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Cap. 1 - Propriedades dos Materiais Estruturas V 
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Fig. 22 – Ponte rolante 
 
Fig. 23 - Obras de engenharia no geral 
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Fig. 19 - Torres 
 
Fig. 20 – Painéis e postes 
 
Fig. 21 – Escadas e passarelas 
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Fig. 16 – Pontes e viadutos 
 
Fig. 17 – Galpões industriais 
 
Fig. 18 - Reservatórios 
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Fig. 13 - Edifícios industriais e comerciais 
 
Fig. 14 - Residências 
 
Fig. 15 - Hangares 
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☛ Controle de Qualidade: Atua em todas as fases, estabelecendo os procedimentos de 
solda, inspecionando peças, verificando se estão dentro das tolerâncias de normas, 
etc. 
☛ Manutenção: Após toda a conclusão da obra, é necessário fazer um plano de inspeção, 
o que depende do local e uso das estruturas. Outro requisito de serviço importante é a 
média de vida útil da estrutura, juntamente com os problemas de corrosão, devido às 
condições atmosféricas, umidade e outros. 
1.12 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CÁLCULO DE ESTRUTURAS 
METÁLICAS 
No Brasil, a entidade normativa e representativa da classe é a ABNT (Associação 
Brasileira de Normas Técnicas). 
É utilizada a norma técnica NB 14 (NBR 8800), de 14 de abril de 1986, Projeto e 
Execução de Estruturas de Aço de Edifícios (método dos estados limites) – ABNT – 
Associação Brasileira de Normas Técnicas. 
 Como normas técnicas complementares utilizadas para o dimensionamento 
estrutural, temos: 
NB 862 ou NBR 8681/84 Ações e segurança nas estruturas – ABNT 12/84. 
NBR 6120/80 ou NB 5/78 Cargas para o cálculo de estruturas de edifícios – ABNT. 
NBR 6123/88 Forças devidas ao vento em edificações – ABNT. 
NBR 14 323/99 Dimensionamento de estruturas de aço em edifícios em 
situação de incêndio – Procedimentos. 
NBR 14 432/00 Exigências de resistência ao fogo de elementos 
construtivos de edificações. 
NBR 5884/99 Perfil I Estrutural de aço soldado por arco Elétrico. 
 
1.13 APLICAÇÃO DAS ESTRUTURAS METÁLICAS 
Dentre as inúmeras aplicações das estruturas metálicas, podemos citar: 
 
Fig. 12 - Telhados 
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Se o projeto e o detalhamento não são executados pelo fabricante, e este é 
desconhecido é importante deixar opções no projeto para uso de conexões soldadas ou 
parafusadas, ou, mesmo, o detalhamento propor soluções alternativas de acordo com a sua 
fabricação. 
Em geral, o custo de uma estrutura metálica pode ser apresentado da seguinte 
maneira: 
Projeto estrutural 1 – 3% 
Detalhamento 2 – 6% 
Material e insumos 20 – 50% 
Fabricação 20 – 40% 
Limpeza e pintura 10 – 25% 
Transporte 1 – 3% 
Montagem 20 – 35% 
 
1.11 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUÇÃO DE UMA OBRA. 
As principais fases que precedem a construção de qualquer tipo de edifício, ou, 
mesmo, qualquer tipo de obra, são: 
☛ Arquitetura: onde é desenvolvidos todo o estudo da obra, materiais de acabamento, 
dimensões, características de ventilação, iluminação, forma etc. 
☛ Projeto Estrutural: é onde se dá corpo ao projeto arquitetônico, calculando-se os 
elementos de sustentação, ligações principais, tipos de aço, carga nas fundações 
especificando se a estrutura será soldada ou parafusada, etc. 
☛ Sondagem do Solo: é de fundamental importância para o delineamento das estruturas, 
pois se o solo é de má qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastá-las às 
fundações, o que tornaria muito mais onerosa. Porém, se o solo for de boa qualidade, 
poder-se-ia perfeitamente engastá-las. Portanto, o tipo de solo pode definir o 
esquema estrutural. 
☛ Detalhamento: Onde o projeto estrutural é detalhado peça por peça, visando atender 
ao cronograma de fabricação e montagem, dentro das recomendações do projeto, 
procurando agrupar ao máximo as peças. 
☛ Fabricação: e onde as diversas partes (peças) que vão compor uma estrutura são 
fabricadas, usando-se as recomendações de projeto quanto à solda, parafusos, 
tolerâncias, controle de qualidade, etc. 
☛ Limpeza e proteção: após a fabricação, as peças que vão compor a estrutura são 
preparadas para receber proteção contra a corrosão e, após a limpeza, a estrutura 
deve ser pintada e galvanizada, ou mesmo no estado natural, se for ASTM-A588 ou 
similar e a sua localização assim o permitir. 
☛ Transporte: É preciso, já na fase inicial de projeto e detalhamento, indicar o tamanho 
das peças, procurando, dentro do possível, evitar transporte especial. 
☛ Montagem: É aonde as peças vão se juntar, uma a uma, para compor uma estrutura, 
necessitando-se de um planejamento, visando especificar os equipamentos a serem 
usados, tipo de ferramentas e seqüência de montagem. É considerada a fase clave de 
toda a obra, é quando sabemos se houve ou não um bom projeto. 
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Podendo ser acrescentada a designação 
“chapa dobrada” para diferenciar dos perfis 
laminados Fig. 10. 
 
1.9.3 Perfis soldados 
 Os tipos já padronizados podem ter 
designação dos fabricantes (Fig. 11), por exemplo: 
 
CS → perfil coluna soldada (d/bf ≈ 1). 
VS → perfil viga soldada (d/bf ≈ 2). 
PS → perfil soldado. 
CVS → perfil coluna-viga soldada (d/bf ≈ 1,5). 
 
1.10 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURA 
 Tradicionalmente o aço tem sido vendido por toneladas e, conseqüentemente, 
discutindo-se o custo de uma estrutura de aço impõe-se que se formulem seus custos por 
tonelada de estrutura acabada. Só que se ignora o fato, do grande número de fatores que 
têm influência significativa no custo final, por tonelada, de uma peça de aço fabricada. No 
projeto, detalhe, fabricação e montagem de uma estrutura de aço, os seguintes fatores 
influenciam o custo de uma estrutura: 
a) seleção do sistema estrutural; 
b) projeto dos elementos estruturais individuais; 
c) projeto e detalhe das conexões; 
d) processo a ser usado na fabricação; 
e) especificações para fabricação e montagem; 
f) sistema de proteção à corrosão; 
g) sistema a ser usado na montagem; 
h) sistema de proteção contra fogo, etc. 
A seleção do mais eficiente sistema estrutural, compatível com o processo de 
fabricação, é fundamental para otimizar os custos. Economia na fabricação e montagem 
só é possível como resultado de conexões bem elaboradas durante a fase de 
detalhamento, de acordo com as premissas de projeto. A especificação é a que a maior 
influência tem nos custos de fabricação e montagem, onde se determinam a qualidade do 
material e as tolerâncias requeridas. Outro item importante é a proteção contra a 
corrosão, que, em muitos casos, pode chegar a até 25% do valor da estrutura. 
 
Fig. 11 – Perfil soldado 
Fig. 10 – Perfis em chapas dobradas 
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Perfis CS (colunas soldadas) 
Perfis VS ( vigas soldadas) 
Perfis CVS (colunas e vigas soldadas) 
Na Fig. 9b, c, d, 
vemos perfis compostos 
formados pela associação 
de perfis laminados 
simples Esses perfis são 
evidentemente mais caros 
que os laminados simples; 
seu emprego se justifica para atender conveniências de cálculo como, por exemplo, em 
colunas ou estacas onde se deseja o momento de inércia elevado nas duas direções 
principais.1.9 DESIGNAÇÃO DOS PERFIS 
1.9.1 Perfis laminados 
No Brasil os perfis laminados são designados como: 
Código Literal, altura (mm), peso (kg/m) 
Exemplo de códigos literais: 
L → cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguais. 
I → perfil de seção transversal I. 
H → perfil de seção transversal H ou I invertido. 
U → perfil de seção transversal U. 
T → perfil de seção transversal T. 
Exemplo de perfis: 
I 100 → perfil I, abas inclinadas com altura de 100 mm. 
IP 500 → perfil I, abas paralelas com altura de 500 mm. 
HPP 500 → perfil H, abas paralelas, série pesada com altura de 500 mm. 
HPM 400 → perfil H, abas paralelas, série média, com altura de 400 mm. 
HPL 100 → perfil H, abas paralelas, série leva, com altura de 100 mm. 
U 100 → perfil U, abas inclinadas com altura de 100 mm. 
L 50 x 3 → perfil L (cantoneira), abas iguais de 50 mm e espessura 3 mm. 
L 50 x 30 x 3 → cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm. 
 
1.9.2 Perfis de chapas dobradas 
São designados como: 
Tipo, altura, aba, dobra, espessura. 
( a ) ( b ) ( c ) ( d )
Fig 9 - Perfis compostos de chapas ou perfis laminados 
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Existem chamadas viradeiras, que permitem dobrar chapas a frio, formando perfis 
L e U. para evitar a fissuração da chapa, as dobras obedecem a raios mínimos, de maneira 
que os cantos dos perfis dobrados são arredondados. Como exemplo, temos: 
Os cabos de aço são formados por três fios trefilados finos, agrupados em 
arranjos helicoidais variáveis. Os cabos de aço são muito flexíveis, o que permite seu 
emprego em moitões para multiplicação de forças. Entretanto, o módulo de elasticidade é 
baixo, cerca de 50% do módulo da barra maciça. 
Os perfis laminados são obtidos pela passagem de blocos de aço (lingotes) por 
rolos de laminação que levem à forma final com dimensões padronizadas de pequena 
tolerância. Como os laminadores são equipamentos muito caros, não é economicamente 
viável trocar o padrão dos perfis laminados ou criar um novo. Os tipos mais comuns para 
construção metálica são os perfis I (ou duplo T), os perfis U (ou canal, ou C), as 
cantoneiras (ou L) e as barras redondas. 
Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estão sujeitos ao limite de 
capacidade de dobramento das chapas que, por isso, não podem ser espessas. São 
empregados em geral em coberturas de galpões de esportes e existem empresas 
especializadas em fabricá-las, dispondo de catálogo com dimensões padronizadas e 
propriedades geométricas das seções. 
 
1.8 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOS. 
Os perfis fabricados são formados pela associação de chapas ou de perfis 
laminados simples sendo a ligação, em geral, soldada. 
Na Fig. 9a vemos um perfil I formado pela união de três chapas. Graças aos 
processos automatizados de solda, esses perfis podem ser produzidos competitivamente 
em escala industrial. 
 A Companhia Siderúrgica Nacional têm uma fábrica de perfis I soldados, 
produzindo três linhas de perfis padronizados: 
 
Fig. 8 – Produtos Metalúrgicos 
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As barras são laminadas em 
seção circular, quadrada ou retangular 
alongada; estas últimas chamam-se 
vulgarmente barras chatas Fig. 6. 
1.6.3 Perfis Laminados – Os laminadores produzem perfis de grande eficiência 
estrutural, em forma de H, I, [, L , os quais são denominados correntemente perfis 
laminados (Fig. 7). 
Os perfis H, I, [, são produzidos em grupos, sendo os elementos de cada altura 
constante “h” e largura de abas variável “b”; a variação da largura se obtém aumentando o 
espaçamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variação 
igual à da largura das abas. 
Os perfis “[“ são, corretamente denominados perfis U. 
Os perfis L (cantoneiras) são também fabricados com diversas espessuras para 
cada tamanho das abas. Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais. 
 
1.6.4 Fios, Cordoalhas, Cabos – Os fios ou arames são obtidos por trefilação. 
Fabricam-se fios de aço doce e também de aço duro (aço de alto carbono). 
Os Fios de aço duro são empregados em molas, cabos de protensão de estruturas 
etc. 
As cordoalhas são formadas por três ou sete fios arrumados em forma de hélice. 
O módulo de elasticidade da cordoalha é quase tão elevado quanto o de uma barra maciça 
de aço. 
1.7 PRODUTOS METALÚRGICOS ESTRUTURAIS. 
As empresas metalúrgicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas ou 
compostos por chapas soldadas (Fig. 8). 
 
Fig. 6 - Barras do tipo quadrada, circular e chata. 
 
Fig. 7 – Perfis laminados 
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1.6 PRODUTOS SIDERÚRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14, Anexo A) 
As estruturas metálicas devem ser constituídas, preferencialmente, por produtos 
siderúrgicos padronizados, de forma a minimizar os custos. A adoção de formas 
diferentes das padronizadas pode aumentar o custo final, então, o projetista deve estar 
com catálogos das usinas 
siderúrgicas à mão, para 
utilização em projetos. 
As usinas produzem 
aços para utilização 
estrutural sob diversas 
formas: chapas, barras, 
perfis laminados, fios 
trefilados, cordoalhas e 
cabos. 
1.6.1 Chapas - As chapas 
são produtos 
laminados, nos quais 
uma dimensão 
(espessura) é muito menor que as outras duas (largura e comprimento). 
As chapas se dividem em duas categorias: 
• chapas grossas: t ≥ 4,76 mm (3/16”); a espessura é oferecida em polegadas ou 
milímetros Fig. 4. 
• chapas finas: a espessura das chapas finas é em geral fornecida em bitolas 
sendo usual no Brasil a bitola MSG, as mesmas são fabricadas em bobinas Fig. 5. 
MSG n° 9 10 11 12 13 14 15 16 
t (mm) 3,80 3,42 3,04 2,66 2,28 1,90 1,71 1,52 
 As chapas fornecidas com os 
bordos naturais de laminação (sem cantos 
vivos), se denominam universais; quando os 
bordos são cortados na tesoura, as chapas 
se denominam aparadas. 
As chapas finas produzidas pela 
Companhia Siderúrgica Nacional (Volta 
Redonda) têm espessuras compreendidas 
entre as bitolas 9 e 16. 
1.6.2 Barras – as barras são produtos 
laminados no quais duas dimensões 
(da seção transversal) são 
pequenas em relação à terceira 
(comprimento). 
 
Fig. 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos específicos) 
Fig. 5 - Chapas em bobinas (medidas variáveis em 
comprimento e largura) 
Cap. 1 - Propriedades dos Materiais Estruturas V 
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1.4.8 Fadiga: A resistência à ruptura dos materiais é em geral medida em ensaios 
estáticos. Quando as peças metálicas trabalham sob efeito de esforços repetidos 
em grande número, pode haver ruptura em tensões inferiores às obtidas em ensaios 
estáticos. Esse efeito denomina-se fadiga do material. 
A resistência à fadiga é em geral determinante no dimensionamento de peças sob 
tração de efeitos dinâmicos importantes, tais como peças de máquinas, de pontes etc. 
 As normas americanas e brasileiras verificam a resistência à fadiga pela variação 
de tensões elásticas (∆σ) provocadas pelas cargas variáveis. 
1.5 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO AÇO ESTRUTURAL. 
# Como vantagens das estruturas de aço podemos citar: 
9 Alta resistência do material nos diversos estados de tensão (tração, 
compressão, flexão etc.), o que permite aos elementos estruturais suportarem 
grandes esforços apesar da área relativamente pequena das suas seções; por 
isso, as estruturas do aço, apesar da sua grande densidade, são mais leves do 
que os elementos constituídos em concreto armado, permitindo assim vencer 
grandes vãos. 
9 Garantias das dimensões e propriedades dos materiais. 
9 Material resistentea choques e vibrações. 
9 Os elementos de aço oferecem uma grande margem de segurança no trabalho, o 
que se deve ao fato de o material ser único e homogêneo, com limite de 
escoamento, ruptura e módulo de elasticidade bem definido. 
9 Os elementos de aço são fabricados em usinas, oficinas; e sua montagem é bem 
mecanizada, permitindo com isso diminuir o prazo final da construção, em caso 
de necessidade, possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior 
montagem em outro local. 
9 Os elementos de aço podem ser desmontados e substituídos com facilidade, o 
que permite reforçar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura. 
9 Possibilidade de reaproveitamento do material que não seja mais necessário à 
construção (valores que chegam a 100% de aproveitamento). 
# Como desvantagens das estruturas de aço podemos citar: 
9 Limitação na execução em fábrica em função do transporte até o local de sua 
montagem final. 
9 Necessidade de tratamento superficial das peças contra oxidação devido ao 
contato com o ar atmosférico. 
9 Necessidade de mão-de-obra e equipamentos especializados para sua 
fabricação e montagem. 
9 Limitação de fornecimento de perfis estruturais. 
 
 
Cap. 1 - Propriedades dos Materiais Estruturas V 
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A relação entre a tensão e a deformação linear específica é o “módulo de 
elasticidade” característica dos materiais (ou que possuam fase elástica) relacionada com 
a sua rigidez. 
1.4.2 Plasticidade: deformação plástica é deformação permanente provocada por tensão 
igual ou superior ao limite de escoamento. É o resultado de um deslocamento 
permanente dos átomos que constituem o material, diferindo, portanto, da 
deformação elástica, em que os átomos mantêm as suas posições relativas. 
1.4.3 Ductilidade: ductilidade é a capacidade dos materiais de se deformar 
plasticamente sem se romper. Pode se medida por meio do alongamento (e) ou da 
estrição, que é a redução na área da seção transversal do corpo de prova. 
Quanto mais dúctil o aço maior é a redução da área ou o alongamento antes da 
ruptura. 
A ductilidade tem grande importância nas estruturas metálicas, pois permite a 
redistribuição de tensões locais elevadas. As vigas de aço dúcteis sofrem grandes 
deformações antes de se romper, o que na prática constitui um aviso da presença de 
tensões elevadas. Um material não-dúctil, o ferro fundido, por exemplo não se deforma 
antes da ruptura. Diz-se, no caso, que o material é de comportamento frágil, ou seja, 
apresenta ruptura frágil. 
Denomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a ação das 
cargas. Os aços dúcteis, quanto sujeitos a tensões locais elevadas sofrem deformações 
plásticas capazes de redistribuir as tensões; esse comportamento plástico permite, por 
exemplo, que se considere numa ligação rebitada distribuição uniforme de carga entre os 
rebites. Além desse efeito local, a ductilidade tem importância porque conduz a 
mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformações que fornecem avisos da 
atuação de cargas elevadas. 
1.4.4 Tenacidade: tenacidade é a capacidade que têm os materiais de absorver energia 
quando submetidos a carga de impacto. 
Em outras palavras, tenacidade é a energia total, elástica e plástica, que um 
material pode absorver por unidade de volume até a sua ruptura (medida em J/m3 – 
Joules por metro cúbico), representada pela área total do diagrama tensão-deformação. 
OBS: um material dúctil com a mesma resistência de um material frágil vai requerer 
maior quantidade de energia para ser rompido, sendo, portanto, mais tenaz. 
1.4.5 Dureza: Denomina-se dureza a resistência ao risco ou abrasão. Na prática mede-
se dureza pela resistência que a superfície do material oferece à penetração de uma 
peça de maior dureza. Existem diversos processos como Brinel, Rockwell, Shore. As 
relações físicas entre dureza e resistência foram estabelecidas 
experimentalmente, de modo que o ensaio de dureza é um meio expedito de 
verificar a resistência do aço. 
1.4.6 Fragilidade: É o oposto da ductilidade. Os aços podem ser tornados frágeis pela 
ação de diversos agentes: baixas temperaturas ambientes, efeitos térmicos locais 
causados, por exemplo, por solda elétrica, etc. 
1.4.7 Resiliência: É a capacidade de absorver energia mecânica em regime elástico. 
Cap. 1 - Propriedades dos Materiais Estruturas V 
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• Tensão de ruptura ou Limite de Resistência (fRe). É o valor máximo da tensão que se 
obtém na peça. Corresponde ao ápice da curva tensão-deformação. 
• Módulo de elasticidade ou módulo de Young (E). É a razão entre tensões e 
deformações ( σ = E . ε ), conhecida como “Lei de Hooke”; corresponde ao coeficiente 
angular da reta de proporcionalidade. Para o aço seu valor situa-se entre 0,25 e 0,33 
na zona elástica. 
• Módulo de elasticidade transversal. É a razão entre as deformações transversais e 
as tensões cisalhantes na zona de proporcionalidade. Pode ser determinada através da 
equação: 
)µ1(2
EG +=
 
• Resistência à fadiga. É definida como a tensão para o qual o aço rompe depois de 
repetidas aplicações de carga, está relacionada com o número de ciclos de carga e com 
a amplitude da variação das cargas. 
• Coeficiente de dilatação térmica. Na faixa normal de temperaturas ambientais. 
Segundo norma NB-14 para aços estruturais adota-se valores (item 4.6.10): 
β = 12 x 10-6 /°C ⇒ Coeficiente de Dilatação Térmica 
E = 205000 MPa ⇒ Módulo de Elasticidade 
νa = 0,3 ⇒ Coeficiente de Poisson 
γa = 77 kN/m3 ⇒ Peso Específico 
G = 78850 MPa ⇒ Módulo de Elasticidade Transversal 
1.4 PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS 
As propriedades mecânicas constituem as características mais importantes dos 
aços, para a sua aplicação no campo da engenharia, visto que o projeto e a execução das 
estruturas metálicas, assim como a confecção dos componentes mecânicos, são baseados 
no seu conhecimento. As propriedades mecânicas definem o comportamento dos aços 
quando sujeitos a esforços mecânicos e correspondem às propriedades que determinam a 
sua capacidade de resistir e transmitir os esforços que lhes são aplicados, sem romper ou 
sem que ocorram deformações excessivas. 
1.4.1 Elasticidade: elasticidade de um material é a sua capacidade de voltar à forma 
original após sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga). 
Uma peça de aço, por exemplo, sob o efeito de tensões de tração ou de 
compressão sofre deformações, que podem ser elásticas ou plásticas. Tal comportamento 
deve-se à natureza cristalina dos metais, pela presença de planos de escorregamento ou 
de menor resistência mecânica no interior do reticulado. 
A deformação elástica é reversível, ou seja, desaparece quando a tensão é 
removida. 
Cap. 1 - Propriedades dos Materiais Estruturas V 
Prof. Juan W. Moore E. 10
como os aços, o limite de escoamento é bem definido, pois a determinada tensão aplicada 
o material escoa, isto é ocorre deformação plástica sem haver praticamente aumento da 
tensão. O limite de escoamento é a constante física mais importante no cálculo das 
estruturas de aço. Deve-se impedir que essa tensão seja atingida nas seções transversais 
das barras, como forma de limitara a sua deformação. 
 O limite de resistência de um material é calculado dividindo-se a carga máxima que 
ele suporta, antes da ruptura, pela área da seção transversal inicial do corpo de prova. 
Este limite, como os demais, é expresso em unidade de tensão (kgf/cm2 ou kN/cm2 ou 
MPa). Observa-se que o limite de resistência é calculado em relação à área inicial, o que é 
particularmente importante para os materiais dúcteis, uma vez que estes sofrem uma 
redução de área quando solicitados pela carga máxima. Embora, atensão verdadeira que 
solicita o material seja calculada considerando-se a área real, a tensão tal como foi 
definida anteriormente é mais importante para o engenheiro, pois os projetos devem ser 
feitos com base nas dimensões inicias. 
Em um ensaio de compressão, sem a ocorrência de flambagem, obtém-se um 
diagrama tensão-deformação similar ao do ensaio de tração, porém com tensões sempre 
crescentes após o escoamento; ocorre um aumento da área da seção transversal, sem que 
seja atingida a ruptura propriamente dita. 
Durante o alongamento da 
barra, há uma contração lateral 
(estrição), que resulta na diminuição 
da área de seção transversal. Isto 
não têm nenhum efeito no diagrama 
tensão-deformação imediatamente 
após o limite de escoamento, porém deste ponto em diante a diminuição da área afeta de 
maneira apreciável o cálculo da tensão na barra (Fig. 2). 
A Fig. 3, representa um diagrama típico de aço carbono. 
• Limite de proporcionalidade (fP). É o 
valor da tensão correspondente ao 
final da reta de proporcionalidade. 
• Tensão de escoamento ou ponto de 
escoamento (fY): O patamar de 
escoamento costuma apresentar uma 
tensão de escoamento máxima seguida 
de uma tensão de escoamento mínima. 
Genericamente, refere-se à tensão 
superior como tensão de escoamento à 
qual corresponde a deformação (εy). 
Para aços que não apresentam patamar 
de escoamento a tensão de 
escoamento é obtida com a interseção 
de uma reta traçada paralela ao trecho do gráfico a partir de um ponto nos eixos das 
abcissas correspondente a uma deformação de 0,2%, com o próprio gráfico tensão-
deformação. 
Ref
f Y
(σ)
(ε)
Pf
εε εRe Y P
Fig. 3 - Diagrama típico para o aço carbono 
P P
 
 
Fig. 2. Estrangulamento (estrição) de uma barra sob tração 
Cap. 1 - Propriedades dos Materiais Estruturas V 
Prof. Juan W. Moore E. 9
 Os elementos normalmente adicionados são níquel, titânio, nióbio, vanádio, 
molibdênio, obedecendo sua soma a um limite mínimo estrito, para garantir o equilíbrio 
das propriedades almejadas. 
(*) Por exemplo, a composição química dos aços resistentes ao fogo produzidos pela 
Cosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foi 
desenvolvida com base nos aços COS AR COR 400, 400E e 500, e USI-SAC-250, 300 
e 350 respectivamente, recomendados para aplicações sujeitas à corrosão 
atmosférica 
 
1.3 DIAGRAMA TENSÃO-DEFORMAÇÃO 
A relação entre a tensão aplicada e a deformação resultante pode ser 
acompanhada pelo diagrama tensão deformação. Os valores para a construção deste 
diagrama são obtidos submetendo o material ao ensaio de tração, sendo a deformação 
medida com o auxílio de um aparelho denominado extensômetro, acoplado à máquina de 
ensaio. 
As propriedades mecânicas dependem da composição química, processo de 
laminação e tratamento térmico do aço. Outros fatores podem influenciar, tais como: 
técnica de ensaio, temperatura, geometria do corpo de prova, etc. 
Dentro de certos limites (fase elástica), ao tracionar-se uma peça, a sua 
deformação segue a “Lei de Hooke”, ou seja, é proporcional ao esforço aplicado (Fig. 1). A 
proporcionalidade pode ser observada no trecho retilíneo do diagrama tensão-deformação 
e a constante de proporcionalidade é denominado módulo de elasticidade ou módulo de 
deformação longitudinal. Ultrapassando o limite de proporcionalidade, tem lugar a fase 
plástica, na qual ocorrem deformações crescentes sem variação de tensão (patamar de 
escoamento). O valor constante da tensão, nessa fase, é chamado limite de escoamento 
do aço. 
Após o 
escoamento, ainda na fase 
plástica, a estrutura 
interna do aço se 
rearranja e o material 
passa pelo encruamento, 
em que se verifica 
novamente a variação da 
tensão coma deformação, 
porém não-linearmente. O 
valor máximo da tensão é 
chamado de limite de 
resistência do aço. O 
limite de escoamento de 
um material é calculado 
dividindo-se a carga 
máxima que ele suporta, 
antes de escoar, pela área da seção transversal inicial do corpo de prova. Em materiais 
Ref
f Y
(σ)
(ε)
Deformação 
Linear
Específica
Tensão
Limite de 
Resistência
Limite de 
Escoamento
Limite de 
Proporcionalidade
Pf
fRe
f Y
Pf
=
=
=
Pa
tam
ar 
de
Es
co
am
en
to
En
cru
am
en
to
"Fase"
Elástica
"Fase"
Plástica
"Fase" de 
Ruptura
α
 
 
 Fig. 1. Diagrama tensão-deformação típico para o aço estrutural. 
Cap. 1 - Propriedades dos Materiais Estruturas V 
Prof. Juan W. Moore E. 8
Utilização com Revestimento 
Os aços patináveis devem ser revestidos com pintura em locais em que as 
condições climáticas ou de utilização não permitam o desenvolvimento completo da pátina 
protetora, ou quando houver uma expressa indicação neste sentido no projeto. Deve haver 
revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva, marinha severa ou 
moderada (à distância de até 600 metros da orla marítima), regiões submersas ou 
sujeitas a respingos e locais em que não ocorram ciclos alternados de molhamento e 
secagem. Os revestimentos apresentam excelente aderência aos aços patináveis, com um 
desempenho no mínimo duas vezes superior em relação ao mesmo revestimento aplicado 
sobre aço-carbono comum. 
 
1.2.3 Aços Resistentes ao Fogo (Alta Resistência Mecânica, Resistentes à Corrosão 
Atmosférica): 
9 Resistência ao fogo. 
Um dos pontos mais importantes nos projetos de construção civil é reduzir o risco 
de incêndios e, caso estes ocorram, aumentar o tempo de início de deformação da 
estrutura, conferindo, assim, segurança a essas construções. 
9 Composição Química. 
 Os aços resistentes ao fogo são basicamente resultado de modificações de aços 
resistentes à corrosão atmosférica (*). 
 As adições são ajustadas sempre no limite mínimo possível, de forma que garantam 
um valor determinado e elevado de resistência mecânica à tração, proporcionando também 
boa soldabilidade e mantendo o padrão de excelente resistência à corrosão atmosférica, 
intrínseco ao aço de origem. 
 
 
Aço patinável com pintura 
Universidade Federal de Ouro Preto – MG 
Cap. 1 - Propriedades dos Materiais Estruturas V 
Prof. Juan W. Moore E. 7
9 Utilização sem Revestimento 
 O uso de aços patináveis sem revestimento é recomendado para ambientes em que 
possam formar inteiramente a camada de óxido protetor (pátina). De forma geral, 
atmosferas classificadas como industrial não muito agressiva, rural, urbana e marítima 
(distante mais de 600 m da orla marítima) podem abrigar aplicações de aços patináveis 
sem revestimento. Em atmosferas industriais altamente agressivas, sua resistência à 
corrosão é menor, porém sempre superior à do aço-carbono comum. 
Cuidados especiais: 
Na utilização dos aços patináveis não revestidos, para desenvolver a camada de 
óxido de forma compacta, aderente e homogênea, e com característica protetora, são 
necessários alguns cuidados: 
9 A carepa de laminação deve ser eliminada, por jateamento com granalha ou areia; 
9 Os respingos de solda, resíduos de óleo e graxa, bem como os resíduos de 
argamassa e concreto devem ser removidos; 
9 Áreas em que possa haver retenção de água ou de resíduos sólidos devem, se 
possível, ser eliminadas no projeto; se isto for impraticável, deve-se protegê-las 
com pintura. 
9 As panes não expostas à ação do intemperismo, como juntas de expansão, 
articulações. Regiões sobrepostas e frestas devem ser convenientemente 
protegidas, devido ao acúmulo de resíduos sólidos e de umidade. 
OBS.: As estruturas construídas com aço patinável sem revestimento precisam ser 
acompanhadas periodicamente, para verificação do desenvolvimento do óxido. Caso 
não ocorra a formação da pátina, de forma compacta e aderente,será necessário 
recorrer à pintura. 
 
 
Aço Patinável sem pintura 
Prefeitura de Salvador – BA 
 
Cap. 1 - Propriedades dos Materiais Estruturas V 
Prof. Juan W. Moore E. 6
criou o grupo dos aços patináveis ou aclimáveis, que se caracteriza por excelente 
resistência à corrosão atmosférica aliada à resistência mecânica adequada. 
 
9 Resistência à Corrosão Atmosférica: A Característica dos Aços Patináveis 
Os aços patináveis ou aclimáveis apresentam como principal característica a 
resistência à corrosão atmosférica, muito superior à do aço-carbono convencional, 
conseguida pela adição de pequenas quantidades dos elementos de liga já mencionados. 
Quando expostos ao clima (daí o nome aclimáveis), desenvolvem em sua superfície uma 
camada de óxido compacta e aderente, que funciona como barreira de proteção contra o 
prosseguimento do processo corrosivo, possibilitando, assim, a utilização desses aços sem 
qualquer revestimento. Esta barreira ou pátina protetora só é desenvolvida quando a 
superfície metálica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva, nevoeiro, 
umidade) e secagem (sol, vento). O tempo necessário para a sua formação varia em função 
do tipo de atmosfera a que o aço está exposto, sendo em geral de 18 meses a 3 anos; após 
um ano, porém, o material já apresenta uma homogênea coloração marrom-clara. 
9 Propriedades Mecânicas 
 Além da excelente soldabilidade, os aços patináveis podem apresentar tanto alta 
como média resistência mecânica; no primeiro caso, proporcionam economia no peso da 
estrutura, pela redução da espessura da chapa. 
 Na tabela a seguir são mostradas as propriedades mecânicas dos aços patináveis 
brasileiros: 
SIDERÚRGICA 
DESIGNAÇÃO 
COMERCIAL 
LE 
(MPa) 
LR 
(MPa) 
DOBRAMENTO 
LONGITUDINAL 
180° (Calço) 
USI-SAC-250 
(USI-SAC-41) ≥ 250 402 a 510 1,5 (e) 
USI-SAC-300 
(USI-SAC-41) ≥ 300 402 a 510 1,5 (e) USIMINAS 
USI-SAC-350 
(USI-SAC-50) ≥ 373 490 a 608 1,5 (e) 
COS-AR-COR-400 ≥ 250 380 a 520 1,0 (e) 
COS-AR-COR-400 E ≥ 300 380 a 520 1,0 (e) COSIPA 
COS-AR-COR-500 ≥ 375 490 a 630 3,0 (e) 
CSN COR 420 ≥ 300 420 1,5 (e) CSN 
CSN COR 500 ≥ 380 520 1,5 (e) 
NOMENCLATURA: 
LE = Limite de Escoamento; LR = Limite de Ruptura; (1 MPa = 10 kgf/cm2); e = espessura 
 
A água atravessa a camada de ferrugem 
pelos poros e fissuras, atingindo o metal. 
 
Fino filme aderente de ferrugem (pátina), 
no qual sais insolúveis de sulfato 
bloqueiam poros e fissuras, protegendo o 
metal 
Cap. 1 - Propriedades dos Materiais Estruturas V 
Prof. Juan W. Moore E. 5
Quanto maior a quantidade de carbono na liga, maior a resistência esperada para o 
aço, porém diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar). Em estruturas usuais 
de aço, utilizam-se de preferência aços com teor de carbono baixo até médio, os quais 
podem ser soldados sem precauções especiais. 
Pode ser útil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas para 
os aços de acordo com a classificação SAE, cujos valores das resistências são estimados, 
não havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios. 
Tensão de Escoamento Mínima Tensão de ruptura mínima 
Aço SAE 
Laminado a quente Laminado a frio Laminado a quente Laminado a frio 
1010 180 MPa 300 MPa 330 MPa 370 MPa 
1020 210 MPa 350 MPa 380 MPa 420 MPa 
1030 260 MPa 450 MPa 470 MPa 530 MPa 
1040 290 MPa 490 MPa 530 MPa 590 MPa 
1050 340 MPa 590 MPa 630 MPa 700 MPa 
1060 370 MPa - 680 MPa - 
Os aços 10XX são aços carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbono. 
Por exemplo, o aço 1020 apresenta 0,2% de carbono. 
1.2.2 Aços de Baixa Liga (Média e Alta Resistência Mecânica, Resistentes à Corrosão 
Atmosférica): 
De acordo com a NBR 6215, são aços com teor de carbono inferior ou igual a 
0,25%, com teor total de elementos de liga inferior a 2,0% e com limite de escoamento 
igual ou superior a 300 MPa. Usualmente, esses aços são fabricados com baixo teor de 
carbono e pequenas adições de elementos de liga, tais como níquel, cromo, molibdênio, 
vanádio, titânio, nióbio, cobre, zircônio ou boro, além de manganês e silício, em algumas 
combinações e quantidades adequadas, de forma que se obtenha alta resistência, 
mantendo boa ductilidade, tenacidade, soldabilidade, resistência à corrosão e à abrasão. 
A utilização de aços de alta resistência proporciona uma redução na espessura das 
peças, comparativamente aos aços-carbono, o que implica em redução do consumo e 
melhor aproveitamento do material, o que os recomenda nas aplicações da construção 
civil. 
Aços de alta resistência e baixa liga disponíveis no mercado: 
USI-SAC-350, COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistência 
mecânica. Devem ser citados também os aços que, apesar de sua alta resistência à 
corrosão, possuem média resistência mecânica, com custo unitário menor do que o 
anterior: 
USI-SAC-250 e 300, COS-AR-COR 400 e 400E, e CSN 420. 
No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais, e os aços em particular, 
convencionou-se adotar os seguintes padrões: urbana, industrial, rural e marinha. A 
adição, em pequena proporção, de elementos de liga, como cobre, cromo, fósforo e silício, 
Cap. 1 - Propriedades dos Materiais Estruturas V 
Prof. Juan W. Moore E. 4
O aumento do teor de carbono produz redução na ductilidade, o que acarreta 
problemas na soldagem. No entanto, os aços-carbono com até 0,30% de carbono (baixo 
carbono) podem ser soldados sem precauções especiais, sendo também os mais adequados 
à construção civil. 
 A tabela a seguir resume as principais características e aplicações dos aços-
carbono: 
CLASSE LIMITE USUAL DE 
RESISTÊNCIA (MPa) 
CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS 
APLICAÇÕES 
BAIXO 
CARBONO < 440 
Boa tenacidade, 
conformabilidade e 
soldabilidade 
Pontes, edifícios, navios, 
caldeiras, tubos, estruturas 
mecânicas, etc. 
MÉDIO 
CARBONO 
440 a 590 
Médias 
conformabilidades e 
soldabilidades. 
Estruturas parafusadas de 
navios e vagões, tubos, 
estruturas mecânicas, 
implementos agrícolas, etc. 
ALTO CARBONO 590 a 780 
Más 
conformabilidade e 
soldabilidade, alta 
resistência ao 
desgaste. 
Peças mecânicas, 
implementos agrícolas, 
trilhos e rodas ferroviárias. 
 
As normas de dimensionamento (NBR 8800, AISC/LRFD e AISIJLRFD) fornecem 
diversos tipos de aços que podem ser especificados nos projetos estruturais. Serão 
destacados os principais: 
9 ASTM A-36 - especificado pela American Society for Testing and Materials 
(ASTM), é o mais utilizado na fabricação de perfis soldados e laminados, sendo 
produzido com espessuras maiores do que 4,57mm; 
9 NBR 6648/CG-26 - especificado pela ABNT, é utilizado na fabricação de perfis 
soldados e o que mais se assemelha ao anterior; 
9 NBR 7007/MR-250 - é utilizado para a fabricação de perfis laminados, sendo 
semelhante ao ASTM A-36; 
9 ASTM A-570 - é o mais utilizado na fabricação de perfis formados a frio, sendo 
produzido com espessuras menores do que 5,84mm; 
9 NBR 6650/CF-26 - especificado pela ABNT, é utilizado na fabricação de perfis 
formados a frio e o que mais se assemelha ao anterior. 
A seguir, são fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistência 
desses aços. 
TIPO DE AÇO fy (MPa) fu (MPa) 
ASTM A-36 250 400 
ASTM A-570 (grau 40) 275 380 
NBR 6648 / CG-26 255* 
245** 
410* 
410** 
NBR 6650 / CG-26 260 410 
NBR 7007 / MR-250 250 400 
* Válido para espessuras e ≤ 16 mm. 
** Válido para espessuras 16 < e ≤ 40 mm. 
 
Cap. 1 - Propriedades dos Materiais Estruturas V 
Prof. Juan W. Moore E. 3
1.2 TIPOS DE AÇOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS 
O aço é um composto que consiste quase totalmente de ferro (aprox. 98%), com 
pequenasquantidades de carbono, silício, enxofre, fósforo, manganês etc. O teor de 
carbono é o material que exerce o maior efeito nas propriedades do aço, podendo variar 
de 0% a 1,7%. 
Existe uma grande variedade de formas e de tipos de aços disponíveis, o que 
decorre da necessidade de continua adequação do produto às exigências de aplicações 
específicas que vão surgindo no mercado, seja pelo controle da composição química, seja 
pela garantia das propriedades mecânicas requeridas ou, ainda, por sua forma final 
(chapas, perfis, tubos, barras, etc.). 
Para a utilização na construção civil, onde suas propriedades são bem definidas o 
interesse maior recai sobre os chamados aços estruturais, termo designativo de todos os 
aços que, devido à sua alta resistência mecânica (comparada com qualquer material 
disponível), ductilidade (capacidade que o aço têm de se deformar antes da ruptura) e 
outras propriedades, são adequados para utilização em elementos que suportam cargas. 
Os aços utilizados em estruturas são divididos em dois grupos: aços carbono e aços de 
baixa liga). 
1.2.1 Aço-Carbono (Média Resistência Mecânica): 
O elemento ferro, não apresenta propriedades adequadas para o emprego 
industrial. É necessário estar composto com outros elementos formando ligas. As ligas 
com predominância de ferro são denominadas aço. 
Os aços carbono são os tipos mais usados, nos quais o aumento de resistência em 
relação ao ferro puro é produzido pelo carbono e, em menor escala, pelo manganês. Eles 
contêm as seguintes porcentagens máximas de elementos adicionais. 
De acordo com a NBR 6215 - Produtos Siderúrgicos, aço-carbono é aquele que 
contém elementos de liga em teores residuais máximos admissíveis: 
Cr =0,20% 
Ni =0,25%, 
Al 0,10% 
B = 0,0030% 
Cu = 0,35% 
Com teores de Si e Mn obedecendo os limites máximos de 0,60% e 1,65%, 
respectivamente. 
Em função do teor nominal de carbono, os aços-carbono podem ser divididos em 
três categorias: 
baixo carbono ⇒ C « 0,30% 
médio carbono ⇒ 0,30% < C < 0,50% 
alto carbono ⇒ C » 0,50% 
Cap. 1 - Propriedades dos Materiais Estruturas V 
Prof. Juan W. Moore E. 2
influência sobre a ductilidade é levemente desfavorável, pouco atuando sobre a 
resistência à corrosão. 
c) Silício (Si): é usado como desoxidante do aço. Favorece sensivelmente a resistência 
mecânica (limite de escoamento e de resistência) e a resistência à corrosão, 
reduzindo porém a soldabilidade. 
d) Fósforo (P): aumenta o limite de resistência, favorece a resistência à corrosão e a 
dureza, prejudicando, contudo, a ductilidade e a soldabilidade. Quando ultrapassa 
certos teores, o fósforo torna o aço quebradiço. 
e) Enxofre (S): é extremamente prejudicial aos aços. Desfavorece a ductilidade, em 
especial o dobramento transversal, e reduz a soldabilidade. Nos aços comuns, o teor 
de enxofre é limitado a valores abaixo de 0,05%. 
f) Cobre (Cu): aumenta de forma sensível a resistência à corrosão atmosférica dos aços, 
em adições de até 0,35%. Aumenta também a resistência à fadiga, mas reduzem, de 
forma discreta, a ductilidade, a tenacidade e soldabilidade. 
g) Níquel (Ni): aumenta a resistência mecânica, a tenacidade e resistência à corrosão. 
Reduz a soldabilidade. 
h) Cromo (Cr): aumenta a resistência mecânica à abrasão e à corrosão atmosférica. 
Reduz, porém, a soldabilidade. 
O cromo melhora o desempenho do aço a temperaturas elevadas. 
i) Nióbio (Nb): é um elemento muito interessante, quando se deseja elevada resistência 
mecânica e boa soldabilidade; teores baixíssimos deste elemento permitem aumentar 
o limite de resistência e, de forma notória, o limite de escoamento. É um componente, 
quase obrigatório nos aços de alta resistência e baixa liga; além de não prejudicar a 
soldabilidade, permite a diminuição dos teores de carbono e de manganês, melhorando, 
portanto, a soldabilidade e a tenacidade. Entretanto, o seu efeito sobre a ductilidade 
é desfavorável. 
j) Titânio (Ti): aumenta o limite de resistência, a resistência à abrasão e melhora o 
desempenho do aço a temperaturas elevadas. É utilizado também quando se pretende 
evitar o envelhecimento precoce. 
INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS AÇOS 
Propriedade / Elemento C Mn Si S P Cu Ti Cr Nb 
Resistência Mecânica + + + - + + + + 
Ductilidade - - - - - - - 
Tenacidade - - - + 
Soldabilidade - - - - - - - 
Resistência à Corrosão - + + + + + 
Desoxidante + + 
( + ) efeito positivo; 
( - ) efeito negativo. 
Cap. 1 - Propriedades dos Materiais Estruturas V 
Prof. Juan W. Moore E. 1
Capítulo 1 
Propriedades dos Materiais 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 As propriedades mecânicas constituem as características mais importantes dos 
aços, para a sua aplicação no campo da engenharia, visto que o projeto e a execução das 
estruturas metálicas, assim como no campo dos componentes mecânicos, são baseados no 
seu conhecimento. As propriedades mecânicas definem o comportamento dos aços quando 
sujeitos a esforços mecânicos e correspondem às propriedades que determinam a sua 
capacidade de resistir e transmitir os esforços que lhes são aplicados, sem romper ou 
sem que ocorram deformações excessivas. 
1.1 INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS AÇOS 
As composições químicas determinam, muitas das características importantes dos 
aços, para aplicações estruturais. Os elementos de liga, circunstancialmente, já aparecem 
no ferro-gusa como parte integrante do minério de ferro, ou então são adicionados 
durante o processo de produção do aço. A composição química de cada tipo de aço é 
analisada em duas situações: composição do aço na panela e composição do produto 
acabado (lingotado); geralmente, de uma situação para outra, há pequenas diferenças no 
resultado da análise. 
A seguir será descrita a influência dos principais elementos de liga no 
estabelecimento das características dos aços estruturais, ressalvando que os efeitos de 
dois ou mais elementos usados simultaneamente podem ser diferentes dos efeitos de 
adições desses elementos isoladamente. 
a) Carbono (C): o aumento do teor de carbono constitui a maneira mais econômica para 
obtenção da resistência mecânica nos aços, atuando primordialmente no limite de 
resistência. Por outro lado, prejudica sensivelmente a ductilidade (em especial o 
dobramento) e a tenacidade. Teores elevados de carbono comprometem a 
soldabilidade e diminuem a resistência à corrosão atmosférica (o teor de carbono é 
usualmente limitado a 0,20%, nos aços resistentes a corrosão atmosférica). 
OBS: a cada 0,01% de aumento de teor de carbono, o limite de escoamento é elevado 
em aproximadamente 0,35 MPa. 
Contudo, além dos inconvenientes já citados, há o aumento da suscetibilidade ao 
envelhecimento. Assim, o teor de carbono nos aços estruturais é limitado em 0,3%, no 
máximo, podendo ser reduzido em função de outros elementos de liga presentes. 
b) Manganês (Mn): é usado praticamente em todo aço comercial. O aumento de teor de 
manganês é também uma maneira segura de melhorar a resistência mecânica, 
aumentando especialmente sobre o limite de escoamento e a resistência à fadiga. 
Prejudica a soldabilidade, sendo, porém, menos prejudicial que o carbono; sua 
 
 
5.5.1.5 Viga engastada e apoiada com carga concentrada no meio do vão ............................... 75 
5.5.1.6 Viga engastada e apoiada com carga uniformemente distribuída ................................ 75 
EXERCÍCIOS PROPOSTOS.................................................................................................................................... 78 
5.7 FLEXÃO COMPOSTA.........................................................................................................................................79 
5.7.1 Equações de Interação ........................................................................................................................... 79 
5.7.2 Critérios de Verificação ........................................................................................................................ 80 
EXERCÍCIOS PROPOSTOS.................................................................................................................................... 80 
 
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
 
ANEXOS
 
 
3.2.1.1 Peças em geral com furos........................................................................................................ 33 
3.2.1.2 Pecas com extremidades rosqueadas .................................................................................. 34 
3.2.2 Esbeltez das Peças Tracionadas.......................................................................................................... 35 
3.3 ÁREAS DE CÁLCULO ......................................................................................................................................... 35 
3.3.1 Área Bruta ................................................................................................................................................. 35 
3.3.2 Área Líquida .............................................................................................................................................. 36 
3.3.3 Área Líquida Efetiva ............................................................................................................................... 37 
3.4 BARRAS COMPOSTAS TRACIONADAS...................................................................................................... 39 
3.5 DIMENSÕES E USO DE FUROS.................................................................................................................... 40 
3.5.1 Espaçamento Mínimo entre Furos ........................................................................................................ 40 
3.5.2 Distância Mínima de um Furo às Bordas ............................................................................................ 40 
3.5.3 Distância Máxima às Bordas ................................................................................................................. 40 
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS E PROPOSTOS .................................................................................................. 41 
Cap. 4 - PEÇAS COMPRIMIDAS 
4.1 ESFORÇO DE COMPRESSÃO ....................................................................................................................... 47 
4.2 CONCEITO DE FLAMBAGEM ELÁSTICA E INELÁSTICA ................................................................. 47 
4.2.1 Esforço de Compressão .......................................................................................................................... 47 
4.2.2 Comportamentos de Peças pela aplicação de Cargas de Compressão 
 Segundo a Teoria de Euler .................................................................................................................... 47 
4.3 COMPRIMENTOS EFETIVOS DE FLAMBAGEM ..................................................................................... 48 
4.4 LIMITES DO ÍNDICE DE ESBELTEZ ....................................................................................................... 51 
4.5 FLAMBAGEM LOCAL ...................................................................................................................................... 51 
4.6 RESISTÊNCIA DE CÁLCULO SEGUNDO A NB-14 ................................................................................. 51 
4.7 VALORES LIMITES DA RELAÇÃO LARGURA/ESPESSURA ................................................................ 53 
4.7.1 Elementos Comprimidos não-enrijecidos (QS) .................................................................................. 54 
4.7.2 Elementos Comprimidos enrijecidos (QA).......................................................................................... 55 
4.8 PEÇAS COMPOSTAS COMPRIMIDAS ........................................................................................................ 56 
EXERCÍCIOS PROPOSTOS.................................................................................................................................... 58 
Cap. 5 - FLEXÃO 
5.1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................................. 60 
5.2 FLEXÃO ELÁSTICA E PLÁSTICA .............................................................................................................. 61 
5.3 PLASTIFICAÇÃO DA SEÇÃO E EFEITO DA TENSÃO RESIDUAL ................................................. 64 
5.4 DETERMINAÇÃO DO MOMENTO RESITENTE (Resistência a Flexão) ............................................ 65 
5.4.1 Flambagem Local dos Elementos (FLA e FLM).................................................................................. 66 
5.4.2 Flambagem Lateral da Barra por Flexo-Torção (FLT) ................................................................... 67 
5.4.2.1 Vigas com Contenção Lateral (sem flambagem lateral) .................................................. 68 
5.4.2.2 Vigas sem Contenção Lateral (flambagem lateral) .......................................................... 68 
EXERCÍCIOS PROPOSTOS.................................................................................................................................... 70 
5.5 ESFORÇO CORTANTE DE BARRAS FLETIDAS....................................................................................... 71 
 5.5.1 Resistência de Cálculo............................................................................................................................ 71 
5.6 DEFORMAÇÕES NA FLEXÃO........................................................................................................................ 74 
 5.6.1 Processo Aproximado ............................................................................................................................. 74 
5.6.1.1 Viga bi-apoiada com carga concentrada no meio do vão .................................................. 75 
5.6.1.2 Viga bi-apoiada com duas cargas concentradas, simétricas em 
 relação ao meio do vão......................................................................................................... 75 
5.6.1.3 Viga engastada com carga concentrada na extremidade livre...................................... 75 
5.6.1.4 Viga bi-apoiada com carga distribuída uniforme .............................................................. 75 
 
 
ÍNDICE 
 
CAP. 1 - PROPRIEDADES DOS MATERIAIS 
1.0 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................................... 1 
1.1 INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS AÇOS................................ 1 
1.2 TIPOS DE AÇOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS........................................................................... 3 
1.2.1 Aço-Carbono (Média Resistência Mecânica) ...................................................................................... 3 
1.2.2 Aço de Baixa Liga ..................................................................................................................................... 5 
1.2.3 Aços Resistentes ao Fogo ...................................................................................................................... 8 
1.3 DIAGRAMA TENSÃO-DEFORMAÇÃO.......................................................................................................... 9 
1.4 PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS ................................................................................................. 11 
1.4.1Elasticidade ................................................................................................................................................ 11 
1.4.2 Plasticidade................................................................................................................................................ 12 
1.4.3 Ductilidade ................................................................................................................................................. 12 
1.4.4 Tenacidade ................................................................................................................................................. 12 
1.4.5 Dureza ......................................................................................................................................................... 12 
1.4.6 Fragilidade ................................................................................................................................................. 12 
1.4.7 Resiliência................................................................................................................................................... 12 
1.4.7 Fadiga .......................................................................................................................................................... 13 
1.5 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO AÇO ESTRUTURAL.................................................................... 13 
1.6 PRODUTOS SIDERÚRGICOS ESTRUTURAIS ........................................................................................... 14 
1.6.1 Chapas .......................................................................................................................................................... 14 
1.6.2 Barras.......................................................................................................................................................... 14 
1.6.3 Perfis Laminados....................................................................................................................................... 15 
1.6.4 Fios, Cordoalhas, Cabos .......................................................................................................................... 15 
1.7 PRODUTOS METALÚRGICOS ESTRUTURAIS.......................................................................................... 15 
1.8 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOS........................................................................................ 16 
1.9 DESIGNAÇÃO DOS PERFIS............................................................................................................................ 17 
1.9.1 Perfis Laminados ....................................................................................................................................... 17 
1.9.2 Perfis de chapas dobradas..................................................................................................................... 17 
1.9.3 Perfis soldados.......................................................................................................................................... 18 
1.10 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURA.................................................... 18 
1.11 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUÇÃO DE UMA OBRA...................................................................... 19 
1.12 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CÁLCULO DE 
 ESTRUTURAS METÁLICAS.......................................................................................................................... 20 
1.13 APLICAÇÃO DAS ESTRUTURAS METÁLICAS ........................................................................................ 20 
CAP. 2 - AÇÕES E SEGURANÇA NAS ESTRUTURAS DE AÇO 
2.1 CRITÉRIO DE DIMENSIONAMENTO ELÁSTICO E PLÁSTICO ...................................................... 25 
2.1.1 Teoria Elástica de Dimensionamento ................................................................................................... 25 
2.2.2 Teoria Plástica de Dimensionamento das Seções ou “Estado Limite Último”........................... 25 
2.2 DIMENSIONAMENTO DAS SEÇÕES NO ESTADO LIMITE DE PROJETO.................................... 26 
2.3 CÁLCULO DAS SOLICITAÇÕES ATUANTES SEGUNDO CRITÉRIOS DA NB-14 ......................... 26 
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS E PROPOSTOS .................................................................................................. 29 
CAP. 3 - PEÇAS TRACIONADAS 
3.1 ELEMENTOS CONSTRUTIVOS .................................................................................................................. 31 
3.2 CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO...................................................................................................... 32 
3.2.1 Distribuição de Tensões Normais na Seção ...................................................................................... 32 
 
 
 
 
 
CURSO DE ARQUITETURA 
Prof.: JUAN W. MOORE E. 
juan@unisul.br 
ESTRUTURAS V