Trabalho de desenho(estruturas metalicas)

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<p>UNIVERSIDADE POLITÉCNICA</p><p>A POLITÉCNICA</p><p>ISUTE</p><p>ESTRUTURAS METALICAS</p><p>Tete</p><p>2024</p><p>2</p><p>Shelsia de Oscar Assura</p><p>ESTRUTURAS METALICAS</p><p>Docente: Bernardino Adriano Pedro</p><p>Tete</p><p>2024</p><p>3</p><p>Índice</p><p>Introdução ....................................................................................................................... 4</p><p>Objetivo Geral ............................................................................................................. 5</p><p>Objetivos específicos ................................................................................................... 5</p><p>Breve Historial ................................................................................................................ 6</p><p>Estruturas Metálicas (numa visão geral) ..................................................................... 6</p><p>As Primeiras Estruturas Metálicas ............................................................................... 6</p><p>Classificação das Estruturas Metálicas ........................................................................ 7</p><p>Aplicações das Estruturas Metálicas ............................................................................ 9</p><p>Materiais Utilizados: ............................................................................................. 10</p><p>Etapas da Construção com Estruturas Metálicas: ............................................. 10</p><p>Vantagens de Estruturas Metálicas ............................................................................ 10</p><p>Desvantagens De Estruturas Metálicas ...................................................................... 11</p><p>Conclusão ...................................................................................................................... 13</p><p>Referências Bibliográficas ........................................................................................... 14</p><p>4</p><p>Introdução</p><p>As estruturas metálicas têm se destacado cada vez mais no cenário da construção civil,</p><p>devido à sua versatilidade, resistência e rapidez de execução. A utilização do aço como</p><p>material estrutural permite a construção de edificações mais leves e esbeltas, além de</p><p>oferecer maior flexibilidade no projeto arquitetônico. Diante desse contexto, o presente</p><p>trabalho tem como objetivo analisar as características e aplicações das estruturas</p><p>metálicas, com foco em (especificar o foco da sua pesquisa, por exemplo: edifícios de</p><p>grande porte, pontes, ou estruturas industriais).</p><p>5</p><p>Objetivo Geral</p><p> Analisar as características e propriedades do aço utilizado em estruturas metálicas.</p><p>Objetivos Específicos</p><p> Identificar os principais fatores que influenciam a escolha do aço para</p><p>determinada estrutura.</p><p> Analisar o comportamento das estruturas metálicas sob diferentes tipos de</p><p>carregamento.</p><p>6</p><p>Breve Historial</p><p>O ferro foi um material há milhares de anos utilizado pelas civilizações como ferramenta</p><p>militares ou de adorno das construções, no entanto, só foi inicialmente empregado em</p><p>escala industrial no século XIX, através da Revolução Industrial na Europa. A primeira</p><p>obra relevante realizada em ferro foi a ponte de arco de ferro fundido “Iron Bridge”, que</p><p>cruza o rio Severn na Inglaterra em 1779, Atualmente, a ponte é uma atração na região</p><p>de Coalbrokdale, com diversas obras de restauração para mantê-la em serviço.</p><p>Estruturas Metálicas (numa visão geral)</p><p>São elementos construtivos compostos principalmente por aço, utilizados para fornecer</p><p>suporte e forma a diversas construções. Elas são conhecidas por sua resistência,</p><p>durabilidade e versatilidade, tornando-as uma opção popular em diversos tipos de</p><p>projetos.</p><p>Proveniência das Estruturas Metálicas: Uma Jornada Histórica</p><p>A utilização de estruturas metálicas na construção civil é uma prática que remonta a</p><p>séculos atrás. Embora o aço como o conhecemos hoje seja um material relativamente</p><p>recente, a utilização de metais na construção civil tem suas raízes nas civilizações antigas.</p><p>As Primeiras Estruturas Metálicas</p><p> Ferro Forjado: Os primeiros exemplos de estruturas metálicas utilizavam o ferro</p><p>forjado, um material dúctil e maleável obtido através do aquecimento e trabalho</p><p>manual. Os romanos, por exemplo, utilizavam barras de ferro forjado em suas</p><p>construções, como pontes e edifícios.</p><p> Ferro Fundido: Com o desenvolvimento da metalurgia, o ferro fundido, mais</p><p>resistente que o ferro forjado, começou a ser utilizado em estruturas mais</p><p>complexas. No século XVIII, pontes de ferro fundido já eram comuns na Europa.</p><p>A Revolução Industrial e o Aço</p><p>A Revolução Industrial trouxe consigo avanços significativos na produção de aço,</p><p>tornando-o um material mais acessível e versátil. O processo de conversão do ferro em</p><p>aço, conhecido como processo Bessemer, revolucionou a indústria da construção civil.</p><p>7</p><p>Aço: A alta resistência e ductilidade do aço permitiram a construção de estruturas mais</p><p>altas e mais complexas, com vãos maiores e cargas mais elevadas. O aço tornou-se o</p><p>material predominante nas estruturas metálicas modernas.</p><p>A Era Moderna</p><p>Edifícios Altos: A partir do século XIX, o aço permitiu a construção de edifícios cada</p><p>vez mais altos, como os arranha-céus de Nova York.</p><p>Pontes e Viadutos: A construção de pontes metálicas de grande porte se tornou possível</p><p>graças à resistência e leveza do aço.</p><p>Estruturas Industriais: Galpões, hangares e outras estruturas industriais passaram a ser</p><p>construídas em aço, devido à sua rapidez de montagem e versatilidade.</p><p>A Evolução Continua</p><p>Novas Ligas Metálicas: A pesquisa e desenvolvimento de novas ligas metálicas, como</p><p>o aço inoxidável e o alumínio, ampliaram ainda mais as possibilidades de aplicação das</p><p>estruturas metálicas.</p><p>Tecnologias de Fabricação: A utilização de softwares de projeto e fabricação, além de</p><p>máquinas CNC, permitiu a produção de estruturas metálicas mais precisas e eficientes.</p><p>Sustentabilidade: A indústria da construção metálica busca cada vez mais soluções</p><p>sustentáveis, como a utilização de aço reciclado e a otimização do consumo de materiais.</p><p>Classificação das Estruturas Metálicas</p><p>As estruturas metálicas podem ser classificadas de diversas formas, dependendo do</p><p>critério utilizado. A seguir, apresentaremos algumas das classificações mais comuns:</p><p>-Pela Função:</p><p>Estruturas de Edificações: Sustentam o peso de paredes, lajes, telhados e outros</p><p>elementos de um prédio;</p><p>Pontes: Permitem a travessia de rios, vales e outros obstáculos;</p><p>8</p><p>Torres: São estruturas altas e esbeltas, utilizadas para diversas finalidades, como</p><p>comunicação, transmissão de energia e observação;</p><p>Estruturas Industriais: Suportam equipamentos e processos industriais;</p><p>Estruturas Marítimas: São utilizadas em plataformas petrolíferas, navios e outras</p><p>construções marítimas;</p><p>-Pela Forma Geométrica</p><p>Estruturas Reticuladas: Compostas por elementos lineares (barras) interligados</p><p>formando uma rede tridimensional. Exemplos: treliças, torres de transmissão;</p><p>Estruturas Laminares: Formadas por placas ou chapas metálicas. Exemplos: silos,</p><p>tanques;</p><p>Estruturas Espaciais: Combinação de elementos lineares e laminares, formando</p><p>estruturas complexas e leves. Exemplos: cúpulas geodésicas;</p><p>-Pelo Material:</p><p>Aço: Material mais utilizado, devido à sua alta resistência e ductilidade;</p><p>Alumínio: Utilizado em estruturas que exigem leveza, como em aeronaves e torres de</p><p>comunicação;</p><p>Aço Inoxidável: Utilizado em ambientes corrosivos, como estruturas marítimas e</p><p>industriais;</p><p>-Pela Forma de Conexão:</p><p>Soldadas: As peças são unidas por meio de soldagem;</p><p>Parafusadas: As peças são unidas por parafusos;</p><p>Rebitadas: As peças são unidas por rebites;</p><p>9</p><p>-Pelo Sistema Construtivo:</p><p>Estruturas Pré-fabricadas:</p><p>As peças são fabricadas em indústrias e montadas no local</p><p>da obra;</p><p>Estruturas Monolíticas: As peças são fabricadas e montadas no local da obra, de forma</p><p>contínua;</p><p>-Pela Forma de Carregamento:</p><p>Estruturas Isostáticas: Possuem o número exato de vínculos para garantir o equilíbrio</p><p>da estrutura, sem gerar esforços internos indeterminados;</p><p>Estruturas Hiperestáticas: Possuem mais vínculos do que o necessário para garantir o</p><p>equilíbrio, gerando esforços internos indeterminados;</p><p>-Pelo Tipo de Esforço:</p><p>Tração: Elementos submetidos a forças que tendem a alongá-los;</p><p>Compressão: Elementos submetidos a forças que tendem a encurtá-los;</p><p>Flexão: Elementos submetidos a forças que tendem a curvá-los;</p><p>Cisalhamento: Elementos submetidos a forças que tendem a cortá-los;</p><p>Torção: Elementos submetidos a forças que tendem a torcê-los;</p><p>Aplicações das Estruturas Metálicas</p><p>Edificações: Indústrias, galpões, hangares, residências, shoppings, etc;</p><p>Pontes: Rodoviárias, ferroviárias, pedestres;</p><p>Torres: De comunicação, de energia, de observação;</p><p>Coberturas: Para estádios, ginásios, estacionamentos;</p><p>Mezaninos: Para ampliar espaços em edificações;</p><p>10</p><p>Materiais Utilizados:</p><p>Aço: É o material mais utilizado em estruturas metálicas, devido à sua alta resistência e</p><p>ductilidade;</p><p>Alumínio: Utilizado em estruturas que exigem leveza, como em aeronaves e torres de</p><p>comunicação;</p><p>Aço Inoxidável: Utilizado em ambientes corrosivos, como estruturas marítimas e</p><p>industriais;</p><p>Etapas da Construção com Estruturas Metálicas:</p><p>1. Projeto: Desenvolvimento do projeto estrutural, definindo as dimensões, tipos de</p><p>peças e conexões.</p><p>2. Fabricação: As peças de aço são fabricadas em indústrias metalúrgicas, de acordo</p><p>com o projeto.</p><p>3. Transporte: As peças são transportadas para o local da obra.</p><p>4. Montagem: As peças são montadas no local da obra, seguindo o projeto</p><p>executivo.</p><p>5. Revestimentos: A estrutura metálica recebe os revestimentos finais, como</p><p>paredes, telhados e acabamentos.</p><p>Vantagens de Estruturas Metálicas</p><p>(PRAVIA; ZACARIAS (2013) e Lazzari et al. (2020) afirmam que as estruturas em aço</p><p>apresentam tanto aspectos positivos e negativos em sua aplicação. Quando comparada</p><p>com estruturas usuais, como as de concreto armado, as estruturas metálicas apresentam</p><p>algumas vantagens observadas:</p><p> Redução das solicitações nas fundações – Devido menores cargas de peso próprio</p><p>das estruturas em aço quando comparadas com as de concreto;</p><p> Aumento da área útil – já que as estruturas em perfis metálicos são mais esbeltas</p><p>e com seções estruturais menores quando comparadas com as estruturas de</p><p>concreto armado;</p><p> Redução do tempo de montagem – em sua maior são adotados sistemas</p><p>industrializados que realizam projetos de rápida execução;</p><p>11</p><p> Maior resistência estrutural – oferece maior grau de confiança ao engenheiro</p><p>estrutural, uma vez que apresenta um material homogêneo e isotrópico,</p><p>apresentando maior resistência e ductilidade, resistindo bem a impactos e a altas</p><p>concentrações de tensões;</p><p> Liberdade no projeto de arquitetura – uma vez que o seu uso permite obter</p><p>inúmeras soluções com a possibilidade de elaboração de projetos arrojados,</p><p>possibilitando trabalho com angulações que são realizados durante as etapas da</p><p>fabricação e montagem da estrutura;</p><p> Sustentabilidade – é possível obter uma redução do desperdício de materiais na</p><p>obra. As estruturas de aço permitem adotar sistemas industrializados que resultam</p><p>num canteiro de obras mais organizado e limpo. Além disso, o aço é totalmente</p><p>reciclável e suas peças podem ser desmontadas e reaproveitadas;</p><p> Melhores condições de segurança ao trabalhador – considerando uma redução de</p><p>estoques e contribuições de um melhor ambiente de trabalho;</p><p> Redução de ruídos durante a execução;</p><p> Redução do número de pilares necessários.</p><p>Desvantagens De Estruturas Metálicas</p><p>Devemos considerar que apesar de ser um sistema muito vantajoso quando realizado</p><p>adequadamente, as estruturas metálicas também apresentam certas desvantagens quando</p><p>comparada com estruturas convencionais. Dentre elas, temos:(PRAVIA; ZACARIAS,</p><p>2013, BORSATO, 2009):</p><p> Obras de estruturas metálicas dependem do planejamento da obra, podendo custar</p><p>mais caro do que uma estrutura de concreto armado equivalente, principalmente</p><p>se projetadas de maneira errônea para futuros ajustes a serem realizados no</p><p>canteiro de obras.</p><p> Desembolso financeiro imediato e único para aquisição da estrutura;</p><p> Exigem mão de obra altamente especializada e qualificada;</p><p> Ocorrência de prejuízo de conforto termo acústico devido à retirada de massa,</p><p>sendo necessário tratamentos alternativos para melhorar este conforto;</p><p> Necessidade de criação de uma filosofia de construção industrializada;</p><p> Custo elevado da estrutura quando analisada de maneira isolada;</p><p> De acordo com a região é difícil encontrar determinados perfis de aços,</p><p>necessitando alteração de projeto ou escolha prévia dos perfis a utilizar;</p><p>12</p><p> Necessidade de espaços para locar as peças pré-fabricadas dos perfis metálicos</p><p>para montagem e posicionamento de guindastes para sua movimentação;</p><p> Dificuldade de disponibilidade a pronta entrega e para transporte quando</p><p>utilizados em locais remotos;</p><p> Muitas regiões brasileiras não têm tradição para utilizar estruturas de aço,</p><p>dificultando sua implementação;</p><p> Necessita de mercado de componentes desenvolvidos (fachadas de prémoldados,</p><p>dry-walls, entre outros);</p><p> Viabiliza somente elementos lineares, para lajes é necessário associação com</p><p>concreto; Maior atenção as corrosões, principalmente para perfis metálicos</p><p>aparentes, onde necessitam de tratamentos para evitar o surgimento de tal</p><p>patologia;</p><p> Maior susceptibilidade a danos devido altas temperaturas. O aço quando</p><p>submetido a condições extremas de temperatura (como no caso de incêndios)</p><p>sofre redução de resistência e rigidez, necessitando ser considerado seu</p><p>dimensionamento para garantir segurança requerida (fator de massividade).</p><p>13</p><p>Conclusão</p><p>A presente pesquisa permitiu aprofundar o conhecimento sobre as estruturas metálicas,</p><p>evidenciando suas diversas vantagens e aplicações na construção civil. Os resultados</p><p>obtidos demonstram que o aço é um material versátil e eficiente, capaz de atender às mais</p><p>variadas demandas de projeto. Além disso, a análise comparativa com outros sistemas</p><p>construtivos revelou que as estruturas metálicas apresentam um bom desempenho em</p><p>termos de custo-benefício e sustentabilidade.</p><p>14</p><p>Referências Bibliográficas</p><p>BORSATO, K. T. Arquitetura em aço e o processo de projeto. 2009. Dissertação</p><p>(Mestrado) –Faculdade de engenharia civil, arquitetura e urbanismo, Universidade</p><p>Estadual de Campinas, Campinas.</p><p>DIAS, L. A. de M. Estruturas de aço: conceitos, técnicas e linguagem. São Paulo:</p><p>Zigurate Editora, 1997.</p><p>PRAVIA, R. F.; ZACARIAS, M. Projeto e Cálculo de Estruturas de Aço. Rio de</p><p>Janeiro: Elsevier, 2013.</p>