Panorama geral e atual das estruturas em aço no Brasil

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Estruturas de aço
Aula 1: Panorama geral e atual das estruturas em aço no Brasil
Apresentação
Nesta aula, será apresentada a origem do aço, suas principais obras, o uso do aço no Brasil, as normas técnicas, a
evolução das obras e suas complexidades, as vantagens e desvantagem das estruturas em aço, conceitos de durabilidade
e preservação das estruturas.
Também será explorada a forma de fabricação do aço e seus diversos tipos encontrados, como, por exemplo, o ASTM-
A36, o ABNT, SAE, entre outros, e suas principais propriedades.
Objetivos
Reconhecer a importância do aço na construção civil, sua origem e suas características, em especial no Brasil;
Identi�car as alternativas do aço como elemento estrutural;
Descrever os conceitos de durabilidade das estruturas de aço.
O aço é tudo
O aço é um material versátil e muito aplicado na
construção civil. Desde o século XVIII, quando a
humanidade passou a dominar as forjas, a
produção do aço foi possível em grande escala. Seu
emprego possibilitou o uso em diversas áreas.
No século XIX, vimos explodir o uso do aço nas
estruturas. Isso possibilitou a verticalização das
construções.
 (Fonte: Maxx-Studio / Shutterstock)
Os ícones desse período são:
A ponte pênsil do Brooklyn em Nova York (EUA), inaugurada em 1883;
Ponte ferroviária Eads sobre o rio Mississipi (EUA), construída entre 1867;
A Torre Eiffel (FRA), que se tornou a construção mais alta.
 (Fonte: Wikipedia)  (Fonte: Wikipedia)
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Características do Aço
Classi�cação
O aço é classi�cado devido ao teor de carbono:
Aço de baixo carbono;
Médio carbono;
Alto carbono.
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Veja a tabela 01 e entenda as propriedades de cada tipo de aço.
Composição química e particularidades
Quanto à composição química do aço carbono e suas particularidades, temos:
Tipo
de aço
Propriedades mecânicas
AplicaçãoResistência
mecânica Dureza Tenacidade Ductibilidade
Baixo
carbono
Estruturas, tubos, chapas automobilísticas.
Médio
carbono
Engrenagens, equipamento para ferrovias,
máquinas e equipamentos de uso geral.
Alto
carbono
Facas, fios de cortes, serras e serrotes, martelos e
marretas.
 - baixo; - muito baixo; - regular; - alto
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 Tabela 01 – Propriedade dos tipos de aço, em função de seu teor de carbono.
Tipo de Aço Tensão média (fs) Teor de carbono Características do aço carbono
Baixo carbono 400 MPa 0,30%
Boa tenacidade, conformabilidade e soldabilidade.
Baixa temperabilidade.
Médio carbono 400 MPa a 590 MPa 0,30% a 0,5%
Média conformalidade e soldabilidade. Média
temperalidade.
Alto carbono 590 MPa a 780 MPa 0,5%
Má conformabilidade e soldabilidade. Altas
temperaturas e resistência ao desgaste.
≤ ≤
≥
 Tabela 02 – Propriedade do aço carbono. (Fonte: Metálica)
Por que o aço é importante para a construção civil?
Esta resposta é simples, já que suas inúmeras conveniências viabilizam qualquer tipo de obra.
Vantagens
Boa resistência mecânica a diversos tipos de esforços;
Peso próprio baixo em relação aos outros materiais;
Processo totalmente industrializado, o que minimiza falhas;
Aceita adaptação, reforço e modi�cação de peças;
Pode ser reciclado ou reaproveitado;
Obras mais rápidas e limpas.
Desvantagens
Necessidade de mão de obra especializada e com alto custo;
Peças comerciais, o que limita bem o uso desse elemento em qualquer tipo
de estrutura;
Necessita de transporte e equipamentos especiais para montagens, tais
como guinchos;
Baixa resistência a intempéries, como maresias, umidade, cloretos, o que
necessita de tratamento de preservação;
Baixa resistência ao fogo.
Atenção
O uso do aço para a construção civil é crescente e o minério de ferro é abundante em nosso planeta;
um recurso quase inesgotável.
Entretanto, o processo de fabricação do aço provoca muita emissão de CO na atmosfera, além das
desvantagens que estudamos. Logo, o processo de fabricação do aço aponta desa�os para a
construção civil e iminente necessidade de superá-los.
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 (Fonte: ded pixto / Shutterstock)
O aço no Brasil
Século XVI
O aço no Brasil começou tímido. As primeiras
forjas começaram no século XVI com o início
da colonização portuguesa. Nunca foi o
objetivo da coroa portuguesa incentivar a
exploração do minério de ferro.
Século XIX
O Brasil já era um país independente e
começava seu processo de modernização.
Foi nesse período que surgiu a primeira
ponte executada em aço, sobre o rio Paraíba
do Sul, no município de São Fidelis (RJ).
Após essa época, diversas obras 
ocorreram.
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 Ponte em aço sobre o rio Paraíba do Sul inaugurada em 1857 – São Fidelis (RJ). (Fonte: Mapa de Cultura RJ)
Estado Novo (1937 a 1945)
O governo brasileiro conseguiu o
�nanciamento para a construção da
Companhia siderúrgica Nacional (CSN), em
Rezende (RJ), no período da Segunda Guerra
Mundial. Tal recurso fez parte do tratado
entre o governo brasileiro e os aliados, sendo
o start necessário para o processo de
modernização e exploração do minério de
ferro brasileiro.
 Vista parcial da Usina Presidente Vargas, em Volta Redonda, Rio de Janeiro. (Fonte: Wikipedia)
https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/go0207/aula1.html
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Atualmente, o Brasil é um país que desponta na produção de minério de
ferro e aço no mundo.
Veja no quadro 02 a situação atual da produção do aço no Brasil:
Parque produtor de aço Capacidade instalada Produção de aço bruto Produtos siderúrgicos
29 usinas 50 milhões t/ano 34,4 milhões t/ano 32,3 milhões t/ano
Consumo aparente Saldo comercial Exportador mundial Exportador líquido mundial
19,2 milhões t/ano US$ 5,8 bilhões 10º colocado 5º colocado
Países consumidores Consumo per capita
Exportação indireta (aço em
bens)
+ de 100 países 92 kg/hab 2,8 milhões t
 Quadro 02 – Panorama do aço no Brasil – Instituto Aço Brasil (dados de 2017). (Fonte: Instituto Aço Brasil)
Podemos concluir que, atualmente, o aço está consolidado em nossa
economia e também na expansão das atividades da construção civil.
 (Fonte: CHAIYA / Shuterstock)
Uso do aço na construção civil
É inegável a importância do aço na construção civil e di�cilmente ele terá um substituto capaz de superar suas vantagens.
Trata-se de uma solução cada vez mais utilizada nas estruturas, o que
demanda aos pro�ssionais de engenharia capacidade para realizar
bons projetos e executar obras simples e complexas.
Veja alguns destaques do uso do aço na construção civil:
Estrutura para cobertura;
Estrutura para colunas e vigas;
Estrutura para passarelas e pontes;
Estrutura para escoramentos;
Reforço de concretos armados e protendidos;
Peças de ligações em estruturas pré-moldadas em concreto;
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Peças de ligação em estruturas de madeira;
Tubulações de água, esgoto, gás, óleos, vapor, entre outros;
Telhas;
Eletrodutos e eletrocalhas;
Esquadrias e caixilhos de fachadas;
Pisos;
Fundações em estacas metálicas;
Muros e guarda-corpo;
Defensas de rodovias;
Trilhos de ferrovias;
Pórticos e pontes rolantes;
Equipamento para movimentação de solo;
Ferramentas.
 NBR 8800
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NBR 8800
Em 2008, a NBR 8800 passou por revisão e incorporou o uso de estruturas mistas, como a utilização de parte metálica
e parte em concreto armado, como, por exemplo, o uso de Steel Deck.
Além disso, a agilidade em obras e a redução da mão de obra in loco permite e viabiliza o uso das estruturas metálicas
associada a diversos outros materiais.
Foi necessário um upgrade, trocando o barato pelo rápido, o pesado pelo leve e o robusto pelo ideal.
Logo, deve-se projetar as estruturas metálicas de uma edi�cação, mas usar em seus fechamentos o sistema Dry Wall,
forros de gesso ou de elevado desempenho acústico, instalações elétricas e hidráulicas inteligentes.
 Figura 03 – Exemplo de pavimento em Steel Deck, vigas emaço e pilares em concreto. (Fonte: Construindo Decor)
 Figura 04 – Detalhe do Steel Deck – Estruturas Mistas. (Fonte: Design Compartilhado)
Requisitos de durabilidade de estruturas de aço
O �nal do século XX foi marcado pela discussão sobre a durabilidade estrutural. Devido a essa preocupação, as normas
brasileiras passaram por revisões.
O meio interage com o elemento estrutural. Qualquer projetista deve saber disso e estar alerta ao local da concepção estrutural.
Até há soluções para meios agressivos, mas são caras já que só podem ser pensadas a partir de dois recursos:
Aços especiais, como os galvanizados e inox;
Tratamentos preventivos, com pinturas.
A NBR 8800 traz em seu item 10.3 a preocupação com a corrosão do meio, que pode ser resumida da seguinte forma:
1. Espessuras de sacrifícios (um acréscimo da espessura do aço que sofrerá a corrosão sem a perda de resistência - item
10.3.1);
2. Aplicação de película protetora (item 10.3.2);
3. Detalhes construtivos que combatem a corrosão (item 10.3.3);
4. Dispensa da veri�cação de corrosão para ambientes secos ou residenciais, como a avaliação criteriosa do projetista –
não é válida para regiões costeiras (item 10.3.4);
5. Peças vedadas e sem contato com a atmosfera externa estão dispensadas de análise de corrosão (item 10.3.5).
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O pro�ssional de engenharia deverá entender bem o assunto
prevenção.
Conheça alguns pontos da norma que ajudarão a orientar as proteções dos elementos estruturais de aço:
Sempre projetar superfícies chanfradas ou inclinadas para evitar o acúmulo de poeira e água;
Jamais projetar seções abertas no topo;
Eliminar situações de juntas capazes de reter água;
Elaborar formas de drenagem para escoamento de qualquer substância corrosiva.
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Atividade
1. O aço é um material forjado por meio da liquefação do minério de ferro (Fe O ,). A introdução de carbono fornece qualidade
ao aço, classi�cando-o em baixo carbono, médio carbono e alto carbono. Sobre isso, marque a alternativa verdadeira:
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a) O aço de alto carbono tem grande resistência mecânica e é empregado na construção civil, em obras de grandes vãos e coberturas.
b) O uso de médio carbono é possível apenas em obras de pequeno porte e sua principal propriedade é ter alta ductibilidade.
c) O aço de baixo carbono possui alta capacidade dúctil, ideal para estruturas de aço.
d) O aço de baixo carbono só é encontrado após o processo de têmpera.
e) Não se deve usar o aço de baixo carbono devido a sua baixa resistência mecânica.
2. Veja as possíveis características mecânicas do aço carbono:
I – Quanto maior o teor de carbono, maior será sua resistência mecânica. Entretanto, prejudicará outras propriedades, como a
capacidade de soldagem e a conformabilidade.
II – Por ser de maior resistência mecânica, o aço do tipo alto teor de carbono é ideal para a elaboração de parafusos e rebites.
III – Os aços de baixo teor de carbono têm pouca capacidade de temperabilidade (que é a capacidade de receber choques
térmicos e alterar sua estrutura molecular e, assim, melhorar alguma propriedade). Já os de alto teor de carbono é o inverso do
primeiro tipo de aço.
Quais sentenças acima são consideradas verdadeiras?
a) Somente as alternativas I e II estão corretas.
b) Somente a alternativa I está correta.
c) Somente a alternativa III está correta.
d) Somente a alternativa II está correta.
e) Todas as alternativas estão corretas.
3. Quanto às vantagens do aço como elemento estrutural, pode-se a�rmar que:
I – Tem grande resistência mecânica, quando comparado ao concreto e madeira.
II – Material altamente reciclável que permite ligações soldadas e parafusadas e é ótimo para adaptações.
III – Além de ter o módulo de elasticidade alto, o aço tem grande capacidade de resistência ao fogo.
a) Apenas a I é verdadeira.
b) Apenas a II é falsa.
c) Apenas a III é verdadeira
d) Apenas a III é falsa.
e) Todas são falsas.
4. O aço no Brasil começou tardiamente. Sobre isso, qual das alternativas abaixo está correta?
a) A primeira ponte construída em estrutura de aço foi no rio Paraíba do Sul, no período imperial brasileiro. Isso só ocorreu devido à
expansão das siderúrgicas brasileiras.
b) Devido à Segunda Guerra Mundial e à aliança do governo brasileiro do Estado Novo com os Aliados, garantiu-se os recursos
necessários para a abertura da primeira grande siderúrgica brasileira, dando início ao processo industrial do aço no Brasil.
c) O Brasil sempre foi um expoente no fornecimento do aço forjado, o que propiciou diversas obras de interesse social.
d) Atualmente, o aço está em declínio na economia brasileira.
e) A produção de aço no Brasil é relativamente pequena, o que não impacta no PIB brasileiro.
5. Veja este comentário intrigante: “É necessário um upgrade trocando o barato pelo rápido, o rápido o pesado pelo leve e o
robusto pelo ideal”. Qual das alternativas corresponde de forma realista a este trecho?
a) O profissional de engenharia deve pensar na alternativa de usar o elemento concreto para proteger o aço contra o fogo.
b) Não é em qualquer obra que se deve usar a estrutura de aço.
c) O uso das estruturas de aço necessita de alternativas mais leves, como as paredes em gesso acartonado, forros leves e piso de alto
desempenho.
d) Só devemos usar estruturas metálicas para coberturas e pontes.
e) Devido ao custo de fabricação e montagem elevados, deve-se buscar alternativas de materiais mais baratos, leves e frágeis.
6. A preservação dos elementos estruturais deve ser pensada no momento da elaboração dos projetos. Quanto a isso, marque
alternativa correta:
a) Elaborar peças sem juntas ou chanfros para evitar o acúmulo de sujeira.
b) As peças com seções abertas no topo deverão ser drenadas.
c) As peças galvanizadas ou pintadas podem juntar poeiras e água sem danos estruturais.
d) Eliminar situações que permitem retenção de água.
e) Fica dispensado qualquer fator de preocupação de durabilidade para estruturas de aço com pintura epóxi.
Notas
Obras 1
Obra Local Ano
Palácio de Cristal Petrópolis (RJ) 1875
Estação da Luz São Paulo (SP) 1901
Mercado Ver-o-Peso Belém (PA) 1901
Teatro José de Alencar Fortaleza (CE) 1910
Ponte Santa Efigênia São Paulo (SP) 1913
 Quadro 01 – Obras em estruturas de aço no Brasil Império e República.
Referências
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 8800: projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de
aço e concreto de edifícios. Rio de Janeiro: ABTN, 2008.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 14762: Dimensionamento de estruturas de aço constituídas
por per�s formados a frio. Rio de Janeiro: ABTN, 2010.
Próxima aula
Projeto em estrutura de aço – uso na construção civil;
Pré-dimensionamento de estruturas de aço;
Cargas permanentes e acidentais.
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Leia o Manual de Construção em Aço. Galpões para usos gerais.
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