AULA 1 e 2 Metálicas

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DISCIPLINA: SISTEMAS 
ESTRUTURAIS DE 
MADEIRAS E METÁLICAS 
 
Prof. Engº Civ. Rafael Isaac 
IIES- Itapetininga/2016 
Engenharia Civil 
Estruturas de Aço - Histórico 
• Segundo Callister, Jr et al (2016) Os materiais 
estão mais enraizados em nossa cultura do que 
a maioria de nós se dá conta. Historicamente o 
desenvolvimento e o avanço da sociedade 
estiveram intimamente ligados às habilidades de 
seus membros em produzir e manipular materiais 
para sua necessidade. De fato até as civilizações 
antigas foram designadas de acordo com seu 
nível de desenvolvimento em relação aos 
materiais (Idade da Pedra, Idade do Bronze, 
Idade do Ferro). 
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Estruturas de Aço - Histórico 
• Em geral, acredita-se que este período começou na 
África há 2,5 milhões de anos, com a aparição da 
primeira ferramenta humana (ou pré-humana). A este 
período seguiu-se o Calcolítico ou Idade do Cobre e, 
sobretudo, a Idade do Bronze, durante a qual as 
ferramentas desta liga chegaram a ser comuns; esta 
transição ocorreu entre 6000 a.C. e 2500 a.C. 
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Estruturas de Aço - Histórico 
• A Idade do Ferro começou quando as pessoas 
aprenderam a extrair ferro das pedras, usando um fogo 
muito quente. O ferro era melhor que o bronze para fazer 
ferramentas e armas, porque era mais duro e resistente. 
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Estruturas de Aço - Histórico 
• Segundo (W. Pfeil 2013), o aço já era conhecido desde a 
antiguidade porém não estava disponível em preços 
competitivos por falta de um processo adequado de 
fabricação, algo que mudou a partir de 1856 com a 
invenção por Henry Bessemer de um forno que permitiu a 
produção de aço em larga escala. 
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Estruturas de Aço – Fabricação 
• Segundo (W. Pfeil et al 2013), o aço e o ferro fundido são 
ligas de carbono com outros 2 elementos residuais de 
dois tipos: 1 – Do processo de fabricação, como silício, 
manganês, fósforo ou elementos adicionados para 
melhorar as características físicas e mecânicas do 
material, denominados elementos de liga. 
• O aço é uma liga de ferro-carbono em que o Teor de 
carbono varia de 0,008% a 2,11% (Chiaverini, 1996). O 
carbono aumenta a resistência do aço porém o torna 
mais frágil. A resistência a ruptura por tração ou 
compressão dos aços estruturais varia de 300 MPa até 
1200 Mpa. 
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Estruturas de Aço – Fabricação 
• Segundo (W. Pfeil 2013), o principal processo de 
fabricação de aço consiste na produção de ferro fundido 
no alto-forno, e posterior refinamento de aço no 
conversor de oxigênio. No final serão adicionados 
elementos de liga para produzir o aço especificado. 
Segundo (Lawrence 2000), há cerca de mais de 2000 
especificações diferentes para aços hoje em dia. 
Devendo o engenheiro selecionar entre esses o modelo 
que se adeque melhor às suas soluções e razões de 
pesquisa/projeto. 
 
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Estruturas de Aço – Fabricação 
Ciclo Aberto - Industrial 
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Estruturas de Aço – Fabricação 
• Ciclo Fechado - Completo 
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Estruturas de Aço – Especificação 
• Os principais aços-carbono de mercado hoje no Brasil 
são: 
• Especificação Lim. de Escoa.(Mpa) Lim. à Rup.(MPa) 
• ABNT-MR250 250 400 
• ASTM A 36 250 400-500 
• ASTM A 307(PARAFUSOS) - 415 
• ASTM A 325(PARAFUSOS) 635(min) 825(min) 
 
 
• A Norma que regulamenta a parte de estruturas metálicas: “NBR 8800 
Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e 
concreto de edifícios” 
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Estruturas de Aço – Especificação 
 
• Segundo a NBR 7007 , os aços podem ser enquadrados 
nas seguintes categorias. 
 
• MR 250 , aço de média resistência fy=250MPa e fu=400MPa 
• AR 350 aço de alta resistência fy=350MPa e fu=450MPa 
• AR-COR 415 aço de alta resistência e resistente à corrosão 
fy=415MPa e fu=520MPa) 
 
• Obs: 
• Aço MR250 corresponde ao aço ASTM A36. 
 
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Estruturas de Aço – Especificação 
• Viga I – ASTM A36 
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Estruturas de Aço – Especificação 
• Ponte em Aço AR-COR 415 
 
 
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Estruturas de Aço – Especificação 
• Os principais tipos de aços estruturais são: 
 
• 1- Produtos Laminados: 
• Barras 
• Chapas 
 
 
 
 
*Mais imagens anexas no catálogo Gerdau de produtos 
comerciais. 
 
 
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Estruturas de Aço – Especificação 
• Perfis Laminados: 
 
• As laminações podem gerar perfis com grande eficiência 
estrutural nas Formas: H, I, C, L, Trilhos. 
 
• Os perfis H, são mais indicados para utilização de peças 
comprimidas como pilares devido a suas propriedades 
mecânicas positivas para momento de inércia nas duas 
direções. 
• Os perfis I, por sua vez são mais indicados para peças 
fletidas devido a sua maior inércia, uma vez que a alma é 
mais alta do que do perfil H. 
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Estruturas de Aço – Especificação 
• Os perfis C são correntemente denominados de perfis U 
e são frequentemente utilizados nos banzos inferiores e 
superiores de treliças metálicas planas. 
 
• Os perfis L(cantoneiras) são fabricados em abas iguais 
ou abas desiguais. E são muito utilizados para peças de 
treliças planas como montantes e diagonais. 
 
• Os perfis em Trilhos podem ser utilizados num primeiro 
momento como peça de apoio para as rodas em pontes, 
rolantes ou trens, e no final de sua vida útil podem servir 
como peças de fundação para estruturas. 
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Estruturas de Aço – Especificação 
• Diagrama de Tensão X Deformação 
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Ligações de Peças Metálicas 
• As peças metálicas estruturais são fabricadas com 
dimensões transversais limitadas pelas capacidade dos 
laminadores e com comprimentos limitados pela 
capacidade dos veículos de transporte. (Pfeil 2013) 
• Basicamente há dois tipos de ligações: 
• 1- Por conectores, rebites e parafusos são colocados em 
furos que atravessam a peça para ligar. 
• 2 – Por solda fundindo partes em comum das peças para 
provocar a coalescência das mesmas. 
 
 
 
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Perfis Soldados e Perfis Compostos 
• Um perfil I pode ser formado pela união de três chapas, 
com os processos automatizados de solda podem ser 
produzidos em grande escala. 
 
• Perfis (CS) Colunas soldadas. 
• Perfis (VS) Vigas Soldadas 
• Perfis (CVS) Colunas e Vigas soldadas 
 
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Teoria para o Exercício Exemplo 1: 
 
• Quando o material for simétrico, as tensões são iguais 
em todos os pontos da seção transversal. Sendo tensão 
a divisão da força pela área. 
• σ=((F)/(A)) 
• O alongamento unitário (deformação) ε, é dado pela 
fórmula abaixo: Onde lo é o comprimento inicial da barra 
e ∆l a variação de comprimento devido ao alongamento. 
• ε= ((∆l)/(l∘)) 
• Dentro do regime elástico as tensões σ são proporcionais 
às deformações ε. Relaçãochamada de lei de Hooke, e a 
letra E significa módulo de elasticidade. 
 
• σ=E.ε 
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Exercício Exemplo 1: 
• Uma barra de seção circular com diâmetro = 25,4mm ou 
1” (lê-se uma polegada) está sujeita à uma tração axial 
de 35KN ou 3,5 tf. Calcular o alongamento da barra 
supondo o comprimento inicial l∘ = 3,00m. E=200000MPa 
 
• Solução: Área da Seção Transversal: 
 
 
• A=((π.d²)/(4))= (((π.2,54²))/(4))= 5,07cm² 
 
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Exercício Exemplo 1: 
• ensão Normal na barra = 
 
• σ=((F)/(A)) = ((35)/((5,07)))= 6,90KN/cm² = 69MPa 
 
• Aplicando a lei de Hooke para o aço com 
• 200000 MPa, tem-se 
 
• σ=E.ε , portanto ε=((69)/(200000)) = 3,45.10^(-4) , 
 
• O alongamento da barra de 3,00 é igual 
 
• ε= ((∆l)/(l∘)) = ∆l = 3,45.10^(-4) . 3 = 0,001035 m 
• ou 1,035mm. 
 
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FIM 
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