ligacoes_em_estruturas_metalicas

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Brasília-DF. 
Ligações em estruturas metáLicas
Elaboração
Blenda C. M. Ribeiro
Produção
Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração
Sumário
APRESENTAÇÃO ................................................................................................................................. 5
ORGANIZAÇÃO DO CADERNO DE ESTUDOS E PESQUISA .................................................................... 6
INTRODUÇÃO.................................................................................................................................... 8
UNIDADE I
CONCEITOS INTRODUTÓRIOS .............................................................................................................. 11
CAPÍTULO 1
MATERIAIS .............................................................................................................................. 11
CAPÍTULO 2
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO METÁLICA ................................................................................ 19
CAPÍTULO 3
LIGAÇÕES EM ESTRUTURAS METÁLICAS ................................................................................... 33
UNIDADE II
LIGAÇÕES PARAFUSADAS .................................................................................................................... 39
CAPÍTULO 1
TIPOS DE PARAFUSOS ............................................................................................................. 39
CAPÍTULO 2
LIGAÇÕES PARAFUSADAS EM PERFIS SOLDADOS/LAMINADOS ................................................. 45
CAPÍTULO 3
LIGAÇÕES PARAFUSADAS EM PERFIS FORMADOS A FRIO ........................................................ 49
UNIDADE III
LIGAÇÕES SOLDADAS ......................................................................................................................... 51
CAPÍTULO 1
PRINCIPAIS PROCESSOS DE SOLDAGEM ................................................................................. 51
CAPÍTULO 2
LIGAÇÕES SOLDADAS EM PERFIS SOLDADOS/LAMINADOS ...................................................... 58
CAPÍTULO 3
LIGAÇÕES SOLDADAS EM PERFIS FORMADOS A FRIO ............................................................. 64
UNIDADE IV
ELEMENTOS DE BASE ........................................................................................................................... 67
CAPÍTULO 1
BASES .................................................................................................................................... 67
CAPÍTULO 2
CARATERÍSTICAS DOS ELEMENTOS .......................................................................................... 70
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 77
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Apresentação
Caro aluno
A proposta editorial deste Caderno de Estudos e Pesquisa reúne elementos que se 
entendem necessários para o desenvolvimento do estudo com segurança e qualidade. 
Caracteriza-se pela atualidade, dinâmica e pertinência de seu conteúdo, bem como pela 
interatividade e modernidade de sua estrutura formal, adequadas à metodologia da 
Educação a Distância – EaD.
Pretende-se, com este material, levá-lo à reflexão e à compreensão da pluralidade 
dos conhecimentos a serem oferecidos, possibilitando-lhe ampliar conceitos 
específicos da área e atuar de forma competente e conscienciosa, como convém 
ao profissional que busca a formação continuada para vencer os desafios que a 
evolução científico-tecnológica impõe ao mundo contemporâneo.
Elaborou-se a presente publicação com a intenção de torná-la subsídio valioso, de modo 
a facilitar sua caminhada na trajetória a ser percorrida tanto na vida pessoal quanto na 
profissional. Utilize-a como instrumento para seu sucesso na carreira.
Conselho Editorial
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Organização do Caderno 
de Estudos e Pesquisa
Para facilitar seu estudo, os conteúdos são organizados em unidades, subdivididas em 
capítulos, de forma didática, objetiva e coerente. Eles serão abordados por meio de textos 
básicos, com questões para reflexão, entre outros recursos editoriais que visam tornar 
sua leitura mais agradável. Ao final, serão indicadas, também, fontes de consulta para 
aprofundar seus estudos com leituras e pesquisas complementares.
A seguir, apresentamos uma breve descrição dos ícones utilizados na organização dos 
Cadernos de Estudos e Pesquisa.
Provocação
Textos que buscam instigar o aluno a refletir sobre determinado assunto antes 
mesmo de iniciar sua leitura ou após algum trecho pertinente para o autor 
conteudista.
Para refletir
Questões inseridas no decorrer do estudo a fim de que o aluno faça uma pausa e reflita 
sobre o conteúdo estudado ou temas que o ajudem em seu raciocínio. É importante 
que ele verifique seus conhecimentos, suas experiências e seus sentimentos. As 
reflexões são o ponto de partida para a construção de suas conclusões.
Sugestão de estudo complementar
Sugestões de leituras adicionais, filmes e sites para aprofundamento do estudo, 
discussões em fóruns ou encontros presenciais quando for o caso.
Atenção
Chamadas para alertar detalhes/tópicos importantes que contribuam para a 
síntese/conclusão do assunto abordado.
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Saiba mais
Informações complementares para elucidar a construção das sínteses/conclusões 
sobre o assunto abordado.
Sintetizando
Trecho que busca resumir informações relevantes do conteúdo, facilitando o 
entendimento pelo aluno sobre trechos mais complexos.
Para (não) finalizar
Texto integrador, ao final do módulo, que motiva o aluno a continuar a aprendizagem 
ou estimula ponderações complementares sobre o módulo estudado.
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Introdução
Esta disciplina será responsável por aprimorar e consolidar o conhecimento em ligações 
em estruturas metálicas.
No primeiro momento, na Unidade 1, o estudante entenderá alguns conceitos importantes 
para compreender sobre os materiais e principalmente os materiais metálicos. 
O capítulo 1 traz uma retrospectiva da evolução dos materiais, seu conceito, estrutura e 
propriedades, bem como o aprofundamento dos materiais metálicos. 
No capítulo 2 será possível compreender um dos mais utilizados e conhecidos processos 
de fabricação na produção dos metais.
No capítulo 3 será possível se familiarizar com a definição de ligações metálicas, além 
de citar e explicar os tipos de ligação que podem acontecer em uma estrutura metálica.
A Unidade 2 se ocupará das ligações da classe parafusada. O capítulo 1 exibe os tipos de 
parafusos utilizados nessas ligações. 
Na sequência, o capítulo 2 esclarece quais os cálculos e parafusos podem ser usados nos 
perfis que foram soldados e laminados. 
Enquanto isso, o capítulo 3 mostra os cálculos e os parafusos que devem ser empregados 
em perfis que foram estruturados a frio.
A Unidade 3 aborda as ligações em materiais metálicos realizadas através de soldagem. 
O capítulo 2 discorre sobre os cálculos das ligações através de processos de soldagem 
que satisfazem os perfis soldados e laminados. 
E o capítulo 3 expõe os cálculos das ligações soldadas que podem ser realizadas em 
perfis formados a frio. 
O capítulo 4, por fim, relata o controle de qualidade das soldas, os ensaios não destrutivos 
realizados para verificação da qualidade das soldas e as ligações usando soldas 
e parafusos.
A Unidade 4, refere-se aos dimensionamentos das peças que serão sujeitas às ligações 
estruturais metálicas. 
No capítulo 1 serão apresentadas as bases de pilares de ligas estruturais em placas, e o 
dimensionamento realizado em bases. 
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Finalmente, o capítulo 2 exibe os componentes constituintes das bases de pilares, bem 
como suas configurações geométricas.
Objetivos
 » Aprender sobre os materiais,estrutura e propriedades.
 » Compreender o que é um material metálico.
 » Estudar sobre os diferentes tipos de ligações em estruturas metálicas.
 » Entender os cálculos utilizados nas ligações em perfis soldados, laminados 
e formados a frio.
 » Assimilar os conceitos do dimensionamento de peças.
 » Analisar as ligações de viga de aço com elementos de concreto.
 » Conhecer e entender os critérios de projeto.
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11
UNIDADE ICONCEITOS 
INTRODUTÓRIOS
Nesta Unidade serão introduzidos alguns conceitos básicos para construir o conhecimento 
sobre as ligações em estruturas metálicas. 
O Capítulo 1 resume, historicamente, a evolução dos materiais, definição dos materiais, 
estruturas e propriedades, bem como uma análise superior dos materiais metálicos. 
No Capítulo 2 será possível se familiarizar com a definição de ligações metálicas e o capítulo 
3 cita e explica os tipos de ligação que podem acontecer em uma estrutura metálica.
CAPÍTULO 1
Materiais
Resumo histórico
Analisando brevemente o cotidiano humano, é possível afirmar que os materiais fazem 
parte dos costumes ou mesmo da subsistência do homem. 
Naturais ou artificiais, os materiais estão presentes nos recursos basilares utilizados 
pelas pessoas, como no transporte, tecnologia e comunicação, produção de alimentos, 
energia, habitação, saúde, entre outros.
Em uma perspectiva histórica, a evolução e o aprimoramento social, estiveram sempre 
atrelados às aptidões dos seus componentes em conceberem e manusear materiais para 
suprir suas dificuldades.
Isso pode ser confirmado através das civilizações passadas, que eram nomeadas em 
função do seu progresso material. Assim foram denominadas:
 » Idade da Pedra: período que corresponde a 2,5 milhões atrás, em que 
os homens lascavam pedra para produzir armas de caça. 
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UNIDADE I │ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
 » Idade do Bronze: época que foi marcada pelo início da metalurgia, 
entre 2000 até 1000 a.C., e pela conquista de armas excelentes através 
das ligas de cobre e estanho. As ligas são produzidas através da união de 
mais de um componente.
 » Idade do Ferro: abrange o tempo ente 1000 até 1 a.C. Embora seja por 
volta de 500 a.C. que as ligas de ferro foram amplamente substituídas 
pelo bronze, na Europa, na produção de ferramentas e armas.
Shackelford (2008) ainda fala de uma civilização conhecida como Idade do Cobre, entre 
4000 e 3000 a.C. na Europa, onde o cobre relativamente puro foi empregado, antes da 
disponibilidade do estanho. 
Em outros momentos que arqueólogos não fizeram menção, mas não são menos 
importantes, como uma ‘idade cerâmica’, tempo em que era frequente a utilização de vasos 
feitos de barro queimado, assim como artefatos de vidro na Mesopotâmia 4000 a.C.
O autor ainda afirma que a segunda metade do século XX muitas vezes é designada 
como “plástico”, que faz referência à utilização de polímeros para produção de produtos; 
e que como sugestão alguns observadores classificam esse mesmo período como 
‘idade do silício’, pela repercussão da eletrônica avançada, voltada em sua maioria ao 
desenvolvimento do silício.
Conceito de materiais
Os materiais “são as substâncias cujas propriedades as tornam utilizáveis em estruturas, 
máquinas, dispositivos ou produtos consumíveis”. (VAN VLACK, 1984, p. 15)
Os materiais são formados por átomos. O arranjo desses átomos distingue um material 
do outro e define se são metais, madeira, vidro entre outros.
Classificação dos materiais
Os materiais sólidos são principalmente reunidos em: metais, cerâmicos e polímeros. 
Essa classificação é estabelecida na estrutura atômica e na constituição química. 
Atualmente, o compósito foi adicionado a essa classificação. Ele é concebido pela 
união de dois ou mais materiais específicos com o objetivo de reunir propriedades não 
existentes em um material individualizado. 
Os materiais que o compõem podem ser um dos três citados anteriormente (CALLISTER, 
2016; PADILHA, 1999).
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CONCEITOS INTRODUTÓRIOS │ UNIDADE I
A figura 1 mostra de forma simplificada um exemplo desses materiais.
Figura 1. Exemplo da classificação dos materiais sólidos.
Borracha 
Polímero 
Epóxi
Pneu Concreto Armado 
Cimento 
Cerâmica 
Fibra de vidro
Compósito 
Fibra de Vidro
Metal 
Aço
Fonte: adaptado de Callister 2016; Sackelford, 2008.
Porém, muitos outros materiais não se enquadram nesses grupos citados. Assim, é 
possível agrupar em: materiais naturais, semicondutores, supercondutores, ainda 
materiais inteligentes, nanomateriais e biomateriais. (CALLISTER, 2016; PADILHA, 
1999, SHACKELFORD, 2008)
Estrutura dos materiais
A organização interna dos materiais está vinculada não só aos átomos, mas também à 
relação com os adjacentes, em cristais, moléculas e microestruturas. Assim é possível 
analisar as estruturas da seguinte maneira:
 » Subatômica: comunicação atômica individual que ocorre entre os elétrons 
e o núcleo.
 » Atômica: disposição dos átomos, formando ligações e moléculas.
 » Microscópico: utilizado o microscópio como instrumento de auxílio para 
observar o material.
 » Macroscópico: análise visual, do comportamento do material em serviço. 
Propriedade dos materiais
Ao selecionar um material, é de extrema importância levar em consideração as 
propriedades de um material. É necessário fazer essa análise, pois as propriedades devem 
suportar as condições de trabalho que o material será solicitado, sejam temperatura, 
esforços mecânicos, produtos químicos etc. 
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UNIDADE I │ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
Desse modo, as propriedades finais do material estão relacionadas com o seu processamento 
e a estrutura interna do material, qualquer modificação entre um desses fatores, modifica o 
resultado dos outros. (ASKELAND, 1998; SHACKELFORD, 2008; VAN VLACK, 1984)
Assim, é importante pensar qual o produto final, realizar o projeto e finalmente 
selecionar e especificar o material escolhido. As propriedades podem ser de natureza: 
física, mecânica, térmica, elétrica, química, magnética e ótica.
Materiais metálicos
Considerando que esta disciplina estuda as ligações em estruturas metálicas, este 
caderno de estudos ampliará as informações sobre materiais metálicos.
Os metais são constituídos por um ou uma combinação de elementos metálicos, e 
muitas vezes ocorre à presença de elementos não metálicos em menores quantidades. 
Esses materiais apresentam um elevado ordenamento atômico e são densos se 
comparados com os polímeros e cerâmicas. (CALLISTER, 2016; PADILHA, 1999)
Os materiais metálicos dispõem de numerosos elétrons livres, ou seja, elétrons que não 
são ligados a um átomo individual. Diversas propriedades dos metais estão vinculadas 
a esses elétrons. Como é o caso de serem ótimos condutores de eletricidade, calor, não 
transparentes à luz, possuem superfície com aspecto brilhoso e polido.
Ainda é possível afirmar que são relativamente rígidos e resistentes, porém, são passíveis 
de deformações excessivas sem fraturar, isto é, são dúcteis e resistentes a fraturas. 
Todas essas propriedades o transformam em um material extremamente atraente para 
fins estruturais. (CALLISTER, 2016; PADILHA, 1999) 
Além das propriedades mencionadas, a resistência à fadiga, choque, tração e corrosão, 
são características importantes para o material metálico, devido à necessidade de o 
material suportar esforços mecânicos e químicos, aos quais estão sujeitos.
Ligas metálicas
Com intenção de melhorar as propriedades de um material metálico puro, são realizadas 
combinações de metais entre si ou ainda metal com outros elementos. Essa união com 
aspecto metálico e homogêneo é denominada liga metálica.
Segundo Callister (2016) e Shackelford (2008), as ligas metálicas podem ser subdivididas 
basicamente pela adição de ferro, assim sãochamadas de ligas ferrosas e não ferrosas.
As ligas ferrosas possuem o ferro como seu fundamental constituinte na formação 
química, que é o caso dos aços e ferros fundidos. Esses são responsáveis por boa parte da 
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CONCEITOS INTRODUTÓRIOS │ UNIDADE I
fabricação de materiais metálicos, e são imprescindíveis como materiais de construção 
na engenharia. 
Isso é resultado da abundância dos minérios de ferro na superfície terrestre, bem como 
a facilidade de produzir o ferro e as ligas de aço por meio de métodos mais econômicos 
de extração, beneficiamento e de formação de ligas. 
A versatilidade das propriedades mecânicas e físicas também é essencial, pois é possível 
atender às diversas necessidades de trabalho. A figura 2 mostra a representação da 
classificação das ligas ferrosas.
As ligas não ferrosas não incluem o ferro na composição química, ou ainda, se 
apresentam, o ferro é apenas como impureza, assim como o alumínio, o cobre, o níquel, 
o chumbo, entre outros.
Essas ligas substituem as ferrosas devido a algumas limitações que podem ser elucidadas 
como: obter elevada massa específica, condutividade elétrica comparativamente baixa 
e a corrosão em alguns meios. 
As ligas não ferrosas são nomeadas de acordo com seu metal basilar, ou mesmo por 
uma característica peculiar a um grupo de ligas. A figura 3 mostra o exemplo das ligas 
metálicas não ferrosas.
Figura 2. Representação do agrupamento das ligas metálicas ferrosas.
Ligas Metálicas
Ferrosas
Aços
Baixa Liga
Baixo Teor de 
Carbobo
Comum
Alta Resistência
Médio Teor de 
Carbono
Comum
Tratável 
termicamente
Alto Teor de 
Carbono
Comum
Ferramenta
Alta Liga
Inoxidável
Ferramenta
Ferros Fundidos 
Ferro cinzento
Ferro dúctil 
(nodular)
Ferro Maleável
Ferro mesclado
Não Ferrosas
Fonte: adaptada de Callister, 2016.
16
UNIDADE I │ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
Figura 3. Representação das ligas não ferrosas.
Ligas Metálicas
Ligas Ferrosas Ligas Não Ferrosas
Ligas 
de
alumínio
Ligas 
de 
cobre
Ligas 
de 
magnésio
Ligas 
de 
titânio
Ligas 
de
níquel
Ligas 
de 
chumbo
Ligas
de 
estanho
Ligas 
de 
zinco
Ligas 
de
zircônio
Fonte: adaptada de Callister, 2016. 
Estudo de caso
Título
Taxa de corrosão pela exposição de materiais em campo utilizando cobre, aço-carbono 
e aço galvanizado, alumínio e concreto utilizado em redes de distribuição de energia, 
analisados em dois ambientes litorâneos do Brasil.
Leitura complemetar
Esse estudo foi realizado na região metropolitana no período de 2009 e 2010 em 
Salvador-BA e em Pontal do Sul-PR, para a produção dos metais para determinar a 
corrosividade e degradação de materiais das redes aéreas de distribuição de energia 
elétrica.
Assim, esse estudo busca reduzir custos de reposição, manutenção e proteção dos 
materiais da engenharia em processo de corrosão atmosférica, em ambiente litorâneos, 
que podem ser carregados de altas concentrações de cloreto, aumentando a superfície 
úmida por conter altos teores de cloreto, elevado tempo de superfície úmida.
Os painéis foram instalados de acordo com norma ABNT NBR 6209. Os corpos de 
prova têm uma área de 31.000 mm2. Antes de serem expostos, foram limpos com 
acetona, pesados e realizadas medidas da largura, comprimento e altura, conforme a 
norma ABNT NBR 6210, além de uma limpeza química. Uma placa de cada material 
foi retirada a cada 3 meses, a fim de se avaliar quantitativamente o processo corrosivo.
Algumas conclusões foram observadas:
Na região do litoral paranaense a agressividade foi considerada muito alta para o 
aço-carbono e o alumínio e alta para cobre e aço galvanizado. A corrosividade obtida 
é classificada conforme o tempo de superfície úmida, teor de cloretos e de sulfatos, 
indicando agressividade moderada.
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CONCEITOS INTRODUTÓRIOS │ UNIDADE I
Em Salvador, na região da Costa do Sauípe, apenas o alumínio se comportou de acordo 
com as especificações da norma técnica NBR 14643, com corrosividade alta. Já o cobre 
teve perdas de massa em ambientes de agressividade muito alta, o aço-carbono, como 
baixa, e o aço galvanizado, moderada.
A região do Sauípe foi classificada com ambiente marinho, pelos teores de cloreto e sulfato, 
enquanto Pontal do Sul com agressividade baixa. As cruzetas de concreto armado, e seus 
aditivos, não foram possíveis concluir resultados na pesquisa, pois o método eletroquímico 
é qualitativo e não permitiu prever o tempo de vida útil das estruturas.
Depois de um ano e meio de coletas de dados, os potenciais não foram modificados para 
as regiões de maior chance de corrosão.
É possível concluir, assim, que o estudo dos materiais da engenharia é de extrema 
importância, pois promove soluções viáveis e praticáveis para estruturas metálicas, 
como para outras áreas da engenharia.
Produção dos metais
Os métodos de fabricação de peças através do uso de metais são realizados através 
de diversos processos que produzem materiais com propriedades previstas. Segundo 
Calister (2016), essas técnicas de fabricação são escolhidas de acordo com algumas 
condições. Dentre elas, as principais são:
 » propriedade dos materiais;
 » tamanho e forma de acabamento;
 » custo.
Dieter (1981) afirma que os processos de produção de metais podem ser subdivididos 
em: processo sem remoção metálica e processo com remoção de cavaco, realizado 
através de deformação plástica do material, mantendo o volume e a forma do metal. 
Os quadros 1 e 2 exemplificam os processos sem remoção de cavaco.
Quadro 1. Processos e operações sem remoção de cavaco.
Conformação Fundição
Principais métodos Outros métodos Principais métodos Outros métodos 
 » laminação;
 » extrusão;
 » trefilação;
 » estiramento;
 » forjamento;
 » estapagem.
 » cunhagem;
 » repuxamento;
 » conformação com 3 cilindros;
 » conformação com coxim de borracha;
 » mandrilagem;
 » fabricação de tubos soldados;
 » conformação por explosão.
 » por gravidade;
 » sob pressão;
 » centrifugação;
 » precisão;
 » contínua; 
 » molde cerâmico.
Fonte: adaptado de Dieter (1981); Chiaverini (1986) e Callister (2016).
18
UNIDADE I │ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
Quadro 2. Processos e operações sem remoção de cavaco.
Soldagem Metalurgia do pó
Tipo Etapas Básicas
 » a arco;
 » a gás;
 » alumino- térmica;
 » resistência;
 » laser;
 » feixe eletro;
 » ultrassom;
 » fricção.
 » fabricação dos pós;
 » mistura dos pós;
 » compactação dos pós;
 » sinterização;
 » tratamento térmico e outros.
Fontes: adaptado de Dieter (1981); Chiaverini (1986) e Callister (2016).
Processo com remoção metálica, ou processo com remoção de cavaco, que é realizado 
através da remoção de material até atingir a forma pretendida. O quadro 3 exemplifica 
o processo de usinagem, exemplificando o processo de remoção de cavaco.
Quadro 3. Processo e as operações realizadas com remoção de cavaco.
Usinagem
Convencional Não convencional
 » torneamento;
 » fresamento;
 » furação;
 » aplainamento;
 » serramento;
 » brochamento;
 » roscamento;
 » mandrilhamento;
 » retificação.
 » jato d’água;
 » jato abrasivo;
 » ultrassônico;
 » eletroquímica;
 » química;
 » descarga elétrica;
 » laser;
 » arco-plasma.
Fonte: adaptado de Dieter (1981) e Chiaverini (1986). 
Seria inviável apresentar cada operação dos processos nessa disciplina pela dimensão 
do conteúdo e também porque alguns desses processos serão abordados por outra 
disciplina. Então, será realizada a explanação de todos os processos, exemplificando os 
mais conhecidos métodos com a intenção de conhecimento. 
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CAPÍTULO 2
Processos de fabricação metálica
Conformação mecânica
No processo de conformação, o materialé sujeito a uma deformação realizada por força 
ou tensão externa, à qual a magnitude ultrapassa o limite de escoamento do material. 
Uma grande parcela dos metais pode admitir esse tipo de procedimento, pois são dúcteis 
e passíveis de deformação permanente sem trincar ou fraturar. Essa deformação pode 
ser realizada em diferentes temperaturas de recristalização. (CALLISTER, 2016)
Quando realizado acima da temperatura de recristalização, o processo é considerado 
trabalho a quente. Esse tipo de trabalho possui uma grande vantagem, pois grandes 
deformações podem ser realizadas seguidas, já que o material se torna dúctil e macio.
As solicitações de energia se tornam menores que no trabalho a frio. No entanto, no 
trabalho a quente há alguma perda de material e uma qualidade ruim no acabamento 
final, que é consequência da oxidação característica em grande parte dos materiais 
metálicos.
Já os trabalhos realizados abaixo da temperatura de recristalização, conhecido como 
trabalho a frio, geram um aumento na resistência. Portanto, há uma perda de ductilidade 
resultado do encruamento do material.
Há diversos processos que são utilizados com finalidade da conformação mecânica. 
No entanto, esses processos são resumidos em poucas categorias e podem ser 
identificadas de acordo com as forças empregues ao material conforme a execução da 
forma requisitada. Esses grupos são classificados, de acordo com Chiaverini (1986) e 
Dieter (1981), em:
 » processos do tipo compressão direta;
 » processos de compressão indireta;
 » processos do tipo trativo;
 » processos de dobramento;
 » processos de cisalhamento ou corte.
20
UNIDADE I │ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
A figura 4 mostra algumas das operações de conformação que exemplificam as subdivisões 
citadas anteriormente. As duas primeiras operações serão melhores explicadas e ilustradas 
nas seções subsequentes. 
Os três últimos processos são autoexplicativos. O tracionamento de chapas é um 
processo mecânico, em que é empregada uma força de tração com o auxílio de uma 
matriz. O dobramento é uma conformação mecânica em que são empregados momentos 
de dobramentos às chapas, enquanto, o cisalhamento compreende o uso de esforços 
cisalhantes que resultam na ruptura ou corte do material metálico. 
Figura 4. Exemplos de processos de conformação mecânica.
Forjamento 
Laminação 
Trefilação Estampagem profunda 
Cilindro do 
laminador 
Cilindro do 
laminador 
matriz matriz 
punção 
punção 
matriz Tracionamento Dobramento 
Matrizes 
de corte 
Corte 
matriz 
Fonte: Chiaverini, 1986.
Os processos que fazem parte da categoria compressão direta são realizados através 
da ação de uma força à superfície do material, que, por sua vez, escoa na direção de 
compressão. O forjamento e a laminação são os principais exemplos dessa classe.
A laminação, mostrada na figura 5, é o processo de deformação mais comumente 
empregado, que se resume em deslocar um material metálico entre dois cilindros. 
A redução que ocorre na espessura da peça é consequência das tensões de compressão 
realizadas pelo cilindro. (CALLISTER, 2016)
21
CONCEITOS INTRODUTÓRIOS │ UNIDADE I
Figura 5. Ilustração em perspectiva do processo de laminação.
Fonte: Chiaverini, 1986.
O processo de forjamento é a forma mais primitiva de modificação de um material 
metálico. Realizado pela deformação mecânica de uma peça metálica, por golpes 
sucessivos (martelagem), ou compressão contínua (prensagem). (CALLISTER, 2016; 
DIETER, 1981)
Atualmente, há diversas máquinas de forja, com variações de tamanho e formato para 
a fabricação de peças que vão desde “um parafuso do rotor de uma turbina até uma asa 
inteira de avião.”. (DIETER, 1981)
As operações de forja, em sua grande maioria, são executadas a quente. O forjamento é 
categorizado como matriz fechada ou forjamento em matriz fechada e em matriz aberta, 
também conhecida como forjamento livre. (CALLISTER, 2016; DIETER, 1981)
Esse tipo de forjamento de matriz fechada à força age nas duas ou mais partes da matriz 
que possui o formato da peça final. O material metálico a ser trabalhado é deformado 
no interior da cavidade construída pelas partes sob alta pressão, e assim é possível 
fabricar peças de precisão com pequenas tolerâncias nas dimensões. (CALLISTER, 
2016; DIETER, 1981)
O processo de forjamento em matriz fechada e mostrado na figura 6.
Figura 6. Ilustração das fases do forjamento em matriz fechada.
(c) (d) 
(e) (f) 
22
UNIDADE I │ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
(c) (d) 
(e) (f) 
Fonte: Chiaverini,1986.
O forjamento livre, ou de matriz aberta (Figura 7), é realizado por intermédio de duas 
partes de matrizes com formatos geométricos simples, como chapas planas e paralelas, 
semicírculos etc. O processo é utilizado principalmente quando são fabricadas peças 
grandes ou pequenas quantidades dos itens. (CALLISTER, 2016; DIETER, 1981)
Figura 7. Exemplo de conformação de um flange em matriz aberta.
Fonte: Chiaverini, 1986.
Os produtos produzidos a partir desse processo produzem ótimas estruturas de 
grãos e excelentes características mecânicas para chaves e ferramentas, virabrequins 
automotivos entre outros. (CALLISTER, 2016)
A compressão indireta é exemplificada pela trefilação de fios e tubos, a extrusão e o 
embutimento profundo. 
Definida assim, pois apesar de as forças empregadas serem de tração ou compressão, o 
comportamento do material com a matriz gera forças notáveis de compressão.
A trefilação, também conhecida como estiramento, é responsável por puxar uma peça 
pelo interior de um orifício cônico, com o auxílio de uma força de tração que é aplicada 
na face de saída da peça. (CALLISTER, 2016)
23
CONCEITOS INTRODUTÓRIOS │ UNIDADE I
A ferramenta desse processo, a fieira, acarreta na redução da seção do material metálico.
Geralmente, a trefilação ocorre a frio, favorecendo encruamento do material e promovendo 
modificações nas características do material, o que torna o material menos dúctil, 
aumentando a resistência mecânica.
Segundo Dieter (1981), o material usado nesse tipo de conformação pode produzir 
produtos finais como formato de barra, vergalhões, fios, arames e tubos. 
Já Chavierini (1986) afirma que esse processo é realizado em produtos com secção 
muito reduzida, quando comparada ao comprimento, e em tubos.
Figura 8. Figura ilustrativa de uma bancada de trefilação.
Cabeçote de tração Suporte da matriz 
Matriz 
Garra 
Fonte: Dieter, 1981.
Figura 9. Desenho da seção transversal de uma matriz de treilação (fieira).
Superfície 
de apoio 
Ângulo de 
entrada 
Ângulo de 
aproximação 
Fonte: Dieter, 1981.
O processo de conformação, conhecido como extrusão é realizado através da redução 
da seção transversal de um bloco metálico que é obrigado a passar sob alta pressão no 
orifício de uma matriz, ocorrendo o escoamento. 
Os produtos finais desse processo abrangem barras e tubos vazados ou de seções 
transversais irregulares e complexas. (CALLISTER, 2016; DIETER 1981)
Essa operação, por muitas vezes, é realizada a quente. Isso é necessário devido às 
elevadas forças utilizadas na extrusão e assim, com a aplicação de calor, a resistência à 
deformação se torna menor. 
24
UNIDADE I │ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
Segundo Chiaverini (1986) e Dieter (1981), extrusão pode ser classificada basicamente 
em duas categorias:
 » Extrusão direta: o material metálico é posicionado em uma câmara e 
compelido no orifício da matriz pelo pistão (êmbolo). 
 » Extrusão indireta: o pistão possui uma cavidade e está fixado à matriz; 
o extremo contrário da câmara é obstruído por uma placa. Nesse tipo 
de extrusão, o esforço preciso para a deformação é menor, isso se torna 
possível pela ausência de movimento relativo entre as paredes da câmarae do material metálico. No entanto, esse tipo de operação restringe a cara 
utilizada pela configuração geométrica do êmbolo.
A figura 10 ilustra os tipos basilares de extrusão explanados acima.
A operação de conformação mecânica conhecida como estampagem, comumente é 
executada a frio e reúne diversas etapas, em que uma chapa plana é sujeita a modificações 
geométricas, adquirindo nova forma que pode ser plana ou oca. (CHIAVERINI, 1986) 
Os estampos ou matrizes são os dispositivos que assessoram as prensas de estampagem, 
que são responsáveis pela deformação plástica ocasionada. Chiaverini (1986) atesta que 
a estampagem é composta fundamentalmente por três procedimentos:
 » corte;
 » dobramento e encurvamento;
 » estampagem profunda.
Os dois primeiros passos da estampagem são comumente realizados a frio, já a 
estampagem profunda pode ser executada a quente, isso depende da exigência técnica.
É importante ressaltar que esse processo de estampagem ainda pode ser realizado duas 
ou mais vezes, de acordo a profundidade requerida. Em situações mais elementares, 
apenas uma deformação será eficiente.
A figura 11 ilustra a matriz utilizada na etapa de estampagem profunda.
Figura 10. Tipos basilares de extrusão.
direção do 
movimento êmbolo 
placa de pressão 
bloco 
matriz 
Barra extrudada 
Suporte da matriz 
câmara 
Extrusão Direta 
Extrusão Indireta 
placa de 
fechamento
matriz 
bloco
câmara Barra extrudada 
êmbolo 
25
CONCEITOS INTRODUTÓRIOS │ UNIDADE I
direção do 
movimento êmbolo 
placa de pressão 
bloco 
matriz 
Barra extrudada 
Suporte da matriz 
câmara 
Extrusão Direta 
Extrusão Indireta 
placa de 
fechamento
matriz 
bloco
câmara Barra extrudada 
êmbolo 
Fonte: Chiaverini, 1986.
Figura 11. Imagem representando a matriz simplificada de estampagem profunda.
porta-punção B 
punção A 
 disco de retenção 
matriz C 
Bucha D 
mola de compressão E 
base F 
peça
Fonte: Chiaverini, 1986.
Fundição
O processo de fabricação nomeado como fundição, consiste em fundir e vazar um metal 
em uma cavidade de um molde. Esse molde é um recipiente que possui dimensões e 
forma estimadas. Diversas peças podem ser fabricadas por meio desse processo, como 
parte de motores, turbinas hidráulicas e a gás.
Durante o resfriamento e solidificação do material, o material apresentará as 
características do molde. Esse processo é muitas vezes considerado inicial, pois 
viabiliza a produção de lingotes, que serão futuramente conformados mecanicamente e 
transformados em produtos finais. (CALLISTER; CHIAVERINI, s/d)
A fundição pode ser considerada simplesmente pelos processos de fusão e solidificação 
do metal sólido e a peça quase finalizada. Já em outros processos tradicionais da 
produção de peças metálicas, além das etapas citadas previamente, há uma deformação 
plástica entre o metal sólido e o produto semiacabado.
A figura 12 mostra um esquema básico de um processo de fundição completo.
26
UNIDADE I │ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
Figura 12. Mostra do processo completo de fundição.
Expedição
Acabamento
Desmoldagem
Recuperação/ Regeração da areia
Vazamento
Preparação de panelas
Fusão
Preparação de carga metálica /Tratamentos do metal Líquido
Moldagem
Preparação de areia /Moldes
Macharia
Preparação de areia /Machos
Modelagem
Modelo /Caixa de Macho
Projeto
Desenho
Pedido
Fonte: Guia de Boas Práticas do Setor de Fundição, 2016.
A fundição possibilita a produção de peças de diferentes formas, com uma mínima restrição 
de grandeza, formato e complexidade. Além de conseguir com êxito propriedades mecânicas 
que resistem às diversas situações de trabalho. (CHIAVERINI, 1986)
O passo que determina os diversos tipos de fundição é a fabricação do molde, ou modelagem. 
Segundo Chiaverini (1986), a fundição acolhe diversos processos, cada qual marcado 
por suas peculiaridades. Portanto, serão ressaltados os mais comumente utilizados.
Fundição por gravidade
Nesse tipo de procedimento, a ocupação do molde pelo metal é realizada pela ação da 
gravidade, sem o uso de qualquer força externa.
Esses processos são realizados em moldes de areia (moldes temporários) ou moldes 
metálicos (moldes permanentes). 
27
CONCEITOS INTRODUTÓRIOS │ UNIDADE I
A figura 13 apresenta a fundição em molde de areia e metálico, respectivamente.
Figura 13. Exemplo de fundição por gravidade, em molde metálico.
Peça de Fundição
Miolo 
Cavidade
Metade do molde 
Pino do núcleo 
Concha
Metal fundido
Corredor 
Bededouro 
Metade do molde 
Pino do núcleo
Fonte: <http://www.sifumg.com.br/wp-content/uploads/2016/02/cartilha-de-fundicao.pdf>.
Fundição sob pressão
Resume-se em preencher o molde, conhecido como matriz, sob pressão. Esse processo 
é realizado em moldes metálicos e podem ser utilizados por diversas vezes.
A peça final desse método possui ótima precisão dimensional, bem como qualidade 
superficial.
Durante o período de solidificação, a pressão é mantida por mais tempo, até que ocorra a 
completa solidificação. Em seguida, a matriz é aberta e a peça retirada, ocorre o processo 
de limpeza e lubrificação; e a matriz é novamente fechada para o início de um novo ciclo.
O vazamento sob pressão assegura que o preenchimento seja perfeito em todo o molde; assim 
como nos canais distribuídos em algumas regiões, que são responsáveis pelo escape do ar.
Esses canais ainda auxiliam no completo preenchimento do molde, evitando fenômenos 
durante a solidificação que causem heterogeneidade do material. A figura 14 exemplifica 
esse tipo de fundição.
Figura 14. Ilustração esquemática da fundição realizada em câmara quente.
cilindro hidráulico 
metal fundido 
forno 
matriz fixa 
Altura matriz 
(abertura)
matriz móvel 
(de ejeção) 
cilindro hidráulico 
de fechamento 
Fonte: Chiaverini, 1986.
28
UNIDADE I │ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
Soldagem
Callister (2016) afirma que a soldagem, de certa forma, pode ser entendida como um 
processo de fabricação. Nesse processo, ocorre a união de duas ou mais peças metálicas 
de forma a tornar-se uma única peça. 
O contato e aquecimento das superfícies resultam na fusão parcial ou na plasticidade 
do material. Isso gera uma difusão na zona soldada, produzindo uma solda resistente e 
coesa quando há o resfriamento do material. (CHIAVERINI,1986)
É importante ressaltar que tanto materiais diferentes quanto análogos podem ser 
utilizados na técnica de soldagem. 
Durante a soldagem há ligação metalúrgica, existindo o processo de difusão, diferente 
do que acontece com a união de materiais com parafusos ou rebites, onde a ligação 
é mecânica. 
Os tipos de soldagem são identificados pela fonte de energia utilizada para promover o 
aquecimento e a situação da área superficial de contato dos metais.
Esse procedimento abrange diferentes setores, exemplificando o da indústria e 
construção mecânica e naval, bem como a engenharia civil.
A figura 15 faz menção aos fenômenos que ocorrem em processo de soldagem de um aço.
Figura 15. Ilustração dos eventos metalúrgicos na soldagem de aço.
Zo
na
 d
e 
de
pó
si
to
 d
o 
m
et
al
 
de
 b
as
e 
Zo
na
 d
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fu
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Zo
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Zo
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à 
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rig
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Zo
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 d
e 
su
pe
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ec
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to
 
Zo
na
 d
e 
no
rm
al
iz
aç
ão
 
Fonte: Chiaverini, 1986.
29
CONCEITOS INTRODUTÓRIOS │ UNIDADE I
Metalurgia do pó
O processo conhecido metalurgia dopó é responsável por produzir compostos metálicos ou 
não através da consolidação de pós que são auxiliados por pressão e calor. (CHAIVERINI, 
1986; PEREIRA, 2011)
Essa técnica de fabricação compacta uma mistura de pós-metálicos com a ajuda de uma 
matriz, gerando “peças verdes”, que são aglomerados do material na forma pretendida. 
(PEREIRA, 2011)
Conseguinte, o compactado é submetido a temperaturas elevadas, que devem ser 
abaixo do ponto de fusão do constituinte predominante. Esse aquecimento é realizado 
de forma controlada, assim como o tempo e a atmosfera utilizada para realizar esse 
procedimento, nomeado de sinterização. (CHAIVERINI, 1986; PEREIRA, 2011)
A sinterização promove as ligações químicas atômicas entre as partículas. Após esse 
processo, podem ser realizadas calibragem, recompactação ou mesmo infiltração; 
que são operações responsáveis por melhorar a exatidão dimensional, acabamento 
superficial, resistência mecânica e redução de porosidade.
Chiaverini (1986) resume a metalurgia do pó através das seguintes etapas basilares:
 » mistura dos pós;
 » compactação da mistura por aplicação de pressão com auxílio de uma 
matriz;
 » sinterização: aplicação de calor, consolidando através de ligações entre 
as partículas e oferecendo resistência mecânica ao material compactado.
Esse conjunto de operações produz peças mais densas e praticamente sem poros. 
Essa técnica de fabricação pode ser utilizada para produzir buchas e engrenagens que 
necessitam de uma precisão dimensional elevada. (CALlISTER,2016; PEREIRA, 2011)
Essas etapas podem ser visualizadas na figura 16.
30
UNIDADE I │ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
Figura 16. Etapas do processo da metalurgia do pó.
Pós metálicos e lubrificantes 
Mistura 
Compactação 
Sinterização 
Peça acabada 
Essas etapas podem ou não ser seguidas por uma das 
seguintes alternativas se necessárias 
InfiltraçãoCalibragem Calibragem
Sinterização Sinterização 
Peça acabada 
Peça acabada 
Calibragem
Calibragem
Fonte: Chiaverini, 1986.
Usinagem
Usinagem é um processo de fabricação de peças que por meio da remoção de material, 
também conhecido como cavaco, concede forma, dimensão ou aperfeiçoamento 
superficial ou conciliar, ambos para um melhor resultado.
O cavaco é retirado pela interferência entre o material e a ferramenta. A ferramenta 
de corte é produzida com material que possui dureza e resistência mecânica elevada, 
maior que à do material submetido ao processo.
Os processos de usinagem, em sua grande maioria, são efetivados pelo tensionamento 
posicionado em área da peça, resultado do movimento entre ferramenta e o material. 
(DIETER, 1981)
Esses processos geralmente empregam energia mecânica, no entanto, alguns mais 
modernos, utilizam energia química, elétrica ou térmica. (DIETER, 1981)
31
CONCEITOS INTRODUTÓRIOS │ UNIDADE I
A usinagem ajusta as diferentes particularidades dimensionais e de formatos na 
fabricação de peças que por outros processos são impraticáveis. Assim, é possível 
fabricar peças com menor custo. 
Chiaverini (1986) definiu as seguintes operações básicas de usinagem:
 » Torneamento: utilizado quando se deseja superfícies de revolução, ou seja, 
o material tem o movimento de giro em torno do eixo da máquina operatriz e 
a ferramenta de corte é guiada concomitantemente. O torneamento pode 
ser retilíneo, cilíndrico, cônico entre outros.
 » Fresamento: essa operação permite obter diversas superfícies através 
da utilização de ferramentas multicortantes. Ilustrando esse tipo de 
operação, é possível citar o fresamento frontal, cilíndrico tangencial, 
tangencial de encaixe etc.
 » Furação: procedimento responsável por produzir, alargar ou acabar 
furos. Neste caso, a ferramenta gira, enquanto a peça tem movimento 
retilíneo, coincidente ou paralelo ao eixo da máquina operatriz. 
Exemplificando a furação como: de centro, escalonada, em cheio etc.
 » Aplainamento: é realizado através de um movimento de translação da 
ferramenta ou peça para obter superfícies planas. Esse pode ser horizontal 
ou vertical.
 » Serramento: realizado com ferramentas multicortantes, esse 
procedimento secciona o material. Nesse caso, a peça pode permanecer 
estática ou deslocando-se, ao mesmo tempo em que a ferramenta 
multicortante gira ou se desloca, ou realiza os dois distintos movimentos. 
Pode-se citar o serramamento circular ou retilíneo. 
 » Brochamento: esse tipo de operação é realizado para diferentes 
tipos de superfície. A ferramenta multicortante pode ter deslocamento 
retilíneo, coincidente ou paralelo ao eixo da peça. Esse deslocamento 
pode ser realizado também pela peça. Exemplificando o brochamento 
interno e externo. 
 » Roscamento: é necessário quando se deseja obter filetes de rosca. 
Um ou mais sulcos, com passo constante, são realizados nas superfícies 
cilíndricas ou cônicas de revolução. Essa operação pode ser realizada 
interna ou externamente através do giro da peça ou ferramenta, 
enquanto uma delas se desloca de forma linear, paralela ou inclinada 
ao eixo rotacional.
32
UNIDADE I │ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
 » Mandrilamento: esse procedimento é responsável por obter superfícies 
de revolução e é realizado com a ajuda de uma ou diversas ferramentas 
de corte. O mandrilamento pode ser do tipo: cilíndrico, radial, cônico etc.
 » Retificação: o procedimento abrasivo é utilizado para conseguir superfícies 
mais lisas, com acabamento fino e precisão dimensional e normalmente 
é realizado após outras operações de usinagem. A ferramenta empregada 
nesse processo é conhecida comumente como rebolo, gira e desloca com a 
peça a ser retificada. Esse processo pode ser: frontal ou tangencial.
Figura 17. Exemplos de operações convencionais de usinagem.
Torneamento Fresamento Furação 
Aplainamento Serramento Brochamento
Brocha
Roscamento Madrilamento Retificação 
Superfície periférica 
peça 
rebôlo 
Serra circular 
Fonte: adaptada de Ferrasi, 1977.
33
CAPÍTULO 3
Ligações em estruturas metálicas
As estruturas metálicas podem ser distinguidas das demais estruturas por diferentes 
fatores. Um dos mais relevantes desses fatores está relacionado às ligações existentes 
entre as peças que integram determinada estrutura. (VALECIANI, 1997)
Ligação é uma designação utilizada para todas as particularidades construtivas que 
possibilitem a junção de peças estruturais, podendo ser entre si ou com componentes 
externos (IBS/CBCA, 2004). A figura 18 expõe alguns exemplos de ligações estruturais 
metálicas.
Figura 18. Exemplos de ligações estruturais.
Vista Lateral Vista Frontal Perspectiva Tipo de Ligação 
Viga-Viga 
Viga coluna 
engastada 
Ligação em 
treliças 
Viga-Coluna 
transmitindo
esforço
cortante 
Placa de base 
para coluna 
Emenda de 
viga
Fonte: Marcon, 2012.
34
UNIDADE I │ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
As ligações possuem, ainda, a finalidade de transmitir os esforços entre os componentes, 
e é extremamente importante que eles sejam compatíveis dimensionalmente, para 
trabalharem em harmonia e suportem solicitações relacionadas às reações da estrutura 
pela cara de serviço.
De acordo com a ABNT/ NBR 8800:2008 (Projeto de aço e de estruturas mistas de aço 
e concreto de edifícios), no item 6.1.1.2, as ligações metálicas resumem-se em:
 » Elementos de ligação: enrijecedores, chapas de ligação, cantoneiras e 
consolos.
 » Meios de ligação: soldas, parafusos, barras redondas rosqueadas e pinos.
A norma citada ainda determinada que esses componentes devam ser previamente 
dimensionados, de modo que a resistência de cálculo nos estados limites admissíveis 
seja superior ou igual às exigências de cálculos, estabelecidas:
(1) Pela análise da estrutura exposta às combinações de cálculo das 
ações,conforme o item 4.7 desta norma. (2) Como uma porcentagem 
especificada da resistência da barra ligada. Em algumas situações 
específicas, o dimensionamento pode também ter como base um 
estado limite de serviço. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS 
TÉCNICAS, 2008, p. 62.)
IBS/CBCA (2004) explica que os elementos de ligação são o conjunto de todos os 
elementos que possibilitam ou favorecem a propagação de esforços, enquanto os meios 
de ligação são os componentes que propiciam a união entre peças estruturais para 
fomentar a ligação.
Classificação das ligações
Barbosa (2006) explana em seu trabalho que, no decorrer de alguns anos, diferentes 
parâmetros de classificação das ligações foram adotados.
Segundo a norma americana AISC/ASD (1978) apud Barbosa (2006) as ligações são 
classificadas em:
 » ligações rígidas;
 » ligações flexíveis;
 » ligações semirrígidas.
As ligações do tipo rígidas são consideradas na teoria como uma união que bloqueia 
inteiramente qualquer tipo de rotação entre as peças. Na prática, esse tipo de ligação 
35
CONCEITOS INTRODUTÓRIOS │ UNIDADE I
é apontado como rígida se pelo menos 90% da capacidade de rotação é limitada. 
A deformação que ocorre no nó é insignificante, portanto, não provoca distribuição de 
momentos nas vias e colunas.
As ligações denominadas como flexíveis, são também conhecidas como ligações 
simples, rotuladas ou articuladas. Não há ocorrência de restrição à rotação. Elas são 
produzidas com o objetivo de conceder a maior rotabilidade praticável e deverão possuir 
particularidades que favoreçam à rotação com o número de restrições que propiciem 
essa rotação com o número de restrição.
As ligações semirrígidas são aquelas em que as uniões que possuem rotação relativa, 
entre os componentes, oscilam de 20 a 90% da rotação possível caso a ligação fosse do 
tipo flexível. Nesse tipo de ligação, a rotação da união influencia na divisão de esforços 
através da estrutura, por isso é importante que o profissional projetista domine a relação 
momento-rotação da ligação e que integre na investigação estrutural.
A figura 19 apresenta as ligações rígida e flexível, respectivamente.
Figura 19. Ilustração exemplificando os tipos de ligação.
(a) Ligação Rígida (b) Ligação Flexível 
Fonte: Marcon, 2012.
A figura 20 demostra um diagrama Momento/Rotação para as ligações citadas 
anteriormente.
Figura 20. Diagrama Momento/Rotação das ligações.
LIGAÇÃO RÍGIDA 
LIGAÇÃO SEMI-RÍGIDA 
LIGAÇÃO FLEXÍVEL 
M=WL2/12-2EIØ/L 
WL3/24EI ROTAÇÕES NAS 
EXTREMIDADES 
MOMENTO NAS 
EXTREMIDADES 
<0,2WL2/12 
>0,9WL2/12 
WL2/12
Fonte: IBS/CBCA, 2004 e Marcon,2012.
36
UNIDADE I │ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
A capacidade de evitar a rotação relativa dos componentes de uma ligação influência de 
maneira considerável no retorno da estrutura aos esforços submetidos. O grau de rigidez 
da ligação deve estar devidamente apontado no projeto de estudo da análise estrutural.
Essas ligações ainda precisam ser corretamente dimensionadas e projetadas, para que 
a estrutura consiga admitir os esforços de deslocamento e rotações, de acordo com 
o esperado. Assim, as ligações devem sempre ser projetadas segundo as proposições 
encontradas para os nós das barras no estudo da estrutura.
O Instituto do Aço do Brasil/CBA, além da categoria de rigidez, classifica quanto 
ao esforço solicitante e às posições relativas desse esforço. Assim, é possível citar 
basicamente as seguintes ligações, como exemplos mostrados na figura 21:
 » cisalhamento centrado;
 » cisalhamento excêntrico;
 » tração ou compressão;
 » tração ou compressão com cisalhamento.
Figura 21. Algumas ligações estruturais.
Compressão na 
solda 
Cisalhamento nos 
parafusos 
Tração na 
solda 
Cisalhamento na 
solda 
(a) Cisalhamento Centrado 
Cisalhamento no 
Parafuso devido à 
torção Flexão na 
chapa 
Cisalhamento na 
solda devido à 
torção 
Cisalhamento no 
Parafuso devido à 
força 
Cisalhamento na solda 
devido à força 
(b) Cisalhamento Excêntrico 
Tração na solda 
Tração nos parafusos 
Tração na chapa 
(c) Tração centrada 
Cisalhamento na solda 
Tração nos parafusos 
Cisalhamento nos parafusos 
(d) Tração com cisalhamento 
37
CONCEITOS INTRODUTÓRIOS │ UNIDADE I
Compressão na 
solda 
Cisalhamento nos 
parafusos 
Tração na 
solda 
Cisalhamento na 
solda 
(a) Cisalhamento Centrado 
Cisalhamento no 
Parafuso devido à 
torção Flexão na 
chapa 
Cisalhamento na 
solda devido à 
torção 
Cisalhamento no 
Parafuso devido à 
força 
Cisalhamento na solda 
devido à força 
(b) Cisalhamento Excêntrico 
Tração na solda 
Tração nos parafusos 
Tração na chapa 
(c) Tração centrada 
Cisalhamento na solda 
Tração nos parafusos 
Cisalhamento nos parafusos 
(d) Tração com cisalhamento 
Fonte: Instituto do aço/CBA, 2017.
O meio de ligação selecionado está relacionado com às particularidades do projeto. 
No entanto, os meios mais utilizados são os parafusos e a solda.
Um meio bastante empregado até a década de 1960 foi o rebite, porém, houve um 
decaimento na sua utilização em consequência da sua baixa resistência mecânica, 
exigência de trabalho especializado e entraves nas etapas de inspeção e controle. 
(PEIXOTO, 2012)
A figura 22 demonstra como é o processo de instalação do rebite e como ele se 
comportaria em uma estrutura:
 » instalação do rebite no furo com temperatura de aproximadamente 100°C;
 » constituição da cabeça pela operação de martelamento e sustento da 
cabeça que foi previamente formada;
 » resfriamento do rebite, promovendo a compressão das chapas;
 » rebite que está sendo esforçado pelo corte.
Figura 22. Representação do rebite durante o processo de instalação.
(a) (b) (c) (d) 
Fonte: Pfeil, 2009.
IBS/CBCA (2004) classifica as ligações quanto ao meio de ligação como soldadas 
e/ou aparafusadas, no entanto, geralmente os cálculos da ligação estão nas classes de 
parafusos ou procedimentos de solda.
38
UNIDADE I │ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
IBS/CBCA (2004) ainda afirma que cada meio de ligação citado anteriormente suporta 
esforços diferentes:
 » Os parafusos: tração e/ou cisalhamento.
 » As soldas: tensões de tração, compressão e/ou cisalhamento.
Esses meios de ligação devem resistir a diferentes esforços. Enquanto os parafusos 
suportam as forças de tração, cisalhamento ou combinação de ambas; já as soldas 
precisam suportar foças de tração, compressão, cisalhamento ou forças tangenciais e 
normais, simultaneamente. 
A figura 23 apresenta os esforços suportados pelos parafusos e soldas.
Figura 23. Representação dos esforços suportados por parafusos e soldas.
(a) Tração nos parafusos 
(b) Cisalhamento nos parafusos
(c) Tração ou compressão na solda (d) Cisalhamento na solda
Solicitação de 
Cisalhamento na solda 
Solicitação de tração ou 
compressão na solda 
Fonte: IBS/CBCA, 2004.
As ligações soldadas e parafusadas são mais econômicas quando existem situações que 
precisam conter os momentos. Essas ligações são vantajosas na facilidade e segurança na 
soldagem de peças, no entanto, é necessário ter cautela na fabricação dos componentes, 
pois serão soldados e parafusados.
As ligações mistas sofrem interferência da rigidez dos diversos tipos de ligação. 
Essas ligações também devem ser projetadas para as soldas ou parafusos resistirem aos 
carregamentos, mesmo utilizando a combinação de ambos.
39
UNIDADE IILIGAÇÕES 
PARAFUSADAS
Nesta unidade será possível verificar e entender um pouco das ligações parafusadas. 
No primeiro capítulo serão abordados os tipos convencionais de parafusos utilizados 
em ligações metálicas. 
O capítulo 2 será responsável por demostrar o dimensionamentode ligações parafusadas 
em perfis soldados e laminados. Finalmente, o capítulo 3 resume-se em apresentar o 
dimensionamento de ligações parafusadas em perfis formados a frio.
CAPÍTULO 1
Tipos de parafusos
Parafuso
Os parafusos utilizados em estruturas são classificados em parafusos de baixo carbono, 
também nomeados de parafusos comuns e os de alta resistência. (INSTITUTO DO AÇO 
BRASIL/CBCA, 2017; PFEIL, 2009; VALENCIANI, 1997)
Parafusos de baixo carbono
Esses tipos de parafusos são, geralmente, forjados com barras aço-carbono com um 
pequeno teor de carbono ou fio de máquinas e são especificados conforme a ASTM A 
307 ou ISSO 981 classe 4.6. (INSTITUTO DO AÇO BRASIL/CBCA, 2017; PFEIL, 2009)
Empregados em estruturas com pequenas solicitações, devido a sua baixa resistência, 
os parafusos de baixo carbono podem ser empregados em pequenas treliças, estruturas 
leves, corrimãos, entre outros.
Os parafusos comuns podem possuir cabeça quadrada ou sextavada. E ainda rosca do 
tipo métrica e tipo americano. Esse último tipo é o mais utilizado no Brasil, embora a 
padronização seja pelas roscas métricas. (PFEIL, 2009) 
40
UNIDADE II │ LIGAÇÕES PARAFUSADAS
A figura 24 apresenta a ilustração de um parafuso com cabeça e porca sextavada, 
enquanto a figura 25 representa as vistas de um parafuso com cabeça e porca hexagonal.
Figura 24. Ilustração do parafuso de porca sextavada e arruelas.
Comprimento do parafuso 
Comprimento de aperto 
Comprimento da rosca 
Fuste 
Porca 
cabeça 
Identificação fabricante 
Cabeça hexagonal Porca hexagonal 
Fonte: Pfeil, 2009.
Figura 25. Vistas da cabeça e da porca de um parafuso hexagonal.
Fonte: Instituto do Aço Brasil/CBCA, 2017.
As ligações que abrangem os parafusos comuns são consideradas sempre como ligação 
do tipo de contato. Nesse tipo de ligação os parafusos estão expostos ao cisalhamento, 
à tração ou aos dois conjuntamente.
Os esforços de tração são transmitidos diretamente por meio de tração 
no corpo do parafuso e os esforços de cisalhamento são transmitidos 
por cisalhamento do corpo do parafuso e o contato de sua superfície 
lateral com a face do furo, devido ao deslizamento entre as chapas 
ligadas. (INSTITUTO DO AÇO BRASIL/CBCA, 2017, p.13)
Figura 26. Representação dos esforços em parafusos de baixo carbono.
Tração na 
ligação
Tração no 
corpo do 
parafuso
Cisalhamento 
no corpo do 
parafuso 
Cisalhamento na ligação 
(com escorregamento 
entre as chapas) 
Contato 
Lateral 
(a) Tração (b) Cisalhamento 
Fonte: Instituto do Aço Brasil/CBCA, 2017.
41
LIGAÇÕES PARAFUSADAS │ UNIDADE II
Parafusos de alta resistência
Os parafusos de alta resistência utilizados em ligações metálicas são o ASTM A-325 
e o ASTM A-490, ou ISO 4016 Classe 8.8 ou 10.9 quando classificados pela ISO. 
(INSTITUTO DO AÇO BRASIL/CBCA, 2011)
Figura 27. Desenho em vista que demonstra o parafuso de alta resistência.
Comprimento 
da rosca 
Comprimento 
 do parafuso 
Fonte: Instituto do Aço Brasil/CBCA, 2017.
Os parafusos do tipo ASTM A-325 são geralmente fabricados de aço de médio carbono 
submetidos a tratamento térmico, considerado de alta resistência quando utilizados 
em aço estrutural e com o limite de escoamento que varia de 560 a 630 Mpa, e é 
inversamente proporcional ao diâmetro do parafuso.
Essa classe de parafuso de alta resistência tem seus diâmetros que vão de 12,5 a 38 mm 
e são selecionados de acordo com o serviço solicitado. É possível exemplificar alguns:
 » Aço de médio carbono: para fins gerais em altas temperaturas.
 » Aço martensita de baixo carbono: empregado para fins gerais em 
temperatura atmosférica.
 » Parafusos utilizados para resistir à corrosão causada por intempéries: 
utilizado com os aços A242 e A588.
Já os parafusos ASTM A-490 são comumente produzidos de aço-liga e expostos a 
tratamentos térmicos, com o limite de escoamento que vão de 790 a 900 Mpa de acordo 
com o diâmetro.
Assim como o ASTM A-325, esses parafusos têm diâmetros que vão 12,5 a 38 mm e 
podem ser escolhidos de acordo com a solicitação do serviço:
 » Aço-Liga: utilizado em altas temperaturas.
 » Aço martensita de baixo carbono: para fins em temperaturas atmosféricas 
utilizando diâmetros de 12,5 a 25 mm. 
 » Parafuso de aço-liga para resistir à corrosão causada pelas intempéries, 
podendo se equiparar aos aços A-242 ou A588.
42
UNIDADE II │ LIGAÇÕES PARAFUSADAS
É necessário cautela com arruelas e o acabamento superficial de parafusos de alta 
resistência que estarão em contato com os componentes da estrutura.
Os parafusos de alta resistência são aplicados em ligações mais requisitadas e são 
instalados com esforço de protensão, que é o torque estabelecido na instalação. 
Os parafusos comuns não são montados sem especificação de propensão. (IBS/CBA, 
2004)
A instalação desses parafusos com protensão, só é possível graças ao emprego de 
aços de alta resistência, impedindo o deslizamento entre as partes ligadas; devido 
ao contato estreito entre as chapas, comprimindo-as. (INSTITUTO DO AÇO 
BRASIL/CBCA, 2017)
Assim é fácil perceber que o torque é proporcional à compressão entre as chapas. Então, 
quanto mais elevada a protensão, maior a força de atrito, portanto, maior a resistência 
ao deslize. (INSTITUTO DO AÇO BRASIL/CBCA, 2017; PFEIL, 2009)
Na figura 28 é possível observar como ocorre a protensão no parafuso.
Figura 28. Desenho ilustrando o esforço de protensão no parafuso.
Tronco
Porca
Arruela
Arruela
Cabeça 
Momento 
reativo 
Momento 
da chave 
0
Fonte: Instituto do Aço Brasil/CBCA, 2017.
O contato firme entre as chapas só é possível pelos “cones de pressão” (IBS/CBCA, 
2004), que basicamente é esquematizado “como um cilindro de pressão formado com 
regiões circulares das chapas, altamente comprimidas, com o parafuso no centro, 
altamente tracionado.”. (IBS/CBCA, 2004, p. 15)
Dessa forma, a força de tração que ocorre nessas ligações é “absorvida no sistema através 
da diminuição de pressão no cilindro e pequeno aumento de tração no parafuso.”. 
(IBS/CBCA, 2004, p. 15)
43
LIGAÇÕES PARAFUSADAS │ UNIDADE II
O cone de pressão e o cilindro de pressão pode ser analisado na figura 29.
Figura 29. Desenho ilustrando o parafuso protendido e cilindro de pressão, respectivamente.
Parafuso protendido 
Cone de pressão 
nas capas 
Cilindro de pressão 
Fonte: IBS/CBA, 2004.
Instituto do Aço Brasil/CBCA (2017) e Peixoto (2012) afirmam que nas ligações que 
utilizam parafusos de alta resistência, os esforços de cisalhamento podem ser absolvidos 
por ligações de atrito ou de contato.
Na ligação por atrito, as chapas ficam impedidas de deslizarem, provocando um atrito 
entre as superfícies e consequentemente uma resistência à força presente.
Já na ligação por contato, não ocorre essa retenção de deslizamento entre as chapas, 
e a resistência à força presente é provocada pelo contato do corpo do parafuso e das 
paredes do furo, ocasionando a ruptura ou corte do corpo do parafuso.
Figura 30. Ligação tipo atrito: (a) demostrando a ligação; (b) representação das forças da ligação.
Força de 
Protensão 
do parafuso 
Força de 
compressão 
entre 
chapas
Folga da 
furação das 
chapas 
Força de atrito 
Arruela 
Fonte: Pfeil, 2009.
Figura 31. Ligação tipo contato: (a) demostrando a ligação; (b) representação das forças da ligação.
 
Folga da 
furação das 
chapas 
Força de corte 
em uma seção 
do parafuso 
Tensão de apoio 
σa 
Fonte: Pfeil, 2009.
44
UNIDADE II │ LIGAÇÕES PARAFUSADAS
Estudo de caso
Título
Estudo sobre aplicações de controle de torque em juntas aparafusadas.
Leitura complemetar
Esse estudo aborda sobre os principais elementos e características que compreendem 
uma junta parafusadacom aplicação e controle de torque. Considerando a fixação 
comumente utilizada nas operações na indústria, as ligações aparafusadas ganharam 
essa fama por serem os fixadores que geram ligações desmontáveis.
Estuda e compara o método de aperto por controle de torque de um processo de união 
de uma junta de caso crítico, com diferentes métodos: o de controle de torque e ângulo 
de deslocamento.
Com objetivo de sanar os problemas crescentes na engenharia de aperto de fixadores, 
em especial no setor automotivo, pois eles afetam a segurança, confiabilidade, conforto 
e satisfação do cliente final. Para consolidar o objetivo proposto, utilizou-se do 
recolhimento de uma série de dados de 1000 apertos de controle de torque a serem 
comparados com base nas normas ISO e SAE. 
Algumas conclusões
O primeiro método de torque “seco” verificou que 677 dos apertos que foram 
promovidos estavam encaixados dentro da margem de aprovação do torque, isso por 
causa da eficiência da unidade controladora eletropneumática no processo, no entanto 
os mesmos 677 apertos mostraram uma elevada dispersão na força tensora do elemento 
fixador, quando analisado por um método diferente. 
Já para o método de aperto por torque e ângulo de deslocamento, um conjunto de 115 
apertos, onde os parafusos estão tensionados na sua região elasto-plástica, ultrapassaram 
seu limite de escoamento, promovendo alongamento, porém, não atingiram seu limite 
de ruptura.
Conclui-se, então, que frente aos resultados apresentados o método de controle de 
torque com monitoramento de ângulo foi mais eficiente para fixação do freio tipo tambor 
ao eixo do caminhão do caso estudado, garantindo melhor qualidade e confiabilidade 
no aperto da junta.
O controle de torque é importante em diversos seguimentos. Antigamente o aperto 
era efetuado sem controle de torque, sem confiabilidade e garantia, porém, a evolução 
ferramental modificou esses aspectos. 
45
CAPÍTULO 2
Ligações parafusadas em perfis 
soldados/laminados
Segundo Pfeil (2009), os cálculos dos parafusos no estado limite último são realizados 
através das rupturas das ligações. Exemplificando como mostrado na figura 32:
 » colapso do parafuso, ruptura do fuste do parafuso;
 » colapso por rasgamento da chapa ou ovalização do furo;
 » colapso por tração na chapa, rasgamento entre a chapa e furo ou dois furos;
 » colapso por tração na chapa, rasgamento da seção transversal.
Figura 32. Exemplos de rupturas de ligações.
(a) (b) (c) (d) 
Fonte: Pfeil, 2009.
De acordo com Pinheiro (2005) e Pfeil (2009), o dimensionamento dos parafusos deve 
ser realizado utilizando-se a NBR 8800. Assim, os cálculos abordados nesse caderno 
de estudos serão os de esforços basilares encontrados em parafusos. A seguir, será 
demonstrado o dimensionamento dos parafusos.
Tração
A resistência de projeto à tração de um parafuso tracionado é dada por:
R� =
R��
�
(Eq. 1)
(Eq. 1)
Onde:
γa2 = coeficiente de ponderação da resistência é registrado pelo quadro 4, depende das 
associações de ações. Esses valores são baseados no estado limite último, para o aço 
estrutural de perfis, pinos e parafusos.
46
UNIDADE II │ LIGAÇÕES PARAFUSADAS
Quadro 4. Coeficiente γm Parcial de Segurança.
Material
Combinações de Ações
γm Normais
Especiais ou 
de construção
Excepcionais
Aço estrutural, pinos e parafusos-Estados limites de 
escoamento e flambagem
γ
a1
1,10 1,10 1,00
Aço estrutural, pinos e parafusos- Estado limite de ruptura γ
a2
1,35 1,35 1,15
Concreto γ
c
1,40 1,20 1,20
Aço de armadura de concreto armado γ
m
1,15 1,15 1,00
Fonte: NBR 8800/2008; Pfeil, 2009.
Rmt Resistência Nominal à tração e é dada por:
Rmt = Abe fub
Onde:
ƒub é a resistência à ruptura do material do parafuso;
Abe é a área efetiva do parafuso para tração;
Essa área Abe está entre o valor área bruta e da raiz encontrada pela fórmula:
Abe = 0,75 Ab (Eq. 2)
A área bruta, Ab é baseada no diâmetro do parafuso e é obtida pela equação: 
�� =
����
4
(Eq. 3)
(Eq. 3)
Cisalhamento
O cálculo da resistência ao cisalhamento é realizado através do plano de corte:
 » Parafusos de alta resistência, com rosca que passa pelo plano de corte e 
todas as situações para parafusos comuns. Considera a seguinte fórmula:
R� =
0,4A�f��
�
(Eq. 4)(Eq. 4)
A resistência nominal Rmv para um plano de corte é dada por:
Rmv = 0,4Ab fub (Eq. 5)
Logo: 
 
R� = ������
(Eq. 6)(Eq. 6)
47
LIGAÇÕES PARAFUSADAS │ UNIDADE II
 » Parafusos de alta resistência, com a rosca fora do plano de corte. Considera 
a seguinte fórmula:
R� =
0,5A�f��
�
(Eq. 7)
(Eq. 7)
A resistência nominal Rmv para um plano de corte é dada por:
Rmv = 0,5Ab fub (Eq. 8)
Logo:
 
R� = ������
(Eq. 9)(Eq. 9)
Resistência a rasgamento e pressão de 
contato em furos
Considerando a resistência à pressão de apoio exercida por meio do fuste do parafuso 
e a parede do furo, assim como o rasgamento da chapa, pode ocorrer entre a chapa e o 
parafuso ou entre o parafuso e uma borda.
Essa resistência é Rd e é dada pela expressão
R� = 	
R�
�
(Eq. 10)
(Eq. 10)
Rn adotado é alcançado pelas equações que seguem:
Para furos-padrão, furos alargados, furos pouco alongados em todas as direções e furos 
muito alongados apenas na direção da força:
 » Se a deformação ocorrida no furo não for aceitável nas cargas do projeto: 
Pressão de contato:
Rn = 2,4Afu (Eq. 11)
Rasgamento:
Rn = 1,2atfu (Eq. 12)
Logo:
R� =
1,2atf�
γ�� ≤ 2,4Af�/γ��
(Eq. 13)
(Eq. 13)
 » Se a deformação ocorrida no furo for aceitável nas cargas do projeto: 
Pressão de contato:
Rn = 3,0 Afu (Eq. 14)
48
UNIDADE II │ LIGAÇÕES PARAFUSADAS
Rasgamento:
Rn = 1,5atfu (Eq. 15)
Logo:
R� =
1,5atf�
γ�� ≤ 3,0	Af�/γ��
(Eq. 16)
(Eq. 16)
 » Para os furos muitos alongados na direção perpendicular à força:
Pressão de contato:
Rn = 2,0 Afu (Eq. 17)
Rasgamento:
Rn = 1,0atfu (Eq. 18)
Logo:
R� =
1,0atf�
γ�� ≤ 2,0	Af�/γ��
(Eq. 19)
(Eq. 19)
Onde:
a é a distância entre a borda do furo e a extremidade da chapa medida na 
direção da força de serviço;
a distância entre a borda do furo e a borda do furo consecutivo, medida 
na direção da força de serviço;
t é a espessura da chapa de serviço;
ƒu é a resistência à ruptura do aço da parede do furo;
γa2 = coeficiente de ponderação da resistência depende das associações de 
ações e é registrado pelo quadro 4, mostrado anterioremente.
A é área efetiva para pressão de contato do parafuso: 
A = dt (Eq. 20)
Onde: 
d: é o diâmetro do parafuso; 
t: é a espessura da chapa de serviço.
Tração e cisalhamento combinados
Quando ocorrer a ação simultânea de tração e cisalhamento, deve ser atendida a 
seguinte equação de interação:
�T�R� �
�
� �V�R��
�
≤ 1,0
(Eq. 21)
(Eq. 21)
Onde
Td é o esforço de tração solicitante de projeto por parafuso;
Vd é a força de cisalhamento solicitante de projeto por parafuso.
49
CAPÍTULO 3
Ligações parafusadas em perfis 
formados a frio
Vergílio (2011) mostra que o dimensionamento das ligações parafusadas para os perfis 
formados a frio é realizado de acordo com a norma NBR 14762:2010. 
Essa norma só se aplica para materiais com espessura inferior a 4,75 mm, para espessuras 
superiores a esse valor são utilizadas as especificações contidas na NBR 8800:2008.
As especificações citadas na norma NBR 14762:2010:
Tração
R� =
0,75A�f�
y
(Eq. 22)
(Eq. 22)
Onde: 
ƒu é a resistência à ruptura do aço da parede do furo;
g = 1,35 para parafusos de alta resistência;
g = 1,55 para os parafusos comuns.
Ab é a área bruta baseada no diâmetro do parafuso e é obtida pela equação: 
A� =
πd��
4
(Eq. 23)
(Eq. 23)
Cisalhamento
 » Com rosca que passa peloplano de corte:
R��
0,4	A�f�
γ
(Eq. 24)(Eq. 24)
 » Com rosca que passa não pelo plano de corte:
R��
0,5	A�f�
γ
(Eq. 25)(Eq. 25)
γ = 1,55 para parafusos de alta resistência;
γ = 1,65 para os parafusos comuns.
50
UNIDADE II │ LIGAÇÕES PARAFUSADAS
Resistência a rasgamento e pressão de 
contato em furos
 » Rasgamento entre furos e entre furo e borda
R� =
tef�
γ
(Eq. 26)
(Eq. 26)
t é a espessura da chapa de serviço;
e é a distância do centro do furo-padrão à borda mais próxima do furo 
adjacente ou do elemento conectado;
γ = 1,35
 » Pressão de contato:
R� = 	
2,4dtf�
γ
(Eq. 27)
(Eq. 27)
d é o diâmetro do parafuso
γ = 1,35
Tração e cisalhamento combinados
 » Parafusos comuns ou de alta resistência:
�T�R� �
�
� �V�R��
�
≤ 1,0 (Eq. 28)(Eq. 28)
 » Parafusos de aço sem qualificação estrutural:
(T�R�	) + (
V�
R�) ≤ 1,0
(Eq. 29)(Eq. 29)
Onde: 
Td é o esforço de tração solicitante de projeto por parafuso;
Vd é a força de cisalhamento solicitante de projeto por parafuso.
51
UNIDADE IIILIGAÇÕES SOLDADAS
A Unidade III tem como objetivo primordial apresentar as ligações soldadas. O capítulo 
1 apresenta os principais processos de soldagem que são comumente utilizados em 
estruturas metálicas, bem como apresentar as juntas soldadas e seus símbolos. O capítulo 
2 apresenta os principais esforços das ligações soldadas e seus respectivos cálculos para 
perfis soldados/ laminados. Por fim, o capítulo 3 apresenta os principais esforços das 
ligações soladas e seus respectivos dimensionamentos para os perfis formados a frio.
CAPÍTULO 1
Principais processos de soldagem
Para ligações soldadas, a NBR 8800:2008 propõe a utilização das disposições que 
compõem a Strucutural Welding Code da Americam Welding Society (AWS D1. 1) 
para caracterização dos materiais utilizados nos processos de soldagem, assim como os 
processos de soldagem apresentados no quadro 5.
Quadro 5. Processos de soldagem.
Processos de Soldagem Sigla
Soldagem com eletrodo revestido ou “Shield Metal Arc Welding” SMAW
Soldagem com proteção gasosa ou “Gas metal Arc welding” GMAW
Soldagem com fluxo no núcleo ou “Flux cored Arc Welding” FCAW
Soldagem a arco submerso ou “Submerged Arc Welding” SAW
Fonte: Instituto do Aço/CBA, 2017.
O processo de soldagem com eletrodo revestido é o mais eclético dos diferentes processos 
de soldagem a arco. Isso ocorre pela facilidade do equipamento, obtenção de soldas de 
boa qualidade e diversos metais com diferentes espessuras. 
Além disso, o procedimento de soldagem é manual e simplório, utilizando apenas uma 
fonte de energia (corrente alternada ou contínua), cabos de ligação, porta eletrodo, 
conector de terra e o eletrodo revestido. Esse tipo de processo pode ser utilizado em 
52
UNIDADE III │ LIGAÇÕES SOLDADAS
diversas condições e ambientes com baixo custo. Esse processo ocorre pelo aquecimento 
entre um eletrodo consumível e o metal de base. (CHIAVERINI, 1986; INSTITUTO DO 
AÇO/CBA, 2011)
Conhecidos também como eletrodos revestidos, os consumíveis são compostos por 
uma “alma metálica” revestida por elementos de liga e desoxidantes, estabilizadores 
de arco, formadores de escória e fundentes e materiais que promovem uma proteção 
atmosférica durante o processo. O depósito do metal fundido do eletrodo é realizado 
por meio do arco para a poça de fusão do metal-base, originando, assim, o metal de 
solda. (CHIAVERINI, 1986) 
Figura 33. Imagem ilustrando o processo de soldagem com eletrodo revestido.
Arame (alma) do eletrodo 
Gases proteção 
Escória 
Revestimento
Metal de Solda Metal de Solda 
Fundido 
Cratera 
Penetração 
Metal de 
Solda
Fonte: adaptada do Centro de Conhecimento ESAB/SMAW.
Figura 34. Posições de Soldagem.
Sobre cabeça
Plana 
Horizontal
Ve
rt
ic
al
Fonte: adaptada do Instituto do Aço/CBA, 2017.
53
LIGAÇÕES SOLDADAS │ UNIDADE III
Figura 35. Especificação de Soldagem pela AWS.
Refere-se à posição de soldagem: 
1 = todas as posições; 
2 = horizontal e plana; 
3 = plana. 
Eletrodo
Indica a resistência à tração em Ksi
Indica o tipo de corrente (contínua ou alternada), a 
penetração do arco e a natureza do revestimento. 
Utilizando apenas na especificação AWS 5.5, indicando 
a composição química do depósito de soldagem. 
Fonte: adaptada do Instituto do Aço/CBA, 2017.
A exemplo: o eletrodo E6013; resistência à tração 60 Ksi; (1) todas as posições de 
soldagem; (3) corrente CA, CC+ ou CC-, revestimento rutílico e silicato de potássio. 
Enquanto E7024; resistência à tração 70ksi. (2) Posição horizontal e plana em ângulo; 
(8) corrente CA, CC+ e CC- revestimento com 50% de pó em peso.
O processo de soldagem com proteção gasosa ocorre através da queima da mistura 
do gás combustível com o ar (oxigênio), provocando, assim, uma chama com elevada 
temperatura. Essa chama e responsável por fundir o metal-base e a vareta de metal 
para formar a solda. Utilizada geralmente em trabalhos de reparo, a GMAW pode 
ser utilizada para soldar grande parte dos metais e em diversos trabalhos. Também é 
considerada de baixo custo. (CHIAVERINI, 1986) 
Os processos mais utilizados com a proteção gasosa são:
 » MIG (Metal Inert Gas), utilizando essencialmente gases inertes como o 
hélio ou argônio. 
 » MAG (Metal Active Gas), utilizando essencialmente gases ativos como o 
dióxido de carbono, oxigênio e nitrogênio.
54
UNIDADE III │ LIGAÇÕES SOLDADAS
Figura 36. Processo de soldagem com proteção gasosa.
Alimentação do arame 
Metal de solda solidificado Tocha MIG 
Arame de Soldagem 
Proteção Gasosa 
Poção de fusão 
Arco de Elétrico 
Peça 
Fonte: adaptada do Centro de Conhecimento ESAB/GMAW.
Conhecido também como MIFG/MAG, possuem alta velocidade de soldagem, alta taxa 
de deposição e pouca quantidade de respingos, liberação de gás e fumaça reduzida, 
além da ótima qualidade do cordão de solda e é convencionalmente utilizado para 
soldar chapas com espessuras finas. 
O equipamento utilizado nesse processo e formado por uma pistola de soldagem, uma 
fonte de energia, uma fonte de gás para proteção e um gatilho de suprimento do arame. 
(INSTITUTO DO AÇO/CBA, 2017)
O processo de soldagem com fluxo no núcleo, também conhecido como arame tubular, 
é similar ao processo MIG/MAG, principalmente com equipamentos utilizados no 
processo. Nesse processo, o arame é tubular e a parte interna possui um fluxo que 
interfere nas características mecânicas do metal que será depositado. Esse fluxo 
combinado com a proteção gasosa é capaz de produzir boas soldas, estabilidade no arco 
e menos respingos. 
De acordo com a proteção da poça de fusão e do arco elétrico a soldagem tubular 
pode ser:
 » por fluxo contido no interior do arame (arames tubulares autoprotegidos);
 » por uma fonte gasosa externa.
55
LIGAÇÕES SOLDADAS │ UNIDADE III
Figura 37. Imagem exemplificando a soldagem com arame tubular autoprotegido.
Arame tubular 
Fluxo: elementos de liga formadores de atmosfera 
protetora, desoxidantes e formadores de escória. 
Atmosfera Protetora 
Transferência de metal e arco
Direção de SoldagemMetal de solda
Poça de 
Fusão
Tipo de contato
Escória 
fundida 
Escória solidificada
Fonte: CENTRO DE CONHECIMENTO ESAB/Arame Tubular.
Figura 38. Imagem exemplificando a soldagem com arame tubular com proteção externa.
Metal de 
solda 
solidificado
Arco e 
transferência de 
metal 
Poça de 
fusão 
Escória 
líquida 
Fluxo 
Arame tubular 
Gás de proteção 
Bico de contato 
Bocal
Escória 
solidificada 
Fonte: adaptada do Centro de Conhecimento ESAB/Arame Tubular.
O procedimento de soldagem a arco submerso é responsável pela união dos metais 
pela aplicação de