Tema 1 - Sistemas Estruturais em Aço

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Sistemas estruturais em aço
Profa. Dayanne Meneguete.
Descrição Você conhecerá o processo de fabricação do aço, os tipos e as
propriedades mecânicas do aço, as especificações dos produtos do aço,
os aços estruturais, os produtos siderúrgicos, os sistemas estruturais de
aço e o conceito e tipo de sistemas estruturais.
Propósito A compreensão do comportamento do aço como elemento estrutural,
seu processo de fabricação e os principais produtos siderúrgicos é de
fundamental importância para um profissional. Além disso, é importante
conhecer suas principais propriedades mecânicas, como é feita a
classificação e especificação do aço e quais são os principais sistemas
estruturais feitos com aço.
Objetivos
Módulo 1
Processo de fabricação do
aço
Descrever como ocorre o processo de
fabricação do aço.
Módulo 2
Propriedades do aço
Identificar as propriedades do aço utilizado
na construção civil.
Módulo 3
Processo siderúrgico do aço
Reconhecer os produtos de aço produzidos
no processo siderúrgico.
Módulo 4
Conceitos e tipos das
estruturas em aço
Reconhecer os conceitos e tipos de
sistemas estruturais em aço.
Introdução
Olá! Antes de começarmos, assista ao vídeo e entenda sobre sistemas
estruturais em aço.
1 - Processo de fabricação do aço
Ao �nal deste módulo, você será capaz de descrever como ocorre o processo de fabricação do aço.

Reconhecendo o processo de produção do
aço
Neste vídeo, você poderá identificar os principais conceitos e procedimentos
para o processo de produção do aço. Além disso, identificará quais são os locais
em que esse produto é aplicado, principalmente, nas obras da construção civil.
Conceitos gerais e obtenção do aço
Neste vídeo, você compreenderá alguns importantes conceitos sobre o processo
de produção, as principais etapas que contemplam esse processo e como
ocorre a reciclagem do aço nas indústrias metalúrgicas.
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. Confira!
Classificação das usinas siderúrgicas em função do processo produtivo.
Vejamos a seguir o detalhamento das classificações das usinas siderúrgicas.
Vamos lá!
 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.
 Tre�lação
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.
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:
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.
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.
 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.
Preparação da carga 
Redução 
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.
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.
Processo de reciclagem do aço.
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.
Refino 
Laminação 
As duas características, reciclagem e reaproveitamento, são fundamentais para
que a construção com aço seja considerada sustentável.
Aços estruturais
Neste vídeo, você compreenderá as especificações para elementos estruturais
em aço e os tipos e vantagens de utilização de aços estruturais.
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.
Exemplos de elementos estruturais de aço.
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.
TIPO
LIMITE DE ESCOAMENTO MÍNIMO,
Mpa
Aço carbono de média
resistência
195 a 259
Aço de alta resistência e baixa
liga 290 a 345
Aços ligados tratados
termicamente 630 a 700
Tabela: Classificação do aço em função da tensão de escoamento mínima.
Cbca-acobrasil.org.br
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 ASTM mais usados no Brasil.
NBR 7007:2002
Aços-carbono e microligados para uso
estrutural e geral
Denominação
(MPa) (MPa)
MR 250 250 400-
560
AR 350 350 450
AR 350 COR 350 485
AR 415 415 520
NBR 6648:1984
Chapas grossas de aço-carbono para
uso estrutural
Denominação
(MPa) (MPa)
CG-26 255 410
CG-28 275 440
     
     
NBR 5000:1981
Chapas grossas de aço de baixa liga e
alta resistência mecânica
Denominação
(MPa) (MPa)
G-30 300 415
G-35 345 450
G-42 415 520
G-45 450 550
NBR 5008:1997
Chapas grossas e bobinas grossas, de
aço de baixa liga, resistentes à corrosão
atmosférica, para uso estrutural
Denominação
(MPa) (MPa)
CGR 400 250 380
CGR 500 e
CGR 500A
370 490
     
     
Tabelas: Aços estruturais normatizados pela ABNT.
FAKURY et al., (2016), adaptado da NBR 8800:2008, p. 17.
Veja a seguir, os aços estruturais de especificação ASTM:
fy fu fy fu
fy fu
fy fu
Classificação Denominação Produto Grupo1) Grau
Aços-
carbono A36
Perfis
laminados
–
– 250Chapas e
barras
redondas
lisas
Aços de
baixa liga e
alta
resistência
mecânica
A572
Perfis
laminados
–
42 290
50 345
55 380
60 415
65 450
Chapas e
barras
redondas
lisas
42 290
50 345
55 380
60 415
65 450
A992d Perfis
laminados
– – 345 a
450
Aços de
baixa liga e
alta
resistência
mecânica
resistentes à
corrosão
atmosférica
A242
Perfis
laminados
– 345
– 315
– 290
Chapas e
barras
redondas
lisas
– 345
– 315
– 290
A588
Perfis
laminados – – 345
Chapas e
barras
redondas
lisas
– 345
– 315
– 290
1) é a espessura da chapa ou o diâmetro da seção transversal da barra redonda lisa, e é a espessura das me
d A relação não pode ser inferior a 1,18.
fy
(MPa
t ≤ 200 mm
t ≤ 150 mm
t ≤ 100 mm
t ≤ 50 mm
t ≤ 31, 5 mm
tf ≤ 37, 5 mm
37, 5 mm 50 mm
t ≤ 19 mm
19 mmferro, reduzida no
processo; coque: composto de carbono responsável por conferir carbono ao
ferro (causando sua redução) e calor ao processo; fundentes: substâncias,
como o calcário, que promovem fluidez ao banho fundido e um meio para
transporte e eliminação de escória.
2 - Propriedades do aço
Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car as propriedades do aço utilizado na construção
civil.
Características do aço em uso na
construção civil
Neste vídeo, destacaremos quais os pré-requisitos determinados pela NBR
8800:2008 para o aço ser aceito como um elemento estrutural e as principais
propriedades mecânicas do aço para esse fim.
Requisitos necessários para aços
estruturais de per�l
Neste vídeo, abordaremos os requisitos para ações estruturais de perfil segundo
a norma ABNT NBR 8800.
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.
Classificação do aço em função da quantidade de carbono presente em sua 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.
Atenção!
Os aços empregados na fabricação de perfis de seção aberta, incluindo chapas e
barras redondas lisas, devem ter qualidade estrutural, ou seja, precisam possuir
propriedades mecânicas adequadas para a utilização em peças submetidas a
tensões e deformações, além de durabilidade a fim de atender às exigências de
vida útil.
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:
Resistência ao escoamento máxima de 450 Mpa.
Relação mínima entre as resistências à ruptura e ao escoamento
 de 1,18.
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.
Comentário
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.
PROPRIEDADES
ELEMENTOS
C Mn Si S P Cu Ti Cr Nb
Resistência
mecânica
+ + + - +   + + +
Ductilidade - -   - - -   - -
Tenacidade -     -   -     +
Soldabilidade - - - - - -   -  
(fy)
(fu/fy)
PROPRIEDADES
ELEMENTOS
C Mn Si S P Cu Ti Cr Nb
Resistência à
corrosão -   +   + + + +  
Desoxidante   + +            
Legenda: (+) Efeito positivo (-) Efeito negativo
Tabela: Influência dos componentes no comportamento do aço.
Adaptado de Zacarias e Gilnei, 2004, folha 7.
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, e a relação Os
aços com resistência ao escoamento inferior a 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.
Classificação Denominação Produto
Grupo de perfil a b ou faixa
de espessura disponível
Grau
Aços-carbono
A36
Perfis 1, 2 e 3
-Chapas
e
barras c
A500 Perfis 4
A
B
Aços de baixa
liga e alta
resistência
mecânica
A572
Perfis
1, 2 e 3
42
50
55
1 e 2
60
65
Chapas
e
barras c
42
50
55
fy ≤ 450MPa fu/fy ≥ 1, 18.
250MPa
t ≤ 200 mm
t ≤ 150 mm
t ≤ 100 mm
t ≤ 50 mm
Classificação Denominação Produto
Grupo de perfil a b ou faixa
de espessura disponível
Grau
60
65
A992 d Perfis 1, 2 e 3 -
Aços de baixa
liga e alta
resistência
mecânica
resistentes à
corrosão
atmosférica
A242
Perfis
1 -
2 -
3 -
Chapas
e
barras c
-
-
-
A588
Perfis 1 e 2 -
Chapas
e
barrasc
-
-
-
Aços de baixa
liga
temperados e
autorevenidos
A913 Perfis 1 e 2
50
60
65
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 corresponde à menor dimensão ou ao diâmetro da seção transversal da barra.
c Barras redondas, quadradas e chatas.
d A relação não pode ser inferior a 1,18.
Tabela: Aços estruturais de especificação ASTM usados no Brasil.
NBR 8800:2008, p. 109.
t ≤ 31, 5 mm
t ≤ 19 mm
19 mmque alteram suas propriedades mecânicas e seu comportamento, tornando-o
mais ou menos adequado para determinadas aplicações.
Propriedades mecânicas
Neste vídeo, destacaremos as principais propriedades mecânicas dos aços
estruturais, como ductilidade, fragilidade, resiliência, tenacidade, dureza, fadiga,
temperatura e resistência à corrosão.
Quando se trata de produtos siderúrgicos voltados para a construção civil, o
principal objeto são os denominados aços 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:
Diagrama tração X deformação dos aços estruturais.
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, representa a resistência de
ruptura do aço à tração ou limite de resistência à tração, a resistência ao
escoamento do aço à tensão normal ou limite de escoamento, e 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:
Módulo de elasticidade, 
Coeficiente de Poisson, 
Módulo de elasticidade transversal, , sendo,
Coeficiente de dilatação térmica, 
Massa específica, 
Peso específico: 
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:
fu
fy
fp
E = Ea = 200000MPa
va = 0, 3
Ga = 77000MPa
Ga =
Ea
2(1+va)
βa = 1, 2 × 10−5∘C−1
ρa = 7850kg/m3
γa = 77kN/m3
Propriedades mecânicas do aço.
Veja agora a definição das propriedades destacadas na imagem anterior:
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.
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.
É a capacidade de absorver energia mecânica em regime elástico, ou, o
que é equivalente, a capacidade de restituir energia mecânica absorvida.
É a energia total, elástica e plástica que o material pode absorver por
unidade de volume até a sua ruptura.
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.
Ductilidade 
Fragilidade 
Resiliência 
Tenacidade 
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.
As temperaturas elevadas reduzem as resistências ao escoamento e
ruptura , bem como o módulo de elasticidade . Após , os
aços tendem a perder o limite de escoamento bem definido, tornando o
diagrama arredondado. Em temperaturas mais elevadas, acima de 
começa a ocorrer a fluência nos aços.
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:
Grau
do
aço
Resistência ao
escoamento
mínima
MPa
Resistência à
ruptura
Mpa
Alongamento
mínimo
após a ruptura
% a
L0= 200 mm b
BR
190
190 Mín. 300 22,0
MR
250 250 400 - 550 20,0
AR
350
345 Mín. 450 18,0
AR
350
COR
345 Mín. 485 18,0
AR
415
415 Mín. 520 16,0
Temperatura 
(fy)
(fu) E 100∘C
250∘C
Corrosão 
Grau
do
aço
Resistência ao
escoamento
mínima
MPa
Resistência à
ruptura
Mpa
Alongamento
mínimo
após a ruptura
% a
L0= 200 mm b
a Quando é utilizado corpo de prova retangular, reduções no valor
especificado de alongamento são permitidas conforme a Tabela 4 [da
noma], devido ao efeito da geometria.
b L0 é o comprimento da base de medida para a determinação do
alongamento.
Tabela: Propriedades mecânicas.
NBR 7007:2022, página 4.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Aços estruturais é o termo referente à designação de todos os aços que,
devido às suas propriedades mecânicas, são adequados para a utilização em
elementos da construção sujeitos a carregamento. Assim, acerca das
propriedades mecânicas dos aços para uso estrutural, é correto afirmar que
A resiliência é a resistência ao risco ou abrasão.
B
tenacidade é a capacidade de o material se deformar sob
ação das cargas.
C
temperaturas elevadas aumentam a resistência à ruptura dos
aços.
D
dureza é a capacidade de absorver energia mecânica em
regime elástico.
Parabéns! A alternativa E está correta.
Fragilidade e ductilidade podem ser entendidas como propriedades de
características opostas, pois a tendência de um material em se deformar
significativamente antes de se romper é uma medida de sua ductilidade. A
ausência de deformação relevante antes da ruptura é chamada de fragilidade.
Assim, sobre as propriedades mecânicas descritas a única afirmativa correta
é que fragilidade e ductibilidade são opostos.
Questão 2
As normas NBR 7007:2022 e NBR 8800:2008 relacionam as propriedades
mecânicas na condição de aço laminado, conforme especificações da ABNT
NBR ISSO 6892-1. Assim, o aço MR250 utilizado no Brasil em perfis
laminados para uso estrutural é caracterizado por possuir resistência ao
escoamento do aço mínima e resistência à ruptura do aço à tração,
respectivamente, em MPa, de
Parabéns! A alternativa B está correta.
Segundo a NBR 8800:2008, Tabela A.1 – Aços especificados por Normas
Brasileiras para uso estrutural, o valor da resistência ao escoamento do aço
mínima e resistência à ruptura do aço à tração, são em MPa,
respectivamente, MR 250MPa e de 400 a 550 MPa.
E fragilidade e ductilidade são características opostas.
A 200 e 350 – 400.
B 250 e 400 – 550.
C 250 e 650 – 750.
D 350 e 485 – 550.
E 415 e 520 – 650.
3 - Processo siderúrgico do aço
Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer os produtos de aço produzidos no processo
siderúrgico.
Os produtos de aço produzidos no
processo siderúrgico
Neste vídeo, forneceremos uma visão sobre como é o processo siderúrgico para
a produção de aço, e quais os produtos em aço são produzidos para sua
aplicação em elementos estruturais na construção civil.
Produção siderúrgica e aplicação do aço
Neste vídeo, destacaremos o parque produtor de produtos siderúrgicos no Brasil,
bem como os diversos locais de aplicação aço nos setores econômicos do país.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.
Parque produtor de produtos siderúrgicos no Brasil.
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:
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.
O aço faz parte da composição básica dos veículos, como carros,
caminhões, ônibus, trens, metrôs, navios, bicicletas e motocicletas.
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.
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.
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.
Utilidades domésticas 
Meios de transporte 
Embalagens e recipientes 
Produção e transmissão de energia 
Setor agrícola 
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.
Produtos em aço
Neste vídeo, destacaremos os principais produtos em aço produzidos para
aplicação no setor da construção civil, como chapas, barras, tubos e perfis, bem
como suas características e especificações técnicas, como dimensões,
especificação para nomenclatura, e tabelas de referências.
Existe uma variedade muito grande de formas e tipos 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:
Produtos oriundos de processo de lingotamento contínuo ou de
laminação de desbaste, destinados a posterior processamento de
laminação ou forjamento a quente.
Semiacabados 
Placas
Blocos
Tarugos
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 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 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
Produtos planos 
Produtos longos 
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.
Especi�cações de produtos de aço
Neste vídeo, abordaremos as especificações de chapas, barras, tubos e perfis
laminados, soldados e formados a frio.
Especi�cação de chapas
As chapas podem ser entendidas como elementos planos de seção retangular,
utilizados como componentes de perfis soldados.
Chapas.
Em geral, as chapas podem ser divididas em dois grupos:

Chapas grossas

Chapas �nas
Possuem espessura igual ou superior
a 4,75 mm.
Possuem espessura inferior a 4,75
mm.
Veja a seguir as espessuras comerciais:
Espessura
(mm)
Massa
(kg/m2)
4,75 37,3
6,30 49,5
8,00 62,8
9,50 74,6
12,5 98,1
16,0 126
19,0 149
22,4 176
25,0 196
Espessura
(mm)
Massa
(kg/m2)
31,5 247
37,5 294
45,0 353
50,0 393
57,0 447
63,0 495
76,0 597
89,0 699
102 801
Tabelas: Espessuras comerciais e massa das chapas grossas.
Fakury et al., 2016, p. 25.
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.
Chapas – Especificação para nomenclatura.
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.
Bitola Especificação Bitola Especificação Bitola Especificação
1/8” CH 3,2 5/8” CH 16 1
5/8”
CH 403/16” CH 4,8 3/4” CH 19
1
3/4” CH 45
Bitola Especificação Bitola Especificação Bitola Especificação
1/4” CH 6,3 7/8” CH 22
1
7/8” CH 48
5/16” CH 8,0 1” CH 25 2” CH 50
3/8” CH10,0
1
1/4” CH 32
2
1/4” CH 57
1/2” CH 12,5 1
1/2”
CH 38 2
1/2”
CH 64
Tabelas: Bitola e especificação de chapas usuais.
Dayanne Meneguete.
Especi�cação 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.
Formas geométricas das barras.
Cada tipo de barra terá a determinação da nomenclatura, conforme a
geometria.
Barras circulares: a referência é feita pelo seu diâmetro ou .
Barras quadradas: a referência é feita tomada pela sua largura .
Barras chatas: é necessário utilizar sua seção transversal (largura x
espessura 
Como vemos na imagem a seguir:
(d ∅)
(b)
→ b× t)
Determinação da nomenclatura.
As barras são elementos reticulados de seção maciça, retangular ou circular.
As barras redondas são fabricadas, principalmente, com aço ASTM A36.
Barra sendo aplicada como tirante. Barra sendo aplicada como
contraventamento.
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:

Espessuras comerciais e massa das barras redondas.
Veja agora a imagem referente às espessuras comerciais e massa das barras
nervuradas:
Espessuras comerciais e massa das barras nervuradas.
Especi�cação de tubos
Segundo Pfeil (2009), os tubos são elementos ocos, de seção circular,
retangular ou quadrada.
Formas geométricas dos tubos.
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.
Tubos com costura.
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.

Tubos com costura.
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:
Tubo aplicado como tirante.
Tubo aplicado como elemento de treliça.
Tirante 
Elemento de treliça 
Contraventamento 
Tubo aplicado como contraventamento.
Especi�cação de per�s 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.
Processo de transformação mecânica. Tipos de perfis laminados.
Fakury (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.
Per�l 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.
Per�l 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.
Per�l H
São mais indicados para trabalhar como 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.
Especificação geométrica dos perfis laminados de seção aberta.
Per�l 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).

Tipos de perfis soldados.
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.
Especificações das chapas componentes dos perfis soldados.
Per�l 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:
Tipos de perfis formados a frio mais usuais.
É importante observar que os perfis laminados, soldados e formados a frio
podem ser classificados de duas maneiras diferentes, observando a sua
forma:
Per�s abertos
Em que a linha média da seção é
aberta.
Per�s fechados
Em que a linha média da seção é
fechada.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Quando se trata de produtos em aço, cabe destacar os elementos
denominados chapas. As chapas podem ser entendidas como elementos
planos de seção retangular, utilizados como componentes de perfis soldados.
Em geral, as chapas também são elementos laminados com espessuras
variadas e resistências variadas. Considerando essas características e com o
objetivo de especificar a nomenclatura de uma chapa de 5/8”, pode-se dizer
que a nomenclatura correta está descrita em
A CH 16.
Parabéns! A alternativa A está correta.
Sabe-se que a nomenclatura de uma chapa é dada pela sigla CH, que indica
que é uma chapa e a numeração indica a espessura da chapa em milímetros.
Sendo assim, considerando uma chapa de 5/8”, e sabendo que 1” equivale à
25,4 mm, tem-se que essachapa terá uma espessura de 15,9 mm, logo,
arredondando para o maior inteiro mais próximo, pode-se dizer que a
nomenclatura correta será CH 16.
Questão 2
Segundo o Instituto Aço Brasil, as classificações do aço são de quatro tipos,
sendo os aços-carbono, aços ligados/especiais, aços construção mecânica e
aços de ferramenta. Considerando os denominados produtos longos, ou seja,
os produtos siderúrgicos que são resultado de processo de laminação, pode-
se afirmar que a produção desse material pode gerar
Parabéns! A alternativa B está correta.
B CH 19.
C CH 22.
D CH 25.
E CH 32.
A vergalhões e perfis médios em aços ligados/ especiais.
B perfis leves e perfis médios em aços-carbonos.
C
fio-máquina em aços ligados/ especiais principalmente para
arames.
D
fio-máquina em aços-carbonos principalmente para
parafusos.
E
tubos com costura em aços-carbono e aços ligados/
especiais.
No caso dos denominados produtos longos no resultado de processo de
laminação é possível gerar como material em aços-carbono perfis leves,
perfis médios, perfis pesados, vergalhões, fio-máquina, principalmente, para
arames, barras (qualidade construção civil), tubos sem costura e trefilados.
Para aços ligados/especiais é possível obter 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 e trefilados.
4 - Conceitos e tipos das estruturas em aço
Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer os conceitos e tipos de sistemas estruturais em
aço.
Vamos falar sobre sistemas estruturais
em aço?
Neste vídeo, abordaremos uma visão integrada dos principais sistemas
estruturais em aço, bem como os principais conceitos necessários para
entender os tipos de sistemas e suas ligações.
Sistemas estruturais: conceitos
fundamentais
Neste vídeo, destacaremos o que é um sistema estrutural, como ocorre a
conexão dos elementos estruturais e os componentes estruturais típicos de um
edifício.
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:
Sistemas básicos – Parte 1.
Parte 1 
Parte 2 

Sistemas básicos – Parte 2.
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:

Componentes estruturais típicos de um edifício. Fonte: Bellei et al. 2008, p. 74 
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.
Tipos de sistemas estruturais
Neste vídeo, a conteudista destacará os principais tipos de sistemas estruturais,
a partir da divisão em grupo das tipologias das estruturas.
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.
Grupo com a divisão das tipologias das estruturas.
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 rígidos.
Sistema de quadros contraventados
Combinando uma estrutura em quadro rotulado ou rígido com uma treliça
vertical, tem-se um aumento da sua rigidez.
Sistema de quadros contraventados.
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 núcleo rígido ou núcleo de cisalhamento.
Sistemas com paredes de cisalhamento
Também são sistemas alternativos que dispensam ou reduzem os
contraventamentos.
Sistemas com paredes de cisalhamento.
Sistemas com pisos suspensos
São variações dos sistemas com núcleo ou paredes de cisalhamento.
Sistemas com pisos suspensos.
Sistemas com treliças alternadas
São treliças associadas com pilares e vigas isoladas; as treliças garantem a
estabilidade do conjunto.
Sistemas com treliças alternadas.
Sistemas tubulares
São pilares associados com vigas formando um ou mais tubos engastados no
solo. Esses sistemas são ideais para edifícios muito altos.
Sistemas tubulares.
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).
Light Steel Framing (LSF) para construção
de prédio.
Light Steel Framing (LSF) para construção
de galpão.
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.
Elementos básicos da estrutura de um galpão.
Em resumo, a estrutura de um galão é composta pelos seguintes elementos:
Descrição dos elementos que compõem a estrutura de um galpão.
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 dos galpões.
Veja agora a imagem que ilustra a tipologia de galpões:
Tipologia de galpões.
Coberturas de grandes vãos
Para cobertura de galpões com grandes vãos, temos dois sistemas:
Sistemas espaciais: São aqueles que utilizam a aplicação de treliças
espaciais associadas entre si ou com outros elementos.
Sistemas planos: Possuem treliças planas associadas entre si ou com
outros elementos.
Sistemas para coberturas de grandes vãos.
Meios de ligações
Neste vídeo, a conteudista destacará os principais meios para conexão/ligação
de elementos estruturais, bem como os tipos de ligações estruturais.
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:
Ligações estruturais.
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.
Meios de ligação.
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.
Solda elétrica.
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.
Tipos de furo usados em 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.
Conectores de cisalhamento.
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.
Processo de rebitagem.
Elementos de ligação
Neste vídeo, abordaremos os principais elementos de ligação que podem ser
utilizados para a conexão de elementos estruturais, como enrijecedores, chapas,
barras, consoles e cantoneiras.
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!
Enr�ecedores
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.
Modelo esquemático de viga metálica com
enrijecedores transversais.
Viga com enrijecedores transversais.
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 extremidade.
Chapas de gusset
Chapas de gusset (nesgas), são pequenas chapas utilizadas na união dos
elementos componentes de treliças.
Chapas de gusset.
Barras de cisalhamento
São chapas soldadas às placas de base para ajudar a impedir os deslocamentos
laterais dos pilares.
Barras de cisalhamento.
Consoles
São conjuntos de chapas soldadas ligadas aos pilares ou às vigas, que servem
de apoios excêntricos a outras vigas.
Consoles.
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.
Cantoneiras e chapas de ligação.
Tipos de ligações
Neste vídeo, destacaremos como são feitas as ligações entre elementos
estruturais, como a ligação entre vigas-vigas e pilar-vigas.
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.
Transmissão de força cortante e momento fletor por viga de seção I.
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 �exível
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.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
As ligações entre barras de aço submetidas a ações estáticas são
compostas por elementos de ligação, como chapas e cantoneiras, e meios de
ligação, como soldas e parafusos. Sobre as ligações entre barras deaço,
analise as afirmativas a seguir.
I. A solda proporciona melhor continuidade entre as peças que os
parafusos; no entanto, exige mão de obra mais especializada.
II. De acordo com o grau de impedimento da rotação relativa das
peças unidas, uma ligação pode ser classificada como rígida,
flexível ou semirrígida.
III. Aspectos econômicos aliados a facilidades práticas, geralmente,
levam a uma utilização maior da solda nas operações de fábrica e
do parafuso no canteiro de obras, na montagem das estruturas
metálicas.
Estão corretas as afirmativas
A I, apenas.
B I e II, apenas.
C I e III, apenas.
D II e III, apenas.
Parabéns! A alternativa E está correta.
Considerando a forma executiva dos meios de ligação, pode-se dizer que a
solda permite maior interação e continuidade entre a ligação das peças, se
comparada a outros métodos de ligação, como parafusos, barras de
cisalhamento, consoles etc. O tipo de ligação irá variar em função dos
elementos que se conectam, ou seja, é necessário avaliar se a ligação ocorre
viga com viga, viga com pilar, viga com pilar ou parede de concreto, pilar com
bloco de concreto, pilar com contraventamento, terça com tesoura (telhado),
nó de treliça, emenda de perfis, conexões dos elementos das paredes
estruturais ou conexões entre elementos de aço e de concreto na construção
mista. Dessa forma, de acordo com o quanto a rotação relativa das barras
conectadas é impedida, a ligação pode ser classificada como em flexível,
rígida ou semirrígida. A soldagem pode ser entendida como a união de
componentes metálicos por meio da fusão de eletrodos metálicos. Assim, as
soldagens devem ser feitas em fábrica para garantir resistência, precisão e
produtividade. Em campo, elas só devem ser realizadas quando houver
limitações que impeçam o uso de parafusos.
Questão 2
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 e verticais e as cargas horizontais por causa da ação
dos ventos têm sempre uma grande influência no seu dimensionamento.
Com base nessa afirmação, pode-se garantir que os principais componentes
estruturais dos edifícios são
E I, II e III.
A
pilares externos e internos, as vigas principais e secundárias,
os contraventamentos, as lajes e os painéis.
B
pilares externos, as vigas principais, os contraventamentos e
os painéis.
C
pilares externos e internos, contraventamentos, as lajes e os
painéis.
D
pilares internos, as vigas principais e secundárias e os
painéis.
Parabéns! A alternativa A está correta.
Sabe-se que os sistemas estruturais dos edifícios são formados
principalmente por vigas (componentes estruturais horizontais) e pilares
(componentes estruturais verticais), além das cargas horizontais devidas à
ação dos ventos. Assim, tem-se que os principais componentes estruturais
dos edifícios são os pilares externos e internos, as vigas principais e
secundárias, os contraventamentos, as lajes e os painéis.
Considerações �nais
Neste conteúdo abordamos assuntos sobre os principais sistemas estruturais
em aço que são aplicados na indústria da construção civil, como ocorre o
processo de fabricação do aço, suas etapas de produção e os denominados
aços estruturais.
Além disso, apresentamos as principais propriedades mecânicas do aço e como
é feita sua classificação. Também foi possível conhecer quais são os principais
produtos siderúrgicos e as especificações desses produtos feitos em aço.
Por fim, compreendemos o que são os sistemas estruturais em aço aplicados na
construção civil, as principais normas técnicas aplicadas a esse material, seus
métodos e ações de solicitações e resistências.
Podcast
Para encerrar, ouça agora uma entrevista sobre as principais vantagens do aço
estrutural e o que é a classificação do aço denominada por grau.
E pilares externos e internos, as vigas principais, os
contraventamentos, as lajes e os painéis.
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Brasileiro da Construção em Aço.
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Referências
ACOBRASIL. Processo Siderúrgico, Produtos e Aplicações do Aço. 2023.
Consultado na internet em: 14 mar. 2023.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 8800:2008:
Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de
edifícios. Rio de Janeiro, 2008. Confirmada em 2018.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 7007:2022:
Aços-carbono e aços microligados para barras e perfis laminados a quente para
uso estrutural - Requisitos. Rio de Janeiro, 2008. 3. ed. 18 out. 2022.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 14762:2010:
Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio.
Rio de Janeiro, 2008. Confirmada em 30 nov. 2018.
BELLEI, I. H. et al. Edifícios de múltiplos andares em aço. 2. ed. São Paulo: Pini,
2008.
CNI. CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA (CNI). A indústria do aço no
Brasil / Confederação Nacional da Indústria. Instituto Aço Brasil. – Brasília: CNI,
2017.
FAKURY, R. H. et al. Dimensionamento básico de elementos estruturais de aço e
mistos de aço e concreto. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2016.
PFEIL, W. Estruturas de aço: dimensionamento prático. Rio de Janeiro: LTC,
2009.
ZACARIAS, M. C. P.; GILNEI, A. D. Estruturas de aço. Grupo de pesquisa: Análise e
experimentação de estruturas metálicas e de madeira. Universidade de Passo
Fundo. 2004.
ZACARIAS, M. C. P. et al. Galpões para usos gerais. Série Manual de Construção
em Aço. Rio de Janeiro: IABr/CBCA, 2010.
ZACARIAS, M. C. P. et al. Projeto e cálculo de estruturas de aço: Edifício
industrial detalhado. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013.
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