SE II M4T2

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SISTEMAS 
ESTRUTURAIS II: 
MADEIRA E AÇO 
 
MÓDULO 4 
 
TÓPICO 2 
 
PROFESSOR ESPECIALISTA LUIZ HENRIQUE 
EVANGELISTA DA SILVEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MÓDULO IV – AÇO ESTRUTURAL: 
NORMATIZAÇÃO, PROCESSOS DE 
FABRICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO E 
PROPRIEDADES 
 
Tópico 2 – Aço: Perfis Estruturais E Ligações 
O aço estrutural, além das classificações de acordo com sua fabricação, tratamento 
termoquímico e composição química, também é classificado de acordo com o perfil o qual 
possui. 
Já é de conhecimento que normas têm como função a padronização de produtos, 
como medidas, propriedades mecânicas, etc. gerando segurança e parâmetros para 
cálculos, dimensionamentos e execução de estruturas metálicas. 
Perfis estruturais são fabricados e dimensionados de acordo normas, seu 
dimensionamento baseia-se na escolha do perfil e elemento já existente, não na 
elaboração da geometria ideal para cada caso. A escolha correta do perfil é crucial para 
atender as solicitações estruturais de uma edificação e reduzir os custos. 
 Já as ligações, são pontos cruciais para o funcionamento e custo de uma estrutura 
metálica. As ligações são resultados de algumas questões: solicitações internas da 
edificação (de acordo com o uso); solicitações e influências externas (ventos, umidade 
do ar, temperatura, entre outras); o tipo de perfil (cada perfil tem uma maneira ideal ou 
mais fácil de fazer algumas ligações); tipo de aço (parafusamento, enrijecimento, alguns 
aços são melhores ligados por solda, outros já possuem baixa soldabilidade, etc.). 
Por isso é de extrema importância saber quais perfis estão disponíveis no mercado e 
quais funções estes podem exercer, para que assim haja uma melhor concepção de uma 
estrutura em cima de suas necessidades reais. Tendo isso em mãos, a escolha das 
ligações é crucial para um melhor desenvolvimento de um projeto e detalhamento 
estrutural. 
 
Produtos Siderúrgicos e Produtos Metalúrgicos 
Os produtos siderúrgicos podem ser classificados de forma geral em perfis; chapas e 
barras. As indústrias siderúrgicas produzem cantoneiras de abas iguais ou desiguais, 
 
 
 
 
 
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perfis H, I ou T, perfis tipo U, barras redondas, barras chatas, tubos circulares, quadrados 
ou retangulares, chapa em bobinas, finas ou grossas; enquanto os produtos metalúrgicos 
são os compostos por chapas dobradas tais como perfis tipo U enrijecido ou não, 
cantoneiras em geral de abas iguais, perfil cartola, perfil Z ou trapezoidais, ou ainda, 
compostos por chapas soldadas para perfis tipo T soldado ou I soldado. 
 
Designação de perfis 
Perfis laminados ou conformados a quente: 
A designação de perfis metálicos laminados segue determinada ordem: 
 
Código, altura (mm), peso (Kg/m). 
Como exemplo de códigos teremos: 
L – Cantoneiras de abas iguais ou desiguais 
 
 
 
I – Perfil de seção transversal na forma da letra ‘ I ‘ 
 
H – Perfil de seção transversal na forma da letra ‘H’ 
 
 
 
 
 
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U – Perfil de seção transversal na forma da letra ‘U’ 
 
T – Perfil de seção transversal na forma da letra ‘T’ 
 
Como exemplo de designação de perfis teremos: 
 L 50 x 2,46 – Perfil L de abas iguais de 50mm e peso de 2,46 kg/ml 
 L 100 x 75 x 10,71 – Perfil L de abas desiguais de 100mm de altura por 75mm de 
largura e peso de 10,71 kg/ml 
 I 200 x 27 – Perfil ‘ I ‘ com altura de 200mm e peso de 27 Kg/ml 
 H 200 x 27 – Perfil ‘ H ‘ com altura de 200mm e peso de 27 Kg/ml 
 U 200 x 27 – Perfil ‘ U ‘ com altura de 200mm com peso de 27 Kg/ml 
 
 
 
 
 
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Perfis de chapa dobrada ou perfis formados a frio (PFF): 
A designação de perfis metálicos de chapa dobrada segue determinada ordem: 
 
Tipo, Altura, Aba, Dobra, Espessura (todas as medidas em mm) 
L – Cantoneiras de abas iguais ou desiguais 
 
 
 
U – Perfil de seção transversal na forma da letra ‘ U ‘ enrijecidos ou não 
 
 
 
 
 
 
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Como exemplo de designação de perfis teremos: 
 L 50 x 3 – Perfil L de abas iguais de 50mm e espessura de 3mm 
 L 50 x 30 x 3 – Perfil L de abas desiguais de 50mm por 30mm e espessura de 3mm 
 U 150 x 60 x 3 – Perfil U não enrijecido com altura de 150mm, aba de 60mm e 
espessura de 3mm 
 U 150 x 60 x 20 x 3 – Perfil U enrijecido com altura de 150mm, aba de 60mm, 
dobra de 20mm e espessura de 3mm 
 
A designação de perfis soldados seguem especificações dos fabricantes sempre na 
forma de perfil tipo ‘ I ‘, ou seja, junta-se chapas para formar perfis específicos através 
de soldagem. 
Os perfis soldados são largamente empregados na construção de estruturas de aço, 
em face da grande versatilidade de combinações possíveis, dimensões, até à redução do 
peso da estrutura, comparativamente aos perfis laminados disponíveis no mercado 
brasileiro. O custo para a fabricação dos perfis soldados, no entanto, é maior do que para 
a laminação dos perfis laminados. 
 
 
 
 
 
 
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d : Altura do Perfil 
bf : Largura da Mesa 
tw : Espessura da alma 
tf : Espessura da mesa 
h : Altura da alma 
*ec : Perna efetiva do cordão de solda (dimensão efetiva mínima do filete, compatível com a maior 
espessura do metal base na junta). 
EIXO x-x : Linha paralela à mesa, que passa pelo centro de gravidade da seção transversal do perfil 
EIXO y-y : Linha perpendicular ao eixo x-x que passa pelo centro de gravidade da seção transversal do perfil. 
 
 
 
 
 
 
 
SOLDAGEM 
 
 
 
 
 
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 CS – Perfil coluna soldada (altura e abas com a mesma dimensão) 
 VS – Perfil viga soldada 
 CVS – Perfil coluna-viga soldada 
 
 
 
 
Como exemplo de designação de perfis teremos: 
 CS 250 x 52 – Perfil CS com altura de 250mm e peso de 52 Kg/ml (metro linear) 
 VS 600 x 95 – Perfil VS com altura de 600mm e peso de 95 kg/ml 
 CVS 450 x 116 – Perfil CVS com altura de 450mm e peso de 116 Kg/ml 
 
Imagem 1: Perfis “I” soldados. Fonte: Cedisa 
OBS: Soldas podem ser pontuais, ou lineares. Isso dependerá das solicitações e dimensionamentos da 
estrutura. 
 
 
 
 
 
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Outros perfis 
 
 
 
Há também as chapas finas a frio, chapas finas a quente, chapas grossas, barras 
redondas, barras chatas, barras quadradas, tubos estruturais, etc. 
Perfis, características e aplicações: 
a) Perfil I - Principais aplicações: 
 Elementos fletidos 
 Construções industriais 
 Vigas de coberturas 
 Vigas treliçadas 
 
Vantagens e características: 
 Alta relação “módulo de flexão” / “peso” 
 Facilidade de conexão 
 
b) Perfil H - Principais aplicações: 
 Elementos fletidos 
 Estruturas de pontes 
 Colunas pesadas 
 Grande variedade de dimensões de abas para uma mesma altura 
 Vantagens e características: 
 Excelente resistência nos dois eixos 
 
 
 
 
 
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c) Perfil U - Principais aplicações: 
 Vigas de construções leves 
 Vigas para treliças 
 Elementos de máquinas 
 Vantagens e características: 
 Excelente alternativa para elementos fletidos. 
 Inclinação da aba de 8%, o que evita acúmulo de água. 
 
d) Perfil L – Cantoneiras – Principais aplicações: 
 Vigas de construções leves 
 Vigas para treliças 
 Vantagens e características: 
 Pode ser empregada em ligações parafusadas entre pilares e vigas. 
 
OBS: As dimensões dos perfis variam de acordo com tabelas dos 
fabricantes, as quais são fundamentadas em normas técnicas 
nacionais e internacionais como as NBR 7007 / AR350 / AR415 e 
AR350 COR, entre outras. 
 
Ligações 
O projeto da conexãoentre vigas e pilares pode influir significativamente no custo da 
estrutura. Deve ser concebido considerando-se: o comportamento da conexão (rígida ou 
articulada, por contato ou por atrito, etc.), limitações construtivas (usos da edificação, 
forma, etc), facilidade de fabricação (padronização de soluções, facilitar automatização, 
acesso para soldagem, etc.), montagem (simplicidade, acesso para o parafusamento, 
suportes temporários, etc.) e influências climáticas (alguns tipos de ligações acumulam 
resíduos e água mais fácil que outras, facilitando a oxidação e corrosão). 
OBS: As conexões são executadas por meio de soldagem ou 
parafusamento. As ligações rebitadas deixaram de ser utilizadas há 
anos em razão de: utilização de mão de obra especializada, 
instalação lenta, pequena capacidade resistente e com grande 
variabilidade e dificuldade para inspeção. 
 
 
 
 
 
 
 
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Ligações Parafusadas 
Parafusos são constituídos de cabeça, fuste e rosca. São classificados em 
parafusos comuns e de alta resistência, sendo que os comuns são usados em ligações de 
baixas solicitações e não possuem torque controlado. Por sua vez, os de alta resistência 
são empregados em ligações de maior responsabilidade e já possuem torque controlado. 
 
Imagem 2: Parafuso 
 
São identificados pelo diâmetro nominal (fuste), porém a sua resistência à tração 
depende do diâmetro da rosca, e devem ser compatíveis com o aço dos elementos 
ligados. 
Ligações parafusadas tendem a ser mais flexíveis e podem permitir movimentação e 
atrito entre os elementos ligados, porém, com o controle de torque, pode-se considerar o 
atrito entre as peças. Ligações por atrito proporcionam maior rigidez às ligações e 
impedem a movimentação das partes conectadas. São de particular importância em 
conexões submetidas a esforços alternados. 
 
Imagem 3: Ligação à força cortante por atrito. 
 
Quando se desconsidera o atrito entre as peças ligadas, o parafuso sofre a ação de 
uma força cortante, pois as chapas sofrerão deslocamentos relativos. São conhecidas 
como ligação por contato. 
 
 
 
 
 
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Imagem 4: Ligação à força cortante por contato. 
 
Outro tipo de ligação parafusada é a ligação à tração, sujeitas aos esforços 
combinados de tração e força cortante. 
 
Imagem 4: Ligação à tração. 
 
Ligações Soldadas 
Ligações soldadas costumam ser rígidas. A ausência de furação, porcas, parafusos 
e etc. facilita a limpeza e pintura, além de um melhor acabamento. Tem custo menor de 
execução, porém requer mão de obra qualificada para a execução das soldagens, é de 
difícil desmontagem e o controle de qualidade no canteiro de obra é mais difícil de ser 
executado. 
 
 
 
 
 
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Comportamento das Ligações 
Ligações são conhecidas por rígidas (engaste) e flexíveis (articulação). Ao se aplicar 
um momento fletor, uma ligação rígida não permite rotação, ou seja, o ângulo de rotação 
entre as partes conectadas é zero. Na ligação flexível, ao contrário, esse ângulo seria 
infinito, ou seja, a rotação é livre. É claro que, na prática, esses limites são inatingíveis. 
 
Imagem 5: Ligação rígida e flexível 
 
Ambas as ligações podem ser executadas tanto em parafuso como soldas, é a 
concepção da ligação que determina seu tipo e não o conector utilizado. 
 
Conexões flexíveis 
São concebidas de uma maneira que garantam: “que as reações de apoio sejam 
transmitidas ao pilar ou viga que as recebem; a rotação de uma peça em relação à outra 
no plano da flexão (plano da alma no caso de uma viga com seção em forma de “I” ou “U” 
fletida em torno do eixo de maior inércia); e que a rotação em torno do eixo longitudinal 
seja impedida”. 
 
 Ligações com cantoneira de alma 
Um tipo de ligação flexível. Apresenta ligações flexíveis com dupla cantoneira de 
alma, as quais transmitem a reação de apoio ao pilar e impedem a rotação a rotação em 
torno do eixo longitudinal da viga. A rotação é presente no plano da alma. 
 
 
 
 
 
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Imagem 6: Ligação flexível com cantoneiras de alma, na direção de maior inércia. 
 
 
Imagem 7: Ligação flexível com cantoneiras de alma, na direção de menor inércia. 
 
 Ligação com cantoneira de assento 
Outro tipo de ligação flexível. Transmite a reação de apoio ao pilar com a cantoneira 
inferior, a cantoneira superior previne deslocamentos laterais e a rotação da viga em seu 
eixo longitudinal. Podem prejudicar a execução de um futuro piso, devido à cantoneira 
superior. 
 
 
 
 
 
 
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Imagem 8: Ligação flexível com cantoneiras nas mesas. 
 
 Ligação com chapa de extremidade 
Essa ligação transmite o esforço de apoio ao pilar através da chapa de extremidade, 
a qual deve ser dimensionada para evitar a rotação da viga em relação ao seu eixo 
longitudinal, sendo que, precisa de flexibilidade suficiente (por flexão entre parafusos) 
para permitir a rotação da viga em relação ao pilar. 
 
Imagem 9: Ligação com chapa de extremidade 
 
 Conexão com chapa alma 
Conexão flexível que transfere a reação de apoio ao pilar por meio de uma chapa. 
Essa chapa precisa ter dimensão suficiente para evitar a rotação da viga em seu próprio 
 
 
 
 
 
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eixo longitudinal, e a flexibilidade da ligação é garantida pela elasticidade da chapa e 
folgas dos parafusos. 
 
Imagem 10: Ligação flexível em chapa alma. 
 
Ligações rígidas 
São ligações que impendem completamente a rotação de uma peça em relação à 
outra no plano da flexão, além de também transferir as reações de apoio aos pilares e 
impedir as rotações longitudinais das próprias vigas. 
 
Imagem 11: Transmissão do momento fletor. 
 
 Ligações com chapa de extremidade 
Essas conexões podem ser feitas tanto com parafusos, solda e mistas. 
 
 
 
 
 
 
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Imagem 12: Ligação rígida entre viga e pilar com chapa de extremidade na direção 
de maior inércia. 
 
A reação de apoio é transmitida ao pilar por intermédio dos parafusos submetidos à 
força cortante (imagem 12). Dessa forma, há parafusos submetidos apenas à cortante 
(inferiores) e simultaneamente à cortante e à tração (superiores). Essa é a causa de haver 
mais parafusos na parte de cima da ligação. 
No caso de ligações rígidas em duas direções ou mais (imagem 13), pode aparecer 
uma dificuldade na ligação na direção de menor inércia. Por isso acrescenta-se mais 
chapa vertical e desloca-se a ligação para fora do pilar. 
 
Imagem 13: Ligação rígida entre viga e pilar com chapas de mesa e alma na direção de menor inércia. 
 
 
 
 
 
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A soldagem de todas as partes de uma viga em um pilar, também é uma concepção 
de ligação rígida, acrescentando nervuras internas ao pilar, chamadas de enrijecedores. 
 
Imagem 14: Ligação rígida por solda e nervuras internas. 
 
Ligações de travamentos 
 Essas ligações podem ser tanto entre vigas (na horizontal), como entre pilar e viga 
(na vertical). Servem para estabilizar e enrijecer toda a construção. Age como 
contraventamento. 
 
 
Imagem 15: Ligação de travamento vertical 
 
Ligações de pilares à fundação 
Do mesmo modo, essas ligações podem ser rígidas ou flexíveis, sendo que em 
alguns planos, rígidas e em outros flexíveis. Ligações rígidas economizam no aço dos 
Nervuras 
 
 
 
 
 
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pilares, porém transferem mais esforços às fundações, já nas ligações flexíveis, acontece 
exatamente o contrário. Por isso é importante saber qual tipo de solo encontra-se no local 
da edificação. 
 
 Ligação flexível de pilar à fundação 
São feitasem barras de aço rosqueadas chumbadas dentro do concreto da 
fundação, as quais servem de ligação entre o pilar e a fundação. 
 
Imagem 16: Ligação articulada entre pilar e fundação. 
 
 Ligação rígida de pilar à fundação 
Essas ligações transferem integralmente os momentos fletores e solicitações dos 
pilares à fundação. Geralmente são executados de formas mistas (soldagem e 
chumbagem por barra de rosca), onde enrijecedores são soldados no pilar e na placa 
base que é parafusa à base de concreto. 
 
 
Imagem 17: Ligação rígida entre pilar e fundação. 
 
 
 
 
 
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Essas ligações entre pilares e fundação, tanto rígida ou flexível, devem ser 
executadas de forma que evitem o acúmulo de água e outros materiais que possam 
alterar a integridade das propriedades do material. 
 
Imagem 18: Como pilares devem apoiar-se na fundação para evitar acúmulo de água e outros materiais que 
possam danificar a estrutura. 
 
Considerações finais 
Perfis de aços estruturais são rigidamente normatizados, com a intenção de fornecer 
aos profissionais, tanto que projetam, como aqueles que executam, um material 
padronizado e que atenda com segurança as solicitações que esta edificação responderá 
durante toda sua vida útil. 
Conhecer a aplicação, as formas e tipos de perfis, é de extrema importância para a 
concepção de uma estrutura metálica, assim como também é importante na hora de 
estabelecer as ligações que serão usadas nessa ligação. 
Sabendo dos elementos estruturais, como pilares, vigas, contraventamentos, etc. é 
interessante salientar o papel das ligações e seus tipos, na hora de unir esses elementos. 
Podendo ser flexíveis e rígidas, estas podem ser executadas através de solda, 
parafusamento ou mistas. 
A concepção de uma estrutura metálica vai além do dimensionamento da mesma, 
precisa-se entender a edificação com seus volumes e formas, entender através do uso, as 
solicitações que essa estrutura reagirá para que seja estável e rígida, e além de tudo, 
econômica. 
 
 
 
 
 
 
 
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EXEMPLO DE EXERCÍCIOS 
 
1- Sobre ligações é incorreto afirmar que: 
A – Podem ser soldadas ou parafusadas. 
B – Perfis não influenciam na ligação. 
C – Podem ser flexíveis ou rígidas. 
D – São de extrema importância no custo final de uma obra. 
E – Ligações soldadas requer mão de obra qualificada. 
 
2 – Perfis de aço estrutural atendem diversas normas nacionais e internacionais, podem 
ser laminados ou soldados. Sabendo disso, qual a vantagem do perfil soldado ao 
laminado: 
A – Uso de vigas de maiores comprimentos. 
B – Maior versatilidade de combinações possíveis e de dimensões, até à redução do 
peso da estrutura 
C – São mais fáceis de executar as ligações. 
D – .Só permitem ligações rígidas. 
E – Só podem ser usados como pilares. 
 
 
 
 
PROPOSTA DE PESQUISA 
 
1 – Procurem por detalhamentos de estruturas metálicas e identifiquem os pontos de 
ligação e quais ligações foram empregadas. Tentem entender a lógica da organização 
dos elementos, das ligações, dos usos de perfis, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Referencias 
A Historia do Aço. Disponível em: < https://www.maxwell.vrac.puc-
rio.br/3667/3667_3.PDF>. Acesso em: 12 de abril. 2018 
 
AECweb. Estrutura de Aço Galvanizado para telhado. Disponível em: < 
https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/estrutura-de-aco-galvanizado-para-
telhado_797_0_0>. Acesso em: 12 de abril. 2018. 
 
CBCA / Mais Arquitetura. O Aço na Construção Civil. Portal Metalica, 2004. Disponível 
em: < http://wwwo.metalica.com.br/o-aco-na-construcao-civil>. Acesso em: 12 de abril. 
2018. 
 
CBCA / Mais Arquitetura. Preciosa Contemporaneidade: o Aço. Portal Metalica, 2004. 
Disponível em: < http://wwwo.metalica.com.br/preciosa-contemporaneidade-o-aco>. 
Acesso em: 12 de abril. 2018. 
 
NETO. Augusto Cantusio. Estruturas Metalica I. PUC – Campinas. Campinas, SP. 2018