Aço_Estrutural

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TC043 ESTRUTURAS METÁLICAS I
AÇO ESTRUTURAL
Prof. Raphael Fernando Scuciato
Universidade Federal do Paraná
Setor de Tecnologia
Departamento de Construção Civil
Curso de Engenharia Civil
1º semestre de 2022
Sumário
1 O Aço nas Estruturas
2 Vantagens e Desvantagens
3 Normas Vigentes
4 Propriedades Mecânicas
5 Composição Química
6 Classificação
7 Perfis Estruturais
TC043 Estruturas Metálicas I: Aço Estrutural raphael.scuciato@ufpr.br
Sumário
1 O Aço nas Estruturas
2 Vantagens e Desvantagens
3 Normas Vigentes
4 Propriedades Mecânicas
5 Composição Química
6 Classificação
7 Perfis Estruturais
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Sumário
1 O Aço nas Estruturas
2 Vantagens e Desvantagens
3 Normas Vigentes
4 Propriedades Mecânicas
5 Composição Química
6 Classificação
7 Perfis Estruturais
TC043 Estruturas Metálicas I: Aço Estrutural raphael.scuciato@ufpr.br
Sumário
1 O Aço nas Estruturas
2 Vantagens e Desvantagens
3 Normas Vigentes
4 Propriedades Mecânicas
5 Composição Química
6 Classificação
7 Perfis Estruturais
TC043 Estruturas Metálicas I: Aço Estrutural raphael.scuciato@ufpr.br
Sumário
1 O Aço nas Estruturas
2 Vantagens e Desvantagens
3 Normas Vigentes
4 Propriedades Mecânicas
5 Composição Química
6 Classificação
7 Perfis Estruturais
TC043 Estruturas Metálicas I: Aço Estrutural raphael.scuciato@ufpr.br
Sumário
1 O Aço nas Estruturas
2 Vantagens e Desvantagens
3 Normas Vigentes
4 Propriedades Mecânicas
5 Composição Química
6 Classificação
7 Perfis Estruturais
TC043 Estruturas Metálicas I: Aço Estrutural raphael.scuciato@ufpr.br
Sumário
1 O Aço nas Estruturas
2 Vantagens e Desvantagens
3 Normas Vigentes
4 Propriedades Mecânicas
5 Composição Química
6 Classificação
7 Perfis Estruturais
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Sumário
1 O Aço nas Estruturas
2 Vantagens e Desvantagens
3 Normas Vigentes
4 Propriedades Mecânicas
5 Composição Química
6 Classificação
7 Perfis Estruturais
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Primeiramente
O que é aço?
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Historicamente
Ferro Forjado:
Baixo teor de carbono (menos de 0,1%)
Prensado em estado sólido
Dúctil
Ferro Fundido:
Alto teor de carbono (2% a 4%)
Vazado em estado líquido
Frágil
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Historicamente
Ferro Forjado:
Baixo teor de carbono (menos de 0,1%)
Prensado em estado sólido
Dúctil
Ferro Fundido:
Alto teor de carbono (2% a 4%)
Vazado em estado líquido
Frágil
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A Ponte de Ferro
A Ponte de Ferro, Inglaterra, 1781
Primeira grande ponte do mundo feita de ferro fundido
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A Torre Eiffel
A Torre Eiffel, Paris, França, 1887–1889
Torre treliçada feita de barras de ferro forjado
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Aço Moderno
Liga metálica de ferro e carbono, este último em
teor intermediário quando em comparação aos
materiais que, historicamente, designam-se
como ferro fundido e ferro forjado.
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O Aço nas Estruturas
Treliças
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O Aço nas Estruturas
Pilares e Vigas
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O Aço nas Estruturas
Contraventamentos
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O Aço nas Estruturas
Pórticos
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O Aço nas Estruturas
Estruturas Mistas
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O Aço nas Estruturas
Estruturas Híbridas
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O Aço nas Estruturas
Estruturas Híbridas
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O Aço nas Estruturas
Graneleiro Portuário
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Sumário
1 O Aço nas Estruturas
2 Vantagens e Desvantagens
3 Normas Vigentes
4 Propriedades Mecânicas
5 Composição Química
6 Classificação
7 Perfis Estruturais
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Vantagens: Elevada Resistência
Comparação entre pilares de aço (A = 66 cm2 e P = 1,5 kN) e de
concreto armado (A = 900 cm2 e P = 6,8 kN) com pé-direito
de 3 m e força axial de compressão de cálculo de 1500 kN.
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Vantagens: Elevada Resistência
Comparação entre pilares de aço (A = 562 cm2 e P = 13,2 kN) e de
concreto armado (A = 6400 cm2 e P = 48 kN) com pé-direito
de 3 m e força axial de compressão de cálculo de 15000 kN.
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Vantagens: Elevada Resistência
Comparação entre vigas bi-apoiadas de aço (A = 31 cm2 e P = 1,2 kN) e
de concreto armado (A = 600 cm2 e P = 7,5 kN) com vão de 5 m e carga
de cálculo uniformemente distribuída de 20 kN/m.
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Vantagens: Elevada Resistência
Comparação entre vigas bi-apoiadas de aço (A = 216 cm2 e P = 25,5 kN)
e de concreto armado (A = 4800 cm2 e P = 180 kN) com vão de 15 m e
carga de cálculo uniformemente distribuída de 70 kN/m.
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Vantagens: Elevada Ductilidade
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Vantagens: Alto Grau de Confiança
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Vantagens: Facilidade de Reforço e Ampliação
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Vantagens: Rapidez de Execução
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Vantagens: Canteiro de Obras Menor e Organizado
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Vantagens: Reciclagem e Reaproveitamento
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Desvantagens: Suscetibilidade a Corrosão
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Desvantagens: Suscetibilidade a Corrosão
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Cuidados: Pintura
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Cuidados: Galvanização
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Desvantagens: Situação de Incêndio
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Desvantagens: Situação de Incêndio
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Cuidados: Pintura Intumescente
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Cuidados: Pintura Intumescente
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Cuidados: Revestimento Refratário
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Sumário
1 O Aço nas Estruturas
2 Vantagens e Desvantagens
3 Normas Vigentes
4 Propriedades Mecânicas
5 Composição Química
6 Classificação
7 Perfis Estruturais
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Normas Vigentes
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Normas Vigentes
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Normas Vigentes
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Normas Vigentes
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Sumário
1 O Aço nas Estruturas
2 Vantagens e Desvantagens
3 Normas Vigentes
4 Propriedades Mecânicas
5 Composição Química
6 Classificação7 Perfis Estruturais
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Diagrama Tensão Deformação
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Propriedades Mecânicas
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Propriedades Mecânicas
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Sumário
1 O Aço nas Estruturas
2 Vantagens e Desvantagens
3 Normas Vigentes
4 Propriedades Mecânicas
5 Composição Química
6 Classificação
7 Perfis Estruturais
TC043 Estruturas Metálicas I: Aço Estrutural raphael.scuciato@ufpr.br
Composição Química
Em sua composição química, os aços estruturais possuem uma porcen-
tagem de ferro superior a 95% e carbono numa porcentagem máxima
de 0,29%.
Além desses componentes, considerados principais, esses aços podem
possuir outros elementos químicos em pequenas quantidades.
Alguns elementos são prejudiciais, como o enxofre e o fósforo, prove-
nientes do processo de fabricação.
Outros são adicionados intencionalmente, como o manganês, o silí-
cio, o cobre, o cromo, o nióbio, o vanádio, o níquel, o titânio e o
molibdênio, a fim de melhorar determinadas propriedades mecânicas
ou a durabilidade do aço, embora também possam apresentar efeitos
nocivos.
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Composição Química
Em sua composição química, os aços estruturais possuem uma porcen-
tagem de ferro superior a 95% e carbono numa porcentagem máxima
de 0,29%.
Além desses componentes, considerados principais, esses aços podem
possuir outros elementos químicos em pequenas quantidades.
Alguns elementos são prejudiciais, como o enxofre e o fósforo, prove-
nientes do processo de fabricação.
Outros são adicionados intencionalmente, como o manganês, o silí-
cio, o cobre, o cromo, o nióbio, o vanádio, o níquel, o titânio e o
molibdênio, a fim de melhorar determinadas propriedades mecânicas
ou a durabilidade do aço, embora também possam apresentar efeitos
nocivos.
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Composição Química
Em sua composição química, os aços estruturais possuem uma porcen-
tagem de ferro superior a 95% e carbono numa porcentagem máxima
de 0,29%.
Além desses componentes, considerados principais, esses aços podem
possuir outros elementos químicos em pequenas quantidades.
Alguns elementos são prejudiciais, como o enxofre e o fósforo, prove-
nientes do processo de fabricação.
Outros são adicionados intencionalmente, como o manganês, o silí-
cio, o cobre, o cromo, o nióbio, o vanádio, o níquel, o titânio e o
molibdênio, a fim de melhorar determinadas propriedades mecânicas
ou a durabilidade do aço, embora também possam apresentar efeitos
nocivos.
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Composição Química
Em sua composição química, os aços estruturais possuem uma porcen-
tagem de ferro superior a 95% e carbono numa porcentagem máxima
de 0,29%.
Além desses componentes, considerados principais, esses aços podem
possuir outros elementos químicos em pequenas quantidades.
Alguns elementos são prejudiciais, como o enxofre e o fósforo, prove-
nientes do processo de fabricação.
Outros são adicionados intencionalmente, como o manganês, o silí-
cio, o cobre, o cromo, o nióbio, o vanádio, o níquel, o titânio e o
molibdênio, a fim de melhorar determinadas propriedades mecânicas
ou a durabilidade do aço, embora também possam apresentar efeitos
nocivos.
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Composição Química
Pequenas variações nas quantidades de carbono e de outros elementos
permitem obter aços com qualidades diferentes.
Assim, o carbono, por exemplo, é o principal elemento utilizado para
aumentar a resistência mecânica, mas apresenta o inconveniente de
reduzir a soldabilidade e a ductilidade.
Também aumentam a resistência o manganês, o silício, o cobre, o
cromo, o titânio e o níquel, mas esses elementos reduzem a soldabi-
lidade e a ductilidade.
O cobre, o cromo e o níquel igualmente aumentam a resistência à
corrosão atmosférica, assim como o molibdênio.
Já o nióbio, o vanádio e o molibdênio aumentam a resistência mecâ-
nica sem prejudicar a soldabilidade.
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Composição Química
Pequenas variações nas quantidades de carbono e de outros elementos
permitem obter aços com qualidades diferentes.
Assim, o carbono, por exemplo, é o principal elemento utilizado para
aumentar a resistência mecânica, mas apresenta o inconveniente de
reduzir a soldabilidade e a ductilidade.
Também aumentam a resistência o manganês, o silício, o cobre, o
cromo, o titânio e o níquel, mas esses elementos reduzem a soldabi-
lidade e a ductilidade.
O cobre, o cromo e o níquel igualmente aumentam a resistência à
corrosão atmosférica, assim como o molibdênio.
Já o nióbio, o vanádio e o molibdênio aumentam a resistência mecâ-
nica sem prejudicar a soldabilidade.
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Composição Química
Pequenas variações nas quantidades de carbono e de outros elementos
permitem obter aços com qualidades diferentes.
Assim, o carbono, por exemplo, é o principal elemento utilizado para
aumentar a resistência mecânica, mas apresenta o inconveniente de
reduzir a soldabilidade e a ductilidade.
Também aumentam a resistência o manganês, o silício, o cobre, o
cromo, o titânio e o níquel, mas esses elementos reduzem a soldabi-
lidade e a ductilidade.
O cobre, o cromo e o níquel igualmente aumentam a resistência à
corrosão atmosférica, assim como o molibdênio.
Já o nióbio, o vanádio e o molibdênio aumentam a resistência mecâ-
nica sem prejudicar a soldabilidade.
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Composição Química
Pequenas variações nas quantidades de carbono e de outros elementos
permitem obter aços com qualidades diferentes.
Assim, o carbono, por exemplo, é o principal elemento utilizado para
aumentar a resistência mecânica, mas apresenta o inconveniente de
reduzir a soldabilidade e a ductilidade.
Também aumentam a resistência o manganês, o silício, o cobre, o
cromo, o titânio e o níquel, mas esses elementos reduzem a soldabi-
lidade e a ductilidade.
O cobre, o cromo e o níquel igualmente aumentam a resistência à
corrosão atmosférica, assim como o molibdênio.
Já o nióbio, o vanádio e o molibdênio aumentam a resistência mecâ-
nica sem prejudicar a soldabilidade.
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Composição Química
Pequenas variações nas quantidades de carbono e de outros elementos
permitem obter aços com qualidades diferentes.
Assim, o carbono, por exemplo, é o principal elemento utilizado para
aumentar a resistência mecânica, mas apresenta o inconveniente de
reduzir a soldabilidade e a ductilidade.
Também aumentam a resistência o manganês, o silício, o cobre, o
cromo, o titânio e o níquel, mas esses elementos reduzem a soldabi-
lidade e a ductilidade.
O cobre, o cromo e o níquel igualmente aumentam a resistência à
corrosão atmosférica, assim como o molibdênio.
Já o nióbio, o vanádio e o molibdênio aumentam a resistência mecâ-
nica sem prejudicar a soldabilidade.
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Sumário
1 O Aço nas Estruturas
2 Vantagens e Desvantagens
3 Normas Vigentes
4 Propriedades Mecânicas
5 Composição Química
6 Classificação
7 Perfis Estruturais
TC043 Estruturas Metálicas I: Aço Estrutural raphael.scuciato@ufpr.br
Aços-Carbono
Os aços-carbono, também chamados aços de média resistência
mecânica ou aços comuns, apresentam resistência ao escoamento
máxima de 300 MPa.
O nível de resistência desses aços se deve principalmente à presença
do carbono, numa quantidade entre 0,15% e 0,29%, e do manganês,
em porcentagem máxima de 1,5%.
Também costumam possuir silício, cobre, fósforo e enxofre.
TC043 Estruturas Metálicas I: Aço Estrutural raphael.scuciato@ufpr.brAços-Carbono
Os aços-carbono, também chamados aços de média resistência
mecânica ou aços comuns, apresentam resistência ao escoamento
máxima de 300 MPa.
O nível de resistência desses aços se deve principalmente à presença
do carbono, numa quantidade entre 0,15% e 0,29%, e do manganês,
em porcentagem máxima de 1,5%.
Também costumam possuir silício, cobre, fósforo e enxofre.
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Aços-Carbono
Os aços-carbono, também chamados aços de média resistência
mecânica ou aços comuns, apresentam resistência ao escoamento
máxima de 300 MPa.
O nível de resistência desses aços se deve principalmente à presença
do carbono, numa quantidade entre 0,15% e 0,29%, e do manganês,
em porcentagem máxima de 1,5%.
Também costumam possuir silício, cobre, fósforo e enxofre.
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Aços de Baixa Liga e Alta Resistência Mecânica
Os aços de baixa liga e alta resistência mecânica, também co-
nhecidos como aços microligados ou simplesmente aços de alta
resistência, têm teor de carbono entre 0,05% e 0,25% e de manga-
nês inferior a 2%, acrescidos de elementos de liga, como cobre, níquel,
cromo, nióbio, vanádio, molibdênio e titânio, entre outros, que me-
lhoram suas propriedades mecânicas.
Esses aços foram desenvolvidos para proporcionar propriedades mecâ-
nicas superiores às dos aços-carbono, com baixo custo de produção,
tendo resistência ao escoamento situada entre 275 MPa e 450 MPa.
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Aços de Baixa Liga e Alta Resistência Mecânica
Os aços de baixa liga e alta resistência mecânica, também co-
nhecidos como aços microligados ou simplesmente aços de alta
resistência, têm teor de carbono entre 0,05% e 0,25% e de manga-
nês inferior a 2%, acrescidos de elementos de liga, como cobre, níquel,
cromo, nióbio, vanádio, molibdênio e titânio, entre outros, que me-
lhoram suas propriedades mecânicas.
Esses aços foram desenvolvidos para proporcionar propriedades mecâ-
nicas superiores às dos aços-carbono, com baixo custo de produção,
tendo resistência ao escoamento situada entre 275 MPa e 450 MPa.
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Aços Resistentes à Corrosão Atmosférica
Os aços-carbono e os aços de baixa liga e alta resistência mecânica
podem conter elementos como cobre, cromo e níquel em porcenta-
gens adequadas, de modo a terem resistência à corrosão atmosférica
superior à normal, constituindo os aços resistentes à corrosão at-
mosférica.
Nesses aços ocorre a formação de uma película de óxidos, de colora-
ção castanho-alaranjada, praticamente insolúvel, contínua e aderida
à superfície das peças expostas à atmosfera, chamada de pátina, que
funciona como proteção anticorrosiva.
Tais aços não são imunes à corrosão, mas apresentam uma velocidade
de corrosão (perda de espessura com o tempo) bastante inferior à dos
demais aços.
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Aços Resistentes à Corrosão Atmosférica
Os aços-carbono e os aços de baixa liga e alta resistência mecânica
podem conter elementos como cobre, cromo e níquel em porcenta-
gens adequadas, de modo a terem resistência à corrosão atmosférica
superior à normal, constituindo os aços resistentes à corrosão at-
mosférica.
Nesses aços ocorre a formação de uma película de óxidos, de colora-
ção castanho-alaranjada, praticamente insolúvel, contínua e aderida
à superfície das peças expostas à atmosfera, chamada de pátina, que
funciona como proteção anticorrosiva.
Tais aços não são imunes à corrosão, mas apresentam uma velocidade
de corrosão (perda de espessura com o tempo) bastante inferior à dos
demais aços.
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Aços Resistentes à Corrosão Atmosférica
Os aços-carbono e os aços de baixa liga e alta resistência mecânica
podem conter elementos como cobre, cromo e níquel em porcenta-
gens adequadas, de modo a terem resistência à corrosão atmosférica
superior à normal, constituindo os aços resistentes à corrosão at-
mosférica.
Nesses aços ocorre a formação de uma película de óxidos, de colora-
ção castanho-alaranjada, praticamente insolúvel, contínua e aderida
à superfície das peças expostas à atmosfera, chamada de pátina, que
funciona como proteção anticorrosiva.
Tais aços não são imunes à corrosão, mas apresentam uma velocidade
de corrosão (perda de espessura com o tempo) bastante inferior à dos
demais aços.
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Aços Patináveis
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Aços ABNT
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Aços ABNT
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Aços ASTM
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Aços ASTM
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Sumário
1 O Aço nas Estruturas
2 Vantagens e Desvantagens
3 Normas Vigentes
4 Propriedades Mecânicas
5 Composição Química
6 Classificação
7 Perfis Estruturais
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Classificação
Processo de Fabricação:
Laminados a Quente
Formados a Frio
Soldados
Forma Geométrica:
Barras:
Redondas
Quadradas
Retangulares (Chatas)
Hexagonais (Sextavadas)
Chapas:
Finas
Grossas
Seção Aberta:
I/S, W, HP
T
U/C
L (Cantoneiras)
Tubos:
Circulares
Quadrados
Retangulares
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Classificação
Processo de Fabricação:
Laminados a Quente
Formados a Frio
Soldados
Forma Geométrica:
Barras:
Redondas
Quadradas
Retangulares (Chatas)
Hexagonais (Sextavadas)
Chapas:
Finas
Grossas
Seção Aberta:
I/S, W, HP
T
U/C
L (Cantoneiras)
Tubos:
Circulares
Quadrados
Retangulares
TC043 Estruturas Metálicas I: Aço Estrutural raphael.scuciato@ufpr.br
Classificação
Processo de Fabricação:
Laminados a Quente
Formados a Frio
Soldados
Forma Geométrica:
Barras:
Redondas
Quadradas
Retangulares (Chatas)
Hexagonais (Sextavadas)
Chapas:
Finas
Grossas
Seção Aberta:
I/S, W, HP
T
U/C
L (Cantoneiras)
Tubos:
Circulares
Quadrados
Retangulares
TC043 Estruturas Metálicas I: Aço Estrutural raphael.scuciato@ufpr.br
Classificação
Processo de Fabricação:
Laminados a Quente
Formados a Frio
Soldados
Forma Geométrica:
Barras:
Redondas
Quadradas
Retangulares (Chatas)
Hexagonais (Sextavadas)
Chapas:
Finas
Grossas
Seção Aberta:
I/S, W, HP
T
U/C
L (Cantoneiras)
Tubos:
Circulares
Quadrados
Retangulares
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Classificação
Processo de Fabricação:
Laminados a Quente
Formados a Frio
Soldados
Forma Geométrica:
Barras:
Redondas
Quadradas
Retangulares (Chatas)
Hexagonais (Sextavadas)
Chapas:
Finas
Grossas
Seção Aberta:
I/S, W, HP
T
U/C
L (Cantoneiras)
Tubos:
Circulares
Quadrados
Retangulares
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Classificação
Processo de Fabricação:
Laminados a Quente
Formados a Frio
Soldados
Forma Geométrica:
Barras:
Redondas
Quadradas
Retangulares (Chatas)
Hexagonais (Sextavadas)
Chapas:
Finas
Grossas
Seção Aberta:
I/S, W, HP
T
U/C
L (Cantoneiras)
Tubos:
Circulares
Quadrados
Retangulares
TC043 Estruturas Metálicas I: Aço Estrutural raphael.scuciato@ufpr.br
Classificação
Processo de Fabricação:
Laminados a Quente
Formados a Frio
Soldados
Forma Geométrica:
Barras:
Redondas
Quadradas
Retangulares (Chatas)
Hexagonais (Sextavadas)
Chapas:
Finas
Grossas
Seção Aberta:
I/S, W, HP
T
U/C
L (Cantoneiras)
Tubos:
Circulares
Quadrados
Retangulares
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Classificação
Processo de Fabricação:
Laminados a Quente
Formados a Frio
Soldados
Forma Geométrica:
Barras:
Redondas
Quadradas
Retangulares (Chatas)
Hexagonais (Sextavadas)
Chapas:Finas
Grossas
Seção Aberta:
I/S, W, HP
T
U/C
L (Cantoneiras)
Tubos:
Circulares
Quadrados
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Classificação
Processo de Fabricação:
Laminados a Quente
Formados a Frio
Soldados
Forma Geométrica:
Barras:
Redondas
Quadradas
Retangulares (Chatas)
Hexagonais (Sextavadas)
Chapas:
Finas
Grossas
Seção Aberta:
I/S, W, HP
T
U/C
L (Cantoneiras)
Tubos:
Circulares
Quadrados
Retangulares
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Classificação
Processo de Fabricação:
Laminados a Quente
Formados a Frio
Soldados
Forma Geométrica:
Barras:
Redondas
Quadradas
Retangulares (Chatas)
Hexagonais (Sextavadas)
Chapas:
Finas
Grossas
Seção Aberta:
I/S, W, HP
T
U/C
L (Cantoneiras)
Tubos:
Circulares
Quadrados
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Processo de Fabricação:
Laminados a Quente
Formados a Frio
Soldados
Forma Geométrica:
Barras:
Redondas
Quadradas
Retangulares (Chatas)
Hexagonais (Sextavadas)
Chapas:
Finas
Grossas
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U/C
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Laminados a Quente
Formados a Frio
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Hexagonais (Sextavadas)
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Processo de Fabricação:
Laminados a Quente
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Hexagonais (Sextavadas)
Chapas:
Finas
Grossas
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Circulares
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Processo de Laminação a Quente
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Processo de Conformação a Frio
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Processo de Conformação a Frio
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Processo de Conformação a Frio
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Perfis Laminados
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Perfis Laminados
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Perfis Soldados
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Perfis Formados a Frio
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Perfis Formados a Frio
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Perfis Formados a Frio
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Perfis Formados a Frio
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Perfis Formados a Frio
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