contêm maiores níveis de carbono.
 O aumento dos níveis de carbono adiciona resistência, mas também reduz sua ductilidade.
 Ductilidade é uma característica desejável em materiais estruturais.
 Sob carregamento e descarregamento cíclicos, estruturas 
metálicas podem desenvolver fissuras microscópicas na 
superfície, devido à ‘fadiga’.
Características do aço e das estruturas metálicas
Características do aço e das estruturas metálicas
Carga
vertical
Carga
horizontal
Quadro com
todos os nós
articulados
Pórtico
engastado
É necessário um sistema
complementar de travamento
(triangulação)
Carga e deformação
Diagrama de momentos fletores
Transmissão de momento
à fundação
Não transmite momento
para as fundações
Articulação
A estabilidade é garantida
pela rigidez do nó
Pórtico
articulado
na base
Pórtico
triarticulado
Fonte: Adaptado de: 
Gerdau (2022).
Características do aço e das estruturas metálicas
Fonte: http://www.columbia.edu/cu/gsapp/BT/PATCENT/. Acesso em: 11 set. 2020. 
Características do aço e das estruturas metálicas
Fonte: http://www.columbia.edu/cu/gsapp/BT/PATCENT/. Acesso em: 11 set. 2020. 
Características do aço e das estruturas metálicas
Fonte: Posto saude La Pineda – RZA arquitectes – estrutura Miquel Llorens [2008-2009]
https://www.archdaily.co/co/02-92916/consultorio-local-la-pineda-rza-arquitectes/02_consultori-la-
pineda. Acesso em: 11 set. 2020.
ação vento
Características do aço e das estruturas metálicas
Sesc Birigui – Teúba Arquitetos – Estrutura: Kf Projetos 
Fonte: https://www.archdaily.com.br/br/925058/sesc-birigui-teuba-arquitetura-e-urbanismo. Acesso em: 15 set. 2020.
Características do aço e das estruturas metálicas
Sesc Birigui – Teúba Arquitetos – Estrutura: Kf Projetos 
Fonte: https://www.archdaily.com.br/br/925058/sesc-birigui-teuba-arquitetura-e-urbanismo. Acesso em: 15 set. 2020.
Características do aço e das estruturas metálicas
Arquitetura: Renzo Piano; Estrutura: Aas-jacobsen, Seim & Hultgren. Fonte: https://www.archdaily.com/282370/astrup-
fearnley-museet-renzo-piano-building-workshop/; https://www.dezeen.com/2012/10/02/astrup-fearnley-museet-by-renzo-
piano-building-workshop/. Acesso em: 11 set. 2020.
Estrutura metálica:
 ESTRUTURA METÁLICA = PRODUTOS = PERFIS + LIGAÇÕES
 Duas famílias de perfis nas estruturas de aço:
 Estruturas em barras (reticuladas) e estruturas painelizadas
 perfis laminados e soldados 
 perfis formados a frio
Aço: Tipos
Perfis dobrados a frio: perfis dobrados a frio: perfis leves de chapas dobradas
 Chapas metálicas dobradas a frio. 
 e < 3 mm de espessura.
 Normas de projeto específicas – American Iron and Steel Institute (AISI) e a norma brasileira 
NBR 14762, Dimensionamento de Estruturas de Aço Constituídas de Perfis Formados a Frio.
Aço: Tipos
(a) (b) (c) (d)
Perfis dobrados a frio e o Light Steel Frame
Aço: Tipos
Fonte: https://portas.tetamanti.com.br/perfil-dobrado-a-frio; https://www.rcpisos.com.br/blog/light-steel-
frame-uma-revolucao-no-setor-de-construcao-civil/. Acesso em: 16 maio 2022.
Materialidades: aço
Principais tipos de produtos siderúrgicos laminados de utilização estrutural:
Aço: Tipos
(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 (2008).
(a)
(c)
(b)
L
(abas iguais)
L
(abas desiguais) U I(S) W
HP
(d) (e) (f)
Barras
 Obtidas por laminação.
 Seções: circular, quadrada ou retangular alongada (chamada “chata”).
 Determinadas pelo diâmetro ou pelas dimensões de sua seção transversal
nas barras chatas.
 Nomenclatura
 Φ25 – indica barra com diâmetro 25 mm.
 127 x 6,4 – indica barra chata com seção 127 mm
por 6,4 mm (5”x 14”).
Aço: Tipos
Chapas
 Elementos laminados.
 Espessuras variadas e resistências variadas.
 Chapas finas – espessuras de até 5,0 mm.
 Chapas grossas – espessuras > 5,0 mm.
Nomenclatura – em função da espessura ou de sua resistência:
 CH 8 = chapa com 8,0 mm de espessura;
 CG-26 = chapa grossa com fy = 255 MPa e fu = 410 MPa;
 CF-26 = chapa fina fy = 260 MPa e fu = 400 MPa;
 G-35 = aços de baixa liga e alta resistência mecânica, chapa 
grossa, fy = 345 MPa e fu = 450 MPa.
Aço: Tipos
Perfis laminados
 Forma de H, I, T, C, L.
 Tubos são produtos ocos, de seção circular, retangular ou quadrada.
 Nomenclatura: forma do perfil seguida de sua altura total (d, em mm) e de sua massa
linear (kg/m).
 Tubulares são definidospelo diâmetro ou dimensões dos lados.
Aço: Tipos
Materialidades: aço
Principais tipos de produtos siderúrgicos laminados de utilização estrutural:
 Padrão europeu: perfis laminados com abas de espessura constante.
 Exemplo de nomenclatura de perfil estrutural: W 360 × 32,9 
(perfil W de altura igual a 349 mm, massa 32,9 kg/m).
Aço: Tipos
Fonte: Adaptado de: Pfeil (2008).
IPE HEA HEB HEM
Perfis
Aço: Tipos
Fonte: Perfis “I” laminados. Gerdau (2022).
Perfis soldados
 Montados da união de chapas usando soldas, formando seções transversais I, C (ou U), H, 
tubulares e caixão.
Nomenclatura:
 VS – viga soldada com relação 2,0 ≤ d/bf ≤ 4,0, em geral
d/bf = 2. VS 500x97, d = 500 mm e massa linear 97,4 kg/m.
 CVS – coluna ou viga soldada com relação 1,0 ≤ d/bf ≤ 1,5,
em geral d/bf ∼= 1, 5. CVS 450x116, d = 450 mm e massa 
linear 116,4 kg/m.
 CS – coluna soldada com relação d/bf ∼= 1, 0. CS 250x52,
d = 250 mm e massa linear 51,8 kg/m.
Aço: Tipos
Perfis compostos de chapas (perfis soldados) ou de perfis laminados:
Nomenclatura para perfis soldados:
 CS – coluna soldada
 CVS – coluna viga soldada
 VS – viga soldada
 Exemplo: CS 400 X 201
Aço: Tipos
Fonte: Pfeil (2008).
 Tabela de perfis estruturais: exemplo para perfil tipo CS
Aço: Tipos
Fonte: Pfeil (2008).
Produtos metálicos obtidos por trefilação:
Arranjos estruturais
Fonte: Adaptado de: Pfeil (2008).
(a) Fios trefilados (b) Cordoalha de sete fios (c) Cabo de aço
Cortes especiais: perfis alveolares – castelados
Aço: Tipos
Fonte: Acervo do autor. https://silo.tips/download/visao-didatica-de-vigas-de-ao-com-aberturas-
sequenciais-na-alma-casteladas-e-cel.; 
https://www.locus.ufv.br/bitstream/123456789/24521/1/texto%20completo.pdf. Acesso em: 16 maio 2022.
a) Vigas celulares c) Vigas com chapa expansora
a) Vigas casteladas c) Vigas angelina
Perfis especiais: perfil laminado com chapa soldada: IFB (integrated floor beam) /
SFB (slim floor beam)
Aço: Tipos
Fonte: https://sections.arcelormittal.com/products_and_solutions/Our_Specialties/Slim_floor/EN; 
https://constructalia.arcelormittal.com/files/5_5_1_SlimFloor--e6ed7ccc7e15ff8fbb6a29eb8ce82342.pdf. 
Acesso em: 16 maio 2022.
Perfis especiais: perfil misto
Aço: Tipos
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
Fonte: Acervo do autor; Silva (2012).
Perfis especiais: perfil calandrado
Aço: Tipos
Fonte: https://www.newsteelconstruction.com/wp/steel-for-life-an-introduction-to-steel-bending/. Acesso 
em: 16 maio 2022.
Materialidades: aço
 Propriedades Mecânicas de Alguns Aços Estruturais Padrão ASTM*
Aço: Tipos
*(American Society for Testing Materials) (NBR8800:2008) Fonte: Pfeil (2008).
Em um projeto foi pré-dimensionado um perfil para a viga do tipo VS 650 X 330, com d = 650, 
bf = 300, tf = 25, tw = 16,0. Sendo assim, analise as afirmativas em relação ao perfil.
I. O perfil VS 650 x 330 é a nomenclatura de um perfil “I” com 650 cm de altura e 300 kg/m
de massa.
II. O perfil tem altura nominal de 650 mm.
III. O perfil tem espessura de mesa de 16 mm e espessura
de alma de 25 mm.
Está completamente correto apenas o que se afirma em:
a) I.
b) II.
c) III.
d) I, II e III.
e) I e II.
Interatividade
Fonte: Acervo do autor.
Em um projeto foi pré-dimensionado um perfil para a viga do tipo VS 650 X 330, com d = 650, 
bf = 300, tf = 25, tw = 16,0. Sendo assim, analise as afirmativas em relação ao perfil.
I. O perfil VS 650 x 330 é a nomenclatura de um perfil “I” com 650 cm de altura e 300 kg/m
de massa.
II. O perfil tem altura nominal de 650 mm.
III. O perfil tem espessura de mesa de 16 mm e espessura
de alma de 25 mm.
Está completamente correto apenas o que se afirma em:
a) I.
b) II.
c) III.
d) I, II e III.
e) I e II.
Resposta
Fonte: Acervo do autor.
 Definição de ligação: detalhes construtivos que promovem a união de partes da estrutura 
entre si ou a sua união com elementos externos a ela. Exemplo: com as fundações.
Exemplos de ligações:
 Ligação da alma com mesa em perfil I soldado.
 Ligação de coluna com viga de pórtico.
 Placa de base.
 Emenda de viga I.
 Ligação flexível de viga I com coluna.
 Ligação de peça tracionada.
 Emenda de coluna.
Ligações
Ligações
Fonte: CBCA (2011).
Ligações
Fonte: acervo do autor. 
Ligações
Fonte: acervo do autor. 
Ligações
Fonte: acervo do autor. 
Ligações
Fonte: acervo do autor. 
Ligações
Fonte: acervo do autor. 
 As ligações se compõem dos elementos de ligação e dos meios de ligação.
Elementos de ligação são todos os componentes incluídos no conjunto para permitir ou facilitar 
a transmissão dos esforços:
 enrijecedores;
 placa de base;
 cantoneiras;
 chapas de gusset;
 talas de alma e de mesa;
 parte das peças ligadas envolvidas localmente na ligação;
 Meios de ligação: são os elementos que promovem a união 
entre as partes da estrutura para formar a ligação. Como 
meios de ligação são utilizados principalmente soldas, 
parafusos e barras roscadas, como os chumbadores.
Ligações: elementos e meios
Classificam-se as ligações:
I. Segundo a rigidez.
II. Segundo os meios de ligação.
III. Segundo os esforços solicitantes.
IV. Segundo a execução das ligações.
Ligações: classificação
Classificação das ligações:
I. segundo a rigidez:
 Rigidez é a capacidade de impedir a rotação e deslocamentos.
 Estruturas devem se comportar em termos de deslocamentos e rotações, conforme 
desejado.
 Ligações deverão ser projetadas conforme as hipóteses feitas para os nós das barras na 
análise estrutural.
De acordo com o grau de impedimento da rotação relativa
de suas partes, as ligações são classificadas nos três
seguintes tipos:
 Rígida;
 Flexível;
 Semirrígida.
Ligações: elementos e meios
Classificação das ligações segundo a rigidez:
Ligações: elementos e meios
Fonte: Adaptado de: Pfeil (2008).
Flexível Semirrígida Rígida
Classificação das ligações segundo a rigidez:
 Ligação rígida: O ângulo entre os elementos estruturais que se interceptam permanece 
essencialmente o mesmo após o carregamento da estrutura, com uma restrição à rotação
da ordem de 90 por cento ou mais daquela teórica necessária à ocorrência de
nenhuma rotação.
 Ligação flexível: A restrição à rotação relativa entre os 
elementos estruturais deve ser tão pequena quanto se consiga 
obter na prática. No caso de vigas, sujeitas à flexão simples, 
por exemplo, a ligação flexível transmite apenas a força 
cortante. A ligação é considerada flexível se a rotação relativa 
entre as partes, após o carregamento, atingir 80 por cento ou 
mais daquela teoricamente esperada caso a conexão fosse 
totalmente livre de girar.
 Ligação semirrígida.
Ligações: elementos e meios
Classificação das ligações: Segundo os meios de ligação:
Soldadas e/ou aparafusadas:
 Parafusos: resistem à tração e/ou cisalhamento;
 Soldas: resistem a tensões de tração, compressão e/ou cisalhamento.
Ligações: elementos e meios
Classificação das ligações: Segundo os esforços solicitantes:
Nos parafusos ou linhas de solda, as ligações podem ser dos seguintes tipos:
 Cisalhamento centrado.
 Cisalhamento excêntrico.
 Tração ou compressão.
 Tração ou compressão com cisalhamento.
Ligações: elementos e meios
Ligações: elementos e meios
Fonte: CBCA (2011).
Ligações: elementos e meios
Fonte: CBCA (2011).
Laje nervurada pré-moldada
 São lajes nervuradas com elementos pré-moldados para momento fletor positivo, 
popularmente chamados de vigotas ou trilhos.
 Formadas por nervuras principais resistentes, por elementos leves de enchimento (tijolos 
cerâmicos, por exemplo) que são colocados entre as nervuras e por uma capa superior de 
concreto. Existem basicamente dois tipos de lajes: com vigotas e as lajes treliçadas.
 Vãos econômicos: 3,0 a 6,0 m até 10,0 m (treliçadas) –
vãos e alturas devem ser verificados em catálogo.
 Podem ser armadas em 1 ou 2 direções.
Interfaces e principaistipos de lajes
Laje nervurada pré-moldada
Interfaces e principais tipos de lajes
Fontes: Adaptados de: https://www.totalconstrucao.com.br/lajes-pre-moldadas/, 
http://www.lajesalema.com.br. Acesso em: 27 dez. 2021.
Vigota treliçada Vigota “T”
Vigota
treliçada
EPS
Capa de
concreto
Vigota
treliçada
EPS
Capa de
concreto
Armadura
Transversal
Capa de
concreto
Vigota
treliçada
Cerâmica
Laje painel treliçado
 Seguem o mesmo conceito das lajes pré-moldadas – porém, em vez das vigotas que ficam 
posicionadas entre o material inerte existem os painéis.
 Vãos econômicos: 3,0 a 6,0 m até 10,0 m (treliçadas) – vãos e alturas devem ser verificados 
em catálogo.
 Podem ser armadas em 1 ou 2 direções.
Interfaces e principais tipos de lajes
Fonte: Adaptado de: http://www.lajesalema.com.br. Acesso em: 27 dez. 2021.
Capa de
concreto
Painel
treliçado
Bloco de EPS
Laje painel treliçado
Interfaces e principais tipos de lajes
Fonte: Adaptado de: Gerdau (2022).
PERFIL H
GERDAU AÇOMINAS
PERFIL I
GERDAU AÇOMINAS
PERFIL I
GERDAU AÇOMINAS
PERFIL H
GERDAU AÇOMINASCapa de concreto Bloco EPS
Laje treliçada
Conector
(stud bolt)
Laje treliçada
Cintamento
periférico
DETALHE
Conector
(stud bolt) Capa de concreto
Laje treliçada
Bloco EPS
PERFIL I
GERDAU AÇOMINAS
ELEVAÇÃO
 Laje painel pré-fabricado protendido: 
lajes de concreto pré-fabricadas 
alveolares, vigas e painéis tipo “T”
são elementos unidirecionais. São 
fabricados com concreto armado e 
são protendidos em fábrica garantindo 
uma estrutura maior, que resulta em 
altura menor, peso reduzido e vãos 
maiores (CHING, 2017).
Interfaces e principais tipos de lajes
Pequenas aberturas podem ser
feitas no canteiro de obras.
Aberturas estreitas paralelas
ao vão da laje são preferíveis.
Cálculos de resistência são
necessários para aberturas
maiores.
Lajes pré-fabricadas podem
ser sustentadas por uma
estrutura de pilares e vigas de
concreto pré-moldado ou
moldado in loco ou por uma
parede portante de alvenaria,
concreto moldado in loco
ou concreto pré-moldado.
Vão vencido pelo painel
pré-moldado.
Fonte: Adaptado de: Ching (2017).
Laje painel pré-fabricado protendido
Vãos/altura:
 Maciços: vãos de 3,5 m a 7,0 m/h = l/40
 Alveolares: vãos de 3,5 m a 12,0 m (fabricantes com até 
17,0˜20,0 m) / h = l/40
 Tipo “T” ou duplo “T”: vãos de 9,0 m a 36,0 m/h = l/30 (“T”)
e h = l/28 (duplo “T”)
Interfaces e principais tipos de lajes
Fonte: Adaptado de: Ching (2017).
Painéis planos maciços
Painéis tubados
Tês simples
Tês duplos
largura típica 122,0 cm
10,0. 15,0. 20,5 cm
15,0. 20,5. 25,5. 30,5 cm40,5. 61,0. 101,5. 122,0. 244,0 cm
Tês duplos não precisam de apoio
temporário contra tombamento.122,0 e 152,5 cm
244,0 e 305,0 cm
5,1 cm
7,6 cm
3,8 cm
244,0 e 305,0 cm 51,0 a 122,0 cm
30,5 a 81,5 cm
Laje painel pré-fabricado protendido
Interfaces e principais tipos de lajes
Fonte: Adaptado de: Gerdau (2022).
PERFIL H
GERDAU AÇOMINAS
PERFIL I
GERDAU AÇOMINAS
Laje
PERFIL I
GERDAU AÇOMINAS
PERFIL H
GERDAU AÇOMINASLaje Pré-Moldada
ELEVAÇÃO
DETALHE
PERFIL I
GERDAU AÇOMINAS
Capa de Concreto
Conector
(stud bolt)
Cintamento
periférico
Capa de Concreto Conector
(stud bolt)
Recorte no
Pré-Moldado
Laje Pré-Moldada
Armadura
de Ligação
Laje painel pré-fabricado protendido
Interfaces e principais tipos de lajes
Fonte: Campbell Sports Center – Columbia University – Steven Holl Architects (2013).
 Laje Steel Deck ou laje mista ou laje com forma colaborante: A laje mista ou laje com forma 
colaborante é o resultado do trabalho conjunto entre FORMA DE AÇO PERFILADA E O 
CONCRETO ARMADO sobre a mesma solidarizados de forma MECÂNICA, a partir do uso 
de conectores de cisalhamento, mossas, saliências, ou por ATRITO gerado do concreto nas 
formas reentrantes.
 Podem dispensar o uso de armadura positiva.*
 Podem funcionar como plataforma de trabalho.*
 Produto industrializado – com o rigor e controle técnico cabível.
 Leve: manuseio simples e rápido.
 Parte inferior pode ser pintada de fábrica.
 Canais inferiores podem abrigar tubulações e instalações.
 Aplicável em estruturas de aço, concreto e madeira.
Interfaces e principais tipos de lajes
Laje Steel Deck ou laje mista ou laje com forma colaborante
 Vãos econômicos: de 2,5 m a 4,0 m* (geram normalmente vigas secundárias na redução
do vão).
Interfaces e principais tipos de lajes
Fonte: Adaptado de: Ching (2017).
Painéis de 1-1/2 in (38 mm) vencem vãos
de 1,20 a 2,40 m
Painéis de 2 in (51 mm) vencem vãos de
2,40 a 3,60 m
Painéis de 3 in (75 mm) vencem vãos de
2,40 a 4,60 m
Laje Steel Deck ou laje mista ou laje com forma colaborante
Interfaces e principais tipos de lajes
PERFIL I
GERDAU AÇOMINAS
PERFIL H
GERDAU AÇOMINAS
Forma Metálica
(steel deck)
ELEVAÇÃO
Perfil de Arremate
Conector
(stud bolt)
Laje Concreto
PERFIL I
GERDAU AÇOMINAS
Conector
(stud bolt)
DETALHE
Forma Metálica
(steel deck)PERFIL I
GERDAU AÇOMINAS
Vazio
>
 1
5
 m
m
h
c
 >
 5
0
 m
m
PERFIL I
GERDAU AÇOMINAS
PERFIL H
GERDAU AÇOMINAS
ISOMÉTRICO
Laje
Fonte: Gerdau (2022)
Vigas em Aço
Pré-dimensionamento de estruturas metálicas: vigas
Fonte: Engel (2018).
Vigas em Aço
 Fixação da largura da viga 
 b = 0,40.h a 0,60.h
Pré-dimensionamento de estruturas metálicas: vigas
Fonte: Rebello (2000).
Vigas em Aço
Altura (h) da seção transversal das vigas:
Biapoiadas sem balanço
 h = 4% do vão para cargas pequenas 
 h = 5% do vão para cargas médias
 h = 6% do vão para cargas grandes
Biapoiadas com balanço
 h = 8% do balanço, para cargas pequenas
 h = 10% do balanço, para cargas médias
 h = 12% do balanço, para cargas grandes
Pré-dimensionamento de estruturas metálicas: vigas
Fonte: Rebello (2000).
Vigas em Aço
Altura (h) da seção transversal das vigas:
Contínuas sem balanço
 h = 3,5% do maior vão, para cargas pequenas
 h = 4,5% do maior vão, para cargas médias
 h = 5,5% do maior vão, para cargas grandes
 Contínuas com balanço
 h = 7,0% do balanço, para cargas pequenas
 h = 9,0% do balanço, para cargas médias
 h = 11,0% do balanço, para cargas grandes
 Obs.: Utilizar a maior altura encontrada entre balanço
e meio de vão.
Pré-dimensionamento de estruturas metálicas: vigas
Fonte: Rebello (2000).
Tipos de perfis:
Pré-dimensionamento de estruturas metálicas: vigas
Fonte: Engel (2018).
Pré-dimensionamento aos esforços máximos:
I. Pré-dimensionamento de vigas de AÇO a momento fletor
 Cálculo do módulo de resistência (W)
 Para o aço estrutural comum ASTM A-36 tem-se a tensão de escoamento mínima (fy):
 Sendo assim, para aço estrutural comum ASTM A-36 tem-se a 
tensão admissível mínima à tração na flexão (σaçoA36):
 Para o cálculo do módulo de resistência necessário em função 
do momento fletor tem-se:
Pré-dimensionamento de estruturas metálicas: vigas
Pré-dimensionamento aos esforços máximos:
II. Verificação de vigas de AÇO à força cortante
Determinação da tensão admissível do aço utilizado:
Para o aço estrutural comum ASTM A-36 temos a tensão de escoamento mínima (fy):
Tensão admissível de cisalhamento do aço (AISC):
Cálculo da tensão máxima atuante :
Verificação da barra à Força Cortante: Verificar-se:
Pré-dimensionamento de estruturas metálicas: vigas
Dimensionamento aos esforços máximos:
Exemplo numérico:
 Dimensionar a viga em aço ao momento fletor e à força cortante e determinar
o perfil estrutural.
Dados:
 Utilizar perfil A36 soldado CVS
 M = 4690 kgf.m; Q = 3750 kgf
I. Verificação do módulo de resistência necessário:
 Adota-se o perfil CVS 200X36 com Wx = 336cm
3
Pré-dimensionamento de estruturas metálicas: vigas
 Adota-se o perfil CVS 200X36 com Wx = 336cm
3
Pré-dimensionamento de estruturas metálicas: vigas
Dimensionamento aos esforços máximos:
Exemplo numérico:
II. Verificação da viga à força cortante. 
Sendo , o perfil satisfaz!
Pré-dimensionamento de estruturas metálicas:vigas
Pré-dimensionamento de pilares pelo método das “áreas de influência”
Esquema para determinação de áreas de influência:
Pré-dimensionamento de estruturas metálicas: pilares
Pré-dimensionamento de pilares de aço (seção transversal da barra):
À compressão:
 Em pré-dimensionamento, atender o índice de esbeltez máximo de 105 (λ < 105) *.
Recordando: Em que:
Pré-dimensionamento de estruturas metálicas: pilares
Fonte: Rebello (2000).
Ai = área de influência
Na = número de andares
q = carga atuante p/ piso ou p/ cobertura
lfl = altura de flambagem
r = raio de giração (adotar o menor entre rx e ry)
* Para aço ASTM A-36 :
Para λ < 105 (entre regime elástico e escoamento):
Para 106 < λ < 200 (regime elástico – Euler):
Dada a planta de estruturas, assinale a alternativa que apresenta o pré-dimensionamento
do pilar P6, em aço, à compressão.
Dados: Um único pavimento; Carga atuante Altura de flambagem = 3,5 m.
a) 80 cm2.
b) 800 cm2.
c) 700 cm2.
d) 10 cm2.
e) 8 cm2.
Interatividade
 Dimensionar o pilar P6 do exemplo abaixo, em aço, à compressão e determinar
o perfil metálico.
Resolução:
Resposta
 Dimensionar o pilar P6 do exemplo abaixo, em aço, à compressão e determinar
o perfil metálico.
Resolução:
Determinação da área de influência:
 Adota-se o perfil soldado CS 250X63 com área a = 80,5 cm2
Resposta
 Dimensionar o pilar P6 do exemplo abaixo, em aço, à compressão e determinar
o perfil metálico.
Resolução:
Perfil soldado CS 250X63
Área a = 80,5 cm2
Resposta
Dada a planta de estruturas, assinale a alternativa que apresenta o pré-dimensionamento
do pilar P6, em aço, à compressão.
Dados: Um único pavimento; Carga atuante Altura de flambagem = 3,5 m.
a) 80 cm2.
b) 800 cm2.
c) 700 cm2.
d) 10 cm2.
e) 8 cm2.
Resposta
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6120: Ações para o cálculo de 
estruturas de edificações. Rio de Janeiro, 2019. 61p. 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8800: Projeto de estruturas de 
aço e de estruturas mistas de aço e concreto em edifícios. Rio de Janeiro, 2008.
DIAS, L. A. M. Estruturas de aço: conceitos, técnicas e linguagens. São Paulo: Zigurate 
Editores, 2011.
PFEIL, Walter. Estruturas metálicas. 7. ed. São Paulo: LTC, 1994.
REBELLO, Y. C. P. Estruturas de aço, concreto e madeira. São Paulo: Zigurate Editores, 2005.
Referências
ATÉ A PRÓXIMA!