Estruturas de Aço

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29/3/2010
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AURB022 – Sistemas Estruturais
Prof. Luciano Barbosa dos Santos (lbsantos@ctec.ufal.br)
Doutor em Engenharia de Estruturas pela USP
Assunto: Características gerais das estruturas de aço
O aço: processo de fabricação e formas de aplicação
Parte 1
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O Processo Siderúrgico
Liga metálica composta basicamente de ferro 
e pequenas quantidades de carbono.
Aço
Alto-Forno
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Laminação Conformação por Pressão
Conformação Mecânica
Laminador de 
Chapas Finas
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Formas de Aplicação do Aço
Perfis
Barra com seção transversal aberta com formato em I (perfil)
Produtos
Placas
Barras
Barra prismática com seção 
transversal aberta ou vazada
Barra com seção transversal retangular maciça
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Formas de Aplicação do Aço
Perfis Laminados
Perfis Soldados
Perfis Tubulares
Perfis Formados a Frio
Nacionais
Importados
Perfis
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Perfis Laminados
Nacionais (Padrão Americano)
Importados
Composição de Perfis Laminados
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Edifício Avenida Central
� Arquitetura
� Henrique E. Mindlin
� Estrutura
� Paulo R. Fragoso
� Local
� Rio de Janeiro – RJ
� Características
� 36 pavimentos / 112m
� Ano de Construção
� 1961
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Perfis Soldados
Solda
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� Séries Perfis Soldados
VS
– Viga Soldada
CS
– Coluna Soldada
CVS
– Coluna-Viga Soldada
Perfis Soldados
CVS 450 x 116
Mesas: 2 Ch. 16 x 300
Alma: 1 Ch. 12.5 x 418
CS 450 x 154
Mesas: 2 Ch. 16 x 450
Alma: 1 Ch. 12.5 x 418
VS 450 x 51
Mesas: 2 Ch. 9.5 x 200
Alma: 1 Ch. 6.3 x 431
Comparando ...
2
b
d
f
≈ 1
b
d
f
= 1,5
b
d
f
≈
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Características
Corte
Dobramento
Chapas Finas
Perfis Formados a Frio
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Perfis Tubulares
Perfis Tabelados – Perfis I
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Perfis Tabelados – Perfis U
Perfis Tabelados – Perfis L
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Estrutura Metálica / Estrutura Reticulada
A estrutura metálica é 
obtida ligando os perfis 
uns aos outros !
Estrutura Metálica / Estrutura Reticulada
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Por que utilizar perfis ?
A resposta deve 
estar na Mecânica 
dos Sólidos !!!
Construção Metálica
Peças leves e esbeltas (perfis)
Estruturas com grandes vãos livres
Parte 2
O Aço Estrutural
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Propriedades do Aço
Aço Estrutural Aço próprio para suportar cargas
Tipos
Aço Carbono
Aço Baixa Liga
Média e Alta Resistência Mecânica
Alta Resistência à Corrosão Atmosférica
Influência da Composição Química
C Mn Si S P Cu Ti Cr Nb
Resist. Mecânica + + + - + + + +
Ductilidade - - - - - - -
Tenacidade - - - - +
Soldabilidade - - + - - - -
Resist. à Corrosão - + + + + +
Resistência Mecânica Soldabilidade e Ductilidade
Efeito do Carbono
Elementos de Liga
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Aços de Baixa Liga
� Usiminas
� SAC 250
� SAC 300
� Cosipa
� COS-AR-COS 400
� COS-AR-COS 500
Aços Patináveis ou Aclimáveis
Resistentes a Corrosão
Adição de Cu, Cr, P, Si
Camada de Óxido
Tempo: 18 meses a 3 anos
Ciclos Molhagem / Secagem
Efeito da Pátina Protetora
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Estudo em Atmosfera Marinha
Local: Arraial do Cabo – RJ
Estudo em Atmosfera Industrial
Local: Tobata - Japão
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Critérios de Aplicação
Formas de Aplicação
Com Revestimento
Sem Revestimento
Condições do ambiente e 
de utilização
Cuidados Necessários
Limpar adequadamente as peças
Evitar acúmulo de água e sujeira
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Tribunal de Contas do Estado de Alagoas
Parte 3
Fases da construção metálica
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Fases da Construção Metálica
1. Projeto
2. Fabricação
3. Transporte
4. Montagem
Estruturas Metálicas
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Exemplos de Fabricação de Estruturas Metálicas
Exemplos de Fabricação de Estruturas Metálicas
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Exemplos de Fabricação de Estruturas Metálicas
Exemplos de Fabricação de Estruturas Metálicas
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Exemplos de Montagem de Estruturas Metálicas
Exemplos de Montagem de Estruturas Metálicas
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Exemplos de Montagem de Estruturas Metálicas
Exemplos de Montagem de Estruturas Metálicas
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Exemplos de Montagem de Estruturas Metálicas
Exemplos de Montagem de Estruturas Metálicas
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Exemplos de Montagem de Estruturas Metálicas
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Parte 4
Campo de aplicação das estruturas de aço.
Situação Atual
Europa
Estados Unidos
Ampla utilização do aço
Brasil
� Edificações Industriais
� Pontes, passarelas e viadutos
� Torres
� Coberturas
Potencialidade Construções Comerciais
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Emprego no Aço na Construção
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Edifícios de Andares Múltiplos Pontes, Passarelas e Viadutos Edifícios Industriais
Principais Aplicações
P
o
rc
e
n
ta
g
e
m
Reino Unido
Brasil
Vantagens do Aço
� Maior rapidez na execução da estrutura
� Menor peso global
� Estruturas mais esbeltas / Vãos maiores
� Construção limpa / Canteiro de obras organizado
� Montagem em horários especiais
� Facilidade de ampliação e reforma
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E mais vantagens ...
� Alta resistência nos diversos estados de tensão
� Seções transversais relativamente pequenas
� Material com comportamento bem definido
� Limites de resistência bem definidos
� Processo construtivo industrializado
� Controle dimensional
� Fácil desmontagem
� Substituição, montagem
� Possibilidade de reaproveitamento
Desvantagens ...
� Falta de tradição na construção metálica
� Mão-de-obra e equipamentos especializados
� Limitações no fornecimento de perfis
� Limitações de fabricação e transporte
� Necessidade de proteção contra corrosão
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Um “pequeno” problema !
Mais adiante ...Mais adiante ...
Parte 5
Exemplos de obras em estruturas metálicas
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A Primeira Grande Obra
� Torre Eiffel em Paris
• Construída em 1889
• Altura = 300m
• 18.000 Peças
• 1.700 ton de aço
Chrysler Building (1929)
•••• 75 andares75 andares
•• 320 m320 m
Dados
Contexto Histórico
Walter Chrysler (Presidente da Chrysler)
John Jakob Raskob (Vice-Presidente da GM)
x
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Empire State BuildingEmpire State Building
� Ano de Construção
� 1931
� Características
� 102 andares
� 380 m de altura
� Fase Construtiva
� Construído em 16 meses
� 4,5 pavimentos por semana
World Trade CenterWorld Trade Center
� Ano de Construção
1969
� Características
110 andares
411 m de altura
� Sistema Estrutural
Tubular
Vigas de piso treliçadas
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A Construção de Brasília
15.000 ton de aço Bethlehem Steel – E.U.A.
Trem Anápolis – GO
Caminhão Brasília – GO
Navio Rio de Janeiro – RJ
Reymond Phill – Construtora Planalto
Reymond Phill
� 2 Engenheiros
� 6 Técnicos
� Equipamentos
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A Explanada dos Ministérios
O Anexo do Congresso Nacional
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Fim da Aula
Prof. Luciano Barbosa dos Santos
E-mail: lbsantos@ctec.ufal.br