Cap 1

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ESTRUTURAS METÁLICAS
Prof. M. Sc. Mikhail Luczynski
AÇO
 liga metálica composta principalmente de ferro e
carbono;
 Denomina-se Processo Siderúrgico o processo de
obtenção do aço, desde a chegada do minério de
ferro até o produto final a ser utilizado no mercado,
em diferentes setores;
 O aço é produzido, basicamente, a partir de minério
de ferro, carvão e cal
PROCESSO SIDERÚRGICO
Vantagens e Desvantagens
das Estruturas de Aço
 Vantagens:
- Boa relação entre resistência mecânica e peso
específico, o que conduz a estruturas “leves” e
“esbeltas”;
- Dimensões e peso relativamente reduzidos da estrutura,
o que permite obras com vãos maiores, menor perda de
área útil e menor custo em fundações;
- Os elementos podem ser desmontados e substituídos
com facilidade.
- O aço é o material mais resistente a todos os abalos
(vibrações, terremotos, etc.) pois a plasticidade do aço
proporciona grandes deformações antes da ruptura.
Vantagens e Desvantagens
das Estruturas de Aço
 Vantagens:
- Os cálculos estáticos merecem maior confiança; levando
em contas que o aço é um material mais próximo das
hipóteses de isotropia e homogeneidade;
- aço garante maior segurança, pois as qualidades podem
ser controladas no laminador e podem ser verificadas
rapidamente;
- Permitem maior facilidade na execução de acréscimos
posteriores, novos andares e outras transformações;
Vantagens e Desvantagens
das Estruturas de Aço
 Desvantagens:
- Custo de Manutenção: Suscetibilidade à corrosão, o que
requer que os elementos sejam protegidos por uma
pintura anticorrosiva ou outro método de proteção.
- Custo com revestimento à prova de fogo. A resistência
do aço é reduzida quando exposto ao fogo.
Obs.: Os materiais usados no Revestimento ao fogo são:
 O amianto: Constituído por uma polpa de fibras que se aderem à
superfície de aplicação (Raramente utilizado);
 O gesso - empregado armado com fibras sob forma de argamassa
ou de placas;
 A VERMlCULlTA: material inorgânico de baixa condutibilidade
térmica, empregado como isolante contra fogo sob a forma de
placas ou argamassas com cimento.
Aplicações das Estruturas de 
Aço:
 Coberturas (treliças e Arcos);
 Edifícios residenciais e industriais;
 Hangares, Quadras de Esporte e Galpões;
 Pontes e Viadutos;
 Reservatórios (Caixa D’agua, tanques, silos,
etc.);
 Torres de Transmissão de Energia;
 Indústria Naval
Alguns Tipos de Estruturas
Convencionais:
Alguns Tipos de Estruturas 
Convencionais:
Alguns Tipos de Estruturas 
Convencionais:
Características – Aço coberto pela 
NBR 8800-2008
 Resistência ao escoamento fy≤ 450 MPa;
 Relação entre as resistência à ruptura e ao 
escoamento não inferior a 1,18; fu/fy≥ 1,18
 Módulo de Elasticidade: Ea= 200 GPa
 Coeficiente de poisson: a= 0,3
 Módulo de Elasticidade transversal: Ga= 77 GPa
 Coeficiente de dilatação térmica: βa= 1,2 . 10-5/ºC
 Massa específica: ρa= 7850 kg /m3
Principais tipos de Aço - Anexo “A”
NBR 8800:2008
MR-250 (ASTM A-36)
 fy= 250 MPa (escoamento)
 fu = 400 MPa (ruptura)
 % máx C = 0,26%
AR-350 (ASTM A-572 Gr50)
 fy= 350/345 MPa (escoamento)
 fu = 450 MPa (ruptura) 
 % máx C = 0,23%
 % máx Mn= 1,35%
Aço Estrutural
Comum
Aço de Alta Resistência
Mecânica e Baixa Liga
Principais tipos de Aço - Anexo “A”
NBR 8800:2008
AR-350 COR(ASTM A-588 / COR-500)
 fy= 350/345 MPa (escoamento)
 fu = 450 MPa (ruptura) 
 % máx C = 0,17%
 % máx Mn= 1,20%
 % máx Ni= 0,40%
 Si, Cr, Mo, Cu, V, Nb...
Aço de Alta Resistência
Mecânica, Baixa Liga e
Elevada Resistência à 
Corrosão Atmosférica
“patinável”
TIPOS DE PRODUTOS
 Produtos Siderúrgicos
Perfis Laminados, Barras e Chapas. Perfis
cantoneira, I, H e U.
 Produtos Metalúrgicos
 Perfis Soldados e de Chapa Dobrada.
Produtos Siderúrgicos (Laminados)
http://www.gerdau.com.br/perfisgerdauacominas 
Produtos Siderúrgicos (Laminados)
http://www.comercialgerdau.com.br/produtos/download/tabela_bitolas.pdf
Produtos Metalúrgicos
Produtos Metalúrgicos
Tipos de Análise Estrutural
Análise Elástica Linear
 Pequenos deslocamentos e proporcionalidade entre as cargas e seus 
efeitos.
Análise Não-Linear
 consideração da não-linearidade física pela plasticidade do
material (formação de rótulas plásticas) ou geométrica,
decorrente de efeitos de segunda ordem devidos a grandes
deslocamentos ou deformações. A análise da estrutura
considerando-se a não-linearidade do material considera a
formação de rótulas plásticas até a estrutura se tornar
hipoestática.
Fluxo de Processo para
Projetos Estruturais
Estados Limites
Estados Limites Últimos -ELU: 
 Correspondem à ruína parcial ou total da estrutura.
Estados Limites de Serviço (ou de utilização):
 A estrutura não se presta mais à finalidade para a
qual foi projetada. Grandes deslocamentos,
vibrações e deformações permanentes. Ver capítulo
11 e Anexos “C”, “L” e “M” da NBR-8800:2008
Regra Básica para Dimensionamento
Item 4.6.3.2 da NBR-8800:2008
Sd <= Rd
 Sd: Solicitação de Cálculo.
 Rd: Resistência de Cálculo. 
Combinações de Ações - NBR 8681 
(ABNT,2004)
Ações
 Ações permanentes
Peso próprio, empuxos permanentes, etc
 Ações variáveis
Sobrecargas, vento, temperatura, vibrações, etc
 Ações excepcionais
Ações com duração extremamente curta 
Probabilidade muito baixa de ocorrência
Durante a vida da construção
Coeficiente de ponderação das ações
 f= f1f2f3
f1: Considera a Variabilidade das ações;
f2: Simultaneidade de atuação das ações (Y)
f3: Erro de avaliação dos efeitos das ações (≥ 1,10)
 NBR 8800:2008 – Tabela 1: f1 = f3
 NBR 8800:2008 – Tabela 2: Y = f2
Combinações Últimas Normais
Combinações Últimas Especiais
 Decorrem da atuação de ações variáveis de natureza ou
intensidade especial. Carregamentos especiais são
transitórios, com duração muito pequena em relação ao
período de vida útil da estrutura.
Combinações Últimas de Construção
 Levadas em conta nas estruturas em que haja riscos de
ocorrência de ELU’s já durante a fase de construção. O
carregamento de construção é transitório.
 Para cada combinação aplica-se a mesma expressa de
combinação última especial sendo FQ1,k o valor
característico da ação variável admitida como principal.
Combinações Últimas Excepcionais
 São decorrentes de ações excepcionais que podem
provocar efeitos catastróficos.
 Devem ser consideradas somente no projeto de
estruturas de determinados tipos de construção.
 O carregamento excepcional é transitório com duração
extremamente curta.
Exemplos de Combinações de
Ações para Estados Limites
Últimos
 Tesoura de um prédio Industrial:
- Cargas:
G1 – Peso da tesoura, tirantes e terças;
G2 – Peso das Telhas
Q – Sobrecarga na cobertura
W – Carga de Sucção do Vento 
Exemplos de Combinações de
Ações para Estados Limites
Últimos
 Tesoura de um prédio Industrial:
- Combinações Normais de Ações:
Caso 1:
1,4.G1 + 1,4.G2 + 1,5.Q
1,3.G1 + 1,4.G2 + 1,5.Q
Caso 2:
0,9.G1 + 0,9.G2 + 1,4.W
1,0.G1 + 0,9.G2 + 1,4.W
Exemplos de Combinações de
Ações para Estados Limites
Últimos
 Coluna de um prédio industrial:
- Cargas:
G – Peso da estrutura, pisos, cobertura e
tapamento (grande variabilidade);
Q1 – Cargas de Ponte Rolante
Q2 – Sobrecargas nos pisos
W – Vento 
Exemplos de Combinações de
Ações para Estados Limites
Últimos
 Coluna de um prédio Industrial:
- Combinações Normais de Ações:
Caso 1:
1,4.G + 1,5.(Q1 + Q2) + 1,4.0,6.W
Caso 2:
1,4.G + 1,4.W + 1,5.(0,65.Q1 + 0,65.Q2)
Caso 3:
0,9.G + 1,4.W
Exemplos de Combinações de
Ações para Estados Limites
Últimos
 Coluna de um Edifício Garagem:
- Cargas:
G – Carga Permanente (grande variabilidade);
Q – Sobrecarga nos Pisos
W – Vento 
E – Impacto de Veículo Pesado
Exemplos de Combinações de
Ações para Estados Limites
Últimos
 Coluna de um Edifício Garagem:
- Combinações Normais de Ações:
Caso 1:
1,4.G + 1,5.Q + 1,4.0,6.W
Caso 2:
1,4.G + 1,4.W + 1,5.0,75.Q
Caso 3:
0,9.G + 1,4.W
Exemplos de Combinações deAções para Estados Limites
Últimos
 Coluna de um Edifício Garagem:
- Combinações Excepcionais:
Caso 1:
1,2.G + E + 1,1.0,75.Q + 1,0.0,6.W
Caso 2:
0,9.G + E + 1,0.0,6.W