Aula 1 Materiais aço

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Conteúdo Programático.
2017.1
Mossoró/Profª. Huedly Chaves dos Santos
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Conteúdos Programáticos
• Unidade I
– Materiais usados em estruturas metálicas e suas propriedades;
– Cálculo de cargas e esforços devido ao vento;
– Dimensionamento dos elementos de aço à tração e compressão.
– Ligações nas estruturas metálicas com parafuso e solda.
– Contraventamento em estruturas.
• Unidade II
– Pré-dimensionamento das estruturas metálicas.
• Unidade III
– Propriedades da madeira como material estrutural.
– Flexão oblíqua nas estruturas.
– Pré-dimensionamento das estruturas de madeira.
– Dimensionamento à tração, compressão e cisalhamento em estruturas 
de madeira.
– Ligações com pinos metálicos e sambladuras.
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Datas Importantes
• 1ª Avaliação: 28/09
• 2ª Avaliação - EXIN: 25/10
• 3ª Avaliação: 30/11
• Prova Final: 07/12
AS AVALIAÇÕES SERÃO DEFINIDAS PELO
PROFESSOR.
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𝑁𝑅 =
𝑁1 + 𝑁2 + 𝑁3
3
Se NR ≥ 6 aluno APROVADO!
Se NR< 6 e ≥ 2 aluno na PROVA FINAL.
Se NR < 2 aluno REPROVADO.
Obs.: 2ª CHAMADA SOMENTE EXIN!
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Materias Usados em Estruturas 
Metálicas e Suas Propriedades.
2017
Mossoró/Profª. Huedly Chaves dos Santos
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• PROPRIEDADES DOS AÇOS
o Constantes físicas:
▪ Módulo de elasticidade ou de deformação 
longitudinal E: 200.000 Mpa
▪ Coeficiente de Poisson: 𝜈 = 0,3
▪ Coeficiente de dilatação térmica: 𝛽 = 12 ∗
10−6 𝑝𝑜𝑟 °𝐶
▪ Massa específica 𝜌𝑎 = 7850 𝑘𝑔/𝑚³
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o Ductilidade: Capacidade do material se deformar 
sob ação de cargas:
▪ Deformações plásticas capazes de redistribuir as tensões 
 distribuição uniforme de carga entre parafusos.
▪ Ruptura acompanhado de grandes deformações.
o Fragilidade: Oposto da ductilidade.
▪ Ação de temperaturas baixas, solda elétrica, etc.
▪ Ruptura brusca.
o Resiliência: Capacidade de absorver energia 
mecânica em regime elástico.
o Tenacidade: é a energia total, elástica e plástica, 
que um material pode absorver até a sua ruptura.
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o Dureza: Resistência ao risco e à abrasão.
o Fadiga: resistência à ruptura por esforços repetidos 
dinâmicos.
▪ É diminuída nos pontos de concentrações de tensões 
(mudanças na sessão transversal).
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Vantagens do uso do aço nas 
estruturas
• Grande resistência aos esforços:
Resistência à compressão Resistência à tração
𝜎𝑎ç𝑜=1500 kgf/cm² 𝜎𝑎ç𝑜=1500 kgf/cm²
𝜎𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜=100 kgf/cm² 𝜎𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜=10 kgf/cm²
𝜎𝑚𝑎𝑑𝑒𝑖𝑟𝑎=85 kgf/cm² 𝜎𝑚𝑎𝑑𝑒𝑖𝑟𝑎=90 kgf/cm²
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• Peças estruturais com menores dimensões.
– Vigas metálicas possuem 60% da altura de vigas em 
concreto armado.
– Pé direito menor.
– Peso próprio menor = menor carga nas fundações (cerca 
de 1/6 do peso da estrutura do concreto armado.
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• Qualidade controlada na fabricação 
coeficientes de segurança menores 
economia.
• Rapidez na montagem das estruturas  pré-
moldado  obra clean.
https://www.youtube.com/watch?v=YehvZF7Rf8
A
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• Baixa produção no país  alto investimento 
inicial  pouco uso das estruturas metálicas.
• Necessita de mão de obra especializada.
• Corrosão  diminuição da sessão transversal 
 tensões maiores  ruptura.
– Proteções usuais:
• Pintura à base de pó de zinco;
• Pintura com zarcão;
• Galvanização (zinco – a fogo ou eletrolítica)
Desvantagens do uso do aço nas 
estruturas
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• Resistência ao fogo
– 100 °C: tende a eliminar o limite de escoamento 
bem definido, reduzindo a resistência ao 
escoamento.
– 250 a 300°C: Provoca fluência nos aços.
– 550º : perda da metade da resistência, levando ao 
colapso.
• Alta resistência  peças muito esbeltas 
estabilidade das estruturas comprometida.
– Contraventamento.
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• PRODUTOS SIDERÚRGICOS ESTRUTURAIS
o Tipos de produtos estruturais:
▪ Chapas
▪ Barras
▪ Perfis laminados
▪ Fios trefilados
▪ Cordoalhas e cabos
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o Produtos Laminados:
▪ Barras: produtos nos quais duas dimensões são 
pequenas em relação à terceira.
VIGA
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▪ Chapas: produtos nos quais uma dimensão é 
pequenas em relação às outras duas.
▪ Finas: 
▪ fabricadas à frio (e entre 1,2 e 5mm); são usadas em 
calhas, rufos, etc. 
▪ Fabricadas à quente (e entre 0,3 e 2,65mm); são usadas 
em chapas dobradas.
▪ Grossas: Fabricadas à quente (e>5mm). São usadas 
nas estruturas metálicas em geral.
CHAPA
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▪ Trilhos: são produtos destinados a servir de 
apoio para as rodas metálicas de pontes rolantes 
ou trens.
▪ Tubos: São produtos ocos, se seção circular, 
retangular ou quadrada.
TRILHOS TUBOS
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Principais produtos siderúrgicos laminados de utilização estrutural: (a) barras, com 
diversas seções transversais (quadrada, redonda, chata); (b) chapas; (c) perfis estruturais 
laminados; (d) trilho; (e) tubo quadrado; (f) tubo redondo.
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▪ Fios, cordoalhas, cabos: obtidos por trefilação
▪ Fios: aço duro (alto carbono)  molas, cabo 
de proteção.
▪ Cordoalhas: 3 ou 7 fios arrumados em forma 
de hélice  E tão elevado quanto barra 
maciça de aço (195.000 MPa)
▪ Cabos de aço: fios trefilados finos, 
agrupados em arranjos helicoidais variáveis 
 muito flexíveis.
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FIO
CORDOALHA
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CABO DE AÇO
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▪ Perfis soldados e compostos: associação de 
chapas ou perfis laminados simples, com solda.
▪ Atender à conveniência de cálculo 
momento de inércia elevado nas duas 
direções principais.
Perfis compostos de chapas (perfis soldados) ou perfis laminados.
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NBR 8800/08 – PROJETO DE 
ESTRUTURA DE AÇO E DE 
ESTRUTURAS MISTAS DE AÇO E 
CONCRETO DE EDIFÍCIOS.
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ESTADOS LIMITES
• Último:
– O Estado Limite Último (ELU) 
determina a paralisação parcial 
ou total da estrutura em função 
de deficiências relativas a:
• Perda de equilíbrio;
• Ruptura ou deformação plástica;
• Transformação da estrutura em 
sistema hipostático;
• Instabilidade por deformação;
• Instabilidade dinâmica 
(ressonância).
• Utilização (de Serviço):
– O Estado Limite de Utilização (ELS) 
representa situações de 
comprometimento da durabilidade 
da construção ou o não respeito da 
condição de uso desejada devido à:
• Deformações excessivas;
• Vibrações.
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• TENSÃO ADMISSÍVEL:
A tensão reduzida, que oferece a peça uma condição de trabalho sem
perigo, chamamos de Tensão Admissível ou Tensão de Projeto.
• TIPOS PRINCIPAIS DE TENSÃO ADMISSÍVEL:
- Tensão Normal Admissível à Tração Axial:
- Tensão Normal Admissível à Compressão Axial:
- Tensão de Cisalhamento Admissível:
OBS: Para os materiais estruturais com mesmo comportamento tanto à 
tração quanto à compressão, por cargas axiais, tem-se:
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• DETERMINAÇÃO DAS TENSÕES ADMISSÍVEIS - COEFICIENTE
DE SEGURANÇA
Tensão Admissível = Tensão a ser evitada
nº adimensional maior que 1
COEFICIENTE DE SEGURANÇA
≤Tensão Máxima que submete a peça Tensão Admissível
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• CARGAS
– NBR 6120 – CARGAS PARA O CÁLCULO DE ESTRUTURAS DE
EDIFICAÇÕES
– NBR 6123 – FORÇAS DEVIDA AO VENTO EM EDIFICAÇÕES
– NBR 7188 – CARGA MÓVEL EM PONTE RODOVIÁRIA E
PASSARELA DE PEDESTRES.
• Coeficiente de majoração;
• Combinação de ações.
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DÚVIDAS?
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Obrigado!