Estrutura Metálica

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Estruturas metálicas
Sumário
Introdução;
História;
Tipos de Estruturas Metálicas;
Aspectos de Projeto;
Fechamentos;
Cuidados e Proteção;
Vantagens;
Desvantagens;
Realidade Brasileira;
Aplicações Gerais das Estruturas Metálicas;
Normas.
Introdução
O que é Estrutura Metálica?
 
  A estrutura metálica é uma estrutura composta por aço, usada para fabricar suportes internos e para fazer revestimentos exteriores. A estrutura metálica se aplica muito no uso de montagem de edifícios, que são usados para uma variedade de fins.
História
 As estruturas metálicas têm sido usadas desde o século XII, na forma de tirantes e pendurais de ferro fundido, que funcionavam como elementos auxiliares em estruturas de madeira.
Ponte em Coalbrookdale
Rio Severn, na Inglaterra
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Ponte em Wearmouth
Ponte pênsil de Menai
A ponte pênsil de Menai, em Gales
Ponte Brittania
Em Menai 
Ponte de Eads
Em Saint Louis, Estados Unidos
Edifício Home Insurance Building durante a construção e finalizado
Em Chicago
Torre Eiffel durante a montagem e atualmente
Ponte sobre o rio São Lourenço em Quebec
A ponte cantilever com o maior vão livre do mundo
Ponte Presidente Costa e Silva
Unindo as cidades brasileiras : Rio de Janeiro e Niterói. 
Ponte Akashi-Kaikyo
No Japão
Exemplos de edifícios muito altos
 Empire State                    John Hancock Center                Sears Tower
Tipos de Estruturas Metálicas
 Estruturas de edifícios múltiplos an­dares;
Estruturas de galpões
Estruturas de obras de arte
Estruturas reticuladas
Estruturas tubulares
Estruturas espaciais 
Estruturas de armazenagem
Estruturas estaiadas ou tensiona­das
Aspectos de Projeto 
 Definição do Partido Arquitetônico
Estrutura metálica aparente ou revestida?
 Detalhamento
Evitar regiões de empoçamento de água e deposição de resíduos;
Prever furos de drenagem em quantidade e tamanho suficiente;
Permitir a circulação de ar por todas as faces dos perfis para facilitar a secagem;
Garantir espaço suficiente e acesso para realização de manutenção (pintura, etc.);
Impedir o contato direto de outros metais com o aço para evitar o fenômeno de corrosão galvânica;
Evitar peças semi-enterradas ou semi-submersas.
 Ligações 
Ligações Soldadas
Ligações Parafusadas 
comuns: apresentam baixa resistência mecânica, sendo portanto utilizados em ligações de peças secundárias como guarda-corpos, corrimãos, terças e outras peças pouco solicitadas
alta resistência: são especificados para ligações de maior responsabilidade. Devido à característica de alta resistência, as ligações geralmente têm um número mais reduzido de parafusos, além de chapas de ligação menores.
Ligações Soldadas
Ligações Parafusadas 
Fechamentos
As estruturas metálicas permitem grande flexibilidade quando o assunto é a escolha dos sistemas de fechamento horizontal (lajes) e vertical (paredes). 
Fechamentos Horizontais;
Fechamentos Verticais;
- Alvenarias;
- Painéis;
Aços para a construção civil 
Cuidados e Proteção
O aço, como qualquer material estrutural, exige certos cuidados ao ser usado, para que sejam evitadas situações indesejáveis. 
Corrosão
Exemplos de casos de corrosão de grande intensidade.
Pintura e galvanização
 A galvanização consiste no recobrimento da superfície do aço por uma camada de zinco, obtido pela imersão das peças em grandes cubas com zinco fundido a aproximadamente 450ºC. Caso se queira, o aço galvanizado pode ser pintado.
Comportamento em Situação de Incêndio
Embora o aço seja um material incombustível, suas principais propriedades mecânicas degeneram-se consideravelmente em altas temperaturas, com a redução da resistência ao escoamento e do módulo de elasticidade com o aumento da temperatura (relação entre a propriedade em temperatura elevada e a propriedade à temperatura ambiente, tomada igual a 20°C).
 
 Em algumas situações, há necessidade de se proteger a estrutura contra incêndio, para que a temperatura atingida pelo aço não alcance seu valor crítico. Tal proteção é feita usando materiais apropriados, normalmente tendo em sua composição gesso, vermiculita, fibras minerais ou produtos cerâmicos. 
Proteções clássicas contra incêndio da estrutura de aço.
Existem dois tipos básicos de proteção: ativa (uso de sprinklers, alarmes, etc.) e passiva. A proteção passiva abrange aspectos de projeto da edificação (uso de portas corta-fogo, compartimentação dos ambientes, etc.) e a proteção dos elementos estruturais contra o fogo. 
Vantagens
Menor tempo de execução;
Maior confiabilidade;
Maior limpeza de obra;
Maior facilidade de ampliação;
Maior facilidade de montagem;
Facilidade de desmontagem e reaproveitamento ;
Facilidade de vencer grandes vãos;
Maior facilidade de reforço;
Redução da carga nas fundações.
Desvantagens
Alto custo inicial da estrutura:
 Concreto: 20% do custo da obra.
 Aço: 25% a 30% do custo da obra.
Mão-de-obra especializada.
Corrosão.
Resistência ao fogo:
Aço perde em média 50% de sua resistência em temperaturas acima de 550ºC.
Dificuldade de transporte.
Realidade Brasileira
 No Brasil, as estruturas metálicas são muito empregadas em galpões industriais, plataformas petrolíferas, edificações comerciais baixas, como centros de compras, revendedoras de veículos, etc., ginásios de esportes, construções para eventos, espetáculos e feiras e torres de transmissão de energia elétrica e de telecomunicações. No entanto, seu uso ainda é relativamente pequeno nas pontes e muito reduzido em edifícios altos residenciais, comerciais e públicos, possuindo nesses tipos de obra enorme potencial de crescimento.
Estruturas de aço dos edifícios dos ministérios e do congresso nacional
Antena da Rede Bandeirantes com peça publicitária de inauguração
Exemplos de edifícios de andares múltiplos brasileiros
 Parque Fairmont                     Centro Empresarial do Aço
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Ponte JK
Aplicações Gerais das Estruturas Metálicas
Telhados;
Edifícios Industriais, Residenciais e Comerciais;
Residências;
Hangares;
Pontes e Viadutos;
Pontes Rolantes e Equipamentos de Transporte (Esteiras);
Reservatórios;
Torres;
Guindastes;
Postes;
Passarelas;
Indústria Naval;
Escadas;
Mezaninos;
Silos;
Helipontos.
Normas
NB 14 (NBR 8800) – Projeto e Execução de Estruturas de Aço de Edifícios. E que, por sua vez, estabelece como Normas Técnicas complementares:
NB 862 (NBR 8681) – Ações e Segurança nas estruturas.
NB 5 (NBR 6120) – Cargas para o Cálculo de Estruturas de Edificações.
NB 599 (NBR 6123) – Forças Devido ao Ventos em Edificações.
NBR 14323 – Dimensionamento para Estruturas de Aço de Edifícios em Situação de Incêndio
NBR 14432 – Exigências de Resistência ao Fogo de Elementos Construtivos de
Edificações