Aços para concreto armado

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LABORATÓRIO DE ENSAIOS DE MATERIAIS E 
 ESTRUTURAS DA UFPB 
 
 
 IBRACON – Representação do Estado 
 da Paraíba 
 
 
Cadernos de Concreto Armado 
 
Fascículo 8 
 
 
 
 
AÇOS PARA CONCRETO ARMADO 
 
 
Prof. Normando Perazzo Barbosa 
 
Departamento de Tecnologia da Construção Civil 
Centro de Tecnologia 
Universidade Federal da Paraíba 
 
 
 
João Pessoa, maio de 2003 
8- Aços para concreto armado Prof. Normando Perazzo Barbosa 
 
 
 
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Introdução 
 
 Como já se comentou nas primeiras páginas deste trabalho, o material mais usado como 
reforço no concreto armado é o aço (Figura 8.1), cuja maior contribuição consiste em suprir a 
deficiência à tração do concreto e dar ductilidade ao conjunto. 
 
. 
 
 
Figura 8.1 – Tomada d´àgua em concreto armado (projeto estrutural do autor) 
da barragem de Acauã, PB 
 
Os aços são produtos da industria siderúrgica compostos sobretudo por ferro e carbono, 
além de pequenas quantidade de outros elementos químicos como silício, cobre, manganês,etc. 
 
Há evidências seguras que o homem já conhecia o ferro desde 6000 anos AC em 
civilizações como as do Egito, Babilônia (atual Iraque) e Índia, sendo considerado um metal 
nobre, tendo contribuído inclusive para marcar uma das etapas do desenvolvimento humano: a 
Idade do Ferro! Sua utilização em larga escala veio com a Revolução Industrial no século 
dezoito (MCI, 1986). Na época o ferro continha alto teor de carbono, constituindo-se no que hoje 
se chama ferro fundido. O aço, propriamente dito, com quantidade de carbono inferior a cerca de 
2%, apareceram em meados do século dezenove com o desenvolvimento de novos equipamentos 
nas indústrias siderúrgicas. Ao longo dos anos foi-se aperfeiçoando sua obtenção e hoje 
dispõem-se de fábricas moderníssimas que fornecem produtos de qualidade. 
 
No seu processo de fabricação, diz-se que um aço é laminado a quente quando ele recebe 
sua conformação final ainda sob altas temperaturas. Muitas vezes, para modificar as 
propriedades do aço ou mesmo para obtê- lo em pequenos diâmetros, utiliza-se processos 
mecânicos a frio, como a trefilação e o estiramento. A trefilação consiste em se fazer passar uma 
peça de aço com uma dimensão em um equipamento que a reduz, conforme a Figura 8.2. O 
estiramento consiste em se deformar artificialmente o aço aplicando-se-lhe um esforço de tração. 
 
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Figura 8.2 – Trefilação do aço 
 
 
Os aços para uso como reforço no concreto armado podem se apresentar na forma de: 
 
- fios 
- barras 
 
Fios são produtos de bitola igual ou inferior a 10 mm obtidos por trefilação ou 
estiramento. 
 
Barras são produtos de bitola igual ou superior a 5 mm obtidos por laminação a quente. 
 
Com os fios, fazem-se armaduras pré-fabricadas para usos específicos. As principais 
armaduras pré-fabricadas são: 
 
- telas soldadas 
- treliças soldadas 
 
Telas soldadas são armaduras de aço pré-fabricadas, formadas por fios soldados entre si, 
em todos os pontos de cruzamento, formando malhas quadradas ou retangulares. Já as Treliças 
soldadas são armaduras pré-fabricadas formadas por três vergalhões e dois fios senoidais que os 
une por solda nos pontos de contato. São mais usadas para certos tipos de laje, conhecidas como 
lajes nervuradas. Na Figura 8.3 pode-se ver os dois tipos de armadura. 
 
 
 
Figura 8.3 – Telas soldadas (esquerda) e treliça soldada (direita) 
 
A diferenciação em fios e barras é feita por conta do processo de fabricação, que traz 
como conseqüência um comportamento diferente para o aço. Os primeiros são trefilados e as 
barras laminadas a quente. 
 
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 Os fios e as barras de aço são regidos pela: 
 
 NBR 7480 – Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado 
(ABNT,1996) 
 
 Nelas constam todas as especificações às quais os aços para concreto armado devem 
obedecer. 
 
 O que se segue se refere aos aços fabricados no Brasil de acordo com as normas acima 
referidas. 
 
 
Fios e Barras 
 
Antes de se passar a classificar os aços usados no concreto armado, convém lembrar 
alguns aspectos de suas relações constitutivas. 
 
 Considere-se um aço obtido por laminação a quente submetido a um ensaio de tração 
com obtenção do diagrama tensão-deformação (Figura 8.4). No Brasil este teste é regido pela 
NBR 6152 – Materiais metálicos – Determinação das propriedades mecânicas à tração. 
 
No citado diagrama pode-se distinguir claramente diversos trechos com características 
diferentes: 
 
No trecho OA tem-se uma relação linear entre a tensão os e a deformação εs. A inclinação 
da reta que o representa é chamado módulo de elasticidade do aço. Neste trecho o material 
apresenta um comportamento elástico, ou seja, retirada a tensão, a deformação também 
desaparece. 
 
 
 
Figura 8.4 – Ensaio de tração e diagrama tensão-deformação real do aço laminado a quente 
 
 
Atingida uma certa tensão, conhecida como tensão de escoamento , fy, chamada agora na 
NBR 7480 (ABNT,1996) de resistência de escoamento, nota-se que mesmo sem acontecer 
acréscimo na tensão a deformação continua a aumentar, até um certo valor. O trecho AB onde 
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isto se verifica é chamado patamar de escoamento e o valor da deformação em que ele se inicia é 
dito deformação de escoamento, εy. 
 
Após o escoamento, nota-se que o material volta a aumentar sua capacidade de receber 
tensão. O trecho BC, que vai do final do patamar de escoamento até o ponto de tensão máxima, é 
dito trecho de revigoramento do material. Tem-se agora um comportamento não linear. 
 
O ponto C é aquele correspondente à resistência do material, ou seja, a tensão máxima 
que ele é capaz de resistir. Na NBR 7480 (ABNT,1996) ela está sendo chamada de limite de 
resistência, mas aqui prefere-se continuar a chamá-la simplesmente de resistência. A partir da 
tensão máxima, a seção transversal do corpo de prova começa a diminuir, num fenômeno 
conhecido como estricção. Assim o trecho CD é conhecido como zona de estricção (Figura 8.5). 
 
 
 
 
Figura 8.5 – Estricção do aço no ensaio de tração 
 
Convém lembrar que no diagrama da Figura 8.3 a tensão σs é obtida dividindo-se a força 
de tração F pela área da seção transversal original do corpo de prova antes. A tensão verdadeira 
(força dividida pela área real que vai diminuindo) no trecho CD seria crescente (Beer,1989). 
 
As deformações de ruptura do aço laminado a quente são grandes, podendo chegar a 
20%, ou seja, uma barra de um metro de comprimento pode alongar até cerca de 20 cm para 
romper. Porém, essas grandes deformações são incompatíveis com o concreto armado e com as 
estruturas em geral. De fato, o concreto à tração fissura com deformações da ordem de 0,015%, 
então uma deformação grande do aço promoveria na peça um total esfacelamento devido as 
sucessivas fissuras que iriam ocorrer. 
 
A fim de prevenir que tais fatos aconteçam, limitou-se para fins de projeto, a deformação 
última do aço a 1%, ou seja 10 por mil. O trecho não linear da Figura 8.3, onde há acréscimo de 
resistência, não é pois aproveitado. 
 
Considere-se novamente o diagrama tensão-deformação do aço laminado a quente e 
suponha-se que, atingido o ponto M, promove-se um descarregamento (Figura 8.6). 
 
Como já se está no domínio não linear da curva tensão-deformação, ao se promovero 
descarregamento, resta uma deformação residual εres (é o chamado comportamento plástico do 
material) e observa-se que o trecho descendente é linear e paralelo a OA. 
 
Promovendo-se novo carregamento o caminho percorrido agora é de O´ para M e se 
observa que o trecho linear agora aumentou, pois O´M > OA. Tudo se passa como o patamar de 
escoamento tivesse sido eliminado. Então, se o aço sofre um tratamento a frio como a trefilação 
ou o alongamento, ele é submetido a tensões que após são relaxadas. Assim passa a ter um 
comportamento sem patamar de escoamento, conforme a Figura 8.7. Conseguem-se utilizar 
resistências maiores, que antes só eram possíveis com grandes deformações: 
 
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- antes para chegar ao ponto C era necessário uma deformação OC´ na Figura 8.6; 
 - agora, basta uma deformação O´C´, muito menor. 
 
 
 
Figura 8.6 - Diagramas tensão-deformação do aço com descarregamento e recarregamento 
 
 
O diagrama do aço trefilado passa a ser o da Figura 8.7 que não apresenta mais patamar 
de escoamento. Então uma tensão de escoamento é definida convencionalmente como sendo 
aquela que produz uma deformação residual de 2% no descarregamento. Essa definição é 
também válida para outros materiais como alumínio, cobre, etc. Na NBR 7480 (ABNT, 1996) é 
dito que a resistência de escoamento também pode ser achada pelo valor da tensão sob carga 
correspondente à deformação de 0,5%. 
 
 
 
Figura 8.7 – Diagrama tensão deformação do aço após trefilação ou alongamento 
 
 
Classificação dos aços quanto à resistência de escoamento 
 
 A resistência característica de escoamento é o valor que tem 5 % de probabilidade de não 
ocorrer em um determinado lote de fios ou barras de aços. 
 
Conforme a resistência característica de escoamento os aços para concreto armado são 
classificados no Brasil em tres categorias: CA-25, CA-50 e CA-60. 
 
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O número que segue a as letras CA (iniciais de Concreto Armado) representam a 
correspondente resistência de escoamento em kgf/mm2. O mais lógico seria usar esse valor em 
MPa, como na Europa, por exemplo, e mesmo como se faz com o concreto. Assim, tem-se 
 
 - CA 25 – resistência de escoamento característica fyk =250 MPa 
 - CA 50 – resistência de escoamento característica fyk = 500 MPa ] 
 - CA 60 – resistência de escoamento característica fyk = 600 MPa 
 
 Os aços das categorias CA 25 e CA 50 são disponíveis na forma de barras, sendo 
portando obtidos por laminação a quente e apresentando patamar de escoamento. Podem ser 
considerados como de alta ductilidade. 
 
 Os fios, em geral obtidos por trefilação, são da categoria CA 60, sendo considerados de 
ductilidade normal. 
 
Classificação quanto ao diâmetro 
 
 Os aços são fabricados segundo alguns diâmetros padronizados. Ainda hoje há que os 
identifique pelo diâmetro em polegadas, embora atualmente sejam especificados em mm. A 
correspondência aproximada é a que segue: 
 
6,3 mm => ¼” 8 mm => 5/16” 10 mm => 3/8” 12,5 mm => ½” 
 
16 mm => 5/8” 20 mm => ¾” 22 mm => 7/8” 25 mm => 1” 
 
32 mm => 1 ¼” 
 
 A Tabela 8.1 indica os diâmetros padronizados no Brasil. Veja-se que embora o aço de 5 
mm possa ser de CA 50, ele comercialmente é encontrado em CA 60. Em obras de vulto, como 
hidroelétricas, usa-se também o diâmetro de 40 mm. Para o aço CA 60 a NBR 7480 também 
indica dos diâmetros de 2,4, 5,5 e 10 mm. A Figura 8.8 mostra barras de CA 50 com diâmetro 
variando de 6,3 a 32 mm. 
 
Tabela 8.1 – Diâmetros padronizados usados no Brasil 
 
 
 
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Figura 8.8 – Barras de aço de CA 50 
 
Arame recozido 
 
Antes da concretagem das peças de concreto armado é necessário preparar as armaduras 
nas formas. Para tanto é necessário amarração dos ferros entre si (Figura 8.9). Usa-se para tal o 
arame recozido. Ele é chamado com esse nome porque trata-se de fios de aço que sofreram um 
tratamento térmico conhecido como recozimento. Este consiste em se aquecer o material até uma 
certa temperatura e em seguida esfria- lo lentamente. Com esse tratamento consegue-se dar 
extrema maleabilidade ao aço, permitindo que com ele se façam as amarrações dos ferros. Na 
obras comuns usa-se o arame 18. Ele tem uma resistência à tração da ordem de 550 MPa e são 
fornecidos em rolos de 1 kgf, 35 kgf ou 60 kgf. São regidos pela NBR 5589 (ABNT 1982). 
 
 
 
Figura 8.9 – Amarração das armaduras com arame recozido 
 
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 Os principais diâmetros dos arames recozidos encontram-se na Figura 8.10, onde se pode 
ver também a forma como são fornecidos os arames. 
 
 
 
 
Figura 8.10 – Arames recozidos 
 
 
Classificação quanto à conformação superficial 
 
 Um dos princípios básicos do concreto armado é que os dois materiais, aço e concreto, 
trabalhem conjuntamente. A interação entre eles se dá pela superfície das barras ou fios de aço. 
Definiu-se então um coeficiente de conformação superficial ηb para dar uma idéia dessa 
interação. Esse parâmetro é obtido através de um ensaio normalisado indicado na NBR 7477 – 
Ensaio de Fissuração. Este consiste em se moldar um prisma de concreto de seção transversal 
quadrada em torno de uma barras ou fio de aço. A resistência média do concreto à compressão 
deve ser entre 20 e 30 MPa. Tracionada a barra ou fio, ocorrem fissuras (Figura 8.11 ) normais 
ao seu eixo. Consideram-se apenas os ensaios em que se formaram 5 ou mais fissuras, 
regularmente espaçadas e obtém-se o coeficiente ηb pela expressão: 
 
ηb = 2,24 d/ ?l com ?l sendo o espaçamento médio entre as fissuras 
 
 
Figura 8.11 – Ensaio de fissuração 
 
Os fios e barras podem ser lisos ou providos de saliências ou mossas (reentrâncias). Para 
cada categoria de aço, o coeficiente de conformação superficial mínimo, determinado através de 
ensaios de acordo com a NBR 7477 deve atender ao indicado na NBR 7480. A configuração e a 
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geometria das saliências ou mossas devem satisfazer também ao que é especificado nesta Norma 
nas seções 9 e 23, quando existam solicitações cíclicas importantes (ABNT, 2003). 
 
Para efeito da NBR 6118, a conformação superficial é medida pelo coeficiente η1, cujo 
valor está relacionado ao coeficiente de conformação superficial ηb como estabelecido na Tabela 
8.2. 
Tabela 8.2 – Relação entre η1 e ηb 
 
Coeficiente de conformação superficial Tipo de barra 
ηb η1 
Lisa 1,0 1,0 
Dentada (reentrâncias) 1,2 1,4 
 Alta aderência ≥1,5 2,25 
 
 As barras de CA 50 e fios de CA 60 em devem apresentar saliências e ter um coeficiente 
de conformação superficial ?b ≥ 1,5, sendo pois consideradas de alta aderência. Barras de CA 25 
podem ser lisas. 
 
Dobramentos 
 
Muitas vezes é necessário dobrar as barras de aço. É necessário que essa operação não as 
danifique. Quanto mais fechada for a curva que o aço faz, maior vai ser a deformação por ele 
sofrida que pode mesmo faze-lo trincar. Assim, para se evitar esse problema, estabeleceram-se 
diâmetros mínimos do pino de dobramento, como indicado na Figura 8.12. Para se assegurar que 
o aço satisfaz a este requisito, a NBR indica que no ensaio de dobramento a 180O o aço não deve 
nem romper nem fissurar. 
 
 
Figura 8.12 – Diâmetro do pinopara dobramento de fios e barras de aço 
 
 
 
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 Massa específica 
 
Pode-se adotar para massa específica do aço de armadura passiva o valor de 7 850 kg/m3. 
 
Coeficiente de dilatação térmica 
 
O valor 10-5/ºC pode ser considerado para o coeficiente de dilatação térmica do aço, para 
intervalos de temperatura entre -20ºC e 150ºC. 
 
 
Diagrama tensão-deformação idealizado 
 
O diagrama tensão-deformação real dos aços foi apresentado anteriormente. Como já foi 
comentado, grandes deformações são incompatíveis com o concreto armado. Assim, a 
deformação máxima tolerada é de 1 % que corresponde a 10 por mil. Mesmo para os aços CA 
60, que não apresentam patamar de escoamento, pode-se adotar para fins de projeto o diagrama 
simplificado indicado na Figura 8.13. À esquerda tem-se o diagrama característico, à direita o 
diagrama de cálculo, ou seja com o aço tendo minorada sua resistência, comumente pelo fator 
?s = 1,15. 
 
 
 
Figura 8.13 - Diagramas tensão-deformação característico e de cálculo idealizados 
 para aços de armaduras passivas 
 
Estes diagramas são válidos para intervalos de temperatura entre -20ºC e 150ºC e pode 
ser aplicado para tração e compressão. 
 
Módulo de elasticidade 
 
O módulo de elasticidade Es do aço é a inclinação do diagrama tensão-deformação que 
passa pela origem do sistema de eixos (Figura 8.10). Na falta de ensaios ou valores fornecidos 
pelo fabricante, o módulo de elasticidade do aço pode ser admitido igual a 210 GPa. 
 
Tensões e deformações de escoamento de cálculo 
 
 Um parâmetro de interesse no cálculo das estruturas de concreto armado é a deformação 
de escoamento do aço. Das figuras 8.10 vê-se que: 
 
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 ey = fy/Es. 
 
 Então se pode organizar a Tabela 8.4 com os valores característicos e de cálculo, usando-
se para este último um coeficiente de minoração da resistência ao escoamento de ?s = 1,15. 
 
 
Tabela 8.4 – Resistência ao escoamento e deformação de escoamento características e de cálculo 
 
categoria do aço fyk (MPa) eyk (por mil) fyd(MPa) eyd (por mil) 
CA 25 250 1,19 217 1.03 
CA 50 500 2,38 435 2,07 
CA 60 600 2,86 522 2,48 
 
 
Soldabilidade 
 
Para que um aço seja considerado soldável, sua composição deve obedecer aos limites 
estabelecidos na NBR 8965 (ABNT, ) 
 
A emenda de aço soldada deve ser ensaiada à tração segundo a NBR 8548. A carga de 
ruptura e o alongamento na ruptura devem satisfazer as condições estabelecidas na NBR 7480. 
 
Fornecimento: 
 
 Aço é comprado por peso. O comprimento de fabricação das barras e fios indicado pela 
NBR 7040 é de 11 m. A variação admissível no comprimento é de 9%. Portanto o comprimento 
real pode variar de 10 a 12 m. Na prática, os varões vêm com 12 m de comprimento. 
 
Fios até 6 mm são fornecidos em feixes ou rolo. 
 
 
Telas soldadas 
 
As telas soldadas, como já antecipado, são armaduras pré-fabricadas constituídas por fios 
de aço CA60 longitud inais e transversais, sobrepostos e soldados entre si em todos os pontos de 
cruzamento, formando malhas quadradas e retangulares. A soldagem e feita por caldeamento, ou 
seja utiliza-se corrente elétrica que funde o material nos pontos de encontro. 
 
 
 
 
 Figura 8.14 - Telas soldadas 
 
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 A norma que trata das telas soldadas no Brasil é a: 
 
NBR 7481/90 – Telas de aço para armaduras de concreto (ABNT, 1990) 
 
 Sendo uma armadura pré-fabricada, pode-se dizer que as telas soldadas apresentam 
algumas vantagens técnicas, como: 
 
- uniformidade de espaçamento 
- aderência ao concreto muito boa 
- facilidade de posicionamento nas fôrmas 
- facilidade de inspeção pela fiscalização 
 
Também podem ser citados alguns fatos que podem trazer vantagens econômicas: 
 
- diminuição acentuada de perdas (projeto arquitetônico e estrutural elaborado 
com base nas dimensões das telas pode reduzir totalmente as perdas) 
- dispensa do arame de amarração 
- traspasse menor que o de armadura convencional 
- racionalização do recebimento e armazenagem 
- rapidez de montagem que pode conduzir a um significativo ganho no tempo de 
 execução 
 
Na Figura 8.15 vê-se um exemplo no qual as telas soldadas foram empregadas para 
permitir a inauguração da obra no prazo. Tratam-se de alguns quilômetros de galerias para 
passagem de água do Canal da Redenção, em Curemas, Pb. Uma solução com armadura comum 
exigiria muito tempo de montagem, reduzindo sensivelmente a velocidade da obra. 
 
 
 
Figura 8.15 – Galerias do Canal da Redenção, Curemas, PB 
(Projeto estrutural do autor) 
 
Diversas são as aplicações práticas das telas, sendo muito favorável seu uso em: 
 
- pisos industriais 
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- pavimentos de concreto armado 
- prémoldados 
- vigas 
- pilares 
- pontes e viadutos 
- bueiros tubulares e celulares 
- piscinas 
- caixas d’água 
- canais 
- paredes diafragma 
- revestimento de túneis 
- mourões 
- revestimento de tubos submarinos 
- paredes auto-portantes 
- silos 
- contenção de encostas 
 
 
 
 
Para aplicação e montagem das armaduras existem tesoura, disco de corte e máquina de 
corte, além da máquina de dobrar telas. 
 
 
Classificação 
 
 As telas soldadas são fabricadas com aço CA 60 e podem ser classificadas por: 
 
 - tipo de malha 
 - área em mm2/m 
 
Classificação quanto ao tipo de malha. 
 
Q – malha quadrada – armadura longitudinal igual armadura transversal 
 L – armadura longitudinal maior que armadura transversal 
 T – amadura transversal maior que armadura longitudinal 
 
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 Figura Telas soldadas 
 
Classificação quanto à área em mm2/m 
 
 47 – 61 – 75 – 92 – 113 – 138 – 159 – 196 – 246 – 283 – 335 – 396 – 503 – 636 
 
Designação 
 
 As telas soldadas padronizadas são designadas pelo tipo da tela Q, L ou T seguida pela área 
da armadura maior armadura em mm2 /m. 
 
 Ex: Q195 ; L335 ; T251 
 
 Os espaçamentos padronizados dos fios são 10,15 e 30 cm. 
 
Fornecimento 
 
 As telas podem ser fornecidas em: 
 
 - ROLOS – fios longitudinais até 4,2 mm. 
 
 - PAINÉIS –fios longitudinais de diâmetros maiores que 4,2 mm 
 
 Largura dos rolos e painéis – 2,45 m 
 Comprimento dos rolos – 60 e 120 m 
 Comprimento dos painéis – 4,2 e 6,0 m. 
 
 Treliças soldadas 
 
 As treliças soldadas são armaduras pré-fabricadas formadas por três barras paralelas 
dispostas nos vértices de um triangulo unidas entre si por um fio com desenvolvimento senoidal 
como indicado na Figura. Elas são usadas em lajes (Figura ). A parte inferior da treliça fica 
imersa em concreto permitindo que as peças se apóiem 
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Referências 
 
MCI (1986) – Ministério da Industria e Comercio, Secretaria de Tecnologia Industrial. Manual 
Brasileiro para cálculo de Estruturas Metálicas, Brasília, DF, 1983. 
 
 
ABNT (1996) - NBR7480 – Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado. 
Rio de Janeiro, 1996. 
 
ABNT(1990) NBR 7481/90 – Telas de aço para armaduras de concreto. Rio de Janeiro, 1990. 
 
 
Beer, F.P., Johston E.R. (1989) - Resistência dos Materiais. McGraw-Hill, São Paulo, 1989.