AULA 03 MATERIAIS SIDERÚRGICOS USOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL

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MATERIAIS SIDERÚRGICOS
DIFERENÇA ENTRE SIDERURGIA E METALURGIA
METALURGIA
Designa um conjunto de procedimentos e técnicas para extração , fabricação, fundição e tratamento dos metais e suas ligas.
É o conjunto de técnicas que o homem desenvolveu com o decorrer do tempo que lhe permitiu extrair e manipular metais e gerar ligas metálicas. Atua num campo mais amplo, produzindo vários tipos de metais: alumínio, cobre, titânio e ferro, por exemplo. 
DIFERENÇA ENTRE SIDERÚRGICA E METALÚRGICA
SIDERURGIA 
É o ramo da metalurgia que se dedica à fabricação e tratamento do aço. 
Uma usina siderúrgica é uma espécie de metalúrgica especializada: ela trabalha exclusivamente na produção de ferro e aço, que nada mais é do que um ferro "purificado“.
Elas são chamadas de indústrias "de base" porque, em geral, seu produto final são usados como matéria-prima de outras indústrias, que fabricam uma infinidade de produtos metálicos que usamos no dia-a-dia. 
Tanto siderúrgicas quanto metalúrgicas seguem mais ou menos o mesmo processo de fabricação. 
A matéria-prima é sempre algum tipo de minério, uma rocha que mistura o metal desejado com oxigênio e outras impurezas. Dentro das usinas, o minério passa por diversos processos de eliminação das impurezas. 
Para fazer isso, é preciso fundir a matéria-prima em altas temperaturas - cada metal é extraído em uma temperatura diferente. Um dos que exigem mais calor para fundir é o ferro. Por isso, sua produção em larga escala inclui os chamados altos-fornos das siderúrgicas, que ultrapassam os 1 300 ºC.
As metalúrgicas de outros metais, por outro lado, podem trabalhar com fornos menores, que não atingem temperaturas tão altas.
História da Siderurgia 
O INÍCIO 
Há cerca de 4.500 anos, o ferro metálico usado pelo homem era encontrado in natura em meteoritos recolhidos pelas tribos nômades nos desertos da Ásia Menor. 
Por sua beleza, maleabilidade e por ser de difícil obtenção, era considerado um metal precioso que se destinava, principalmente, ao adorno.
Aos poucos, o ferro passou a ser usado com mais freqüência, a partir do momento em que descobriu-se como extraí-lo de seu minério. 
A Revolução Industrial iniciada na Inglaterra, no final do século XVIII, tornaria a produção de ferro ainda mais importante para a humanidade. 
A grande mudança só ocorreu, porém, em 1856, quando se descobriu como produzir aço. Isso porque o aço é mais resistente que o ferro fundido e pode ser produzido em grandes quantidades, servindo de matéria-prima para muitas indústrias.
FATOS RECENTES 
Com o avanço tecnológico dos fornos e a crescente demanda por produtos feitos de ferro e aço, as indústrias siderúrgicas aumentavam a produção. Isso gerava problemas, devido aos gases poluentes liberados na atmosfera pela queima de carvão vegetal. 
Em meados do século XIX, a produção diária de um alto-forno chegava a cerca de três toneladas, o que elevava ainda mais o consumo de carvão vegetal.
A partir do século XX, as siderúrgicas foram aumentando os investimentos em tecnologia de forma a reduzir o impacto da produção no meio ambiente, reforçar a segurança dos funcionários e da comunidade, assim como produzir cada vez mais aço com menos insumos e matérias-primas. 
O aço é hoje o produto mais reciclável e mais reciclado do mundo.
40% da produção mundial é feita a partir de sucata ferrosa. 
Carros, geladeiras, fogões, latas, barras e arames tornam-se sucatas, que alimentam os fornos das usinas, produzindo novamente aço com a mesma qualidade.
PROCESSO SIDERÚRGICO
Quando o homem conseguiu a quantidade necessária de calor para fundir o minério de ferro, encerrou a Idade do Bronze e deu início à Idade do Ferro. O fator custo teve importante papel nesta mudança. 
A fronteira entre o ferro e o aço foi definida na Revolução Industrial, com a invenção de fornos que permitiam não só corrigir as impurezas do ferro, como adicionar-lhes propriedades como resistência ao desgaste, ao impacto, à corrosão, etc. 
Por causa dessas propriedades e do seu baixo custo o aço passou a representar cerca de 90% de todos os metais consumidos pela civilização industrial. 
AÇO
O aço é uma liga ferro-carbono, contendo menos de 2% de carbono que contém pequenas quantidades de outros elementos químicos: manganês, silício, fósforo, enxofre e oxigênio. 
A concentração do elemento químico carbono no aço exerce profundo efeito em suas propriedades mecânicas e transformações de fase propiciando a produção de uma grande número de produtos.
É a mais versátil e mais importante das ligas metálicas conhecidas.
É produzida em mais de 3500 diferentes especificações.
Em 2002, a produção mundial de aço foi superior a 902 milhões de toneladas, sendo a participação brasileira da ordem de 30 milhões de toneladas.
Cerca de 100 países produzem o aço.
O Brasil é considerado o 80 produtor mundial.
(Fonte: International Iron Steel Institute - IISI)
ETAPAS DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO AÇO
O aço é produzido, basicamente, a partir de minério de ferro, coque e cal. 
A fabricação do aço pode ser dividida em quatro etapas: 
Preparação da carga ou sinterização
Redução
Refino
Laminação.
1. PREPARAÇÃO DA CARGA OU SINTERIZAÇÃO: 
Antes de serem levados ao alto forno, o minério e o carvão são previamente preparados para melhoria do rendimento e economia do processo. O minério é transformado em pelotas e o carvão é destilado, para obtenção do coque, dele se obtendo ainda subprodutos carboquímicos. 
Grande parte do minério de ferro (finos) é aglomerada utilizando-se cal e finos de coque. O produto resultante é chamado de sinter. O carvão é processado na coqueria e transforma-se em coque.
2. REDUÇÃO
Etapa principal do processo de fabricação do aço, consiste na retirada dos átomos de oxigênio que compõem o minério.
Essas matérias-primas, agora preparadas, são carregadas no alto forno. O ar pré-aquecido a uma temperatura de 1000°C é soprado pela parte de baixo do alto forno. 
No processo de redução, o ferro se liquefaz e é chamado de ferro gusa ou ferro de primeira fusão. Impurezas como calcário, sílica etc. formam a escória, que é matéria-prima para a fabricação de cimento. 
O coque, em contato com o oxigênio, produz calor que funde a carga metálica e dá início ao processo de redução do minério de ferro, transformando-o em um metal líquido: o ferro-gusa. 
O gusa é uma liga de ferro e carbono com um teor de carbono elevado.
3. REFINO
O ferro gusa é levado para a aciaria, ainda em estado líquido, para ser transformado em aço, mediante queima de impurezas e adições. O refino do aço se faz em fornos a oxigênio ou elétricos. 
O ferro-gusa é o produto da primeira fusão do minério de ferro e contém cerca de 3,5 a 4,0% de carbono. 
O aço como definido anteriormente, é obtido pela diminuição dos teores de carbono, silício e enxofre (refino), em equipamentos apropriados. O ferro-fundido é o produto da segunda fusão do gusa, em que são feitas adições de outros materiais até atingir um teor de carbono entre 2,5 a 4,3%, o que lhe confere propriedades diferentes das do aço.
Nesta etapa, parte do carbono contido no gusa é removida juntamente com impurezas. 
A maior parte do aço líquido é solidificada em equipamentos de lingotamento contínuo para produzir semi-acabados, lingotes e blocos.
4. LAMINAÇÃO
O produto recebido do lingotamento é pré-aquecido e deformado pela passagem sobre pressão em laminadores (cilindros), reduzindo sua espessura até a medida desejada para comercialização. 
Denomina-se chapa a placa que sofreu redução de espessura por laminação.
Os semi-acabados, 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.
O aço, em processo de solidificação, é deformado mecanicamente e transformado em produtos siderúrgicos utilizados pela indústria de transformação, como
chapas grossas e finas, bobinas, vergalhões, arames, perfilados, barras etc. 
Com a evolução da tecnologia, as fases de redução, refino e laminação estão sendo reduzidas no tempo, assegurando maior velocidade na produção. 
4. LAMINAÇÃO
Laminador de Chapas Grossas
 ·   espessura:	6 a 200mm;
·      largura:		1000 a 3800mm;
·      comprimento:	5000 a 18000mm.
4. LAMINAÇÃO
Laminador de Tiras a Quente
·    espessura: 	1,20 a 12,50mm;
·      largura:		800 a 1800mm;
·      comprimento: 	2000 a 6000mm.
4. LAMINAÇÃO
Laminação a Frio
·      espessura: 0,30 a 3,00mm;
·      largura:	800 a 1600mm;
·      comprimento: 2000 a 3000mm.
FLUXO SIMPLIFICADO DE PRODUÇÃO
PERFIS LAMINADOS 
Os perfis laminados seguem o mesmo processo utilizado para os produtos laminados planos, com o material proveniente do lingotamento contínuo entrando diretamente para a perfilação, na qual laminadores com cilindros conformadores vão esboçando os perfis por meio de uma sucessão de passes, com um laminador de acabamento dando a conformação final ao perfil.
PERFIS LAMINADOS
PERFIS LAMINADOS
Podemos utilizar composições de perfis laminados, tais como:
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Composições de Perfis Laminados.
 
PERFIS SOLDADOS 
 
Os perfis soldados são obtidos pelo corte, composição e soldagem de chapas planas de aço, permitindo grande variedade de formas e dimensões das seções e seu uso está bastante aquecido no mercado nacional.
São classificados em séries, de acordo com sua utilização na estrutura, sendo os mais empregados em edificações:
Série VS: perfis soldados para vigas, com 2 < d/bf <= 4;
Série CVS: perfis soldados para vigas e pilares, com 1 < d/bf <= 1,5;
Série CS:	perfis soldados para pilares, com d/bf =1.
PERFIS SOLDADOS
Características Geométricas dos Perfis:
d = altura do perfil
bf = largura da mesa
Tw= espessura da alma
Tf= espessura da mesa
h= altura da alma
Ec= espessura do cordão de solda
Perfis Soldados - Características Geométricas
Os perfis estruturais formados a frio são obtidos pelos processos de dobramento a frio de chapas de aço. Embora padronizados, podem ser produzidos pelos fabricantes com a forma e tamanho solicitados. São recomendados para construções leves, sendo utilizados em elementos estruturais como barras de treliças, terças,etc.
Devido à escassez atual dos perfis laminados, os perfis estruturais formados a frio voltaram a receber a atenção dos projetistas e dos fabricantes. 
Perfis Estruturais Formados a Frio
Perfis Estruturais Formados a Frio
PERFIS TUBULARES
Os perfis tubulares podem ser de dois tipos: sem costura, obtidos por processo de extrusão e os com costura (mais comuns). 
São de utilização mais vantajosa, em médios e grandes diâmetros, para pilares, apresentando maior resistência à flambagem, pelas próprias características das seções.
Para os de menor diâmetro, as aplicações mais usuais estão nas treliças planas e nas treliças espaciais.
PERFIS TUBULARES
Perfis Tubulares
FIOS, CORDOALHAS E CABOS
Os fios ou arames são obtidos por trefilamento (fabricação por estiramento); são empregados em molas, cabos de protensão, etc.
As cordoalhas são formadas por três ou sete fios, arrumados em forma de hélice e possuem módulo de elasticidade tão elevado quanto o de uma barra maciça de aço (E = 195.000 MPa).
Os cabos de aço são formados por fios trefilados finos, agrupados em arranjos helicoidais variáveis; são muito flexíveis, o que permite seu emprego em sistemas de multiplicação de forças, porém, seu módulo de elasticidade é baixo, cerca de 50% do módulo de uma barra maciça de aço.
 
FIOS, CORDOALHAS E CABOS
Produtos Metálicos Obtidos por Trefilação.)
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS ESTRUTURAIS
 Todo projeto de estrutura resistente baseia-se no conhecimento das propriedades mecânicas de seus componentes estruturais, que definem seu comportamento quando aplicados os esforços solicitantes. 
Tais esforços devem ser resistidos sem que os componentes se rompam ou ocorram deformações significativas. 
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS ESTRUTURAIS
Diagrama Tensão-Deformação
 No caso das estrutura de aço, quando uma barra metálica é submetida a um esforço de tração crescente, sofre uma deformação progressiva (aumento de comprimento):
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS ESTRUTURAIS
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS ESTRUTURAIS
Quando uma barra de aço é tracionada sua seção transversal diminui. Assim, a tensão real em cada estágio de carga é obtida dividindo-se a força pela área medida no estágio. Por simplificação, define-se uma tensão convencional como sendo o resultado da divisão da força pela área inicial (sem carga).
	O alongamento unitário  e  também se calcula com o comprimento inicial (sem carga) da haste. Se representarmos em abscissas os valores dos alongamentos unitários   e   e em ordenadas os valores das tensões convencionais  s,  teremos um diagrama tensão x deformação que reflete o comportamento do aço sob efeito de cargas estáticas.
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS ESTRUTURAIS
Propriedades Principais dos Aços Estruturais
 
ELASTICIDADE:
capacidade de voltar à forma original após sucessivos ciclos de carregamento e descarregamento. 
A deformação elástica é reversível, ou seja, desaparece quando a tensão é removida e a relação entre a tensão e a deformação linear específica é o módulo de elasticidade (E).
PLASTICIDADE:
deformação plástica é a deformação permanente do material, provocada por tensão igual ou superior ao limite de escoamento. 
A deformação plástica altera a estrutura interna do aço, aumentando a sua dureza (endurecimento por deformação a frio ou encruamento) e é acompanhado de elevação do valor limite de escoamento e do limite de resistência.
Propriedades Principais dos Aços Estruturais
 
DUCTIBILIDADE:
capacidade dos materiais de se deformarem plasticamente sem se romper. Pode ser medido por meio do alongamento ou da estricção (redução da área da seção transversal do corpo de prova). 
Quanto mais dúctil o aço, maior é a redução de área ou o alongamento antes da ruptura. Propriedade importante nas estruturas metálicas, pois permite a redistribuição de tensões locais elevadas, pois as peças sofreriam grandes deformações antes de se romperem (avisam a presença de tensões elevadas).
FRAGILIDADE:
é o oposto da ductibilidade. Os aços podem ser tornados frágeis pela ação de baixas temperaturas ambientes, efeitos térmicos locais provocados, por exemplo, por solda elétrica; 
o estudo das condições de fragilidade tem grande importância nas estruturas metálicas, uma vez que os materiais frágeis se rompem bruscamente sem aviso prévio.
Propriedades Principais dos Aços Estruturais
 
TENACIDADE:
capacidade dos materiais de absorver energia, com deformações elásticas e plásticas, quando submetidos a cargas de impacto.
RESILIÊNCIA:
capacidade dos materiais de absorver energia, com deformações apenas elásticas, quando submetidos a cargas de impacto.
Propriedades Principais dos Aços Estruturais
FADIGA:
a resistência à ruptura dos materiais é em geral medida em ensaios estáticos e as peças metálicas podem trabalhar sob efeito de esforços repetidos em grandes proporções, levando a ruptura em tensões inferiores às obtidas em ensaios estáticos. Esse efeito denomina-se fadiga do material (importante no dimensionamento de pontes, peças de máquinas, etc).
CLASIFICAÇÃO DAS USINAS DE AÇO
INTEGRADAS - que operam as três fases básicas: redução, refino e laminação; 
SEMI-INTEGRADAS - que operam duas fases: refino e laminação. Estas usinas partem de ferro gusa, ferro esponja ou sucata metálica adquiridas de terceiros para transformá-los em aço em aciarias elétricas e sua posterior laminação. 
PARQUE SIDERÚRGICO
1. ArcelorMittal Brasil 
ArcelorMittal Inox Brasil
ArcelorMittal Aços Longos
ArcelorMittal Tubarão;
2. Grupo Gerdau;
3. CSN;
4. Grupo Usiminas;
5. SINOBRAS;
6. V&M do Brasil;
7. Villares Metals;
8. Votorantim Siderurgia;
CLASSIFICAÇÃO DAS USINA EM FUNÇÃO DOS PRODUTOS DE SUAS LINHAS DE PRODUÇÃO
De semi-acabados (placas, blocos e tarugos) 
De planos aços carbono (chapas e bobinas)
De planos aços especiais / ligados (chapas e bobinas)
De longos aços carbono (barras, perfis, fio máquina, vergalhões, arames e tubos sem costura)
De longos aços especiais / ligados (barras, fio-máquina, arames e tubos sem costura)
PRODUTOS SIDERÚRGICOS
QUANTO AO TIPO DE AÇO
Aços Carbono 
São aços ao carbono, ou com baixo teor de liga, de composição química definida em faixas amplas. 
Aços Ligados / Especiais 
são aços ligados ou de alto carbono, de composição química definida em estreitas faixas para todos os elementos e especificações rígidas. 
Aços construção mecânica: 
são aços ao carbono e de baixa liga para forjaria, rolamentos, molas, eixos, peças usinadas, etc. 
Aços ferramenta: 
são aços de alto carbono ou de alta liga, destinados à fabricação de ferramentas e matrizes, para trabalho a quente e a frio, inclusive aços rápidos. 
PRODUTOS SIDERÚRGICOS
QUANTO À FORMA GEOMÉTRICA 
Semi-acabados
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 SIDERÚRGICOS
Produtos Planos
 
Produtos siderúrgicos, resultado de processo de laminação, cuja largura é extremamente superior a espessura (L >>>E), e são comercializados na forma de chapas e bobinas de aços carbono e especiais. 
Não revestidos, em "aços carbono" 
- Bobinas e chapas grossas do laminador de tiras a quente - LTQ (5mm < E > 12,7mm)
- Bobinas e chapas grossas do laminador de chapas grossas - LCG (E > 12,7 mm)
- Bobinas e chapas finas laminadas a quente (BQ/CFQ) 
- Bobinas e chapas finas laminadas a frio (BF/CFF) 
PRODUTOS SIDERÚRGICOS
Revestidos, em "aços carbono"
- Folhas para embalagem (folhas de flandres - recobertas com estanho - e folhas cromadas) 
- Bobinas e chapas eletro-galvanizadas (EG - Electrolytic Galvanized)
- Bobinas e chapas zincadas a quente (HDG - Hot Dipped Galvanized)
- Bobinas e chapas de ligas alumínio-zinco
- Bobinas e chapas pré-pintadas 
Em "aços especiais"
- Bobinas e chapas em aços ao silício (chapas elétricas) 
- Bobinas e chapas em aços inoxidáveis 
- Bobinas e chapas em aços ao alto carbono (C >= 0,50%) e em outros aços ligados 
PRODUTOS SIDERÚRGICOS
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 
PRODUTOS SIDERÚRGICOS
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
Características das Estruturas de Aço
Qualidade bastante homogênea;
Boa relação entre resistência mecânica e peso específico, o que conduz a estruturas “leves” e “esbeltas”;
Esta boa relação que nos leva a elevadas resistências em peças esbeltas, acarreta em cuidado especial no projeto com a flambagem, flechas e vibrações;
Processo de laminação a quente lhe dá características mecânicas um pouco melhores nesta direção do que em direções perpendiculares;
Em contato com oxigênio oxida-se rapidamente, exigindo proteção quanto à corrosão;
USOS DO AÇO - APLICAÇÕES
NA CONSTRUÇÃO CIVIL 
Largamente usado na construção civil, o aço pode estar presente como parte das obras ou como material principal. 
O aço dá qualidade à construção.
Está presente em pontes, viadutos elevadores, tubulações, acabamentos e em coberturas.
USOS DO AÇO - APLICAÇÕES
NA CONSTRUÇÃO CIVIL 
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, precisão construtiva, além de ser 100% reciclável.
Ponte 
Sistema modular de contrução
Estrutura metálica
Aço em concreto protendido 
USOS DO AÇO - APLICAÇÕES
NO TRANSPORTE
O aço está presente nos carros, caminhões, ônibus, trens, metrôs, navios, bicicletas e motocicletas. Transporta a população, interliga cidades e conduz as cargas, distribuindo riquezas e espalhando progresso. 
USOS DO AÇO - APLICAÇÕES
NA ENERGIA
O aço é usado 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.
 É, portanto, fundamental na produção e distribuição de energia no País.
GASODUTO
TORRE DE 
ELETRICIDADE
PLATAFORMA 
DE PETRÓLEO
MOTOR ELÉTRICO
USOS DO AÇO - APLICAÇÕES
NA AGRICULTURA
A eficiência do setor agrícola está diretamente ligada ao consumo de aço. A terra é preparada com arados, semeada e cercada usando equipamentos que levam aço. 
Na hora da colheita, com as ceifadeiras e colheitadeiras, assim na armazenagem em silo e graneleiros, o aço também está presente, permitindo que os alimentos cheguem ao mercado.
SILOS
CERCA DE 
ARAME FARPADO E OVALADO
EQUIPAMENTO 
AGRÍCOLA
USOS DO AÇO - APLICAÇÕES
NOS BENS DE CAPITAL
O aço começa a ser utilizado ainda no início das cadeias produtivas, quando dá forma a máquinas que servirão para fazer produtos necessários ao bem-estar da população. São os bens de capital.
 Alimentos, eletrodomésticos, material de higiene e limpeza, automóveis, etc., todos os produtos industrializados dependem de bens de capital para existir e o aço é uma de suas matérias primas básicas.
FORNO ELÉTRICO  
TRATOR  
ALTO FORNO 
USOS DO AÇO - APLICAÇÕES
O Aço na ArquitetuRA
O aço na arquitetura (e também o alumínio) ainda é um processo em curso, ligado diretamente ao desenvolvimento da siderurgia dos países (industrialização). 
A indústria de aço no Brasil já conta com algumas décadas de atividades; todavia, é recente a entrada desse setor na construção civil – é nos anos 80 que emergem propostas ambiciosas neste sentido. 
A maior resistência do aço, conduz à melhoria das condições para vencer grandes vãos, com menores dimensões das peças e menores pesos.
ARQUITETURA EM AÇO
1. INTRODUÇÃO
Desde o século XVIII, quando se iniciou a utilização de estruturas metálicas na construção civil até os dias atuais, o aço tem possibilitado aos arquitetos, engenheiros e construtores, soluções arrojadas, eficientes e de alta qualidade.
Das primeiras obras - como a Ponte Ironbridge na Inglaterra, de 1779 - aos ultramodernos edifícios que se multiplicaram pelas grandes cidades, a arquitetura em aço sempre esteve associada à idéia de modernidade, inovação e vanguarda, traduzida em obras de grande expressão arquitetônica e que invariavelmente traziam o aço aparente.
ARQUITETURA EM AÇO
No entanto, as vantagens na utilização de sistemas construtivos em aço vão muito além da linguagem estética de expressão marcante; redução do tempo de construção, racionalização no uso de materiais e mão de obra e aumento da produtividade, passaram a ser fatores chave para o sucesso de qualquer empreendimento.
Essas características que transformaram a construção civil no maior mercado para os produtores de aço no exterior, começam agora a serem percebidas por aqui. Buscando incentivar este mercado e colocar o Brasil no mesmo patamar de desenvolvimento tecnológico de
outros países, a COSIPA vem oferecer uma vasta gama de aços para aplicação específica na construção civil.
ARQUITETURA EM AÇO
A competitividade da construção metálica tem possibilitado a utilização do aço em obras como: edifícios de escritórios e apartamentos, residências, habitações populares, pontes, passarelas, viadutos, galpões, supermercados, shopping centers, lojas, postos de gasolina, aeroportos e terminais rodo-ferroviários, ginásios esportivos, torres de transmissão, etc.
ESTRUTURAS METÁLICAS
PRODUTOS FEITOS DE AÇO
Alambrado 
Arame Ovalado 
Arame Farpado 
Arame para 
Cerca Elétrica 
Arames para Solda 
Arame Recozido 
PRODUTOS FEITOS DE AÇO
Arame Galvanizado 
Arames para Concreto 
Arame Galvanizado 
Plastificado 
Cantoneiras
Vergalhão GG 50
Vergalhão GG 50 
Cortado e Dobrado
PRODUTOS FEITOS DE AÇO
Vergalhão CA-25
CA-60 
Arame Recozido
Tela Soldada Nervurada
Tela para Tubo
Treliça
PRODUTOS FEITOS DE AÇO
Barra de Transferência
Malha Pop
Coluna Pop
Estribo Nervurado
Kit Sapata
ESTRUTURAS METÁLICAS
A construção Metálica, de andares múltiplos, com finalidades diversas, vem gradativamente, cada vez mais, sendo utilizada em nosso país. 
Atualmente, já se coloca de confronto os fatores que apontam para uma ou outra solução de construção - em concreto ou aço - de forma que na decisão final têm pesado significamente fatores como: rapidez de montagem e economia de fundações que elegem a solução metálica como mais vantajosa. 
ESTRUTURAS METÁLICAS
As Estruturas Metálicas tem concepção simples, com colunas e vigas metálicas de fácil construção, e prevê a utilização de materiais com tecnologia largamente desenvolvida em nosso país.
APLICAÇÕES DAS ESTRUTURAS METÁLICAS: 
Pontes, elevados, passarelas e viaduto;
Edifícios de andares múltiplos residenciais, comerciais (agências bancárias, escritórios) e construção de casas em geral;
Supermercados, shopping centers e garagens; 
Terminais rodoferroviários, aeroportos, hangares, portos e abrigos; 
Hotéis, hospitais, escolas, alojamentos e creches; 
Postos de delegacia, presídeos e abrigos comunitários;
Teatros, palcos, centro de convenções, igrejas, monumentos de arte; 
Postos de gasolina, ginásios poloesportivos, estádios e arquibancadas; 
APLICAÇÕES DAS ESTRUTURAS METÁLICAS: 
Armazéns, depósitos , silos, estábulos e granjas; 
Galpões Industriais; 
Fechamentos, divisórias, painéis, escadas, pisos, defensas, placas, gradis, dormentes, postes e mourões; 
Reservatórios, caixas-d'água, piscinas, bebedouros, tanques e caixas em geral; 
Coberturas, telhas, forros, rvestimentos, suportes, elementos de fixação, calhas, dutos e estrutura geral de engradamento; 
Esquadria, portões , janelas, armários, porteiras e mata-burros; 
Tubos, tubulões, bueiros e estacas
 Desvantagens DA CONSTRUÇÃO EM
ESTRUTURAS METÁLICAS 
 
Exige conservação maior que as estruturas de concreto armado;
Exige grau maior de especialização da mão-de-obra de montagem no canteiro de obras ;
Elevado gasto com equipamentos, normalmente alugados ou amortizados pela obra específica;
No caso de construções que são frequentadas por muitas pessoas, necessitando de tempo para evacuar o local, a estrutura de aço exige uma proteção contra incêndio que aumenta seu preço. Essa proteção não é, normalmente, exigida em estruturas de concreto armado; 
Atualmente no Brasil, a estrutura de aço, em geral, ainda é mais cara que a de concreto armado para o mesmo fim.
VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM
ESTRUTURAS METÁLICAS 
MENOR TEMPO DE EXECUÇÃO: A estrutura metálica é projetada para fabricação industrial e seriada, de preferência, levando a um menor tempo de fabricação e montagem. 
MAIOR CONFIABILIDADE: Devido ao fato do material ser único e homogêneo, com limites de escoamento e ruptura e módulo de elasticidade bem definidos, além de ser uma estrutura fabricada e montada por profissionais qualificados. 
MAIOR LIMPEZA DE OBRA: devido à ausência de entulhos, como escoramento e fôrmas. 
VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS 
MAIOR FACILIDADE DE TRANSPORTE E MANUSEIO: em função da maior resistência do material, as peças de aço são menores, com menor peso relativo, facilitando assim o carregamento, transporte e manipulação. 
MAIOR FACILIDADE DE AMPLIAÇÃO: é bastante frequente a necessidade de ampliação de estruturas industriais, ocasião em que a expansão deve ser executada sem interferir nas outras atividades: isto só é possível devido à precisão e menores dimensões das peças e à fabricação fora do local da obra. 
VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS 
MAIOR FACILIDADE DE MONTAGEM: sendo a estrutura de aço feita em regime de fabricação industrial, a equipe montadora já recebe as peças nos tamanhos definidos, com as extremidades preparadas para soldagem ou aparafusamento durante a montagem; esta é rápida e eficiente, feita com mão de obra qualificada e equipamentos leves. 
FACILIDADE DE DESMONTAGEM E REAPROVEITAMENTO (FLEXIBILIDADE): a estrutura de aço tem a seu crédito o valor residual que não é perdido com a execução da obra, pois ela pode ser desmontada e transferida para outro local sem maiores problemas 
VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS 
FACILIDADE DE VENCER GRANDES VÃOS: a maior resistência do aço, conduz à melhoria das condições para vencer grandes vãos, com menores dimensões das peças e menores pesos. 
PRECISÃO DAS DIMENSÕES DOS COMPONENTES ESTRUTURAIS: como a fabricação obedece a rigorosas especificações dimensionais, pode-se encomendar todos os acessórios antecipadamente, sejam portas, janelas, basculantes e outros. Menores são também os gastos com alvenarias e argamassas; no caso de prédios, após a montagem da estrutura, ela está totalmente nivelada e aprumada, o que serve de guia para as demais etapas. 
VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS
MAIOR FACILIDADE DE REFORÇO: quando houver necessidade de aumento de carga, a estrutura pode ser fácilmente reforçada, em alguns casos com a colocação apenas de uma chapa numa viga ou coluna.
RESISTÊNCIA À CORROSÃO: o aço apresenta excelente resistência à corrosão atmosférica desde que determinados cuidados sejam tomados.Para melhorar ainda mais a resistência do aço à corrosão, protege-se a estrutura com pintura e/ou galvanização; pode-se ainda trabalhar com aços de alta resistência à corrosão atmosférica, que são capazes de durar quatro vezes mais que os aços comuns
VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS 
REDUÇÃO DA CARGA NAS FUNDAÇÕES: enorme alivio de cargas para as fundações. As estruturas em aço são cerca de 6 vezes menos pesadas que as estruturas em concreto.
MENORES DIMENSÕES DAS PEÇAS: a elevada resistência das peças executadas em aço, leva automáticamente, a menores dimensões. No caso de colunas, obtêm-se maior área útil e menores pesos; no de vigas, menores alturas (metade das do concreto) e menores pesos.
VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS 
LIBERDADE NO PROJETO DE ARQUITETURA
A tecnologia do aço confere aos arquitetos total liberdade criadora, permitindo a elaboração de projetos arrojados e de expressão arquitetônica marcante.
MAIOR ÁREA ÚTIL: As seções dos pilares e vigas de aço são substancialmente mais esbeltas do que as equivalentes em concreto, resultando em melhor aproveitamento do espaço interno e aumento da área útil, fator muito importante principalmente em garagens.
VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS 
FLEXIBILIDADE: A estrutura metálica mostra-se especialmente indicada nos casos onde há necessidade de adaptações, ampliações, reformas e mudança de ocupação de edifícios. Além disso, torna mais fácil a passagem de utilidades como água, ar condicionado, eletricidade, esgoto, telefonia, informática, etc.
COMPATIBILIDADE COM OUTROS MATERIAIS: O sistema construtivo em aço é perfeitamente compatível com qualquer tipo de material de fechamento, tanto vertical como horizontal, admitindo desde os mais convencionais
(tijolos e blocos, lajes moldadas in loco) até componentes pré-fabricados (lajes e painéis de concreto, painéis "dry-wall", etc).
 
VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS 
RACIONALIZAÇÃO DE MATERIAIS E MÃO-DE-OBRA: Numa obra, através de processos convencionais, o desperdício de materiais pode chegar a 25% em peso. A estrutura metálica possibilita a adoção de sistemas industrializados, fazendo com que o desperdício seja sensivelmente reduzido.
GARANTIA DE QUALIDADE: A fabricação de uma estrutura metálica ocorre dentro de uma indústria e conta com mão-de-obra altamente qualificada, o que dá ao cliente a garantia de uma obra com qualidade superior devido ao rígido controle existente durante todo o processo industrial.
VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS 
ANTECIPAÇÃO DO GANHO: Em função da maior velocidade de execução da obra, haverá um ganho adicional pela ocupação antecipada do imóvel e pela rapidez no retorno do capital investido.
ORGANIZAÇÃO DO CANTEIRO DE OBRAS: Como a estrutura metálica é totalmente pré-fabricada, há uma melhor organização do canteiro devido entre outros à ausência de grandes depósitos de areia, brita, cimento, madeiras e ferragens, reduzindo também o inevitável desperdício desses materiais. O ambiente limpo com menor geração de entulho, oferece ainda melhores condições de segurança ao trabalhador contribuindo para a redução dos acidentes na obra.
VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS 
 PRECISÃO CONSTRUTIVA: Enquanto nas estruturas de concreto a precisão é medida em centímetros, numa estrutura metálica a unidade empregada é o milímetro. Isso garante uma estrutura perfeitamente aprumada e nivelada, facilitando atividades como o assentamento de esquadrias, instalação de elevadores, bem como redução no custo dos materiais de revestimento.
RECICLABILIDADE: O aço é 100% reciclável e as estruturas podem ser desmontadas e reaproveitadas.
VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS 
INSTALAÇÕES: Os elementos de passagem e fixação de utilidades, como instalações hidráulicas e elétricas, já podem ser construídos durante a fabricação da estrutura, possibilitando então, um bom desenvolvimento construtivo na fase de montagem. 
ECONOMICIDADE: O somatório dessa série de vantagens apresentadas, aliados a um bom projeto, com a melhor precisão orçamentária, conduz o processo da construçào metálica a um sistema eficaz, de boa economicidade. A escolha do aço apropriado pode permitir uma maior vida útil da edificação e eliminar operações de manutenção com pintura e limpeza futura, reduzindo tabém os custos de conservação da obra
VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS 
PRESERVAÇÃO DO MEIO AMBIENTE: A estrutura metálica é menos agressiva ao meio ambiente pois além de reduzir o consumo de madeira na obra, diminui a emissão de material particulado e poluição sonora geradas pelas serras e outros equipamentos destinados a trabalhar a madeira.
ESTRUTURAS METÁLICAS
A estrutura metálica possui baixo valor relativo (da ordem de 5% do empreendimento), porém tem importância vital no projeto. 
É a última a ser definida, porém é a primeira que deve chegar ao canteiro de obras. 
As estruturas metálicas são usadas na indústria de mineração para suportar os grandes equipamentos do processo (britadores moinhos, peneiras, misturadores, entre outros), que normalmente são de peso elevado e trabalham interligados processando o minério.
ESTRUTURAS METÁLICAS
Aumento da área líquida com aumento de valor venal e locativo. 
Aumento dos espaçamentos entre colunas, aumentando a área útil nas garagens. 
Maior nº de andares para o mesmo gabarito, considerando vigas menos altas ou emprego de estruturas mistas.
 Maior facilidade de manutenção. 
Diminuição de patologias no decorrer do tempo. 
Menores riscos de alterações de previsão e demanda graças à rapidez de entrega.
 Maior valor residual (no caso de desmontagens) com reaproveitamento de todo material estrutural.
ESTRUTURAS METÁLICAS
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ESTRUTURAS METÁLICAS
ESTRUTURAS METÁLICAS
As empresas projetistas, especializadas em mineração, juntamente com a engenharia da empresa mineradora definem a planta do processo. 
Tudo se inicia com o estudo de viabilidade. Projetista e mineradora, em função da lavra, iniciam os arranjos de planta a ser instalada. Este estudo de viabilidade passa por várias fases até chegar a condição de ser submetido a aprovação dos acionistas. 
ESTRUTURAS METÁLICAS
Os projetos levados a aprovação do “Board” já estão com os arranjos básicos definidos, bem como o custo do investimento e seu respectivo retorno aos acionistas. 
Nesta fase, não se detalha o projeto, mas aprofunda-se a um grau de certeza da execução com o valor do empreendimento. Muitos projetos são inviabilizados ao longo dos estudos. Estatisticamente, a cada quatro estudos de viabilidade, um é implantado.
ESTRUTURAS METÁLICAS
Uma vez aprovado, o projeto entra em execução. 
O prazo para a execução do empreendimento torna-se peça muito importante no jogo. 
O projeto foi aprovado com vistas a uma demanda do minério em questão que, com certeza, já está em evidência no mercado. Para aquele investimento e aquela meta de produção pretendida, a operação da planta tem data marcada para iniciar. 
As engenharias das empresas projetistas, mineradoras e fornecedoras dos equipamentos afinam a solução do estudo aprovado.
ESTRUTURAS METÁLICAS
Só após a definição de todos os arranjos e dos equipamentos mais importantes, passa-se então para a definição do projeto da estrutura metálica. Paralelamente, a mineradora parte para a contratação da terraplanagem, obras civis e também do fornecedor das estruturas metálicas.
O prazo está correndo! As equipes atentas ao orçamento desenvolvem os projetos. Nesta fase, muitas vezes, o fornecedor das estruturas metálicas não tem volume suficiente de projeto para iniciar o detalhamento e a fabricação das estruturas.
ESTRUTURAS METÁLICAS
Só após a compatibilização dos equipamentos com as estruturas metálicas é que os projetos são liberados definitivamente para o fabricante.
O canteiro de obras que fora iniciado está com a terraplanagem concluída e as fundações dos prédios em andamento. Agora, as estruturas metálicas têm data marcada para chegar.
A estrutura torna-se, nesta fase, o caminho crítico do cronograma de obras. Sobre ela apoiará os equipamentos industriais, bem como seus acessórios, complementos e a instrumentação para operar a planta.
ESTRUTURAS METÁLICAS
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ESTRUTURAS METÁLICAS
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ESTRUTURAS METÁLICAS
GARAGENS PARA ÔNIBUS
ESTRUTURA DE AÇO PARA TELHADO
 Menor peso total;
 Fácil reposição;
Adaptável a quaisquer projetos e tipos de telha (cerâmica, concreto, fibrocimento ou shingles);
Não empena;
Não emana odor desagradável.
ESTRUTURA DE AÇO PARA TELHADO
TIPOS DE TELHADOS 
O tipo de telhado deve atender:
à Estética; 
ao escoamento das águas pluviais com estanqueidade; 
a uma redução de custos; 
à redução dos esforços pelos ventos. 
A inclinação do telhado é importante, não só na concepção das vigas, tesouras e demais elementos, mas também em relação às forças eólicas (dos ventos). A inclinação costuma variar de um ângulo de 3° até o de 15°. Se o telhado é de um só plano inclinado é chamado meia-água, ou de um só painel. 
ESTRUTURA DE AÇO PARA TELHADO
Substitui a Madeira com Vantagens;
Economia, maior rapidez na execução;
Proteção contra cupins e consciência ecológica;
Alta resistência às intempéries;
Maior facilidade no transporte, baixando os custos de frete;
 O risco de incêndio é reduzido, pois o aço galvanizado não suporta combustão ;
TIPOS DE TELHADOS
TELHADO DE DUAS MEIAS-ÁGUAS
GERMINADO
GERMINADO COM MEIAS-ÁGUAS NO SENTIDO TRANSVERSAL
GALPÃO TIPO SHED. (as vigas principais são transversais e as tesouras, do tipo alpendre
(shed) se dispõem longitudinalmente, ligando-se às vigas principais. Há penetração da luz natural e a redução de altura.
TIPOS DE TRELIÇAS
Treliça Pratt com apoio no banzo superior. (Diagonais tracionadas e montantes comprimidos)
Treliça Pratt com apoio no banzo inferior. (Diagonais externas e montantes comprimidos; diagonais internas tracionadas.)
Treliça Warren com apoio no banzo inferior. (Algumas diagonais comprimidas e outras tracionadas; alguns montantes comprimidos e outros tracionados)  
Treliça Warren com apoio no banzo superior. (Não tem montantes; algumas diagonais comprimidas e outras tracionadas. Triângulos isóceles) 
TIPOS DE TRELIÇAS
Treliça Howe com apoio no banzo inferior. (Diagonais comprimidas; montantes tracionados)
Treliça Howe com apoio no banzo inferior. (diagonais cruzadas onde o momento flector é máximo).
Treliça K com apoio no banzo inferior. (Painéis subdivididos para conseguirem-se diagonais com ± 45°; menores esforços secundários)
Treliça Pettit. (Banzo superior curvo; painéis subdivididos; apoio no banzo inferior) 
TIPOS DE TRELIÇAS
Treliça Baltimore. (Apoio no banzo superior; painéis subdivididos para que as diagonais tenham ângulos de ± 45°; barras comprimidas mais curtas)
Treliça com banzo superior em partes inclinadas. (Conhecida como tesoura de duas meias-águas)
Treliça com banzo superior em partes inclinadas e sem montantes. (Tesoura de duas meias-águas)
TIPOS DE TRELIÇAS
TRELIÇA ESPACIAL
TRELIÇA ROBUSTA
 Possui grande rigidez flexo-torcional e estabilidade elevada.
Ela é solução para grandes vãos onde as treliças anteriores não se aplicam por não haver maneira econômica de contraventamento.
Ela dispensa o contraventamento por não ser uma treliça plana. 
TIPOS DE TESOURAS
Esta tesoura é usada na construção de telhado de meia-água. Também serve para unir treliças em telhados SHED.
Telhados SHED são usados em coberturas muito grandes. As flechas inclinadas indicam o sentido e por onde a luz natural penetra, que é através das treliças verticais. As flechas, verticais e para cima, representam as colunas em que as vigas se apóiam. Este tipo de tesoura geralmente é trocado pelo tipo abaixo.
TIPOS DE TESOURAS
Tipo de tesoura preferível nos telhados SHED, pois unem as treliças verticais (T), contraventam-nas, recebem as terças e também a calha. Na peça superior inclinada estão marcadas 4 bolinhas pretas, locais em que se apóiam as terças.
Tesoura do tipo alpendre. Não usa escora na extremidade. A peça superior também é inclinada para que, do lado do ancoramento, seja colocada uma calha. O ancoramento deve ser suficiente para evitar que caia.
Tesoura tipo alpendre sem escora na extremidade. (Usada em galpões em que se necessite cargas e descargas sob cobertura externa) 
COLUNAS
Vínculos mais usados.
Em certos casos, uma coluna comporta-se como uma estaca e tem as duas extremidades articuladas.
COLUNAS
Coluna engastada na base e a outra extremidade livre, na qual se aplica a carga P, centrada e alinhada com o eixo. (A parte livre comporta-se como se fosse articulada
Coluna com as duas extremidades engastadas, em que, no topo, aplica-se a carga centrada P, alinhada com o eixo.
Coluna com a base engastada e o topo articulado em que se aplica a carga P.
ESTACAS METÁLICAS
Utilizadas em todo o mundo a mais de 120 anos.
Excelente solução em obras que requerem fundações profundas ou que apresentam condições adversas na interação com o solo.
Sua durabilidade tem excedido todas as expectativas teóricas de durabilidade.
ESTACAS METÁLICAS
Não há relato na literatura internacional de falha estrutural causada pela corrosão de estacas de aço.
Os solos naturais, em geral, são tão deficientes em oxigênio que o aço não é afetado pela corrosão, independente o tipo de solo ou de suas propriedades.
Tradicionalmente são projetadas utilizando perfis de seção constante.
Estacas metálicas de seção transversal decrescente com profundidade.
ESTACAS METÁLICAS
PROTEÇÃO DAS ESTRUTURAS METÁLICAS
A tinta aplicada deve impedir o contacto do ar e umidade com a superfície da peça e, também, ser capaz de resistir, ela própria, ao ataque destes agentes. Portanto a tinta antienferrujamento tem propriedades específicas; não é uma tinta qualquer. 
Só depois de aplicar este tipo de tinta, então pinta-se com alguma outra para acabamento estético. 
A pintura deve ser refeita de tempos em tempos para manter a vida da construção. 
As torres de linhas de transmissão de energia são galvanizadas, pois a camada de zinco aplicada dispensa pintura. 
PROTEÇÃO DAS ESTRUTURAS METÁLICAS
 Figura de uma pequena igreja, que tem a estrutura de aço, pintada com uma tinta de fundo e, depois, recebeu demão de tinta de acabamento de cor marrom. A aparência é de madeira com as vantagens do aço.
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PLANEJAMENTO DAS ESTRUTURAS METÁLICAS
  
Para um bom planejamento é necessário saber a que a obra se destina no momento e no devir. Se no interior haverá produtos ou operações e transformações de que emanem gases corrosivos, danosos e agressivos. 
  Cada lugar tem suas peculiaridades; do ambiente devem ser anotados: se o local é descampado ou se existem atenuantes à ventanias; se há ou não possibilidades de inundações, de trepidações ou de algo que mereça ser considerado; o tipo de solo e seu corte topográfico para análise. 
 
P L A N E J A M E N T O DAS
ESTRUTURAS METÁLICAS
Rabiscos considerando as observações acima são o delineamento que servirá de orientação para o projeto que constará de: 
a) Planta baixa em que ficam indicadas as paredes, janelas, portas ou portões, colunas e o que mais o piso deva conter. 
b)  Um ou dois cortes verticais, feitos em separado, de tal forma que ajude a compreensão. 
c) Por último, o desenho da estrutura como se o observador a visse por cima. Detalhamentos são em desenhos ampliados. 
  
Projeto acabado, é a vez do calculista conceber o tipo de estrutura e determinar todos os materiais para a fabricação.
REFERÊNCIAS
Metalica. Disponível em <http://www.metalica.com.br/pg_dinamica/bin>. Acesso em 06.50.2009;
Ibs. Disponível em <http:// Www.ibs.org.br/siderurgia_processo_siderurgico.asp >. Acesso em 06.05.2009;
Mundo Estraho. Disponível em <http:// http://mundoestranho.abril.com.br/tecnologia/pergunta_287689.shtml >. Acesso em 06.05.2009;
Gerdau. Disponível em <http:// www.gerdau.com.br/port/pops/processo_aco/movies/home_flash.asp >. Acesso em 06.05.2009;