1ConcepcaoEstruturalemAco (pos)

Prévia do material em texto

Projeto, Dimensionamento e 
Detalhamento de Estruturas 
Metálicas
Parte 1 - Concepção Estrutural
Prof. MPhil Sandro V. S. Cabral
Pós-Graduação em Cálculo de Estruturas
• O aço – liga metálica constituída basicamente 
de ferro e carbono com pequenas quantidades 
de outros elementos de liga.
• Elementos de liga: Cobre, Nióbio, Manganês, 
Cromo, Enxofre, Níquel, etc.
• OBS: O consumo de produtos siderúrgicos no Brasil aumentou cerca de 37% nos
últimos 30 anos enquanto que no Chile aumentou 300% e na China 1200%. O
consumo per capita é de ordem de 137 kg/hab enquanto na Coreia do Sul é de
1077 kg/hab e na Alemanha 468 kg/hab (fonte: CBCA). A construção civil
representa cerca de 32% desse total.
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Breve histórico
– Civilizações antigas: cobre e bronze
– 1779 – Construção da ponte Coalbrookdale, Inglaterra (ferro)
– 1851 – Cristal Palace (Joseph Paxton).
– 1856 - Processo de Bressemer (conversão do ferro-gusa em aço)
– 1889 – Machine Hall (Contamin e Dutert)
– 1900 – Fase nacional do aço (importação de peças)
– 1950 – Desenvolvimento da indústria metalúrgica no Brasil
– 1958 – primeiro uso do aço Cor-ten em um edifício (Eero Saarinen, 
EUA)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Vantagens
– Precisão construtiva
– Menor peso e economia em fundações
– Maior flexibilidade e funcionalidade
– Reciclabilidade
– Menor prazo de execução e antecipação do ganho
– Racionalização de materiais e mão de obra
• Desvantagens
– Maior custo inicial
– Perda de resistência quando exposto ao fogo
– Manutenção
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Mitos
– Alto custo
– Durabilidade
– Interfaces difíceis
– Proteção contra o fogo
Fachada em aço COR 
Mangai Brasília - DF
(arq. Sandra Moura) 
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Cultura do aço: materiais e tecnologias 
agregadas ao uso do aço na construção civil
• Palavras chave: PESO e Desempenho
• Elementos
– Vedações
– Fôrros
– Telhas
– Revestimentos
– Pisos 
• Concreto
– Alvenaria
– Gesso
– Canal, 
fibroflex
– Argamassa, 
cerâmica, 
granito
– Lajes 
• Aço
– Dry wall, gesso 
alveolar, vidro, 
madeira
– Gesso acartonado, 
PVC, fibras 
vegetais 
– Metálicas, 
sanduíche, 
plásticas 
– ACM, Wall Cap, 
chapa de aço
– Lajes mistas, 
madeira, placas pré-
moldadas 
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Tipos de aço estruturais (mais comuns)
– Baixo carbono (ASTM A-36) fy=250MPa, fu=410 MPa
– Baixo carbono, alta resistência e baixa liga (ASTM A572 gr 50) 
fy=345MPa, fu=450 MPa
– Baixo carbono, alta resistência e baixa liga, resistentes à corrosão 
atmosférica (CSN COR 420, USI SAC 300) fy=300MPa, fu=435MPa
• Exemplos de Aplicações
– Mezaninos abrigados com vãos pequenos – ASTM A-36 pintado.
– Edifícios de múltiplos pav. comercias e residenciais – ASTM A-572 
pintado
– Cobertas semi-expostas – CSN COR 420 pintado.
– Cobertas expostas – ASTM A-36 galvanizado a fogo
– Pontes – ASTM A572 galvanizado a fogo
– Edifícios industriais abrigados em ambientes poucos agressivos – USI 
SAC 300 sem pintura
OBS: Aços inox são pouco utilizados em estruturas 
de médio e grande porte mas podem ser utilizados 
em pequenas estruturas como marquises, 
pequenas cobertas e escadas.
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Propriedades dos Aços
• Resistência ao escoamento (fy)
• Resistência última ou de ruptura (fu)
• Peso específico: ra=7850 kg/m³
• Módulo de elasticidade: Ea=200000MPa
• Módulo de elasticidade transversal: 
G=77000 MPa
• Coeficiente de Poisson: na=0.3
• Coeficiente de dilatação térmica: ba=1,2x10
-5 o
C
-1
• Ductilidade 
• Fragilidade
• Tenacidade
• Resistência
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Aços patináveis (CSN COR420 e USI SAC 300)
– Os aços resistentes a corrosão atmosférica desenvolvem 
sob condições especificas, diretamente relacionadas a 
ciclos de molhagem e secagem, uma fuligem protetora 
chamada de pátina, que é comumente confundida com 
ferrugem (liga com pequenas adições de níquel e cobre). 
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Restaurante 
arq. Sandra Moura 
eng. Projectaço (apenas 
fachada e complementos)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Aço inox
(liga com adição de cromo)
House 77 (Dionísio Lab)
TIPOS DE 
INOX
AMBIENTES AMBIENTES EXTERNOS
ATMOSFER
A NORMAL
ATMOSFER
A 
INDUSTRIAL
RURAL 
NÃO 
POLUI
DO
URBANO 
NORMAL
URBANO 
SEVERO
LITOÂNEOS( 
20 A 10Km)
LITORÂN
EOS( 10 
A 3Km)
FRENTE 
AO 
MAR
430 0 ? 0 X X X X X
444 + 0 + 0 0 0 0 ?
304 + + + + ? + ? X
316 + + + + + + + ?
+ Boa performance, pode estar super especificado
0 Opção mais ecômica
X Não recomendado
? Pode ser aceitável mediante consulta
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Residência
(arq. Sandra Moura, eng. Projectaço)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
NBR 6323 fixa o a espessura 
mínima de 84 microns para a 
galvanização à quente (e>6.3mm)
Palco 
(arq. Graziela, eng. Projectaço)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
-Tipos de perfis
Laminados (I, H,U,L,O)
Soldados (I, H)
Dobrados (I, U, L, Z, O)
-Aplicações comuns
Laminados – pisos 
médios e cobertas
Soldados – grandes 
estruturas
Dobrados – cobertas e 
pequenos pisos
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Efeito na seção transversal (momento de 
inércia)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Seções eficientes aos esforços 
internos:
Tração: qualquer
Compressão:
Flexão: 
Torção Cisalhamento
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Tipo de perfil Dimensões comerciais
I laminado H=100, 150, 200, 250, 310, 360, 
410, 460, 530 e 610 mm
H laminado H=150, 200, 250, 310 e 360 mm
Tubulares sem costura D=26.7, 33.4, 38.1, 42.2, 48.3, 
60.3, 73, 88.9, 101.6, 114.3, 141.3, 
168.3, 219 mm
Tubulares quadrados e
retangulares
20x20, 25x25, 30x20, 30x30, 
40x20, 38x38, 50x25, 40x40, 
60x30, 70x25, 50x50, 70x30, 
80x40, 60x60, 70x70, 100x40, 
80x60, 80x80, 100x100 mm
Cantoneiras 25x25,32x32, 50x50,75x75mm
Perfis U e U enrijecidos H=50,75,100,125 e 150mm
Perfis comerciais em aço
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Tipos de apoio
1. Simplesmente apoiado (1º gênero)
2. Rotulado 
(2º gênero)
Stratford Station (Wilkinson Eyre)
Museu da Escultura SP (Paulo M Rocha)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
3.Engastado (3º gênero)
Auditório Ibirapuera, SP (Oscar Niemeyer)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Simplesmente apoiado
Rotulado
Engastado
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Tipos de Apoios
PBR PBE
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
OBS: Resistências de chumbadores e barras 
rosq.
ASTM A-36–f
y
=250MPa; f
u
=410MPa
SAE 1020–f
y
=240MPa; f
u
=387 MPa
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Tipos de ligações
1. Rígidas 
2. Rotuladas ou Flexíveis
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Tipos de ligações
1. Soldadas
Filete
Entalhe 
(penetração total 
ou parcial)
2. parafusadas
Concepção EstruturalProf. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Bobs Bessa (arq. Tatiana Palmeira, eng. Projectaço) 
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Escolha do tipo de ligação
– Meio de transporte
– Peso das peças e capacidade de 
içamento
– Dimensões do tanque de galvanização 
(se for o caso)
– Planejamento para minimizar perdas
– Estabilidade local ou global
– Consumo de aço versus economia
– Arquitetura
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Restaurante
(arq. Sandra Moura, eng. Projectaço)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Definições para Ligações
Elementos de ligação – chapas, enrijecedores, placas de 
base, cantoneiras
Meios de ligação – soldas, parafusos, barras 
rosqueadas, parabolts, pinos
OBS: Resistências de chapas de aço
ASTM A-36–f
y
=250MPa; f
u
=410MPa
ASTM A-572–f
y
=345MPa; f
u
=450 MPa
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Tipos de 
Elementos a 
serem 
conectados
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Aspectos de durabilidade
Corrosão
Oxigênio + Àgua = Corrosão 
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Tipos de corrosão
Uniforme
Galvânica
Por pites
Por frestas
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Série Galvânica
Mecanismo
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Tipos de corrosão em obra em aço A-36 com 12 anos em 
João Pessoa - PB
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Categorias de Corrosividade
(NBR 8800)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Meios de proteção
– Projeto
– Interposição de barreiras não-
metálicas
– Galvanização a fogo
– Pintura
– Células de sacrifício
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Cuidados no projeto
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Processo de galvanização à quente
Dados para peças galvanizadas em vários ambientes
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Preparação da superfície e Pintura
– Padrões do Grau de Corrosão
A – superfície com carepa de laminação intacta.
B – superfície com carepa de laminação se destacando e com 
presença de ferrugem.
C- superfície com corrosão generalizada e com carepa.
D – superfície com corrosão generalizada e com pontos 
profundos de corrosão.
A B C D
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
– Graus de limpeza
St 2 – limpeza manual utilizando escovas, raspadores e 
lixas.
St 3 – limpeza mecânica utilizando escovas rotativas ou 
elétricas.
Sa 1 – jato ligeiro “brush off”.
Sa 2 – jato comercial onde 65% das carepas e ferrugem são 
eliminados. 
Sa 2½ - jato ao metal quase branco onde 95% das carepas e 
ferrugem são removidas.
Sa 3 - jato ao metal branco onde 100% das carepas e 
ferrugem são removidas.
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
– St 3 – Limpeza mecânica
A B C D
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
– Sa 2 1/2 – jato ao metal quase branco (95%)
A B C D
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Tintas
– Componentes: solvente, resina, pigmento e aditivos
– Tipos:
– Alquídica (esmaltes) – ambientes pouco 
agressivos
– Acrílica (latex) – resistem bem á corrosão e ao 
intemperismo
– Epoxídica – mais utilizada como primer e 
intermediária
– Poliuretano – tintas de alto desempenho, 
especialmente para acabamentos (alifático).
– Etil silicato – altas temperaturas (ALUMÍNIO) e 
alto desempenho (ZINCO).
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Residência (arq. Henrique 
Santiago, eng. Projectaço)
Tratamento especificado:
Jateamento abrasico seco (Sa 2 ½)
Base epóxi (150 microns)
Acabamento poliuretânico (50 
microns). Total: 200 microns.
Durabilidade do sistema: 5-15 
anos.
Categoria de corrosividade: C4
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Sistema 
de pintura
(ISO 12944-5) 
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Quando construir em aço?
– Itens a serem considerados
1. Fundações
2. Tempo de construção
3. Tipo de ocupação
4. Disponibilidade e custo dos materiais
5. Recursos do construtor
6. Local da obra e acessos
7. Possibilidade de adaptações e ampliações
8. Compatibilidade com sistemas complementares
9. Manutenção e reparos
10.Vãos livres e altura da edificação
11.Proteção
12. Durabilidade
13. Estética
14. Desperdício de materiais e mão de obra
15. Segurança do trabalhador
16. Custos financeiros
17. Adequação ambiental
18. Qualidade
19. Desempenho
20. Incômodos para áreas próximas
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Broadgate Exchange House, Londres (arq.SOM) 
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Concessionária (arq. Bittencourt, eng. 
Projectaço)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Fases de execução
• Fabricação (indústria)
- Planejamento e Geometria
- Soldagem
- Ligações e furação
- Preparação da superfície e pintura
• Montagem (in loco)
- Transporte
- Planejamento e Geometria
- Soldagem e parafusamento
- Cortes
- Pintura final e proteção contra incêndio
- Elementos auxiliares
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Fabricação
• Planejamento e 
geometria
- Conformidade de 
perfis e parafusos
- Tolerâncias 
dimensionais
- Espessuras de chapa
- Corte e dobra de 
perfis
- Calandramento
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Fabricação
• Corte de perfis
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Fabricação
• Soldagem
- Tipo de soldagem (MIG ou eletrodo tubular)
- Material da solda
- Tipo de solda (filete e entalhe)
- Regularidade de soldas
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Tipos de soldagem
• soldagem com eletrodo revestido (SMAW) 
• soldagem com proteção gasosa (GMAW)
• soldagem com fluxo no núcleo (FCAW) 
• soldagem a arco submerso (SAW).
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
OBS: Na especificação AWS, os 
eletrodos são designados pela letra 
“E” e um conjunto de algarismos. Os 
dois primeiros se referem a sua 
resistência em ksi. Por exemplo: E6010: 
(60): f
w
= 60ksi = 415MPa, E7018: (70): 
f
w
= 70ksi = 485MPa e E8018 (80): f
w
= 
80ksi = 550MPa
• Eletrodo revestido
Mais versátil
Mais utilizado
Condições extremas
Operação manual
Cuidados com 
qualidade
• MIG/MAG
Mais qualidade e 
velocidade
Ampla faixa de materiais 
e espessuras
Não recomendado para 
serviços de campo
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Limitações da solda de filete
OBS: Comprimento l
w
não 
pode ser inferior a 4d
w
e nem 
40mm. Soldas intermitentes são 
permitidas (CUIDADO COM 
CORROSÃO E FLAMBAGEM!).
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Fabricação
• Ligação e furação
- Corte de chapas
- Furação de chapas
OBS:
Acrescentar 0.12db para
furos alargados
0.2db para furos pouco
alongados
0.75db para furos muito
alongados
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Disposições Construtivas
MATERIAL DISTÂNCIA ENTRE 
CONECTORES
DISTÂNCIA À 
BORDA
AÇO-AÇO Ideal 3d
b
, mín. 2.7d
b
, máx. 
24t (<300mm),distância 
entre bordas: d
b
Tabela 14 (NBR 
8800)
AÇO-
CONCRETO
Parabolts: 10d
b
Barras rosq.: 
5d
b
(>100mm)
Ancoragem mínima: 12d
b
Parabolts: 5d
b
Barras rosq.: 
5d
b
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Montagem
• Transporte
- Limites de dimensões (meio de transporte e 
legislação)
• Convencional – 13x2.3x3 m (27 t)
- Limites do processo de montagem e espaço no 
canteiro
- Limites de estabilidade das peças durante o 
transporte e içamento
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Montagem
• Geometria
• Locação de fundações
• Alinhamento
• Nivelamento
• Prumo
• Esquadro
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Montagem
• Disposição dos elementos
• Projeto de montagem
• Plano de montagem
• Içamento (gruas ou guindastes)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Barajas airport
Richard Rogers
Shopping (arq. Sandra Moura, eng. Projectaço)
Montagem do estádio Engenhão - RJ
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Durban stadium
Gmp architekten
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Guias de execução 
de restaurante
(arq. Leonardo Maia, 
eng. Projectaço)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Sequência executiva de lajes steel deck
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Montagem
• Soldagem e Parafusamento
• Posição de soldagem e qualidade
• Métodos de aperto (A325)
- Método de giro da porca
- Torque controlado
- Indicador direto de tração
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Tipos de Parafusos
– Comuns (A307) –ligações por contato
– Alta resistência (A325, A490*) – ligações por 
contato e atrito
* Sob encomenda
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Ligações por contato ou por atrito
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
OBS: 
Porcas e arruelas para A307 – A563
Porcas para A325 - A194
Arruelas para A325 – F436
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Resistências ao escoamento e à ruptura
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Especificações de soldas e parafusos
(patinável)
(ASTM A-36)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Meios de Controle de aperto (A325, A490)
Método do giro da porca
Torque controlado
Indicador direto de tensão (IDTEX ou TENEX)
IDTEX TENEX
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Método da rotação da porca
Torquímetro
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Chumbadores mecânicos e químicos
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Chumbadores mecânicos Fisher
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Wedge-bolt Hard
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Sistemas para pisos
– Fechamento/laje-viga-pilar
• Esquema estrutural para pisos
fechamento/laje =>
vigas terciárias (VT) => 
vigas secundárias (VS)=>
vigas primárias (VP) =>
pilares
• Sistemas Estruturais e 
Construtivos em Aço
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Tipos de 
fechamento/laje
• Lajes steel deck
• Lajes pré-moldadas (comuns, 
treliçadas, alveolares, duplo T)
• Paineis compostos de 
madeira(Wall) ou Madeira 
prensada (OSB)
• Chapas de aço 
• Placas pré-moldadas 
(concreto celular autoclavado, 
argamassa armada)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Nova Volkswagem – Carpina-PE
(arq. Gilvane Bittencourt, eng. Projectaço)
1.25m
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
TIPO DIMENSÕES PADRÃO ESPAÇAMENTO
ENTRE APOIOS
Peso (kg/m²)
Wall (Masterboad) Larg: 1.2 m, Comp: 2.5
m, esp. 4cm
1.25 m 32
OSB (Home plus) Larg: 1.2m, Comp:
2.4m, e=18.3mm
Até 0.6m 34
Chapas de aço lisas
ou xadrez
Chapas 2x1 m ou
3x1.2 m, chapa 3mm
até 30 cm 24
Paineis armados de
concreto celular
Larg: 40 ou 50 cm
Comp: 2.90 a 4 m
e=10 a 15cm
2.90 a 4 m 75 a 115
kg/m²
Lajes pré-moldadas
treliçadas com EPS
e=12cm
e=16cm
até 4.5m
até 5.5 m
190
227
Steel Deck (Metform
MF75)
Larg: 82 cm, Comp:
1.50 a 12.00 m,
chapa=0.8mm
até 3m (e=15cm)
até 2.6m (e=19cm)
274
368
• Tabela de pisos (orientativa: consultar fabricantes)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Residência
(arq. Leila Azouzz
eng. Projectaço)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
MF 75
Restaurante Nau
(arq. Leonardo Maia
eng. Projectaço)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Tipos de viga
• Alma cheia
• Vierendeel ou 
Casteladas
• Treliçadas
• Vagão
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Viga-vagão)
Terrasse Jardin
(arq. Aécio Lira e Projectaço, eng. Projectaço) 
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Sistemas para cobertas
– Fechamento/laje-viga-pilar
– Arcos e geodésias
– Cabos e estruturas tensionadas
– Outros sistemas
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Elementos para cobertas
– Estrutura principal (arcos, treliças principais,etc)
– Estrutura secundária (terças)
– Contraventamento
– Elementos auxiliares (espaçadores, cabos 
auxiliares)
– Apoios e pilares
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Bruning Tecnometal RS
Arq. Oscar Escher
Eng. NEK
Aço ASTM A-36
Laje em placas pré-moldadas 
alveolares (tipo roth)
Telha metálica Perfilor
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
TIPO MATERIAL DIMENSÕES
PADRÃO
Peso (kg/m
2
) ESPAÇ. ENTRE
APOIOS
INCL.
MÍNIMA (%)
Alumínio trapeizoidal Alumínio larg: 1.06 m ou
1.26 m
comp:até 12 m
Até 4 até 2m em cobertas
retas
5
Alumínio ondulada Alumínio larg: 1.06 m ou
1.26 m
comp:até 12 m
Até 4 até 1.7m para retas e
até 2 para curvas
5
Aço galvanizado ou
galvalume trapeizoidal
Aço ou
Galvalume
larg: 1.06 m
comp: até 12 m
Até 5 até 2.50 m 5
Aço galvanizado ou
galvalume ondulada
Aço ou
Galvalume
larg:1.06 comp: 12
m
Até 5 até 2.00 m 5
Translúcida
(Fibrazen)
Resina de
poliester com fv
larg: 1.06 m comp:
até 12 m
Até 6 até 2.50 m 5
Policarbonato alveolar Policarbonato larg: 1.05 m comp:
5.80 m
Até 3 Até aprox. 1.5 m para
curvas e até 70 cm
para retas
10
Policarbonato compacto Policarbonato larg: 2.05 m comp:
3.00 m
Até 3 Até 1.20 m 2
Telhas de policarbonato Policarbonato larg: entre 1.10m e
1.27 m comp: 5.8 m
Até 2 Até 1.20 m 5
Ecológica ou Onduline Material
reciclável
larg: 0.95 m comp:
2.00 m
Até 5 até 60 cm 10
Sanduíche (termo-
acústica)
Alumínio ou
galvalume
larg: 1.26 m
comp:até 12 m
Até 12 até 4m 5
Ondulada (Brasilit) Fibro-cimento larg: 1.10 m
comp:1.53,
1.83,2.13, 2.44 m
18 para 6mm e
24 para 8mm
até 1.69 m para 6mm
e até 1.89m para 8mm
9
• Tabela de telhas (orientativa: consultar fabricantes)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Dicas para concepção de 
cobertas
– Verificar inclinação mínima necessária para a telha 
ou fechamento
– Prever calhas com inclinação mínima de 0.5% e no 
mínimo dois tubos de queda. A área das calhas deve 
ser de 15cm² para cada 10m² a esgotar
– O diâmetro mínimo dos tubos de queda é de 75mm. A 
área do tubo de queda deve ser de 1cm² para cada 
1m² a esgotar
A estanqueidadee o escoamento da água é um dos 
principais problemas de cobertas em aço
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Show Auto Mall Natal
(arq. Oliveira Junior, eng. Projectaço)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Espaço Cultural José Lins do Rego – João Pessoa PB 
Arq: Sérgio Bernardes
Retrofit estrutural (2014): Projectaço
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Coberta (treliça Fink)
Arq. Sandra Moura
Eng. Projectaço
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Concepção Estrutural
Perguntas remanescentes:
– Qual é a disposição dos elementos estruturais?
– Quais as suas dimensões?
– Qual é o sistema de contraventamento?
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Modulação
-A escolha da modulação mais adequada é 
relacionada ao sistema construtivo/estrutural 
e material adotados.
- Tipos de modulação:
Quadrada a~b
Retangular a>=2b
-Pode-se modular a distribuição de pilares, os 
banzos de treliças, apoios para fechamentos, 
etc.
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Modulação retangular: arco x viga 
Complexo Olímpico de Atenas ‘Ágora’ 
(Santiago Calatrava)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
Casa Grelha – Serra de Mantiqueira – SP (arq. Forte, Gimenes e 
Marcondes Ferraz ) -Módulos de 5.5x5.5 m
Vãos de 5.5m para cobertura e 11x5.5 m para o piso
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Alinhamento e Orientação
– Efeitos laterais e 
estabilidade global
Planta retangular
Planta quadrada
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Pré-dimensionamento
– Dimensões:
• Mínimas e prescrições de 
normas para prevenir excesso 
de esbeltez, instabilidade e 
inexequibilidade 
• Dimensões aproximadas
– Uniformização
• Rapidez na execução
• Facilidade na aquisição de 
perfis
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
SISTEMA
ESTRUTURAL
VÃOS RECOM. ALTURA
LAJE STEEL DECK 0 A 4M. Normal
até 2.5m.
H=0.05L
ARCO >20m H=0.02L
b= H/5 a H/10
TRELIÇA 6-30m H=1/7 a 1/10 L
VIGA DE ALMA
CHEIA
0 a 12m Bi-apoiada H = 0.05L
Em balanço H = 0.1L
Contínuas H = 0.045L
b=0.4H
VIGA VIERENDEEL 6-30m H = 0.12L; h´=H/6 a H/4
b=0.6h’ a h’.
VIGA VAGONADA 6-20m H= 0.05L; h’=0.03L
b=0.6h’
PÓRTICO 0-20m Hviga=0.03L
Hpilar=Hviga e >h/25
b=0.4Hviga
TRELIÇA ESPACIAL >15m H=0.05(L+l)/2
OBS:
a) L representa o
maior vão do elemento e l o
menor vão, h é a altura do
elemento. b é base do
elemento.
b) No caso de
balanços os vãos
recomendados são a
metade do mostrado acima.
c) Pré-
dimensionamento para
médias cargas (ex. edifícios
de múltiplos pavimentos).
No caso de cobertas
podem ser diminuídas em
15%.
• Pré-
dimensio
namento
(fonte rebello,2007 e 
Sandro Cabral)
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Pré-dimensionamento de Pilares em Aço 
• Critério da área suficiente (cm²): 
A>1.55P/2500 para ASTM A-36
A>1.55P/3000 para SAC300, COR420
A>1.55P/3450 para ASTM A572 gr50
• Critério da esbeltez: l<150
P=[ (n-1)(400+SC)+400]A
inf
(kg)
SC – tab. 2 da NBR 6120
n- número de pisos
A
inf
– área de influência (m²)
SC (kg/m2)
Uso SC
Escritórios 200
Residências 200
Escolas 300
Estacionamentos 300
Ginásio de 
esportes 500
Biblioteca 
(mínimo) 600
Lojas 300
OBS:
a) Caso a última laje seja também de piso: P=n(400+SC)Ainf.
b) Para cobertas com telhamento leve P=60Ainf.
c) Para tirantes o procedimento é o mesmo, exceto que o 
índice de esbeltez pode ser até 300.
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Exemplos (pré-dimensionamento)
1 Qual seria o perfil W (H) do maior pilar de um edifício 
residencial com 7 pisos mais coberta com modulação de 
6x6m e pé-esquerdo de 3m?
2 Defina os perfis W das terças e do pórtico (altura do 
pilar=6m) de uma coberta com 20m de vão e espaçamento entre 
pórticos de 6m.
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral
• Contraventamento
– Presente na maioria das 
estruturas em aço
Concepção Estrutural Prof. MPhil. Sandro V. S. Cabral