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Mecânica Aplicada
(estruturas Metálicas)
Erik Vitor da Silva
Estruturas metálicas
• São definidas como estruturas metálicas as
estruturas composta por perfis metálicos que
suportam todas as cargas que a edificação
está submetida.
• Vários tipos de edificações podem ser
constituídas por estruturas metálicas de aço
como residências, escolas, edifícios altos,
hotéis, escritórios, galpões industriais, postos
de gasolina, etc.
Estruturas Metálicas
• A estrutura é constituída por elementos separados,
vigas, colunas, treliças, e contraventamentos. Embora a
estrutura seja tridimensional os desenhos de projeto
envolvem plantas, cortes, vistas e detalhes de maneira
a especificar toda a estrutura.
• São estruturas formadas por associação de peças
metálicas ligadas entre si por meio de conectores ou
solda. Estas peças têm suas seções transversais
limitadas em função da capacidade dos laminadores e
seus comprimentos limitados em função dos
transportes disponíveis. Os conectores mais usados são
os parafusos, uma vez que os rebites estão cada vez
mais em desuso.
O uso do Aço
• Liberdade no projeto de arquitetura - A
tecnologia do aço confere aos arquitetos total
liberdade criadora, permitindo a elaboração de
projetos arrojados e de expressão arquitetônica
marcante.
• Maior área útil - As seções dos pilares e vigas de
aço são substancialmente mais esbeltas do que
as equivalentes em concreto, resultando em
melhor aproveitamento do espaço interno e
aumento da área útil, fator muito importante
principalmente em garagens.
O uso do Aço
• Flexibilidade - A estrutura metálica mostra-se
especialmente indicada nos casos onde há necessidade
de adaptações, ampliações, reformas e mudança de
ocupação de edifícios. Além disso, torna mais fácil a
passagem de utilidades como água, ar condicionado,
eletricidade, esgoto, telefonia, informática, etc.
• Compatibilidade com outros materiais - O sistema
construtivo em aço é perfeitamente compatível com
qualquer tipo de material de fechamento, tanto
vertical como horizontal, admitindo desde os mais
convencionais (tijolos e blocos, lajes moldadas in loco)
até componentes pré-fabricados (lajes e painéis de
concreto, painéis "drywall", etc).
O uso do Aço
• Menor prazo de execução- A fabricação da estrutura em
paralelo com a execução das fundações, a possibilidade de
se trabalhar em diversas frentes de serviços
simultaneamente, a diminuição de formas e escoramentos
e o fato da montagem da estrutura não ser afetada pela
ocorrência de chuvas, pode levar a uma redução de até
40% no tempo de execução quando comparado com os
processos convencionais.
• Racionalização de materiais e mão-de-obra- Numa obra,
através de processos convencionais, o desperdício de
materiais pode chegar a 25% em peso. A estrutura metálica
possibilita a adoção de sistemas industrializados, fazendo
com que o desperdício seja sensivelmente reduzido.
O uso do Aço
• Alívio de carga nas fundações - Por serem mais leves, as
estruturas metálicas podem reduzir em até 30% o custo das
fundações.
• Garantia de qualidade - A fabricação de uma estrutura
metálica ocorre dentro de uma indústria e conta com mão-
de-obra altamente qualificada, o que dá ao cliente a
garantia de uma obra com qualidade superior devido ao
rígido controle existente durante todo o processo
industrial.
• Antecipação do ganho - Em função da maior velocidade de
execução da obra, haverá um ganho adicional pela
ocupação antecipada do imóvel e pela rapidez no retorno
do capital investido.
O uso do Aço
• Organização do canteiro de obras - Como a estrutura
metálica é totalmente pré-fabricada, há uma melhor
organização do canteiro devido entre outros à ausência
de grandes depósitos de areia, brita, cimento, madeiras
e ferragens, reduzindo também o inevitável
desperdício desses materiais. O ambiente limpo com
menor geração de entulho, oferece ainda melhores
condições de segurança ao trabalhador contribuindo
para a redução dos acidentes na obra.
• Reciclabilidade - O aço é 100% reciclável e as
estruturas podem ser desmontadas e reaproveitadas.
O uso do Aço
• Preservação do meio ambiente - A estrutura metálica
é menos agressiva ao meio ambiente pois além de
reduzir o consumo de madeira na obra, diminui a
emissão de material particulado e poluição sonora
geradas pelas serras e outros equipamentos destinados
a trabalhar a madeira.
• Precisão construtiva - Enquanto nas estruturas de
concreto a precisão é medida em centímetros, numa
estrutura metálica a unidade empregada é o milímetro.
Isso garante uma estrutura perfeitamente aprumada e
nivelada, facilitando atividades como o assentamento
de esquadrias, instalação de elevadores, bem como
redução no custo dos materiais de revestimento
Aços Estruturais – Perfis Usuais
• Conteúdo Abordado:
- Aços, Conceitos básicos, Aços ligas
- Diagrama Tensão x Deformação
- NBR 8800/2008 – Aços estruturais aplicáveis
em estruturas.
- Perfis Estruturais
- Bibliografia
Aços
• Segundo Colpaert, “Aço é um produto obtido
por via líquida, isto é, são elaborados no
estado de fusão. São chamados de aços
quando contêm de 0 a 2% de carbono.
Habitualmente contêm ainda outros
elementos como manganês, silício, fósforo e
enxofre, em percentagens quase sempre
pequenas e que são considerados impurezas
normais.”
Aços
• Os aço referidos anteriormente são ditos como
aços ao carbono, comuns, ordinários ou sem liga
e em literaturas técnicas usa-se a expressão aços
binários.
• Aços especiais ou melhor, aços ligas são aqueles
que contêm outros metais ou metaloides1, que
lhes são adicionados intencionalmente com o fim
de comunicar-lhes certas propriedades que os
produtos comuns não possuem.
Aços Ligas
Influência dos elementos de liga nas propriedades dos aços 
Propriedade/Elemento C Mn Si S P Cu Ti Cr Nb 
Resistência mecânica + + + - + + + +
Ductibilidade - - - - - - -
Tenacidade - - - +
Soldabilidade - - - - - - -
Resistência à corrosão - + + + + +
Desoxidante + +
Legenda: (+) efeito positivo; (-) efeito negativo
Tabela 1 . Fonte: ABCEM
Aços Estruturais
• Segundo Bragança Pinheiro, “Os aços
estruturais são fabricados conforme
características mecânicas e/ou químicas
desejáveis no produto final. A escolha do tipo
de aço a ser utilizado em uma estrutura, será
determinante no dimensionamento dos
elementos que a compõem.”
Aços Estruturais
• Os aços carbono estruturais são os mais
amplamente utilizados dentre todos os aços
estruturais. Eles dependem do teor de Carbono
para desenvolver sua resistência, e tem limite de
escoamento entre 170 e 275 MPa (Mega Pascal).
• A escolha do aço para a construção de estruturas
metálicas é feita em função de aspectos ligados
ao ambiente em que as estruturas se localizam e
da previsão do comportamento estrutural de
suas partes, devido a geometria e aos esforços
solicitantes.
Escolha do aço
ASPECTO Fator preponderante na escolha do aço
Atmosfera agressiva à estrutura,
proximidade de orla marítima e
manutenção deficiente ao longo do
tempo
Aprecia-se o uso aços de alta resistência 
à corrosão.
Peças comprimidas com elevado índice
de esbeltez ou peças fletidas em que a
deformação é fator preponderante
São casos típicos de utilização de aços 
de média resistência mecânica.
Peças com baixa esbeltez e deformação
não preponderante
É mais econômica a utilização dos aços 
de alta resistência mecânica.
Tabela 2: relação de aplicações
Fonte: Abcem - Associação Brasileira de Construção de Estruturas Metálicas
Diagrama Tensão x Deformação
Figura 1: Diagrama tensão deformação
Fonte: Pinheiro, Antônio Carlos da Fonseca. Estruturas Metálicas, Cálculos, detalhes, exercícios e
projetos. 2ª Edicão. Editora Edgard Blucher.
f = Tensão do material
fu = Tensãoúltima
fy = Tensão de escoamento
fp = Tensão de proporcionalidade
ε = Deformação
εu = deformação específica quando
ocorre a última tensão
εy = deformação específica limite
quando ocorre a tensão de escoamento
εp = deformação específica quando
ocorre a tensão de proporcionalidade
α = Ângulo de inclinação da reta da
região elástica.
Propriedades Mecânicas 
• Segundo (NBR 8800/2008) – Item 4.5.2.9
“Para efeito de cálculos devem ser adotados, para os
aços relacionados na norma os seguintes valores:
Módulo de elasticidade: E = 200GPa
Coeficiente de Poisson: υa= 0,3
Coeficiente de dilatação térmica: β=12.10-6 oC-1
Massa específica: ρa=7850kg/m
3
Módulo de elasticidade transversal: G=0,385E”
NBR 8800/2008 – Aços Estruturais
• Os aços aprovados para utilização em perfis barras e
chapas são aqueles com classificação estrutural
assegurada por norma brasileira ou norma ou
especificação estrangeira, desde que possuam
resistência ao escoamento máxima de 450MPa e
relação entre as resistências à ruptura e o escoamento
não inferior a 1,18.
• Permite-se ainda o uso de outros aços estruturais,
desde que atendam as especificações anteriores e que
o responsável pelo projeto analise as diferenças entre
as especificações desses aços e dos mencionados em
especial nos métodos de amostragem para
determinação dos dados.
Figura 2: Tabela de aços
especificados por normas
brasileiras para uso estrutural
Fonte: Anexo da NBR8800/2008
• ASTM = American
Society for Testing
and Materials.
Figura 3: Tabela de aços de uso
frequente especificados pela ASTM para
uso estrutural
Fonte: Anexo da NBR8800/2008
Figura 4: Tabela de Materiais usados em parafusos
Fonte: Anexo da NBR8800/2008
Figura 5: Tabela de Resistência à tração do metal de solda
Fonte: Anexo da NBR8800/2008
Perfis Estruturais Usuais
• Peças laminadas: chapas, perfis laminados
• Peças fabricadas: perfis soldados, perfis
formados ou em chapa dobrada, tubos, perfis
compostos.
• Chapas: são produtos planos de aço utilizados
em reservatórios e como componentes de
perfis de vigas e pilares através de corte, solda
ou aparafusamento e dobramento.
Perfis Estruturais Usuais
Laminados: podem
ser perfis do tipo I,
C ou L. São
utilizados para
vigas, colunas e
travamentos.
Perfis Estruturais Usuais
• DOBRADOS–podem ser
perfis do tipo C ou L. São
utilizados para terças e
travamentos.
Figura 6: Perfil formado ou dobrado
Fonte: apostila técnica Gerdau Aço Minas
Perfis Estruturais Usuais
• Perfis soldados:
São apenas perfis do tipo I.
São utilizados para vigas e
colunas.
Figura 7: Perfil soldado
Fonte: apostila técnica Gerdau Aço Minas
Perfis Soldados:
• são aqueles produzidos pela junção de
produtos laminados planos, por
soldagem. Esses tipos de perfis são
largamente empregados na construção
de estruturas metálicas, devido a sua
grande versatilidade de combinações
grande versatilidade de combinações
possíveis de espessuras com alturas e
larguras, diminuindo
consideravelmente o peso das
estruturas, em comparação com os
perfis laminados.
Figura 8: Perfil Soldado
Fonte: apostila técnica Gerdau Aço Minas
Perfis em Chapa Dobrada
• são perfis obtidos por conformação
a frio de produtos planos (chapas
ou tiras). Tal tipo de perfil, vem
sendo bastante utilizado na
execução de estruturas metálicas
leves, pois pode ser projetado para
cada aplicação, enquanto que os
perfis laminados estão limitados a
dimensões pré-estabelecidas. Neste
aspecto, apresentam característica
de versatilidade semelhante as dos
perfis soldados: liberdade
dimensional e de espessura.
Figura 9: Perfil dobrado
Fonte: apostila técnica Gerdau Aço Minas
Cantoneiras
• Podem ser de abas
iguais ou desiguais
Por exemplo: L 89( b1 )x64( b2 )x6,4( t )
Figura 10: Perfil Cantoneira
Fonte: apostila técnica Gerdau Aço Minas
Perfis Laminados
• são obtidos por laminação
a quente, podendo ser de
dois tipos. A saber:
- de abas inclinadas: faces
internas das abas não são
paralelas às faces externas;
- de abas paralelas: faces
internas das abas são
praticamente paralelas às
respectivas faces externas.
Figura 11: Perfil laminado
Fonte: apostila técnica Gerdau Aço Minas
Barras
• São redondas,
retangulares ou
quadradas,
utilizados
enquanto tirantes,
travamentos ou
chumbadores;
Figura 12: Barras
Fonte: apostila técnica Gerdau Aço Minas
Perfis Soldados Série VS, CS e CVS
Figura 12: Perfil Soldado
Fonte: Acervo técnico do Professor Mestre Higor Cotta
Padronização de Perfis
• Normalmente os perfis estruturais seguem
normas e são padronizados, estes, encontram-
se em normas técnicas e ou tabelas de
fabricantes.
Bibliografia
• ABNT NBR 5884/2005 - Perfil I estrutural de aço
soldado por arco elétrico - Requisitos gerais
• ABNT NBR 8800/2008 - Projeto de estruturas de aço e
de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios
• ABNT NBR 7007/2011 - Aço carbono e microligado para
barras e perfis laminados a quente para uso estrutural
• ABNT NBR 7008-3/2012 - Chapas e bobinas de aço
revestidas com zinco ou liga zinco-ferro pelo processo
contínuo de imersão a quente
• ABNT NBR 15980/2011 - Perfis laminados de aço para
uso estrutural — Dimensões e tolerâncias
• Acervo técnico do Professor Mestre Higor Cotta
Bibliografia
• ABNT NBR 14323/1999 - Dimensionamento de
estruturas de aço de edifícios em situação de incêndio
– Procedimento
• ABNT NBR 8681/2004 – Ações e segurança em
estruturas.
• ABNT NBR 14762 – Perfis formados a frio (chapa
Dobrada)
• http://www.cbca-acobrasil.org.br – acessado em
16/12/2012 às 17:00
• Colpaert, Humbertus. Metalografia dos produtos
siderúrgicos comuns, Editora Edgard Blücher, 2008 -
652 páginas
Bibliografia
• Bragança Pinheiro, Antônio Carlos da Fonseca. Estruturas
metálicas: cálculos, detalhes, exercícios e projetos, 2ª edição.
Editora Edgard Blücher, 2005 – 300 páginas
• Pluguesi / Lauand. Estruturas metálicas. Editora Hemus, 2005
• Pareto, luiz. Mecânica e cálculo de estruturas. Editora hemus,
1997
• Sarkis, Melconiam. Mecânica Técnica e Resistência dos
materiais, 17ª edição. Editora Érica, 2003 – 361 páginas
• http://www.abcem.com.br/revista-construcao-
metalica.php?codDestaque=386 – acessado em 16/12/2012
• Apostila técnica Gerdau Aço Minas, disponível em
www.gerdau.com.br – acessado em 16/12/2012