Sistemas Estruturais De Aço e Madeira RESUMO 01

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Sistemas Estruturais De Aço e Madeira 01 
 
Conceitos gerais e obtenção do aço 
 
 A evolução das tecnologias proporcionou o surgimento e o desenvolvimento de 
novos materiais ao longo dos anos. No que tange aos produtos siderúrgicos, é 
possível encontrar sua aplicação em diversos setores, entre os quais se 
destacam as indústrias de embalagens, de eletrodomésticos, de energia, de 
transporte, e a que destacamos: a indústria de engenharia e construção civil. 
 
Segundo o Instituto Aço Brasil (2023), o aumento na produção de aço representa 
um cenário de desenvolvimento econômico de um país. Isso se justifica pelo fato 
de que a maior parte de tecnologias e utensílios utilizados na atualidade são 
provenientes das ligas de aço. Assim, quando a economia está em crescimento, 
o consumo desses produtos aumenta, e, consequentemente, a produção de aço 
também. 
 
Sabe-se que o aço é uma liga de ferro e carbono. No caso do processo 
siderúrgico, usa-se o óxido de ferro, misturado com areia fina e carvão mineral 
ou carvão vegetal, na maioria das vezes. 
 
De acordo com o Instituto Aço Brasil (2023), na indústria de processos 
siderúrgicos, as usinas são classificadas em função de seus processos 
produtivos, divididas em seis grandes grupos. 
 
 Integradas → Participam de todo o processo produtivo e produzem aço, 
operando as três fases básicas (redução, refino e laminação). 
 Semi-integradas → Operam duas fases: refino e laminação. 
 Não integradas → Operam apenas uma fase do processo: processamento 
(laminação ou trefilas) ou redução. 
 Laminação → Operam onde estão os relaminadores, geralmente de 
placas e tarugos, adquiridos de usinas integradas ou semi-integradas e 
os que relaminam material sucatado. 
 Trefilação → Existem as trefilarias, que são unidades que dispõem apenas 
de trefilas, em que produtores de arames e barras utilizam o fio-máquina 
como matéria-prima. 
 Redução → Tem-se a fase da redução que ocorre a produção de ferro-
gusa, em que é comum usar carvão vegetal em altos-fornos para redução 
do minério. 
 
A fabricação do aço pode ser dividida em uma preparação inicial e quatro etapas: 
preparação da carga, redução, refino e laminação. 
 
Processo de produção do aço. 
 
 
 
Veja o detalhamento de cada etapa: 
 Preparação da carga 
Nesta etapa, grande parte do minério de ferro (finos) é aglomerada 
utilizando-se cal e finos de coque. O produto resultante é chamado de 
sinter. Assim, o carvão é processado na coqueria e transforma-se em 
coque. 
 Redução 
Nesta segunda etapa, as matérias-primas, agora preparadas, são 
carregadas no alto-forno. Assim, o oxigênio é aquecido a uma 
temperatura de 1000 °C, e é soprado pela parte de baixo do alto-forno, de 
forma que o carvão em contato com o oxigênio produz calor, que funde a 
carga metálica e dá início ao processo de redução do minério de ferro em 
um metal líquido: o ferro-gusa. A gusa pode ser entendida como uma liga 
de ferro e carbono com um teor de carbono muito elevado. 
 Refino 
Nesta terceira etapa, as aciarias a oxigênio ou elétricas são utilizadas para 
transformar o ferro-gusa líquido ou sólido e a sucata de ferro e aço em 
aço líquido. Assim, o carbono contido no ferro-gusa é removido 
juntamente com impurezas, logo, a maior parte do aço líquido é 
solidificada em equipamentos de lingotamento contínuo para produzir 
semiacabados, lingotes e blocos. 
 Laminação 
Nesta última etapa, os semiacabados, lingotes e blocos são processados 
por equipamentos chamados laminadores e transformados em uma 
grande variedade de produtos siderúrgicos, cuja nomenclatura depende 
de sua forma e/ou composição química. 
 
Além da fabricação do aço com matéria-prima nova, é possível obter o aço a 
partir do processo de reciclagem. No geral, o aço pode ser considerado um dos 
materiais mais recicláveis e reciclados do mundo. 
 
A produção de aço com a utilização de sucata proporciona vantagens: reduz o 
consumo de matérias-primas não renováveis, permite a economia de energia e 
evita a necessidade de ocupação de áreas para o descarte de produtos 
obsoletos. 
 
Elementos estruturais, ou qualquer produto de aço não reciclado para a 
produção de novos elementos de aço, quando chegam ao final da vida útil ou 
perdem sua finalidade, são transformados em sucata, que pode ser empregada 
na fabricação de novos produtos siderúrgicos. 
 
Como as estruturas em aço possuem as ligações parafusadas, permitem serem 
desmontadas e reaproveitadas em outro local ou de outra maneira. 
 
As duas características, reciclagem e reaproveitamento, são fundamentais para 
que a construção com aço seja considerada sustentável. 
 
No Brasil, quanto se trata das especificações para elementos estruturais em aço 
e suas ligações, deve-se seguir as orientações e diretrizes especificadas na 
Norma da ABNT NBR 8800:2008, confirmada em 2018. Essa norma pode ser 
aplicada a edificações habitacionais, comerciais, industriais e públicas, além de 
passarelas de pedestres e suportes de equipamentos. 
 
Como visto, a fabricação do aço pode ser dividida em quatro etapas: preparação 
da carga, redução, refino e laminação. A partir desse processo, e seguindo as 
diretrizes da NBR 8800:2008 e demais normas sobre as propriedades do aço 
estrutural é possível produzir os elementos estruturais em aço que são utilizados 
na construção civil. 
 
 
 
Segundo Fakury et al. (2016), para fabricação desses elementos é necessário 
que eles sejam indistintamente submetidos a tensões normais de tração e 
compressão, pois o aço é um material que se comporta muito bem sob essas 
duas tensões, embora sob compressão os elementos sejam suscetíveis a 
problemas de instabilidade. 
 
Assim, para ser considerado como aço estrutural, os elementos devem atender 
os requisitos determinados pela NBR 8800:2008, para uso em perfis, barras e 
chapas. 
 
De um modo geral, devem ser considerados os valores característicos ou 
nominais das propriedades mecânica dos materiais, conforme definidos e 
especificados pela norma. 
 
É possível verificar todas as definições e características para os aços estruturais 
e materiais de ligação pela NBR 8800:2008. Em geral, o aço estrutural possui 
designação específica. Normalmente, esses produtos são especificados pela 
American Society for Testing and Materials (ASTM). 
 
Encontra-se aço para: 
 
 Perfis, barras e chapas; 
 Aços fundidos e forjados; 
 Parafusos, porcas e arruelas; 
 Eletrodos, arames e fluxos para soldagem; 
 Conectores de cisalhamento; 
 Aço de forma para laje mista. 
 
Os aços aprovados para serem utilizados como perfis, barras e chapas devem 
possuir resistência ao escoamento máximo de 450 MPa e a relação entre as 
resistências à ruptura e ao escoamento não podem ser inferiores a 1,18. 
 
Os aços ditos estruturais podem ser classificados em três grupos principais, 
conforme a tensão de escoamento mínima especificada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tipos de aço estruturais 
Segundo Pfeil (2009), os aços utilizados em estruturas são divididos em dois 
grupos em função da composição química que são os aços-carbono e aços de 
baixa liga. Os dois tipos de aço podem receber tratamentos térmicos que 
modificam suas propriedades mecânicas. 
 
Os tipos mais usados na construção civil são os aços-carbono. Nesse tipo de 
aço, o aumento de resistência em relação ao ferro puro é produzido pelo carbono 
e, em menor escala, pelo manganês. Além disso, o aumento de teor de carbono 
permite elevar a resistência do aço, porém, diminui a sua ductilidade. 
 
Os principais tipos de aço-carbono usados em estruturas, segundo os padrões 
da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), da ASTM e das Normas 
Europeias (EN) são os apresentados no Anexo A – Aços estruturais e materiais 
de ligação da NBR 8800:2008 e indicados a seguir. É possível observar os aços 
estruturais de especificação ASTMmais usados no Brasil. 
 
 
 
Veja a seguir, os aços estruturais de especificação ASTM: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Segundo Fakury et al. (2016), além dos aços estruturais normatizados pela 
ABNT e pela ASTM, indicados na imagem, a NBR 8800:2008 permite o uso de 
outros, desde que atendam às condições relacionadas às propriedades 
mecânicas especificadas na norma. 
 
As usinas siderúrgicas brasileiras produzem aços estruturais baseados em 
especificações próprias que são utilizados com frequência nas construções. 
Alguns desses aços são fornecidos na forma de chapas, produzidos pela 
Usiminas e CSN. 
 
Vantagens do aço estrutural 
A utilização do aço como material estrutural apresenta várias vantagens, seja em 
elementos puramente de aço, seja naqueles mistos de aço e concreto. Entre as 
principais vantagens, Fakury (2016) destaca: 
 
 Elevada resistência 
O aço é o material estrutural que possui maior índice de resistência. Por 
esse motivo, os elementos estruturais de aço têm seção transversal com 
dimensões menores que outros materiais. 
 
 
 
 Elevada ductilidade 
Os aços estruturais são materiais que possuem elevada ductilidade, o que 
faz que sejam resistentes a impactos e, em pontos de alta concentração 
de tensões, que estas se redistribuam pelo elemento. 
 Alto grau de confiança 
O aço é um material homogêneo e isotrópico, com características 
mecânicas bem definidas. 
 Canteiro de obras menor, limpo e organizado 
Em uma construção com elementos estruturais puramente de aço, a 
dispensa de escoramento e formas e a ausência de manuseio de 
materiais diferentes reduzem a área necessária ao canteiro de obras e à 
estocagem e colaboram para manter o canteiro limpo, organizado e sem 
entulhos. 
 Facilidade de reforço e ampliação 
A obra executada com perfis de aço pode ser facilmente reforçada ou 
ampliada, em caso de necessidade. 
 Reciclagem e reaproveitamento 
O aço está entre os materiais mais recicláveis e reciclados do mundo. 
 Rapidez de execução 
Como a estrutura metálica é composta de peças pré-fabricadas, com 
dimensões precisas, a montagem é executada com grande rapidez, sem 
ser afetada por chuvas. 
 
 
 
Propriedades do aço 
 
Requisitos necessários para aços estruturais de perfil 
 
 
O aço é um dos materiais mais versáteis e mais importante das ligas 
metálicas. Esse material pode ser produzido em uma grande variedade, 
alterando seus tipos e formas, em função de sua aplicação, de modo a 
atender às especificações desejadas, garantido sempre a eficiência 
estrutural do material produzido. 
 
O aço pode ser entendido como uma liga metálica que contém 
normalmente ferro, carbono e outros elementos em pequenas 
quantidades, de maneira que sua classificação deverá ser feita em função 
da quantidade de carbono presente na composição. 
 
 
 
 
Essa variação na quantidade de carbono no aço influencia em 
propriedades como ductilidade, tenacidade, resistência, dureza etc. De 
acordo com sua aplicação, essa concentração de carbono poderá ser 
maior ou menor, em função da necessidade contínua de adequação do 
produto às exigências de aplicações específicas que vão surgindo no 
mercado, ou seja, a variação do tipo de aço pode ocorrer pelo controle da 
composição química, pela garantia de propriedades específicas ou, ainda, 
na forma final (chapas, perfis, tubos, barras etc.). 
 
Os aços-carbono possuem em sua composição apenas quantidades 
limitadas dos elementos químicos carbono, silício, manganês, enxofre e 
fósforo. Outros elementos químicos existem apenas em quantidades 
residuais. 
 
 
 
Os aços estruturais são classificados em função da qualidade 
proporcionada pela composição química, e podem ser denominados 
aços-carbono, aços de baixa liga e alta resistência mecânica. 
 
A ABNT NBR 8800:2008 prevê algumas exigências para garantir que os 
aços possam ser denominados estruturais: 
 
Essas especificações impostas pela norma têm como objetivo principal 
garantir a validade de determinadas prescrições, relacionadas 
principalmente com questões de soldabilidade e ductilidade do aço. 
 
Segundo Fakury (2016), os aços estruturais devem possuir em sua 
composição química uma porcentagem de ferro superior a 95%, e 
carbono em uma porcentagem máxima de 0,29%. Para complementar a 
composição química dos aços estruturais, esse elemento deve possuir 
outros elementos químicos em pequenas quantidades. 
 
No caso dos aços de baixa liga e alta resistência mecânica, Fakury (2016) 
explica que o teor de carbono fica entre 0,05% e 0,25% e de manganês 
inferior a 2%, acrescidos de elementos de liga, como cobre, níquel, cromo, 
nióbio, vanádio, molibdênio e titânio, entre outros, que melhoram suas 
propriedades mecânicas. 
 
Esses aços foram desenvolvidos para proporcionar propriedades 
mecânicas superiores às dos aços-carbono, com baixo custo de 
produção, tendo resistência ao escoamento situada entre 275 MPa e 450 
MPa. Importante ressaltar que esses aços também podem ser 
denominados como aços microligados ou simplesmente aços de alta 
resistência. 
 
Alguns elementos devem ser acrescentados em porcentagens 
controladas, visto que são prejudiciais, como o enxofre e o fósforo, 
provenientes do processo de fabricação. Porém, existem outros 
elementos que são adicionados de forma intencional, como é o caso de 
manganês, silício, cobre, cromo, nióbio, vanádio, níquel, titânio e 
molibdênio, a fim de melhorar determinadas propriedades mecânicas ou 
a durabilidade do aço. 
 
Zacarias e Gilnei (2004) apresentam uma relação entre os elementos que 
compõem a liga de aço atrelado às propriedades mecânicas do aço, a fim 
de demostrar como a composição química influencia nas características 
para aplicações do aço estrutural. 
 
 
 
 
A ABNT NBR 8800:2008 apresenta uma relação dos aços normatizados 
para uso estrutural em perfis de seção aberta e chapas grossas. Esses 
perfis devem atender às condições relacionadas às propriedades 
mecânicas exigidas pela ABNT NBR 8800:2008, ou seja, fy ≤ 450 MPa e 
a relação fu / fy ≥ 1,18. Os aços com resistência ao escoamento inferior a 
 250 MPa não são relacionados. 
 
Segundo Fakury (2016), a ABNT NBR 8800:2008 permite o emprego de 
aços estruturais de especificação norte-americana ASTM, e os mais 
comuns no Brasil, usados na fabricação de chapas, perfis de seção aberta 
e barras redondas lisas. 
 
 
 
 
 
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. 
A NBR 7007:2022 apresenta em seus requisitos gerais a classificação do aço de 
acordo com o grau do aço, que visa identificar a faixa de composição química do 
aço. 
 
O tipo identifica o processo de desoxidação utilizado e a classe é utilizada para 
descrever outros atributos, como nível de resistência e acabamento superficial. 
 
Assim, de acordo com as propriedades mecânicas do aço, a norma o classifica 
em: 
 
 BR 190 
 MR 250 
 AR 350 
 AR 415 
 AR 350 COR 
 
Em que BR significa baixa resistência, MR significa média resistência, AR 
significa alta resistência e COR significa maior resistência frente à corrosão 
atmosférica. 
 
Graus diferentes de um mesmo aço indicam variações na composição química, 
que alteram suas propriedades mecânicas e seu comportamento, tornando-o 
mais ou menos adequado para determinadas aplicações. 
 
 
 
Propriedades mecânicas 
 
Quando se trata de produtos siderúrgicos voltados para a construção civil, o 
principal objeto são os denominadosaços estruturais de média e alta resistência 
mecânica. Esse termo de aços estruturais é referente à designação de todos os 
aços que, devido à sua resistência, ductilidade e a outras propriedades, são 
adequados para a utilização em elementos da construção sujeitos a 
carregamento. 
 
Nas propriedades mecânicas, os aços estruturais devem ter nível apropriado de 
resistência mecânica, ductilidade, tenacidade, resiliência, soldabilidade, dureza 
superficial e homogeneidade. No que se refere à durabilidade, é necessário que 
tenham um padrão mínimo de resistência à corrosão. Além disso, os aços 
estruturais devem ter custo competitivo para utilização na construção civil. 
Fakury (2016) explica que para a obtenção das propriedades mecânicas dos 
aços estruturais relacionadas ao comportamento sob tensão normal, devem ser 
realizados ensaios de tração, à temperatura atmosférica, de corpos de prova 
apropriados isentos de tensão residual. 
 
A partir desse ensaio, é possível obter os diagramas de tensão X deformação: 
 
 
 
 
É possível observar na imagem que o material está inicialmente em regime 
elástico e depois em regime plástico, que se subdivide nas fases de escoamento 
e encruamento. 
 
Nesse diagrama tensão-deformação do aço, fu representa a resistência de 
ruptura do aço à tração ou limite de resistência à tração, fy a resistência ao 
escoamento do aço à tensão normal ou limite de escoamento, e fp o limite de 
proporcionalidade. 
Para efeito de cálculo para os aços aqui relacionados devem ser adotados os 
seguintes valores de propriedades mecânicas, conforme especificações da NBR 
8800:2022: 
 
Assim, é necessário entender quais são as principais propriedades mecânicas 
que devem ser observadas para verificação das características e 
comportamento dos aços, principalmente, dos aços estruturais. Pfeil (2009) 
destaca algumas propriedades importantes: 
 Ductibilidade → É a capacidade de o material apresentar grandes 
deformações, sem romper, sob a ação de cargas normalmente elevadas. 
Os aços dúcteis, quando sujeitos a tensões locais elevadas sofrem 
deformações plásticas capazes de redistribuir as tensões. 
 Fragilidade → Pode ser entendida como o oposto da ductilidade. Os aços 
podem se tornar frágeis pela ação de diversos agentes: baixas 
temperaturas ambientes, efeitos térmicos locais causados, por exemplo, 
por solda elétrica, fogo, entre outros. 
 Resiliência → É a capacidade de absorver energia mecânica em regime elástico, 
ou, o que é equivalente, a capacidade de restituir energia mecânica absorvida. 
 Tenacidade → É a energia total, elástica e plástica que o material pode absorver 
por unidade de volume até a sua ruptura. 
 Dureza → É a resistência ao risco ou abrasão. Na prática, mede-se pela resistência 
que a superfície do material oferece à penetração de uma peça de maior dureza. 
 Fadiga → Pode haver ruptura em tensões inferiores às obtidas em ensaios 
estáticos quando as peças metálicas trabalham sob efeito de esforços repetidos 
em grande número. Esse efeito denomina-se fadiga do material. 
 Temperatura → As temperaturas elevadas reduzem as resistências ao 
escoamento (fy) e ruptura (fu), bem como o módulo de elasticidade E. Após 100º 
C, os aços tendem a perder o limite de escoamento bem definido, tornando o 
diagrama arredondado. Em temperaturas mais elevadas, acima de 250º C 
começa a ocorrer a fluência nos aços. 
 Corrozão → É o processo de reação do aço com alguns elementos presentes no 
ambiente em que se encontra exposto, sendo o produto dessa reação muito 
similar ao minério de ferro. A corrosão promove a perda de seção das peças de 
aço, podendo se constituir em causa de colapso. 
 
Com base nas propriedades mecânicas do aço, a NBR 7007:2022 relaciona as 
propriedades mecânicas na condição de aço laminado, conforme especificações 
da ABNT NBR ISO 6892-1: 
 
 
 
Processo siderúrgico do aço 
 
 
 
 
Os denominados produtos siderúrgicos são produzidos pelas usinas 
siderúrgicas. Essas usinas compreendem locais em que o aço e ferro-gusa são 
criados a partir do aquecimento do minério de ferro bruto e outros materiais. 
Dependendo da etapa de produção, o ferro-gusa é produzido pelos altos-fornos 
e o aço pelos conversores. 
 
As usinas siderúrgicas brasileiras podem ser representadas por 15 empresas 
privadas controladas por 12 grupos empresariais, que operam 31 usinas, entre 
as quais destacamos Aperam, ArcelorMittal Brasil, Aço Verde do Brasil, CSN, 
CSP, Gerdau, Cosipa, Grupo Simec, Sinobras, ThyssenKrupp, Ternium, 
Usiminas, Vallourec (VSB Tubos e V&M Brasil), Villares Metals. 
 
As usinas siderúrgicas no Brasil estão distribuídas em dez estados, com maior 
concentração na região Sudeste. Segundo a CNI (2017), 92% da produção de 
aço é realizada nessa região. 
 
 
 
 
 
De acordo com o Instituto Aço Brasil, a indústria do aço no Brasil foi responsável 
pela produção, em 2021, de 36,1 milhões de toneladas de aço bruto, levando o 
país a ocupar a 9ª posição no ranking da produção mundial, sendo que o Brasil 
segue como o maior produtor de aço na América Latina. 
 
As siderúrgicas nacionais dispõem de tecnologias avançadas de produção e 
beneficiamento, com potencial para fabricar os mais diversos produtos 
siderúrgicos. Os principais são os semiacabados, os longos e os planos, sendo 
que todos esses são produzidos a partir do aço bruto. 
 
As principais premissas para os aços serem designados à aplicação estrutural é 
que eles possuam elevada tensão de escoamento, elevada tenacidade, boa 
soldabilidade, homogeneidade microestrutural, suscetibilidade de corte por 
chama sem endurecimento e boa trabalhabilidade em operações, tais como 
corte, furação e dobramento, sem que se originem fissuras ou outros defeitos. 
Porém, o aço pode ser de diversas maneiras. 
 
Pode-se dizer que o aço está presente no cotidiano das pessoas das mais 
diversas formas possíveis, e, por isso, muitas vezes, torna-se invisível. Vejamos 
a seguir alguns exemplos dos setores em que ele está presente: 
 
 Utilidade doméstica - Pode-se destacar o aço empregado com uso em 
forma de utensílios domésticos, em locais como moradias de pessoas, 
restaurantes, cozinhas industriais, hospitais, laboratórios e empresas em 
geral. Esse tipo de aço possui propriedades, como a resistência a baixas 
e altas temperaturas, superfície que evita o acúmulo de resíduos, 
composição química que o impede descascar, longa durabilidade e baixo 
custo de manutenção; 
 Meios de Transporte - O aço faz parte da composição básica dos veículos, 
como carros, caminhões, ônibus, trens, metrôs, navios, bicicletas e 
motocicletas; 
 Embalagens e recipientes - O aço é aplicado na conservação e no 
transporte de alimentos, em produtos químicos, agrícolas, tintas, gases 
de cozinha e industriais. Especialmente em relação aos alimentos, o aço 
evita a contaminação, assegurando a sua qualidade; 
 Produção e transmissão de energia - É aplicado em hidrelétricas, 
termelétricas e nucleares, torres de transmissão, transformadores, cabos 
elétricos, plataformas, tubulações, equipamentos de prospecção e 
extração de petróleo, assim como em perfuratrizes, esteiras e caçambas 
das minas de carvão; 
 Setor agrícola - Pode-se dizer que sua eficiência está diretamente 
relacionada ao consumo de aço, ou seja, todos os equipamentos 
utilizados para preparo da terra, semeadura, colheita, armazenagem e 
transporte levam aço; 
 Construção civil - Estando presente como parte das obras ou como 
material principal. O sistema construtivo em aço permite liberdade no 
projeto de arquitetura, maior área útil, flexibilidade, compatibilidade com 
outros materiais, menor prazo de execução, racionalização de materiais 
e mão de obra, alívio de carga nas fundações, garantia de qualidade, 
maior organização nos canteiros de obras e precisão construtiva. 
 
Existe uma variedade muito grande de formas etipos de produtos de aço. Essa 
grande variedade dos aços disponíveis no mercado deve-se ao fato de cada uma 
de suas aplicações demandar alterações na composição e forma. 
 
Segundo o Instituto Aço Brasil, o aço pode variar em relação à composição 
química, ao processamento e aos controles e ensaios de sua utilização final. As 
quatro classificações do aço são: 
 
 Aços-carbono 
 Aços ligados/ especiais 
 Aços construção mecânica 
 Aços ferramenta 
 
O aço também pode ser classificado quanto à forma geométrica, sendo dividido 
em categorias: 
 
 Semiacabados - Produtos oriundos de processo de lingotamento contínuo 
ou de laminação de desbaste, destinados a posterior processamento de 
laminação ou forjamento a quente. 
- Placas 
- Blocos 
- Tarugos 
 
 Produtos planos - Produtos siderúrgicos, resultado de processo de 
laminação, cuja largura é extremamente superior à espessura (L > E), e 
são comercializados na forma de chapas e bobinas de aços-carbono e 
especiais. 
 
- Não revestidos, em aços-carbono 
- Revestidos, em aços-carbono 
- Em aços especiais 
 
 Produtos longos - Produtos siderúrgicos, resultado de processo de 
laminação, cujas seções transversais têm formato poligonal e seu 
comprimento é extremamente superior à maior dimensão da seção, sendo 
ofertados em aços-carbono e especiais. 
 
Em aços-carbono: 
 
- Perfis leves (h < 80 mm) 
- Perfis médios (80 mm < h ≤ 150 mm) 
- Perfis pesados (h > 150 mm) 
- Vergalhões 
- Fio-máquina (principalmente para arames) 
- Barras (qualidade construção civil) 
- Tubos sem costura 
- Trefilados 
 
Em aços ligados/ especiais: 
 
- Fio-máquina (para parafusos e outros) 
- Barras em aços construção mecânica 
- Barras em aços ferramenta 
- Barras em aços inoxidáveis e para válvulas 
- Tubos sem costura 
- Trefilados 
 
Esses vários produtos apresentados anteriormente são produzidos por distintas 
usinas siderúrgicas distribuídas pelo Brasil. O Instituto Aço Brasil faz uma relação 
entre os produtos siderúrgicos produzidos versus as empresas responsáveis por 
sua produção. 
 
Os aços estruturais são normalmente fornecidos em forma de perfis, chapas, 
barras, fios e cordoalhas, sendo que os elementos estruturais das estruturas 
metálicas são constituídos primordialmente por perfis metálicos. Assim, é 
importante conhecer as principais características e a nomenclatura desses 
elementos. 
 
 
 
Especificação de chapas 
 
As chapas podem ser entendidas como elementos planos de seção retangular, 
utilizados como componentes de perfis soldados. 
 
 
Em geral, as chapas podem ser divididas em dois grupos: 
 
1. Chapas grossas - Possuem espessura igual ou superior a 4,75 mm; 
 
2. Chapas finas - Possuem espessura inferior a 4,75 mm. 
 
 
 
Veja a seguir as espessuras comerciais: 
 
 
As chapas também são elementos laminados com espessuras variadas e 
resistências variadas. A nomenclatura das chapas é feita em função da 
espessura ou de sua resistência. 
 
 
Na imagem, pode-se verificar que a nomenclatura será CH 8, ou seja, CH indica 
que é uma chapa e a numeração indica que a chapa tem 8,0 mm de espessura. 
 
As chapas possuem dimensões padronizadas, principalmente, aquelas mais 
usuais no mercado. 
 
 
 
Especificação de barras 
 
As barras são produtos obtidos pelo processo de laminação, e podem possuir 
diferentes tipos de seções, como as barras circulares ou redondas, barras 
quadradas e as barras retangulares ou chatas. 
 
 
 
Cada tipo de barra terá a determinação da nomenclatura, conforme a geometria. 
 
Barras circulares: a referência é feita pelo seu diâmetro (d ou Ø); 
Barras quadradas: a referência é feita tomada pela sua largura (b); 
Barras chatas: é necessário utilizar sua seção transversal (largura x espessura 
→ b x t). 
 
Como vemos na imagem a seguir: 
 
 
As barras são elementos reticulados de seção maciça, retangular ou circular. As 
barras redondas são fabricadas, principalmente, com aço ASTM A36. 
 
 
Barras com outras formas de seção transversal, como as chatas e as quadradas, 
também são produzidas, mas possuem uso estrutural bastante restrito. 
 
No caso das barras redondas, é possível encontrar barras redondas lisas e 
barras redondas nervuradas. Essas barras são classificadas pelas suas 
dimensões, massas e as áreas da seção transversal, conforme veremos nas 
imagens a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
Veja agora a imagem referente às espessuras comerciais e massa das barras 
nervuradas: 
 
 
Especificação de tubos 
 
Segundo Pfeil (2009), os tubos são elementos ocos, de seção circular, retangular 
ou quadrada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Eles podem ser produzidos em laminadores especiais (tubos sem costura) ou 
com chapa dobrada e soldada (tubos com costura). 
 
Segundo o Centro Brasileiro da Construção em Aço (CBCA), os tubos com 
costura são feitos a partir da conformação mecânica de chapas em calandras, 
prensas ou perfiladeiras especiais (produção contínua) e solda, ou seja, os tubos 
de aço com costura são feitos a partir de uma chapa de metal. 
 
 
No caso dos tubos sem costura sua obtenção depende de cilindros que são 
aquecidos e ficam ocos para serem perfurados posteriormente. O tubo de aço 
sem costura não passa por soldagem de qualquer tipo; por isso, favorece a 
canalização de outros materiais que funcionam por pressão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os tubos como elementos reticulados de seção vazada, retangular ou circular, 
podem ser utilizados como tirantes, elementos de treliça e elementos de 
contraventamento, conforme veremos a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Especificação de perfis laminados, soldados e formados a frio 
Os perfis estruturais de aço previstos pela ABNT NBR 8800:2008 são os mais 
aplicados nas obras de construção civil brasileira, e podem ser classificados 
segundo o modo de obtenção. 
 
A classificação quanto ao modo de fabricação se divide em: 
 
 Perfis laminados obtidos por laminação a quente; 
 Perfis soldados obtidos por soldagem de chapas; 
 Perfis formados a frio obtidos por conformação mecânica de chapas em 
dobradeiras ou em perfiladeiras. 
 
Segundo Fakury (2016), os perfis laminados que mais são aplicados na 
construção civil são os perfis de seção aberta. Esses perfis são produzidos pelos 
denominados laminadores (Processo de transformação mecânica.), que 
garantem a produção de perfis de grande eficiência estrutural, em forma de H, I, 
C, L (Tipos de perfis laminados), os quais são denominados correntemente perfis 
laminados, e possuem uma padronização quanto às dimensões do perfil. 
 
 
akury (2016) explica que os perfis laminados são fabricados por diversas 
empresas brasileiras, como Gerdau e ArcelorMittal, com vários aços estruturais, 
mas principalmente com aço ASTM A36. 
 
Perfil I 
É especificado pelo seu símbolo (I), seguido da altura (d), em milímetros, e da 
massa por unidade de comprimento, em quilogramas por metro, como, por 
exemplo: I 127x14,8. 
 
Perfil U 
Produzido com vários aços, mas principalmente com ASTM A36. Pode ser 
empregado em pilares de estruturas pouco carregadas, em componentes de 
treliças, em terças e travessas de tapamento e em degraus e vigas (longarinas) 
de escadas. O perfil U é especificado pelo seu símbolo (U), seguido da altura 
(d), em milímetros, e da massa por unidade de comprimento, em quilogramas 
por metro, como, por exemplo: U 152,4x12,2. 
 
Cantoneira 
São perfis leves, empregados principalmente como componentes de treliça e 
como elementos de contraventamento, situações em que a solicitação 
predominante é de tração ou de compressão axial. A especificação das 
cantoneiras é feita pelo seu símbolo (L), seguido pelo comprimento das abas (b) 
e pela espessura (t), em milímetros, como, por exemplo: L 60x4. 
 
Perfil H 
São mais indicados para trabalharcomo barras comprimidas, especialmente, 
como pilares. Esses perfis têm altura variando entre 150 mm e 360 mm e devem 
ser especificados pela letra W ou pelas letras HP, seguidas da altura nominal, 
em milímetros, e da massa por unidade de comprimento, em quilogramas por 
metro, como, por exemplo: W 310x93. 
 
 
 
 
 
 
 
Perfil soldado 
Formado por dois ou mais unidos continuamente entre si, por meio de solda 
elétrica. Esses perfis podem ser de formato I ou H duplamente simétrico, perfil I 
monossimétrico, perfil caixão e perfil. Existem dois tipos de perfis soldados: 
Perfis soldados com eletrodo (cordão de solda) e perfis soldados por alta 
frequência (eletro fusão). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os perfis soldados são mais comuns que os perfis I ou H. São constituídos por 
três chapas cortadas nas dimensões apropriadas e sua nomenclatura pode ser 
obtida conforme vemos na imagem. 
 
Perfil formado a frio 
Suas especificações são regulamentadas pela ABNT NBR 14762:2010. 
Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio. 
No geral, os perfis formados a frio são obtidos pelo dobramento, em prensa 
dobradeira, de tiras cortadas de chapas ou bobinas, ou por conformação 
contínua em conjunto de matrizes rotativas, a partir de bobinas laminadas a frio 
ou a quente, revestidas ou não, sendo ambas as operações realizadas com o 
aço em temperatura ambiente. 
 
Existem alguns tipos de perfis formados a frio mais usuais, observe na imagem: 
É importante observar que os perfis laminados, soldados e formados a frio 
podem ser classificados de duas maneiras diferentes, observando a sua forma: 
 
 
 
Sistemas estruturais: conceitos fundamentais 
 
Sistema estrutural pode ser entendido como o conjunto de elementos estruturais 
conectados entre si e dispostos de modo a garantir estabilidade global à 
estrutura. Nesse caso, o que diferencia um sistema estrutural de outro é a forma 
como a estabilidade global é garantida. 
 
Os sistemas básicos ou subsistemas são os subconjuntos estáveis do sistema 
estrutural formados por um ou mais elementos. Assim, pode-se dizer que os 
elementos estruturais são divididos em elementos tracionados ou tirantes, 
elementos comprimidos ou pilares, elementos fletidos ou vigas, elementos 
fletidos comprimidos ou viga-pilar. 
 
Veja agora exemplos de sistemas básicos em duas partes 
 
Parte 01: 
 
 
Parte 02: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os sistemas estruturais são formados, em geral, a partir da associação de 
sistemas básicos ou subsistemas, ou seja, pode-se dizer que os sistemas 
estruturais dos edifícios são formados, principalmente, por componentes 
estruturais horizontais (vigas) e verticais (pilares) e as cargas horizontais devidas 
à ação dos ventos têm sempre uma grande influência no seu dimensionamento. 
 
Assim, os principais componentes estruturais dos edifícios são: 
 
 Pilares externos e internos; 
 Vigas principais e secundárias (alma cheia e ou treliça); 
 Contraventamentos; 
 Lajes; 
 Painéis. 
 
Veja na imagem a seguir: 
 
 
A escolha do sistema estrutural para dar sustentação ao edifício é de 
fundamental importância para o resultado do conjunto da obra, sobre os 
aspectos de peso das estruturas, da facilidade de fabricação, da rapidez de 
montagem e, consequentemente, do custo final da estrutura. 
 
Do ponto de vista da tipologia das estruturas, as edificações usuais construídas 
com estrutura de aço podem se agrupar em edifícios de andares múltiplos, 
residências unifamiliares e edifícios de pequeno porte, galpões e coberturas de 
grandes vãos. Além deles, temos pontes, viadutos, passarelas e torres. 
 
Como os sistemas estruturais são formados, em geral, a partir da associação de 
sistemas básicos ou subsistemas, a tipologia das estruturas usuais construídas 
com estrutura de aço pode ser reunida em quatro grupos. 
 Edifícios de andares múltiplos 
 residências unifamiliares e edifícios de pequeno porte 
 Galpões 
 Coberturas de grandes vãos 
Edifícios de andares múltiplos 
O sistema estrutural de edifícios de andares múltiplos é produzido por 
associação de quadros (vigas associadas a pilares) com treliças, vigas isoladas, 
tirantes, escoras, cabos e arcos. 
 
 A estabilidade vertical é garantida por quadros estáveis, por treliças ou 
por elementos rígidos de concreto armado. 
 A estabilidade horizontal é garantida pelas lajes de concreto armado ou 
protendido, que funcionam como diafragmas horizontais. 
 
Sistema de quadros rígidos 
São quadros rígidos associados entre si ou com outros elementos. 
Normalmente, os quadros verticais transversais são compostos pelos pilares e 
vigas ligadas rigidamente nos nós. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistema de quadros contraventados 
Combinando uma estrutura em quadro rotulado ou rígido com uma treliça 
vertical, tem-se um aumento da sua rigidez. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistemas com núcleo rígido ou núcleo de cisalhamento 
Em edifícios mais altos, o quadro rígido apresenta, quando submetido a cargas 
horizontais, grandes deformações. Assim, introduzindo o núcleo de concreto, a 
resistência lateral é aumentada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistemas com paredes de cisalhamento 
Também são sistemas alternativos que dispensam ou reduzem os 
contraventamentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistemas com pisos suspensos 
São variações dos sistemas com núcleo ou paredes de cisalhamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistemas com treliças alternadas 
São treliças associadas com pilares e vigas isoladas; as treliças garantem a 
estabilidade do conjunto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistemas tubulares 
São pilares associados com vigas formando um ou mais tubos engastados no 
solo. Esses sistemas são ideais para edifícios muito altos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Edifícios de pequeno porte e residências unifamiliares 
Esse tipo de sistema também pode ser feito com a associação de quadros e/ou 
de painéis estruturais, com treliças, vigas isoladas, tirantes, escoras, cabos e 
arcos. 
 
A estabilidade vertical é garantida por quadros estáveis, por paredes estruturais, 
por treliças ou por elementos rígidos de concreto armado. 
A estabilidade horizontal é garantida pelas lajes de concreto ou de madeiras 
especiais. 
A cobertura de residências unifamiliares é, em geral, composta por 
engradamento estável. Os sistemas utilizados em edifícios de andares múltiplos 
são usuais em edifícios de pequeno porte, a menos dos sistemas tubulares. Além 
desses, utiliza-se, ainda, o sistema de paredes estruturais, conhecido como Light 
Steel Framing (LSF). 
 
 
 
 
Galpões 
Cada galpão é um conjunto de quadros estáveis (pórticos do galpão) dispostos 
ao longo do seu comprimento e interligados por outros subsistemas, em geral 
composto por vigas, treliças e tirantes, em que a largura do quadro é denominada 
vão do galpão. 
 
A estabilidade vertical ao longo do vão é garantida pelos quadros estáveis e ao 
longo do comprimento por contraventamentos (tirantes). 
A estabilidade horizontal normalmente é garantida por contraventamentos 
(tirantes) nos planos da cobertura. 
Assim, pode-se dizer que todo galpão deverá possuir elementos básicos para 
compor sua estrutura. 
 
 
 
 
Em resumo, a estrutura de um galão é composta pelos seguintes elementos 
 
Além desses elementos, usa-se, nos galpões, tirantes e escoras auxiliares, 
denominados agulhas, que servem para reduzir o comprimento de flambagem 
de terças e vigas de tapamento frontal e lateral. 
 
A classificação dos galpões obedece a alguns critérios nos quais pode-se 
destacar a classificação quanto ao número de vãos e quanto à forma. 
 
Classificação quanto ao número de vãos 
 
Classificação quanto a forma 
 
 
Veja agora a imagem que ilustra a tipologia de galpões: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Coberturas de grandes vãos 
Para coberturade galpões com grandes vãos, temos dois sistemas: 
 
1. Sistemas espaciais: São aqueles que utilizam a aplicação de treliças 
espaciais associadas entre si ou com outros elementos. 
2. Sistemas planos: Possuem treliças planas associadas entre si ou com 
outros elementos. 
 
 
 
 
Meios de ligações → A ligação ou conexão pode ser compreendida como todo e 
qualquer detalhe construtivo que promova a união de elementos da estrutura 
entre si. No caso das estruturas em aço, as conexões mais importantes são as 
seguintes: 
 
 
 
Além das ligações estruturais, ainda existem ligações não estruturais, como, por 
exemplo, entre a estrutura e as vedações e os caixilhos. 
 
As ligações são constituídas dos denominados meios de ligação e os elementos 
de ligação. Os meios de ligação podem ser entendidos como os componentes 
de união dos elementos estruturais. 
 
Atenção! 
É importante se atentar para a especificação do método de ligação entre os 
elementos, pois elementos e meios de ligação devem ser projetados para as 
condições de limites últimos e, sob certas condições, o dimensionamento 
também pode ser baseado em um estado limite de serviço. 
 
Dessa forma, é necessário conhecer os meios de ligação existentes e entender 
quais são suas características para ser possível especificar qual a melhor 
solução para cada caso. 
 
 
 
Solda elétrica 
A soldadura elétrica pode ser entendida como um meio de união, que consiste 
na fusão das peças de aço unidas por uma elevada temperatura provocada pelo 
arco elétrico e posterior arrefecimento. 
Importante observar também que existem quatro posições básicas principais de 
soldagem. 
 
 
Parafusos e pinos 
São dois os tipos de parafusos estruturais: os comuns e os de alta resistência. 
Segundo Fakury (2016), existem dois modos de aperto de parafusos. O aperto 
normal em que é garantido apenas o firme contato entre as partes unidas, e o 
aperto com protensão inicial, que é feito de maneira que o parafuso desenvolva 
em seu corpo uma força de protensão mínima. Destacam-se quatro tipos de furo 
usados nas ligações parafusadas. 
 
Chumbadores 
São utilizados na união de elementos de aço com elementos de concreto. As 
bases de pilar são constituídas por uma placa de base soldada na extremidade 
do pilar, fixada por chumbadores. Entre a face inferior da placa de base e a face 
superior do bloco de concreto, principalmente para nivelamento do pilar, coloca-
se uma camada de graute. Podem ser dos tipos: 
 
 Chumbador barra redonda rosqueada; 
 Chumbador de expansão por torque; 
 Chumbador químico. 
 
Conectores de cisalhamento 
São utilizados na união de elementos de aço com elementos de concreto. Nesse 
caso, as bases de pilar também podem ser formadas por barras de cisalhamento 
a um bloco de concreto da fundação. As forças de cisalhamento que atuam nas 
fundações podem ser absorvidas pelas barras de cisalhamento, que geralmente 
são chapas soldadas sob a placa de base e inseridas no bloco de concreto da 
fundação. 
 
 
Rebites 
São ligações utilizadas na união de elementos de aço entre si, constituídos de 
chapas finas. Os rebites são conectores instalados a quente, e o produto 
apresenta duas cabeças. Pelo resfriamento, o rebite aperta as chapas entre si. 
 
 
 
Elementos de ligação 
 
Elementos de ligação são os componentes auxiliares na ligação. No 
dimensionamento de uma ligação, devem ser verificados também os 
enrijecedores, as chapas de ligação, as cantoneiras, os consoles e todas as 
partes ligadas afetadas localmente pela ligação. Vamos conhecê-los! 
 
 
Enrijecedores 
Os enrijecedores são chapas soldadas aos elementos dos perfis, com o objetivo 
de proporcionar maior rigidez. No caso da colocação de enrijecedores 
transversais regularmente espaçados, é possível aumentar a capacidade 
resistente da alma à flambagem por cisalhamento, uma vez que ela fica 
subdividida em painéis de menores comprimentos, portanto, mais rígidos. 
 
 
Chapas de extremidade 
As chapas de extremidade são chapas soldadas nas extremidades dos perfis 
para auxiliar a sua ligação a outro elemento estrutural. As chapas de extremidade 
localizadas entre os pilares e as bases de concreto são chamadas de placas de 
base. 
 
 
Chapas de gusset 
Chapas de gusset (nesgas), são pequenas chapas utilizadas na união dos 
elementos componentes de treliças. 
 
 
 
 
 
 
Barras de cisalhamento 
São chapas soldadas às placas de base para ajudar a impedir os deslocamentos 
laterais dos pilares. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Consoles 
São conjuntos de chapas soldadas ligadas aos pilares ou às vigas, que servem 
de apoios excêntricos a outras vigas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cantoneiras e chapas de ligação 
Podem ser soldadas ou parafusadas nos elementos componentes de diferentes 
perfis, a fim de proporcionar a transmissão de esforços entre eles. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tipos de ligações 
 
Sabe-se que as ligações são compostas por elementos de ligação, como chapas 
e cantoneiras, meios de ligação, soldas e parafusos, por exemplo. Fakury (2016) 
afirma que é de suma importância que os elementos e meios de ligação sejam 
dimensionados aos estados limites últimos, de modo que possuam esforços 
resistentes de cálculo iguais ou superiores aos esforços solicitantes de cálculo. 
 
Além disso, os esforços solicitantes devem ser determinados a partir da análise 
da estrutura sujeita às combinações últimas de ações ou, em algumas situações, 
tomados como igual a um valor mínimo predeterminado, ou como uma 
porcentagem da capacidade resistente de uma das barras conectadas. Em 
determinadas condições, o dimensionamento também pode ter como base um 
estado limite de serviço. 
 
De acordo com o quanto a rotação relativa das barras conectadas é impedida, a 
ligação pode ser classificada como flexível, rígida ou semirrígida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ligações rígidas 
O ângulo entre as barras que se cruzam permanece praticamente inalterado 
após a carga na estrutura. Em ligações desse tipo, considera-se que a 
transmissão do momento fletor, da força cortante e da força axial ocorre entre 
peças estruturais permanentemente ligadas. 
 
Ligações do tipo flexível 
A rotação relativa entre as barras que se cruzam varia consideravelmente, 
havendo transferência de força cortante e possível da força axial. A deformação 
do elemento de ligação é o principal fator que possibilita a rotação. 
 
Ligações semirrígidas 
A ligação é caracterizada por apresentar um comportamento intermediário entre 
o da rígida e o da flexível.