Cap1_Introduçao_CO

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UC-ESTRUTURAS METÁLICAS E 
DE MADEIRA
INTRODUÇÃO
Prof: Renato de Andrade Nahim Safadi /
Daniel Papini
APRESENTAÇÃO PROFISSIONAL
Prof. RENATO DE ANDRADE NAHIM SAFADI
• ENGENHEIRO CIVIL – CREA 132804D/MG
• GRADUAÇÃO 2010 – ESCOLA DE MINAS DE OURO PRETO –
• PÓS-GRADUAÇÃO 2011 - GESTÃO DE PROJETOS –
• ESPECIALIZAÇÃO ANÁLISE E DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE
CONCRETO ARMADO E AÇO (LATO SENSU)
• EXPERIÊNCIA EM PROJETOS E OBRAS CONSTRUÇÃO CIVIL E INDUSTRIAL,
EDIFÍCIOS ESPECIAIS COMO LABORATÓRIOS, SALAS DE AUDITÓRIOS,
RESIDENCIAIS, E OBRAS INDUSTRIAIS DE GRANDE PORTE –
• ENGENHEIRO CALCULISTA DE ESTRUTURAS – EPC ENGENHARIA
• CONTATOS – renato.safadi@prof.una.br
• LINKEDIN 
Programa do curso:
PARTE 1 - Estruturas metálicas: 
❑ Propriedades dos aços estruturais. 
❑ Métodos de cálculo.
❑ Dimensionamento:
❑ Barras tracionadas, comprimidas, flexão de barras, 
cisalhamento.
❑ Ligações
PARTE 2 – INTRODUÇÃO
Vigas mistas. 
Concreto Protendido
Bibliografia do Curso – Biblioteca UNA.
INSTRUÇÃO NORMATIVAS:ABNT NBR8800:2008 - Projeto de estruturas de aço e 
estruturas mistas de aço e concreto de edifícios.
INSTRUÇÃO NORMATIVAS:ABNT NBR7190:1997 -Projeto de estruturas de madeira
REBELLO,YOPANAN CONRADO PEREIRA. Estruturas de aço, concreto e madeira : 
atendimento da expectativa dimensional, 7° EDIÇÃO.
TIPO DE AVALIAÇÃO PONTUAÇÃO 
(pts)
TRABALHO A3 – ESTRUTURAS METÁLICAS – Prof. Renato 20
Prova A1 – Prova Aberta – Online 30
Prova A2 – Prova com questões fechadas – Online 30
TRABALHO A3 – Madeiras – Prof. Daniel Papini 20
TOTAL DE PONTOS 100 pts
Necessário ter pelo menos 10,00 pontos de A3 para fazer a Prova A.I no 
próximo semestre.
Prova A.I (AVALIAÇÃO INTEGRADA SUBSTITUI A1 OU A2). 
ATENÇÃO – FREQUÊNCIA DE 75%.
MOMENTO- INSPIRAÇÃO
“Alguém mesmo sem ser
excepcional, pode conseguir
superar suas limitações com uma
super dedicação ao trabalho.”
Autor: Bernardinho – Medalhista
olímpico.
Projeto aplicado – individual – Aulas especiais.
SOFTWARES – GRATUITOS DE METÁLICAS
• FTOOL
• VISUAL VENTOS
• VISUAL METAL
• https://drive.google.com/file/d/1VWqddYeoiBIqQ6aDh2
Sq30rYO2UGGFqr/view?usp=sharing
PARTE 1 – ESTRUTURAS METÁLICAS E MADEIRAS
• Mercado - Empresas. 
• Segundo dados da Produção Industrial Anual - PIA Produto, divulgados em
junho de 2018 pelo IBGE, especificamente em relação às estruturas de aço
(incluindo torres de transmissão), a representatividade da pesquisa é de
cerca de 70%. O setor cresceu 10,7% ao ano entre 2005 e 2013, e alcançou
dois milhões de toneladas em 2014. Porém, de 2014 para 2016 o setor
sofreu queda de 19,1% ao ano, atingindo 1,3 milhão de toneladas.
PARTE 1 – ESTRUTURAS METÁLICAS E MADEIRAS
• Atuação do Engenheiro Civil – Aplicações:
• Calculista – Dimensionar estruturas metálicas, projetos.
• Gerente de obras industriais e de construção civil.
• Especialista em montagens.
• Vendas técnicas.
1. INTRODUÇÃO AO CURSO.
O que é estrutura ?
1. INTRODUÇÃO AO CURSO.
ESTRUTURA METÁLICA
1. INTRODUÇÃO
• 1.1 METAIS FERROSOS.
• Os metais ferrosos mais comuns são o aço, o ferro fundido e o ferro laminado.
• Atualmente na engenharia estrutural o único metal ferroso
utilizado é o aço, mas com o teor de carbono limitado à 0,29%.
• Embora o carbono seja o principal responsável pelo aumento de
resistência do aço, teores mais elevados podem causar a redução de
ductilidade e soldabilidade.
•COMPOSIÇÃO 
QUÍMICA DO
AÇO ESTRUTURAL.
1.2 RESUMO HISTÓRICO
• Final do século XVIII – Cúpulas de igrejas e pontes. As pontes
possuíam vãos em arcos ou treliçados com elementos de ferro
fundidos submetidos à compressão.
• primeira ponte de
ferro construída no
mundo em 1779-
Coalbrookdale,
Inglaterra.
• Vão central de
30m.
1.2 RESUMO HISTÓRICO
• Na primeira metade do século XIX, o cálculo estrutural passou por
notável progresso e início da laminação de perfis, produção de
componentes estruturais de ferro laminado.
• Ponte pênsil que atravessa o estreito de Menai, País de Gales, 1826.
• Vão central de 177m.
1.2 RESUMO HISTÓRICO
• Em 1885, foi terminada a construção em Chicago, pelo engenheiro
Willian le Baron Jenney, do Home Insurance Building, um edifício com
dez pavimentos e o primeiro do mundo com estrutura de aço.
• Com relação à construções
arrojadas, com grandes
alturas, concluídas no final
do século XIX, merece
destaque a Torre Eiffel,
finalizada em 1889 por
Gustave Eiffel, com 312 m
de altura, símbolo até
hoje da capital francesa.
1.2 RESUMO HISTÓRICO – AVANÇO DE 1900
• De 1900 até nossos dias, houve grande desenvolvimento no estudo
do comportamento das estruturas de aço, principalmente no que se
refere à instabilidade e à plasticidade, foi inventada a solda elétrica,
criados os parafusos de alta resistência e os aços de alta resistência
mecânica e resistentes à corrosão atmosférica.
1.2 RESUMO HISTÓRICO
• Pouco mais de 05 anos de obras, a Ponte Rio Niterói finalmente foi
inaugurada, no dia 04 de março de 1974.
• 1974 - A Ponte Rio
Niterói possui uma
extensão total de
13,29km, sendo que
8,83km ficam sobre a
água, e conta com
72m de altura no seu
ponto mais alto.
• Vão central de 300m.
1.2 RESUMO HISTÓRICO
• Ícone da Construção Metálica: 
Maior Hotel do Mundo, em Dubai, é feito de aço. Burj Al Arab.
• Este edifício é uma híbrida
estrutura em V de concreto que
misturada com aços estruturais
cria uma impressionante obra-
prima de engenharia. Mais de
70.000 metros cúbicos de
concreto e 9.000 toneladas de
aço foram usados para erguer a
torre de 321 metros de altura
em formato de vela de barco –
um tributo à tradição marítima
da região.
1.3 REALIDADE BRASILEIRA
• No Brasil, as estruturas metálicas são muito empregadas em:
• galpões industriais,
• plataformas petrolíferas,
• edificações comerciais baixas, como centros de compras, revendedoras
de veículos, etc.,
• ginásios de esportes, construções para eventos, espetáculos e feiras e
torres de transmissão de energia elétrica e de telecomunicações.
• No entanto, seu uso ainda é relativamente pequeno nas pontes e muito
reduzido em edifícios altos residenciais, comerciais e públicos,
possuindo nesses tipos de obra enorme potencial de crescimento.
1.3 REALIDADE BRASILEIRA
• Concórdia Corporate - Com 172 m de altura, a maior torre mineira,
erguida em estrutura mista (aço-concreto), vai integrar o novo time de
edifícios altos do Brasil, Nova Lima-MG.
1.4 VANTAGENS DO AÇO – MATERIAL 
ESTRUTURAL
• 1.4.1 Elevada Resistência:
• O aço é o material estrutural que possui maior índice de resistência
(relação entre resistência e peso específico).
• Assim, os componentes de aço possuem menores dimensões que
aqueles fabricados com outros materiais.
1.4 VANTAGENS DO AÇO – MATERIAL ESTRUTURAL
• Exemplo 1 - Um pilar de edifício com pé-direito de 3 m, em perfil H de aço suportando uma força axial de
compressão de cálculo de 1500 kN pode possuir dimensões de 250 x 250 x 8,0 x 9,5 mm (área da seção
transversal de 66 cm2 e peso total de 1,55 kN).O mesmo pilar em concreto armado, teria uma seção quadrada de
lado aproximadamente igual a 300 mm (área da seção transversal de 900 cm2 e peso total de 6,8 kN).
• Se a força axial fosse de 15000 kN, o perfil de aço poderia ter dimensões de 650 x 650 x 19,0 x 31,5 mm (área da
seção transversal de 521 cm2 e peso total de 12 kN), e a seção de concreto teria lado de cerca de 1000 mm (área
da seção transversal de 10000 cm2 e peso total de 75 kN).
• Exemplo 2 - Seja agora uma viga biapoiada com 5 m de vão, sobreposta por uma laje de
concreto e submetida a uma carga de cálculo uniformemente distribuída de 20 kN/m. Pode-
se usar para essa viga um perfil I de aço de 200 x100 x 6,3 x 8,0 mm (área da seção
transversal de 28 cm2 e peso total de 1,1 kN). Se a viga fosse de concreto armado, teria
largura de 200 mm e altura de 500mm (área da seção transversal de 1000 cm2 e peso total
de 13 kN). Se o vão da viga passasse para 15 m e a carga para 70 kN/m, o perfil de aço
poderia ter dimensões de 800 x 400 x 8,0 x 19,0 mm (área da seção transversalde 213
cm2 e peso total de 25 kN) e a seção de concreto armado teria largura de 400 mm e altura
de 1500 mm (área da seção transversal de 6000 cm2 e peso total de 225 kN).
• A estrutura de aço é, portanto, a mais adequada nas obras onde se necessita
vencer grandes vãos como é o caso, por exemplo, de ginásios de esportes,
centros de compras, pontes, galpões e hangares, ou grandes alturas, como nos
edifícios altos e torres de transmissão de energia e de telecomunicações.
• Além disso, devido ao menor peso próprio da estrutura, o uso do aço é
vantajoso quando as condições do solo são pouco favoráveis para a
fundação.
Conclusão exemplos 1 e 2.
• 1.4.2. Elevada Ductilidade
Os aços estruturais são materiais que possuem elevada ductilidade (a
deformação antes do rompimento se situa entre 15% e 40%), o que faz
com que sejam resistentes:
• A choques bruscos e,
• Em pontos de alta concentração de tensões, que estas se redistribuam
pelo corpo.
1.4 VANTAGENS DO AÇO – MATERIAL ESTRUTURAL
• 1.4.2. Elevada Ductilidade – Ensaio de tração em três corpos de prova, 
com resistência ao escoamento da ordem de 415 Mpa, e resistência à 
ruptura na ordem de aproximadamente 500 Mpa, notem deformações 
entre 32% a 35%). 
1.4 VANTAGENS DO AÇO – MATERIAL ESTRUTURAL
• 1.4.3. Aproximação entre Teoria e Realidade
Como o aço é um material homogêneo e praticamente isotrópico, suas
características são bem definidas. Assim consegue-se uma aproximação
muito boa entre seu comportamento estrutural definido teoricamente e o
que efetivamente ocorre na prática.
1.4 VANTAGENS DO AÇO – MATERIAL ESTRUTURAL
• 1.4.4. Facilidade de Reforço e Ampliação
Uma obra executada com estrutura de aço, caso necessário, pode ser
facilmente reforçada ou ampliada.
1.4 VANTAGENS DO AÇO – MATERIAL ESTRUTURAL
• 1.4.5. Possibilidade de Reaproveitamento
A estrutura metálica, principalmente quando as ligações forem
parafusadas e não existirem lajes de concreto, pode ser desmontada e
reaproveitada.
• 1.4.6. Rapidez de Execução
Como a estrutura metálica é composta de peças pré-fabricadas, a
montagem pode ser executada com grande rapidez, o que permite que
se termine a obra em um prazo menor.
1.4 VANTAGENS DO AÇO – MATERIAL ESTRUTURAL
• Um dos fatores mais importantes para determinação do custo de uma
estrutura metálica é o consumo de aço, geralmente expresso em massa (em
quilogramas) por metro quadrado de construção. Esse consumo varia em
função de vários fatores, entre os quais:
• A qualidade do aço estrutural,
• o tipo,
• a finalidade
• e a localização da edificação, e só pode ser obtido de forma mais precisa em
uma obra específica após análise minuciosa da mesma.
1.5 CONSUMO
1.5 CONSUMO
No entanto, apenas para efeito ilustrativo, a tabela fornece consumos
estimados, baseados em levantamentos feitos em obras convencionais de
edifícios
1.6 CUIDADOS 
• O aço, como qualquer material estrutural, exige certos cuidados ao
ser usado, para que sejam evitadas situações indesejáveis. Alguns
desses cuidados referem-se à corrosão e ao comportamento em
situação de incêndio.
• 1.6.1 Corrosão
• A corrosão é um processo espontâneo que reduz gradualmente as espessuras
das chapas que formam as seções transversais dos componentes estruturais,
que podem se tornar inválidos para as finalidades pretendidas.
• Como exemplo de dois casos extremos de ocorrência do fenômeno, um em que
parte da parede de um pilar com seção tubular circular foi totalmente
consumida junto à base e outro em que as chapas da região de uma ligação
entre viga e pilar com seção I foram completamente tomadas pela corrosão
(nota-se que a espessura das chapas se transformou em várias fatias soltas).
• 1.6.1 Corrosão
• A pintura e a zincagem por imersão a quente ou galvanização a fogo são os
procedimentos mais usados para proteção da estrutura contra corrosão. A
galvanização consiste no recobrimento da superfície do aço por uma camada de
zinco, obtido pela imersão das peças em grandes cubas com zinco fundido a
aproximadamente 450ºC. Caso se queira, o aço galvanizado pode ser pintado.
• 1.6.2. Comportamento em situação de incêndio.
• Embora o aço seja um material incombustível, suas principais propriedades
mecânicas degeneram-se consideravelmente em altas temperaturas, com a
redução da resistência ao escoamento e do módulo de elasticidade com o
aumento da temperatura (relação entre a propriedade em temperatura
elevada e a propriedade à temperatura ambiente, tomada igual a 20°C).
• As reduções de resistência e rigidez se tornam um problema real quando
ocorre um incêndio, situação em que a temperatura do aço normalmente
supera 400°C, e pode ocorrer um colapso em decorrência da estrutura perder
a capacidade de suportar as ações atuantes.
• Para uma estrutura submetida a incêndio, a temperatura do aço sob a qual
se dá o colapso denomina-se temperatura crítica. Se a estrutura estiver
dimensionada para total aproveitamento do material (sem folga), a
temperatura crítica situa-se geralmente entre 500°C e 700°C. Na prática, essa
temperatura muitas vezes supera os 700°C, pois quase sempre, quando
ocorre um incêndio, a estrutura não está sujeita a seu carregamento total,
além de ser muito comum existir folgas no dimensionamento.
• Em algumas situações, há necessidade de se proteger a estrutura contra
incêndio, para que a temperatura atingida pelo aço não alcance seu valor crítico.
Tal proteção é feita usando materiais apropriados, normalmente tendo em sua
composição gesso, vermiculita, fibras minerais ou produtos cerâmicos. Esses
materiais costumam ter a forma de argamassa, a qual é jateada em toda a
superfície exposta dos elementos estruturais, ou de placas rígidas, as quais são
montadas em volta dos elementos. No primeiro caso, a proteção é denominada
tipo contorno, e no segundo, tipo caixa.
• Argamassa projetada. Os maiores edifícios do mundo são protegidos com este tipo de material, como a
Sears Towers (Chicago – EUA) e as Torres Petronas (Kuala Lumpur – Malásia). No Brasil, alguns dos
maiores edifícios e prédios comerciais receberam proteção passiva contra fogo com materiais
projetados em áreas internas, aparentes ou não. Edifícios como o Shopping Center Frei Caneca e as
sedes dos Correios em Santo Amaro e Saúde, em São Paulo, o Aeroporto Internacional de Brasília e o
Centro Empresarial Aeroporto em Porto Alegre – RS (maior edifício de estruturas metálicas do estado do
Rio Grande do Sul, com 12 andares).
• Alvenarias contornando pilares e embutimento de pilares e vigas em
concreto são proteções clássicas. As alvenarias em volta dos pilares
continuam sendo muito usadas até hoje, ao passo que o embutimento de
elementos em concreto é pouco racional e praticamente não é mais
empregado.
• Quando o prédio possui estrutura metálica aparente, e essa estrutura
precisa ser protegida contra incêndio, para atender a exigências
arquitetônicas pode ser usada tinta intumescente.
• Tal tinta, aplicada em película de 55 micrometros a 2500 micrometros de
espessura, ao ser submetida ao calor, tem sua espessura aumentada entre
20 e 30 vezes, passa a apresentar um aspecto esponjoso e funciona como
eficiente material de proteção contra incêndio, conforme ilustra a figura.
Além disso, permite que sobre ela seja aplicada uma pintura de
acabamento, de modo que a estrutura fique com a cor final desejada.
Como exemplo, no Centro Empresarial do Aço foi usado este tipo de tinta,
com pintura de acabamento na cor prata metálico.
• Aços resistentes ao fogo
• Uma maneira de reduzir o problema é o uso de aços resistentes ao fogo que,
em virtude de suas composições químicas, apresentam degenerescência das
propriedades mecânicas com a elevação da temperatura menos acentuada
que a dos demais aços. Assim, a proteção contra incêndio pode ser eliminada
ou, na pior das hipóteses, reduzida. No entanto, em praticamente todo o
mundo, esses aços apresentam custo pouco competitivo e têm sido
raramente empregados.
• OBS: Os aços estruturais, quando resfriados após um incêndio, recuperamaté 90% das suas propriedades mecânicas originais. Por essa razão as peças
poderão ser recuperadas desde que as mesmas não estiverem
demasiadamente deformadas.
QUESTIONÁRIO CAPÍTULO 1.
• 1. Qual o composto químico do material aço que os diferencia em aço 
estrutural, ferro fundido ou ferro laminado? Qual a quantidade máxima em % 
deste na composição do material?
• 2. Aço estrutural qual a quantidade mínima de Ferro na sua composição?
• 3. Qual a principal vantagem do aço em relação ao concreto armado como 
material estrutural?
• 4. Explique ductilidade.
• 5. Quais os cuidados devem ser tomados para a utilização do aço como 
material estrutural?
• 6. Cite 2 ações para proteger as estruturas metálicas contra o incêndio.
Bibliografia 
INSTRUÇÃO NORMATIVAS:ABNT NBR8800:2008 - Projeto de estruturas de aço e 
estruturas mistas de aço e concreto de edifícios.
INSTRUÇÃO NORMATIVAS:ABNT NBR7190:1997 -Projeto de estruturas de madeira
REBELLO,YOPANAN CONRADO PEREIRA. Estruturas de aço, concreto e madeira : 
atendimento da expectativa dimensional, 7° EDIÇÃO.
FAKURY,RICARDO HALLAL. Dimensionamento básico de elementos de estruturas de aço, 
São Paulo, 2016.