View
215
Download
1
Category
Preview:
DESCRIPTION
Aços Estruturais
Citation preview
17/7/2014 1 Aos Estruturais
http://www.estruturas.ufpr.br/pagina-exemplo/graduacao/estruturas-metalicas/material/1-acos-estruturais/ 1/11
Buscar...
Incio
DCCCivil
UFPRBlog
Sobre
Go to ... Go to ...
Disciplinas
CalendrioPesquisas
Frum
Estruturas Metlicas
Disciplinas
GraduaoEstruturas Metlicas
InformaesProgramao
Edital
Material
APOSTILA DE ESTRUTURAS METLICASReferncias Normativas
0
1 Aos Estruturais
Imprimir
1.1 Introduo e Histrico
As primeiras obras de ao surgiram praticamente ao mesmo tempo em que se iniciou a produo industrial dessematerial, por volta de 1780 existe registro da aplicao de ao na escadaria do museu do Louvre, em Paris e
Pouco tempo antes, em 1757, na Inglaterra, foi construda uma ponte em ferro fundido. Com o avano no
processo de fabricao do ao, por volta de 1880, j existe uma grande aplicao de ao na construo civil dos
17/7/2014 1 Aos Estruturais
http://www.estruturas.ufpr.br/pagina-exemplo/graduacao/estruturas-metalicas/material/1-acos-estruturais/ 2/11
Estados Unidos. No Brasil, a primeira obra em estrutura metlica foi a ponte sobre o rio Paraba do Sul, no estado
do Rio de Janeiro, em 1857.
No Brasil no existem estatsticas especficas de percentual de tipo de estrutura por metro quadrado. Citando
informaes do Centro Brasileiro da Construo com Ao CBCA, obtidas com base em levantamentos junto asfabricantes de estruturas metlicas, verifica-se que, enquanto nos Estados Unidos 50% das edificaes so
construdas em ao e, no Reino Unido, em 70% delas, no Brasil essa participao de cerca de 15%.
Os dados mais recentes apontam ainda que, de uma demanda total em 2008 superior a 2,8 milhes de toneladas
para construo em ao, os principais destaques foram os aos planos revestidos, destinados a telhas, perfis steel
framing e perfis drywall, que passaram de 502 mil toneladas em 2007, para 729 mil toneladas (+ 45,1%) em
2008; e a demanda dos perfis e tubos para estruturas que cresceu de 284 mil toneladas para 411 mil toneladas (+44,7%) no mesmo perodo.
1.2 Caractersticas principais das estruturas de ao
Embora seja mais correto conceitualmente referir-se a caractersticas do que a vantagens e desvantagens de umdeterminado sistema estrutural, vamos relacionar a seguir alguns aspectos favorveis e desfavorveis da utilizao
do ao em estruturas. Deve-se ressaltar, contudo, que a aplicao de um ou de outro sistema estrutural precedida por uma avaliao das caractersticas de cada sistema, optando pelo mais adequado situaoconsiderada.
Vantagens:
Alta resistncia do material, que possibilita a execuo de estruturas comparativamente leves;
Processo de fabricao garante dimenses e propriedades homogneas para o material e para as peasfabricadas;
Por tratar-se de estrutura com caractersticas de pr-fabricao, a sua aplicao em campo rpida elimpa. Possibilidade de redues em cronogramas;Flexibilidade de aplicao em situaes especiais, tais como: reformas, reforos, canteiros exguos ou
estruturas temporrias.
Desvantagens:
Necessidade de tratamento e cuidados especiais contra corroso;Sensibilidade estrutural em caso de incndio;
Por tratar-se, em geral, de estruturas esbeltas, importante considerar a possibilidade de vibraesindesejveis na estrutura;Necessidade de mo de obra mais especializada e equipamentos para servios de montagem e solda;
Por tratar-se de estrutura com caractersticas de pr-fabricao, o projeto necessita adaptar-se disponibilidade do fornecimento e no o contrrio.
1.3 Caractersticas do ao estrutural
1.3.1 Composio
Sob o ponto de vista de sua fabricao, o ao estrutural tem uma grande variao, porm, pode-se dizer de modo
simplificado, que o elemento mais importante na formulao do ao o Carbono. As variaes no teor dessematerial determinam principalmente alteraes na resistncia e na maleabilidade do ao. Quanto maior o teor deCarbono, maior a resistncia e menos dctil o ao, ou seja, menos capaz de sofrer deformaes sem romper. A
classificao do ao conforme o seu teor de Carbono est colocada a seguir:
17/7/2014 1 Aos Estruturais
http://www.estruturas.ufpr.br/pagina-exemplo/graduacao/estruturas-metalicas/material/1-acos-estruturais/ 3/11
1.3.1.1 Aos Carbono
Classificao Teor de Carbono
Baixo Carbono C < 0,15%
Moderado 0,15% C < 0,29%
Mdio Carbono 0,30% < C < 0,59%
Alto Carbono 0,60% < C < 1,70%
Tabela 1.1: Classificao dos aos de acordo com o teor de carbono.
Os aos de teores baixos a moderados so os mais utilizados em estruturas por no necessitarem de cuidadosespeciais para serem soldados. Conforme j mencionado, na medida em que se aumenta o teor de Carbono noao, aumenta-se sua resistncia e diminuda sua ductilidade.
1.3.1.2 Aos de Baixa Liga
So definidos como Aos Carbono que recebem elementos de liga (Cromo, Colmbio, Cobre, Mangans,Molibdnio, Nquel, Fsforo, Vandio, etc) que melhoram a resistncia ou outras propriedades do ao sem alterarsua soldabilidade.
1.4 Propriedades
As principais propriedades mecnicas gerais do ao estrutural esto relacionadas a seguir (NBR-8800-4.5.2.8):
a. Mdulo de Elasticidade Tangente: E = 200.000 MPa;
b. Mdulo de Elasticidade Transversal G = 70.000 Mpa;
c. Coeficiente de Poisson: a = 0,3;d. Coeficiente de Dilatao Trmica: a = 1,2 x 10-6 oC-1;
e. Massa especfica: a = 7.850 Kg/m3.
Diagrama tenso deformao do ao ilustrado na Figura 1.1. No diagrama, fu a resistncia de ruptura do ao
trao ou limite de resistncia trao, fy a resistncia ao escoamento do ao tenso normal ou limite de
escoamento e fp o limite de proporcionalidade.
A NBR 8800 estabelece no item 4.5.2.2 seus limites de aplicabilidade, sua aplicao deve obedecer s seguintescondies: Relao e e qualificao estrutural assegurada por Norma Brasileira e para aos sem essa
qualificao, o responsvel tcnico deve analisar as diferenas entre as especificaes desses aos e os
qualificados por NBR (especialmente no que se refere a mtodos de amostragem para determinao depropriedades mecnicas). Para esses aos tambm devem ser respeitadas as relaes de tenses e os valores
limite expressos mais acima.
17/7/2014 1 Aos Estruturais
http://www.estruturas.ufpr.br/pagina-exemplo/graduacao/estruturas-metalicas/material/1-acos-estruturais/ 4/11
Figura 1.1: Diagrama tenso deformao do ao.
Particularidades do comportamento tenso deformao do ao:
Ductibilidade: a propriedade que um material apresenta de se deformar sob ao de cargas. A esta
propriedade est associada a capacidade que estruturas construdas com materiais dteis apresentam de sedeformar plasticamente, redistribuindo as tenses internas.
Ruptura frgil fragilidade: Sob certas condies a o metal perde sua caracterstica de ductibilidade
podendo apresentar um comportamento frgil. Essas condies, que devem ser evitadas, ou verificadas comespecial cuidado, so, por exemplo: estados mltiplos de tenses no previstos no projeto e soldas
indequadas;
Temperatura: Ao serem elevadas as temperaturas, os valores de fu, fy e E se reduzem. Para a temperatura
de 500 oC, as grandezas acima so reduzidas pela metade e para uma temperatura acima desse valor sereduzem a quase zero. A NBR-8800 em seu item 1.6 remete o dimensionamento de estruturas metlicas
sob o efeito de incndio para outra norma, a NBR 14323;
Fadiga: Quando submetidos a ciclos de carga e descarga, o ao estrutural, como outros materiais podesofrer ruptura sob tenses menores que suas resistncias nominais, que so obtidas, em geral, a partir de
ensaios estticos. O anexo K da NBR 8800 trata deste fenmeno.
Corroso: O processo de corroso compromete a resistncia da estrutura pela reduo da seo til dosperfis estruturais. O anexo N da NBR 8800 fornece informaes gerais sobre o processo de corroso e
indica alguns procedimentos preventivos.
1.5 Produtos siderrgicos para estruturas
Os aos estruturais so fornecidos em forma de perfis, chapas, barras, fios e cordoalhas. Sendo que os elementos
estruturais das estruturas metlicas so constitudos primordialmente por perfis metlicos. Abaixo esto colocadasas principais caractersticas e sua nomenclatura em linhas gerais. O anexo A da NBR 8800 apresenta diversos
tipos normalizados de aos estruturais.
1.5.1 Barras
As barras so produtos obtidos por laminao nas sees: circular, quadrada ou retangular alongada (chamada
17/7/2014 1 Aos Estruturais
http://www.estruturas.ufpr.br/pagina-exemplo/graduacao/estruturas-metalicas/material/1-acos-estruturais/ 5/11
chata). As barras so referidas pelo seu dimetro ou pelas dimenses de sua seo transversal no caso das
barras chatas. Por exemplo:
Nomenclatura: 25 indica barra com dimetro 25 mm. 127 x 6,4 indica barra chata com seo 127 mm por
6,4 mm (5x ).
Classes de resistncia: De acordo com a tabela A.2 da NBR 8800 as barras tm tenso de escoamento variando
desde 250 MPa at 450 MPa e tenso de ruptura 400 MPa at 550 MPa.
1.5.2 Chapas
As chapas tambm so elementos laminados com espessuras variadas e resistncias variadas. As chapas finas soas que tm espessuras de at 5,0 mm, acima desse valor esto as chapas grossas.
Nomenclatura e classes de resistncia: De modo geral, pode-se referir uma chapa por CH 8 (chapa com 8,0 mmde espessura).
A NBR 8800 refere-se tambm a nomenclatura de acordo com vrias classes de resistncia, por exemplo, paraaos comuns:
- CG-26, chapa grossa com fy=255 MPa e fu=410 MPa;
- CF-26, chapa fina com fy=260 MPa e fu=400 MPa;
- Para aos de baixa liga e alta resistncia mecnica:
- G-35, chapa grossa, fy=345 MPa e fu=450 MPa;
- F-35, chapa fina, fy=340 MPa e fu=450 MPa;
1.5.3 Perfis Laminados, com seo I, H, C (ou U)
Os perfis estruturais podem ser laminados, soldados ou de chapa dobrada, esses ltimos no so definidos pelaNBR 8800, mas em norma especfica, de modo que no sero tratados no presente texto. Existem inmeros
produtos, fabricados em padres americanos (srie americana, perfis de faces, em geral, no paralelas) e padres
europeus (srie europia, de faces paralelas) de modo que sero fornecidas apenas denominaes mais comuns eexemplos. Como regra geral, sempre necessrio trabalhar com a tabela do fornecedor para obter as
propriedades do perfil.
Figura 1.2: Perfis Laminados I, H e C (ou U).
A nomenclatura dos perfis I, H e C (ou U) segue uma regra geral, onde fornecida a indicao da forma do perfil
17/7/2014 1 Aos Estruturais
http://www.estruturas.ufpr.br/pagina-exemplo/graduacao/estruturas-metalicas/material/1-acos-estruturais/ 6/11
seguida de sua altura total (d, em mm) e de sua massa linear (kg/m). Por exemplo:
- I 101 x 12,7, perfil I, com d = 101,0 mm e massa linear 12,7 kg/m.
- C (ou U) 254 x 22,7, perfil Tipo C (Channel, ou U), com d = 254,0 mm e massa linear 22,7 kg/m.
No caso de perfis soldados, a regra geral de nomenclatura praticamente a mesma, com os seguintes nomes paraos perfis:
- Perfil tipo viga soldada VS com relao d/bf 4,0 >= d/bf >= 2,0 (em gerald/bf~=2,0)
- Perfil tipo coluna viga soldada CVS 1,0 >= d/bf >= 1,5 (em geral d/bf~=1,5)
- Perfil coluna soldada CS d/bf ~= 1,0
Exemplo:
- VS 200 x 23, viga soldada com d = 200,0 mm e massa linear 23 kg/m.
Existem diversos complementos possveis e algumas nomenclaturas alternativas, por exemplo:
- Perfil W d x massa linear perfil I de aba larga (tabela de perfis AOMINAS)
- Perfil HP d x massa linear perfil H de faces paralelas, ou
- Perfil HPP d x massa linear perfil H com faces paralelas e pesado (existem HPL e HPM, leve e mdio,
respectivamente).
Deve-se salientar, tambm, que a referncia altura do perfil e sua massa linear frequentemente arredondada
nos nomes de perfis das tabelas, de modo que deve-se consultar os valores exatos nas prprias tabelas.
1.5.4 Perfis Laminados, com seo cantoneira (L)
Os perfis cantoneira podem seguir a mesma regra anterior, porm mais comum utilizar nomenclatura prpria,
conforme est colocado a seguir:
- L 102 x 6,4, cantoneira de abas iguais com lado 102,0 mm e espessura 6,4 mm;
- L 89 x 64 X 6,4, cantoneira de abas desiguais, com lados 89,0 e 64,0 mm, e espessura 6,4 mm.
Figura 1.3: Perfis Laminados, cantoneira (L).
1.6 Classes de resistncia dos aos estruturais
A NBR 8800 em seu anexo A, tabelas A.1 e A.2, define as classes de resistncia dos aos. Como regra geral,
temos pela nomenclatura ABNT:
- Ao de mdia resistncia MR 250, ao com tenso de escoamento, fy=250 MPa e fu=400 MPa;
17/7/2014 1 Aos Estruturais
http://www.estruturas.ufpr.br/pagina-exemplo/graduacao/estruturas-metalicas/material/1-acos-estruturais/ 7/11
- Ao de alta resistncia AR 350, ao com tenso de escoamento, fy=350 MPa e fu=410 MPa ou
fu=485 MPa.
- Existe tambm o ao com maior resistncia corroso: COR AR 415, fy=415 MPa e fu=520 MPa.
Abaixo, esto colocadas as tabelas[1] A.1 e A.2 da NBR 8800 para referncia de classes estruturais. A tabela
A.2 traz os aos conforme a nomenclatura ASTM, nessa tabela, ressalte-se o ao A36, equivalente ao MR250, e
de larga utilizao.
A Tabela A.1 apresenta os valores nominais mnimos, a menos que uma faixa seja mostrada, da resistncia ao
escoamento (fy) e da resistncia ruptura (fu) de aos relacionados por Normas Brasileiras para uso estrutural em
perfis e chapas, conforme as especificaes destas Normas Brasileiras, que atendem s condies relacionadas s
propriedades mecnicas exigidas por esta Norma (fy 450 MPa e relao fu/fy 1,18). No so relacionados os
aos com resistncia ao escoamento inferior a 250 MPa, por no estarem sendo utilizados na prtica. Nos aos da
ABNT NBR 7007, que so aos para perfis, a sigla MR significa mdia resistncia mecnica, a sigla AR altaresistncia mecnica e a sigla COR resistncia corroso atmosfrica.
Na Tabela A.2 so fornecidos os valores nominais mnimos, a menos que uma faixa seja mostrada, da resistnciaao escoamento e da resistncia ruptura de alguns aos estruturais de uso frequente relacionados pela ASTM,
conforme as especificaes da prpria ASTM. Nesta Tabela, os dados que constam nas colunas Produtos e
Grupo de perfil ou faixa de espessura disponvel so meramente indicativos (para informaes mais precisas,
deve ser consultada a ASTM A6).
ABNT NBR 7007 ABNT NBR 6648 ABNT NBR 6649 / ABNT NBR 6650
Aos-carbono e microligados para
uso estrutural e geral
Chapas grossas de ao-carbono
para uso estrutural
Chapas finas (a frio/a quente) de ao-
carbono para uso estrutural
Denominao fy [Mpa] fu [Mpa] Denominao fy [Mpa] fu [Mpa] Denominao fy
[Mpa]
fu
[Mpa]
MR 250
AR 350
AR 350 COR
AR 415
250
350
350
415
400/560
50
485
520
CG-26
CG-28
255
275
410
440
CF-26
CF-28
CF-30
260/260
280/280
/300
400/410
440/440
/490
ABNT NBR 5000 ABNT NBR 5004 ABNT NBR 5008
Chapas grossas de ao debaixa liga e alta resistncia
mecnica
Chapas finas de ao de baixaliga e alta resistncia
mecnica
Chapas grossas e bobinas grossas, de ao de baixaliga, resistentes corroso atmosfrica, para uso
estrutural
17/7/2014 1 Aos Estruturais
http://www.estruturas.ufpr.br/pagina-exemplo/graduacao/estruturas-metalicas/material/1-acos-estruturais/ 8/11
Denominao fy[Mpa]
fu[Mpa]
Denominao fy[Mpa]
fu[Mpa]
Denominao fy [Mpa] fu [Mpa]
G-30
G-35
G-42
G-45
300
345
415
450
415
450
520
550
F-32/Q-32
F-35/Q-35
Q-40
Q-42
Q-45
310
340
380
410
450
410
450
480
520
550
CGR 400
CGR 500/CGR 500A
250
370
380
490
ABNT NBR 5920/ABNT NBR 5921 ABNT NBR 8261
Chapas finas e bobinas finas (a frio/a quente), de ao de
baixa liga, resistentes corroso atmosfrica, para uso
estrutural
Perfil tubular, de ao-carbono, formado a frio, com e
sem costura, de seo circular ou retangular para usos
estruturais
Denominao fy [Mpa] fu [Mpa] Denominao Seo circular Sees quadrada e
retangular
fy[Mpa]
fu[Mpa]
fy [Mpa] fu [Mpa]
CFR 400
CFR 500
/250
310/370
/380
450/490
B
C
290
317
400
427
317
345
400
427
Tabela 1.2: Aos especificados por norma brasileira para uso estrutural[2], Tabela A.1 da NBR 8800.
Classificao Denominao Produto Grupo de perfil[1] [2]
ou faixa de
espessura disponvel
Grau fy
[Mpa]
fu
[Mpa]
Aos-Carbono A36 Perfis 1, 2 e 3 - 250 400 a
500
Chapas e
Barras[3]
t 200 mm
17/7/2014 1 Aos Estruturais
http://www.estruturas.ufpr.br/pagina-exemplo/graduacao/estruturas-metalicas/material/1-acos-estruturais/ 9/11
A500 Perfis 4 A 230 310
B 290 400
Aos de baixa liga e alta
resistncia mecnica
A572 Perfis 1, 2 e 3 42 290 415
50 345 450
55 380 485
1 e 2 60 415 520
65 450 550
Chapas t 150 mm 42 290 415
t 100 mm 50 345 450
t 50 mm 55 380 485
t 31,5 mm 30 415 520
65 450 550
A992[4] Perfis 1, 2 e 3 - 345 a
450
450
Aos de baixa liga e alta
resistncia mecnica
resistentes corroso
atmosfrica
A242 Perfis 1 - 345 485
2 - 315 460
3 - 290 435
Chapas t 19 mm - 345 480
19 mm
17/7/2014 1 Aos Estruturais
http://www.estruturas.ufpr.br/pagina-exemplo/graduacao/estruturas-metalicas/material/1-acos-estruturais/ 10/11
A588 Perfis 1 e 2 - 345 485
Chapas e
Barras
t 100 mm - 345 480
100 mm < t 125 mm - 315 460
125 mm < t 200 mm - 290 435
Aos de baixa liga
temperados e auto-revenidos
A913 Perfis 1 e 2 50 345 450
60 415 520
35 450 550
[1] Grupos de perfis laminados para efeito de propriedades mecnicas:
Grupo 1: Perfis com espessura de mesa inferior ou igual a 37,5 mm;Grupo 2: Perfis com espessura de mesa superior a 37,5 mm e inferior ou igual a 50 mm;
Grupo 3: Perfis com espessura de mesa superior a 50 mm;
Grupo 4: Perfis tubulares.
[2] t corresponde menor dimenso ou ao dimetro da seo transversal da barra.
[3] Barras redondas, quadradas e chatas.
[4] A relao fu/fy no pode ser inferior a 1,18.
Deixe um comentrio
Voc deve conectado para postar um comentrio.
Calendrio
Tweetar 0 Compartilhar 00Like Share
Jul 2014 Hoje
1 2 3 4 5
Dom Seg Ter Qua Qui Sex Sab
29
30
17/7/2014 1 Aos Estruturais
http://www.estruturas.ufpr.br/pagina-exemplo/graduacao/estruturas-metalicas/material/1-acos-estruturais/ 11/11
Prximos eventos
13 de agosto de 2014
Lanamento de notas
ltimas pesquisas
Dimensionamento e verificao de estruturas metlicas protendidas 16 de dezembro de 2013
Estudo sobre aplicao da protenso externa como reforo estrutural em vigas simples de concreto armado
16 de dezembro de 2013
Anlise de estabilidade global de uma barragem de concreto incluindo efeito ssmico 22 de maro de 2013
Avaliao da relao da estabilidade global, dos efeitos globais de segunda ordem e carregamentos
dinmicos de vento em edificaes altas 21 de maro de 2013
Metodologia para a simulao computacional do comportamento mecnico de estruturas trabeculares
sseas 6 de agosto de 2011
Copyright 2013 Estruturas.UFPR - Departamento de Construo Civil - Universidade Federal do Paran
Designed by WordPress templates, thanks to: raspberry ketone review, LizardThemes.com and Free WordPressgames themes
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 31
1
2
Recommended