Aulas_aco_2019_1_parte1

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Prof. Ariovaldo Fernandes de Almeida (Ari) 
 INTRODUÇÃO 
 
Vantagens da Construção em Aço 
Menor tempo de execução: A estrutura metálica é projetada para 
fabricação industrial e seriada, de preferência, levando a um menor 
tempo de fabricação e montagem. 
 
Maior confiabilidade: Devido ao fato do material ser único e 
homogêneo, com limites de escoamento e ruptura e módulo de 
elasticidade bem definidos, além de ser uma estrutura fabricada e 
montada por profissionais qualificados. 
 
Maior limpeza de obra: Devido à ausência de entulhos, como 
escoramento e fôrmas. 
 
Maior facilidade de transporte e manuseio: Em função da maior 
resistência do material, as peças de aço são menores, com menor 
peso relativo, facilitando assim o carregamento, transporte e 
manipulação. 
 
Maior facilidade de ampliação: É bastante frequente a necessidade 
de ampliação de estruturas industriais, ocasião em que a expansão 
deve ser executada sem interferir nas outras atividades: isto só é 
possível devido à precisão e menores dimensões das peças e à 
fabricação fora do local da obra. 
 
 
Maior facilidade de montagem: Sendo a estrutura de aço feita em 
regime de fabricação industrial, a equipe montadora já recebe as 
peças nos tamanhos definidos. 
Facilidade de desmontagem e reaproveitamento: A estrutura de aço 
tem a seu crédito o valor residual que não é perdido com a execução 
da obra, pois ela pode ser desmontada e transferida para outro local 
sem maiores problemas 
 
Facilidade de vencer grandes vãos: A maior resistência do aço, 
conduz à melhoria das condições para vencer grandes vãos, com 
menores dimensões das peças e menores pesos. 
 
Precisão das dimensões dos componentes estruturais: Como a 
fabricação obedece a rigorosas especificações dimensionais, pode-se 
encomendar todos os acessórios antecipadamente, sejam portas, 
janelas, basculantes e outros. 
Maior facilidade de reforço: Quando houver necessidade de 
aumento de carga, a estrutura pode ser facilmente reforçada, em 
alguns casos com a colocação apenas de uma chapa numa viga 
oucoluna. 
 
Resistência à corrosão: O aço apresenta excelente resistência à 
corrosão atmosférica desde que determinados cuidados sejam 
tomados 
Redução da carga nas fundações: A grande consequência da alta 
resistência do aço aos esforços de tração, compressão e cisalhamento 
é o enorme alivio de cargas para as fundações. As estruturas em aço 
são cerca de 6 vezes menos pesadas que as estruturas em concreto. 
 
Menores dimensões das peças: A elevada resistência das peças 
executadas em aço, leva automaticamente, a menores dimensões. 
No caso de pilares, obtêm-se maior área útil e menores pesos; no 
de vigas, menores alturas (metade das do concreto) e menores 
pesos. 
O aço é uma liga de ferro e carbono, geralmente 
contendo manganês, silício e fósforo, entre outros 
elementos, e que conferem ao aço certas 
propriedades. 
O que é aço? 
A quantidade de carbono é que confere ao aço 
seus diferentes níveis de resistência e dureza. 
Estes teores podem variar de 0,003 % em aços 
ultra-baixo carbono até 2,0 % em aços alto 
carbono. 
Diagrama tensão/deformação 
Tipos de aço 
AÇOS-CARBONO 
 mais usuais 
 Teor max. de carbono – 0,45% (permitir a soldabilidade) 
 Teor de carbono aumenta a resistência e a dureza (reduz a 
ductilidade) – ASTM A 36 e A 570 
AÇOS DE BAIXA LIGA 
 
 aços-carbono c/ adição de alguns elementos de liga – 
(cromo, cobre, manganês etc) – provocam um aumento da 
resistência do aço, tanto mecânica como à corrosão 
atmosférica. 
 
 Ex: ASTM A 572 – alta resistência mecânica 
 ASTM A 588 – resistência à corrosão 
 
São aços estruturais de maior resistência à corrosão atmosférica. 
Aço patinável 
Vantagens da pátina 
 
Os aços patináveis aliam a resistência à corrosão 
atmosférica à elevada resistência mecânica, boa 
conformabilidade e boa soldabilidade. 
Aço patinável 
COR-TEN foram os primeiros aços patináveis, com origem nos Estados 
Unidos 
COR-TEN (US Steel), COS AR COR 400 ou 500 (COSIPA), USI 
– SAC 300 ou 350 (USIMINAS), NIO- COR ou CSN-COR 420 
(CSN). 
Anos necessários para a perda de 
1mm de camada de aço 
Ambiente 
Aço CC (*) Aço ARC (**) 
Rural 40 a 100 120 a 200 
Marítimo 20 a 40 60 a 120 
Industrial 20 a 40 60 a 120 
(*) Aço-Carbono Comum 
(**) Aço de Alta Resistência à Corrosão 
 
 
 
 
 
Aço galvanizado 
 
Aço inox 
Aço inox é o termo 
empregado para identificar 
uma família de aços 
contendo no mínimo 10,5% 
de cromo, elemento químico 
que garante ao material 
elevada resistência à 
corrosão. 
 
Perfis Laminados 
bf 
d 
PERFIS I 
150mm (6”) ≤ d ≤ 610mm (24”) 
1,5 < d/bf < 3,2 
PERFIS H 
150mm (6”) ≤ d ≤ 360mm (14”) 
1,0 < d/bf < 1,4 
Perfis Laminados 
d 
bf 
 PERFIS I (59 bitolas) 
W 150 W 200 W 250 W 310 W 360 W 410 W 460 W 530 W 610 
W 150 x 13,0 
W 150 x 18,0 
W 150 x 24,0 
W 200 x 15,0 
W 200 x 19,3 
W 200 x 22,5 
W 200 x 26,6 
W 200 x 31,3 
W 250 x 17,9 
W 250 x 22,3 
W 250 x 25,3 
W 250 x 28,4 
W 250 x 32,7 
W 250 x 38,5 
W 250 x 44,8 
W 310 x 21,0 
W 310 x 23,8 
W 310 x 28,3 
W 310 x 32,7 
W 310 x 38,7 
W 310 x 44,5 
W 310 x 51,0 
W 360 x 32,9 
W 360 x 39,0 
W 360 x 44,0 
W 360 x 51,0 
W 360 x 57,8 
W 360 x 64,0 
W 360 x 72,0 
W 360 x 79,0 
W 410 x 38,8 
W 410 x 46,1 
W 410 x 53,0 
W 410 x 60,0 
W 410 x 67,0 
W 410 x 75,0 
W 410 x 85,0 
W 460 x 52,0 
W 460 x 60,0 
W 460 x 68,0 
W 460 x 74,0 
W 460 x 82,0 
W 460 x 89,0 
W 460 x 97,0 
W 460 x 106,0 
W 530 x 66,0 
W 530 x 72,0 
W 530 x 74,0 
W 530 x 82,0 
W 530 x 85,0 
W 530 x 92,0 
W 530 x 101,0 
W 530 x 109,0 
W 610 x 101,0 
W 610 x 113,0 
W 610 x 125,0 
W 610 x 140,0 
W 610 x 155,0 
W 610 x 174,0 
Até 8 almas da mesma altura 
Perfis Estruturais Gerdau 
 PERFIS H (29 bitolas) 
W 150 
W 150 x 22,5 
W 150 x 29,8 
W 150 x 37,1 
W 200 x 35,9 
W 200 x 41,7 
W 200 x 46,1 
W 200 x 52,0 
W 200 x 59,0 
W 200 x 71,0 
W 200 x 86,0 
W 250 x 73,0 
W 250 x 80,0 
W 250 x 89,0 
W 250 x 101,0 
W 250 x 115,0 
W 310 x 97,0 
W 310 x 107,0 
W 310 x 110,0 
W 310 x 117,0 
W 360 x 91,0 
W 360 x 101,0 
W 360 x 110,0 
W 360 x 122,0 
W/HP 200 W/HP 250 W/HP 310 W 360 
HP 200 x 53,0 HP 250 x 62,0 
HP 250 x 85,0 
HP 310 x 79,0 
HP 310 x 93,0 
HP 310 x 125,0 
Perfis Estruturais Gerdau 
Perfis Soldados 
Os perfis soldados são obtidos através do corte de 
chapas de aço planas e da união das partes por meio 
de cordões de solda. 
Perfis Soldados 
Perfis formados a frio 
Também podem ter diversas 
geometrias e é comum que os 
perfis de chapa fina tenham 
vincos para enrijecimento, como 
no caso do U enrijecido. 
Perfis formados a frio 
Os perfis mais comuns são fabricados em forma de I, H, U e 
cantoneiras L, porém podem ser obtidas outras geometrias 
através da combinação de dois ou mais tipos de perfis, como 
na composição de uma viga de seção em caixão. 
Geometria e Formatos dos Perfis 
Vigas Treliçadas (Treliças) 
Vigas Mistas 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
DEFINIÇÃO: qualquer influência ou conjunto 
de influências capaz de produzir estados de 
tensão, deformação ou movimento de um 
corpo rígido em uma estrutura. 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
Ações/Cargas Permanentes - CP: 
 
-Peso dos elementos da estrutura; 
 
- Pesos de todos os elementos da construção 
permanentemente suportadospela estrutura, tais como: 
pisos, paredes fixas, coberturas, forros, escadas, 
revestimentos e acabamentos; 
 
- Pesos de instalações, acessórios e equipamentos 
permanentes, tais como tubulações de água, esgoto, 
águas pluviais, gás, dutos e cabos elétricos; 
 
- Quaisquer outras ações de caráter permanente 
ao longo da vida da estrutura. 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
Ações Variáveis/Cargas Acidentais - CA: 
 
- Sobrecargas distribuídas em pisos devidas 
ao peso de pessoas; 
- Objetos e materiais estocados; 
- Cargas de equipamentos: elevadores, centrais 
de ar condicionado; 
- Peso de paredes removíveis; 
- Sobrecargas em coberturas; 
- Empuxos de terra e pressões hidrostáticas. 
 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
Ações/Cargas Excepcionais: 
 
- Variações de temperatura, (diferença entre a 
temperatura mínima e máxima da estrutura); 
 
- Cargas sísmicas (efeitos de terremotos); 
 
- Cargas de neve; 
 
- Recalques de fundações; 
 
- Deformações impostas. 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
/ 
Ações/Cargas devidas aos Ventos - CV: 
 
O vento não é um problema tão grave em 
construções baixas e pesadas com paredes grossas, 
porém em estruturas esbeltas passa a ser uma das 
ações mais importantes a determinar no projeto de 
estruturas. As considerações para determinação das 
forças devidas ao vento são regidas e calculadas de 
acordo com a NBR 6123/1988 “Forças devidas ao 
vento em edificações”. 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
/ 
Ações/Cargas devidas aos Ventos - CV: 
 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
/ 
Ações/Cargas devidas aos Ventos - CV: 
 
 
Expressão da “pressão dinâmica” do vento sobre 
uma superfície 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
/ 
Ações/Cargas devidas aos Ventos - CV: 
 
A Velocidade característica Vk : é a velocidade usada 
em projeto. A velocidade característica pode ser 
expressa como: 
Vk = Vo.S1.S2.S3 
Onde: 
Vo: velocidade básica; 
S1: fator topográfico; 
S2: fator de rugosidade e dimensões da edificação; 
S3: fator estatístico. 
Determinação da pressão dinâmica 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
/ 
Ações/Cargas devidas aos Ventos - CV: 
 Vo: velocidade básica 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
/ 
Ações/Cargas devidas aos Ventos - CV: 
 
S1:FATOR TOPOGRÁFICO 
 
O valor do fator S1 pode tomar os seguintes valores: 
 
a) Terreno plano ou quase plano : S1 = 1,0; 
 
b) Taludes e morros (veja NBR6123/1988) 
 
c) Vales protegidos : S1 = 0,9. 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
/ 
Ações/Cargas devidas aos Ventos - CV: 
 
S2: FATOR DE RUGOSIDADE E DIMENSÕES 
 DA EDIFICAÇÃO 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
/ 
Ações/Cargas devidas aos Ventos - CV: 
 S2: FATOR DE RUGOSIDADE E DIMENSÕES DA EDIFICAÇÃO 
Classe A: Todas as unidades de vedação, seus elementos de 
fixação e peças individuais de estruturas sem vedação. Toda 
edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical não 
exceda 20m. 
 
Classe B: Toda edificação ou parte de edificação para aqual a 
maior dimensão horizontal ou vertical da 
superfície frontal esteja entre 20 m e 50 m. 
 
Classe C: Toda edificação ou parte de edificação para aqual a 
maior dimensão horizontal ou vertical da 
superfície frontal exceda 50 m. 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
/ 
Ações/Cargas devidas aos Ventos - CV: 
 
S3: FATOR ESTATÍSTICO 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
/ 
Ações/Cargas devidas aos Ventos - CV: 
 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
/ 
Ações/Cargas devidas aos Ventos - CV: 
 
AÇÕES NAS ESTRUTURAS 
 
 
 
/ 
Ações/Cargas devidas aos Ventos - CV: 
 
A ESTRUTURA É SEGURA quando atende aos 
seguintes requisitos intuitivos de segurança: 
 
•Durante a vida útil, a estrutura deve garantir a 
permanência das características da edificação a um baixo 
custo de manutenção; 
 
•Em condições normais de utilização, a construção não 
deve ter aparência que cause inquietação aos usuários; 
 
•Em situações não previstas de utilização, a estrutura deve 
apresentar sinais visíveis de advertência. 
SEGURANÇA ESTRUTURAL E 
FILOSOFIAS DE PROJETO 
SEGURANÇA ESTRUTURAL E 
FILOSOFIAS DE PROJETO 
MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES (NBR 8800:2008) 
-Estados Limites Últimos(ELU): correspondentes à 
ruína de toda a estrutura, ou parte dela, por 
ruptura, deformações plásticas excessivas ou por 
instabilidade;; 
-Estados Limites de Serviço(ELS): estados que 
provocam deslocamentos excessivos, vibrações e 
deformações permanentes.. 
CONDIÇÃO DE DIMENSIONAMENTO 
ESTADOS LIMITES ÚLTIMOS 
𝑅𝑑≥𝑆𝑑 
Rd: Resistência de cálculo 
Sd: Solicitação de cálculo 
ESTADOS LIMITES ÚLTIMOS 
ESTADOS LIMITES ÚLTIMOS 
Combinações de cargas segundo a NBR 8800 
 
-Combinação 1 
1,25.CP1+1,35.CP2+ 1,5.CP3 + 1,5.CA 
 
-Combinação 2 
1,25.CP1+1,35.CP2+1,5.CP3+1,5.CA+1,4x0,6.CV 
 
-Combinação 3 
1,25.CP1+1,35.CP2+1,5.CP3+1,5x0,7.CA+1,4CV 
 
ESTADOS LIMITES ÚLTIMOS 
 
-CP1 → representa as ações permanentes do 
peso próprio das estruturas metálicas; 
-CP2 → representa as ações permanentes das 
lajes; 
-CP3 → representa as ações permanentes das 
paredes de alvenaria, revestimentos e 
contrapisos. 
ESTADOS LIMITES ÚLTIMOS 
 
Quando consideramos as ações permanentes 
todas agrupadas e CA ≤ 5 kN/m2, as 
mesmas combinações passam a ser: 
 
-Combinação 1 → 1,4.CP +1,4.CA 
-Combinação 2 → 1,4.CP +1,4.CA+1,4x0,6.CV 
-Combinação3 → 1,4.CP+1,4x0,7.CA+1,4.CV 
-Combinação 4 → 1,4 CP + 1,4 CV 
ESTADOS LIMITES ÚLTIMOS 
 
-CP → representa as ações permanentes 
agrupadas (estrutura + laje + revestimento + 
parede); 
-CA → representa as ações variáveis devidas 
as cargas acidentais; 
-CV → representa as ações variáveis devidas 
aos ventos; 
ESTADOS LIMITES DE SERVIÇO 
δ0 é a contraflecha da viga; 
δ1 é o deslocamento devido as ações permanentes, sem efeitos de 
longa duração; 
δ2 é o deslocamento devido aos efeitos de longa duração das cargas 
permanentes; 
δμαξ é o deslocamento devido as ações variáveis. 
Deslocamentos máximos 
ESTADOS LIMITES DE SERVIÇO 
Deslocamentos máximos 
ESTADOS LIMITES DE SERVIÇO 
Deslocamentos máximos para edifícios 
-Pé direito: 6 metros livre. 
-Espaçamento de Pilares: 6 metros. 
-Tesouras e pilares treliçados. 
-Vão livre sem pilares intermediários 
 
Inclui: 
 - Pintura com primer anticorrosivo sem pintura de acabamento; 
 - Transporte e montagem no local da obra até uma distancia máxima de 50 Km. 
Não inclui: 
 - Fundações; 
 - Fornecimento e colocação de pisos. 
GALPÕES DUAS 
ÁGUAS 
Edifícios industriais 
Sistemas de Coberturas 
Telha metálica apoiada em terça 
LR-100N 
Fonte – Perfilor Acelor Mital 
Telha Sanduíche 
EPS 
Dimensões 
 
Largura útil: 1.000mm 
Espessura: 30, 50 ou 100mm 
Comprimento: Conforme 
projeto, limitado ao transporte 
Principais Vantagens 
• Alto poder de isolação térmica 
• Economia na aquisição do sistema de climatização 
• Aço pré-pintado - maior durabilidade 
• Excelente acabamento (telha forro) 
• Redução no consumo de energia / mensal 
• Boa estanqueidade - fixação na onda alta 
PUR/PIR 
Espuma rígida de Poliuretano (PUR) 
Quanto mais isolante for 
o material, menor é o 
coeficiente de 
condutibilidade térmica. 
Aumentar a espessura dos materiais menos eficientes faz com que o 
sistema obtenha o mesmo efeito de isolamento térmico. 
Sistema Roll On 
Bobinas em aço revestido (galvanizado, 
zincalume ou pré-pintado) 
Chapas elasticamente contidas 
Vigas ou treliçasde aço revestido 
(galvanizado, zincalume ou pré-
pintado), dispostas lado a lado e 
unidas entre si por peças 
transversais. 
Módulo estrutural 
Depois de 
elevadas, em 
pares, as vigas 
são unidas 
formando um 
plano estrutural. 
As bobinas desenrolam-
se condução de água. 
Caimento mínimo de 
1%. 
Telha Autoportante 
O aço utilizado nas telhas é constituído de uma chapa fina de 
aço, geralmente de baixo teor de carbono, revestida por uma 
camada de zinco no processo de imersão à quente 
(galvanização). 
Perfilação na Obra 
Em relação aos elementos estruturais, em um Pré-
dimensionamento estimativo, podemos estabelecer 
alguns parâmetros, com um limite inferior e um 
superior e considerar alguns pressupostos: 
Viga I de alma cheia simplesmente apoiada 
 
•Vigas principais – L/ 25 a L/ 30 (para vãos de 8,0 a 30,0 m) 
 
•Vigas secundárias – L/20 a L/25 (para vãos de 4,5 a 18,0 m 
Pré- dimensionamento de Estrutura em Aço 
 
Treliça de aço 
Altura: 
• L/ 25 a L/ 30 
Pré- dimensionamento 
LAJES 
 
Pode-se utilizar qualquer tipo de laje de piso ou de forro junto 
com a estrutura metálica. Alguns tipos, porém, são mais 
apropriados, principalmente os que propiciam a criação de uma 
viga mista, onde viga e laje trabalham em conjunto melhorando 
a performance estrutural. 
LAJES MOLDADAS IN LOCO 
- Permite a criação de vigas mistas 
- Desvantagem são as formas de concreto e os escoramentos 
devem permanecer até a cura 
LAJES PRÉ-MOLDADAS 
LAJES ALVEOLARES 
STEEL DECK 
STEEL DECK 
STEEL DECK 
Mezaninos 
Pisos Wall 
Composto de miolo de madeira laminada, contraplacado em 
ambas as faces por lâminas de madeira e externamente por 
placas cimentícias em CRFS (Cimento Reforçado com Fio 
Sintético) prensadas ou manta. 
Dimensões do painel: 2500 x 1200 x 40 mm; 
Número de apoios: 3; 
Carga máxima: 500 a 700 Kg.f / m² 
Peso do painel: 30 Kg / m². 
Dentre as diversas soluções oferecidas no mercado, o Painel Wall 
possui o melhor custo/benefício se comparado com o preço dos 
métodos convencionais de construção civil, além de permitir os 
mais variados acabamentos e revestimentos. 
Concreto pesa 5 vezes mais que a estrutura metálica com 
Painel Wall. 
 Duplicação do espaço; 
 Vence grandes vãos, sem interferir no 
layout; 
 Menor espessura, apropriado para pé 
direito reduzido; 
 Rapidez e simplificação na montagem e 
desmontagem; 
Isolamento acústico; 
 Isolamento térmico; 
Histórico da construção em Steel Framing 
 
De 1810 a 1860, quando os EUA estavam 
ocupando seu território (do Atlântico ao 
Pacífico), a população americana se 
multiplicou por 10. Para atender à 
demanda por moradias, recorreu-se à 
utilização dos materiais disponíveis. Como 
havia madeira em abundância, este foi o 
principal material utilizado. 
Surgia então o Wood Framing, 
tecnologia que serviu de base ao 
desenvolvimento do Steel 
Framing. 
Uma das primeiras casas em Steel Frame de que se tem 
notícia é de 1928, fica em Nova York e é hoje um museu. Após 
a 2ª guerra havia grande abundância de aço nos Estados 
Unidos e as usinas siderúrgicas, que haviam aumentado a sua 
capacidade com o esforço de guerra, tentaram utilizar o aço 
para a construção de casas. 
 Fechamento interno: 
placas de gesso 
acartonado – drywall; 
 Isolamento térmico e 
acústico: lã de vidro 
ou lã de rocha; 
 Elementos de 
fixação: parafusos 
auto perfurantes e 
auto brocantes. 
A construção em steel framing tem como 
características: 
 
•estrutura de aço zincado 
•montagem rápida 
•sem desperdício de material 
Vantagens Produtivas do LIGHT 
STEEL FRAMING 
 Alta resistência; 
 Baixo peso; 
 Grande precisão dimensional; 
 Resistência ao ataque de insetos; 
 Materiais quase que totalmente recicláveis; 
 Sustentabilidade; 
 Esquadrias sem qualquer tipo de interferência; 
 Planejamento Preciso; 
 Não se propaga ao fogo; 
 Etc. 
Características das Ligações: Rígidas e Flexíveis 
LIGAÇÕES 
LIGAÇÕES SOLDADAS 
 
 
-Principais tipos cordões de solda 
-Simbologia de soldagem solda em filete 
-Dimensões mínimas de uma solda em filete 
-Resistência última do filete de solda a cisalhamento (kN/cm) 
Tipos de ligações mais usuais 
- Ligação viga-viga 
LIGAÇÕES PARAFUSADAS 
- Ligações vigas-pilar 
- Emendas de pilares 
- Emendas de pilares 
Tipos de ligações mais usuais 
- Emendas de pilares 
 
-Distâncias mínimas do centro do furo às bordas 
Parafusos estruturais 
ASTM A 325 
ASTM A 490 
ASTM A 307 
Parabolt 
Chumbadores Walsywa