Aula - Perfis Formados a Frio Generalidades

2- Perfis formados à frio: generalidades

Março/2015

Disciplina: Elementos de Aço II

Professor: Lucas Roquete Amparo

2.1 - Introdução

2.1.1- Estruturas de aço

São formadas por:

PERFIS: laminados, soldados e formados a frio

CHAPAS: de ligação e de apoio

LIGAÇÕES: parafusadas, soldadas, rebitadas, etc.

REVESTIMENTO: pinturas, proteções, etc.

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2.1 - Introdução

Perfis estruturais de aço:

1º grupo: Perfis Laminados

Perfis Soldados

2º grupo: Perfis Formados a Frio

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2.1 - Introdução

2.1.2 - Perfis Formados a Frio

São perfis obtidos por dobramento.

Seja em prensa dobradeira ou por perfilamento, sendo

ambas realizadas em temperatura ambiente.

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2.1 - Introdução

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2.1 - IntroduçãoCaracterísticas:

Leve – quando produzidos com chapas entre 1,5 e 5mm.

Pesados – quando produzidos com chapas mais espessas(até 8mm).

Principais vantagens: leveza, facilidade de fabricação, demanuseio e de transporte.

Possuem resistência e ductilidade adequadas ao uso emestruturas civis.

É necessário um cuidado especial com os raios mínimosdas dobras evitando fissuras.

Indicados para construções mais leves, de até 4pavimentos e vãos de até 8m. Também utilizados embarras de treliças e terças.

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2.1 - Introdução

Por serem constituídas de perfis com seçõesabertas e de pequena espessura:

• possuem baixa rigidez à torção,

• podem ter problemas de instabilidade,

• deformações excessivas,

• ou atingir os limites da resistência do açodevido a esforços de torção.

Portanto devem ser projetadas com soluçõestécnicas que minimizam estes efeitos.

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2.1 - Introdução

Além dos esforços internos clássicos, da

resistência dos materiais, momentos fletores em

torno dos eixos x e y, momento de torção e

esforços cortantes paralelos aos eixos x e y, é

necessário entender também os fenômenos de

empenamento na barra e distorção da seção

transversal comuns nos perfis de seção aberta

formados por chapas finas.

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2.1 - Introdução

Embora os produtos de aço formados a frio

tenham diversas finalidades em outras áreas, será

dada ênfase neste curso, aos elementos

estruturais utilizados na construção civil que

são conhecidos como perfis de chapa dobrada ou

perfis formados a frio.

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2.2 – Tipos de Perfis

2.2 – Tipos de Perfis

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2.2 – Tipos de Perfis

Treliças e Pórticos

Terças e longarinas

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2.2 – Tipos de Perfis

Vigas e Colunas

Perfis para paredes simples (Dry Wall por exemplo)

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2.2 – Tipos de Perfis

Estruturas para armazenagem

Treliças espaciais

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2.2 – Tipos de Perfis

Telhas

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2.2 – Tipos de Perfis

Painéis de fechamento

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2.2 – Tipos de Perfis

Formas para lajes mistas

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2.3 - Materiais

MATERIAIS UTILIZADOS

Mais empregados na construção metálica com PFF são:

CHAPAS (Laminadas a quente, chapas grossas, chapas

finas a frio etc.) PARAFUSOS, SOLDAS E REBITES

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2.3 - MateriaisPara o engenheiro estrutural interessa saber os limites

de escoamento/ruptura, as espessuras e se as chapas são

adequadas ao dobramento.

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2.3 - Materiais

Eletrodos

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Parafusos Parafusos

2.4 Propriedades mecânicas

Uma peça de aço, sob efeito de tensões de tração ou compressão sofre

deformações, que podem ser elásticas ou plásticas.

DEFORMAÇÃO ELÁSTICA: capacidade de voltar à forma original em ciclo de

carregamento e descarregamento. A deformação elástica é reversível,

desparecendo quando a tensão é removida.

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA: é a deformação permanente provocada por tensão

igual ou superior à fp – limite de proporcionalidade. A deformação plástica altera

a estrutura interna do metal. Existe um aumento na dureza por deformação

plática que é denominado encruamento e é acompanhado de elevação do valor

da resistência e redução da ductilidade do metal.

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Diagrama tensão deformação

Tensão aplicada

Deformação linear aplicada

2.4 Propriedades mecânicas

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2.4 Propriedades mecânicas

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2.4 Propriedades mecânicas

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2.4 Propriedades mecânicas

Patamar de Escoamento: na fase plástica ocorrem

deformações crescentes na peça sem acréscimos na

tensão. O valor desta tensão constante recebe o nome de

limite de escoamento – fy

O limite de escoamento do aço é uma das propriedades

físicas mais importantes no cálculo das estruturas de aço,

pois procura-se evitar que esta tensão seja atingida na seção

transversal das barras, como forma de limitar a sua

deformação.

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2.4 Propriedades mecânicas

Encruamento: período em que voltam a ocorrer

acréscimos das tensões, embora não de forma linear.

O ponto do gráfico que corresponde à maior tensão que o

material resiste é denominada de limite de resistência – fu

Esta fase é caracterizada pela diminuição da seção

transversal do corpo de prova no ensaio de tração.

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2.4 Propriedades mecânicas

Ductilidade: capacidade do material se deformar sob ação decargas. É importante porque conduz a mecanismos de rupturaacompanhados de grandes deformações.

Fragilidade: contrário de ductilidade. Aços podem se tornarfrágeis devido a agentes ambientais, ou devido à processos desoldagem.

Resiliência: capacidade do material absorver energiamecânica em regime elástico.

Dureza: resistência ao risco ou abrasão. É medida pelaresistência que a superfície do material oferece à penetraçãode uma peça de maior dureza.

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2.4 Propriedades mecânicas

Fadiga: quando um material rompe em tensões abaixo

das obtidas na caracterização do material. Nos pontos de

concentração de tensão têm-se uma redução da resistência

à fadiga.

Efeito de Temperatura Elevada: reduzem as

resistências a escoamento e ruptura, bem como o módulo

de elasticidade.

Corrosão: reação do aço com elementos presentes no

ambiente. A corrosão promove perda da seção de aço,

podendo gerar colapso na estrutura.Prof.: Lucas Roquete Amparo

2.5 Fabricação

Perfis Formados a frio são obtidos por conformação a frio,

também chamados de perfil de chapa dobrada.

Bobinas laminadas a quente

Bobinas laminadas a frio

Chapas planas

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2.5 Fabricação

Fabricados por:

Perfiladeiras Dobradeiras

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Comprimento desejado

Espessura máxima de

4,75 mm

Comprimento de 3 a 6 m

Espessura máxima de

8mm

1.5 Fabricação

Armazenamento de bobinas

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1.5 Fabricação

Fabricação

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1.5 Fabricação

PERFILAÇÃO – processo contínuo

Adequado à fabricação em série, érealizado a partir de deslocamentolongitudinal de uma chapa de aço, sobreos roletes de uma linha de perfilação.

Os roletes vão conferindo pouco a poucoa forma definida do perfil.

Quando o perfil deixa

a linha de perfilação,

ele é cortado no

comprimento indicado

no projeto.

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2.5 Fabricação

Fabricação de chapas corrugadas em mesa de roletes

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2.5 Fabricação

Prof.: Lucas Roquete Amparo

2.5 Fabricação

Prof.: Lucas Roquete Amparo

2.5 Fabricação

Prof.: Lucas Roquete Amparo

Fabricação de telhas em perfiladeira

2.5 Fabricação

Dobradeira – processo descontínuo

Adequado na fabricação de pequenasquantidades de perfis, é realizadomediante o emprego de uma prensadobradeira.

A “faca” da dobradeira é prensada contraa chapa de aço, obrigando-a a formaruma dobra.

Várias operações similares a essa, sobrea mesma chapa, fornecem a geometriaexigida no projeto.

O comprimento do perfil está limitado àlargura da prensa.

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2.5 Fabricação

Dobragem por prensagem

Incompleta

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Dobragem por prensagem

Completa

2.5 Fabricação

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2.5 Fabricação

Prof.: Lucas Roquete Amparo

2.5 Fabricação

Prof.: Lucas Roquete Amparo

2.5 Fabricação

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Seções transversais

2.6 Aplicações

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Painéis de vedação

2.6 Aplicações

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2.6 Aplicações

Prof.: Lucas Roquete Amparo

Cercas

2.6 Aplicações

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Coberturas

2.6 Aplicações

Prof.: Lucas Roquete Amparo

2.6 Aplicações

Prof.: Lucas Roquete Amparo

2.6 Aplicações

Prof.: Lucas Roquete Amparo

2.6 Aplicações

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Aeroportos

2.6 Aplicações

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Telhas

2.6 Aplicações

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Telhas residenciais

Metal Slate Vertical Panel

2.6 Aplicações

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Metal TileMetal Shake

2.6 Aplicações

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Steel deck

2.6 Aplicações

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Steel deck

2.6 Aplicações

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Steel deck - execução

2.6 Aplicações

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Hangar

2.6 Aplicações

Prof.: Lucas Roquete Amparo

Terças

2.6 Aplicações

Prof.: Lucas Roquete Amparo

Estantes

industriais

(racks)

2.6 Aplicações

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2.6 Aplicações

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CASAS CSN

Um sistema modular que utiliza chapas de aço

galvanizado, dobradas a frio na forma de perfis

estruturais.

Painéis modulares em aço são utilizados na montagem

das paredes.

Na estrutura da cobertura são

utilizados perfis estruturais

tipo “U” enrijecidos e perfis

cartola, que oferecem mais

segurança e leveza à estrutura.

2.6 Aplicações

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Escritório modulado, em Munique

2.6 Aplicações

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Edifício modular – residências americanas

2.6 Aplicações

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Os apartamentos são executados em módulos

transportáveis que são feitos no solo e depois

transportados para sua posição no prédio.

Os módulos são executados

com um chassi de aço

Tubular.

2.6 Aplicações

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A estrutura de piso (laje) é executada com chapas de aço

galvanizadas com perfil trapezoidal.

2.6 Aplicações

Prof.: Lucas Roquete Amparo

Os painéis metálicos são fixados à estrutura tubular com

parafusos auto atarraxantes e cumprem função estrutural,

contraventamento e vedação principal.

2.6 Aplicações

Prof.: Lucas Roquete Amparo

Os módulos são montados em suas posições no edifício.

São feitas as ligações elétricas e hidro sanitárias.

São feitos os arremates no gesso acartonado e na chapa

cimentícia.

2.6 Aplicações

Prof.: Lucas Roquete Amparo

Após completar a montagem dos módulos no edifício é

feito o acabamento que pode ser dos mais variados tipos.

Pintura, texturas ou outros revestimentos. A cobertura é

feita com telhas metálicas.

2.6 Aplicações

Prof.: Lucas Roquete Amparo

2.6 Aplicações

Prof.: Lucas Roquete Amparo

2.6 Aplicações

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Light Steel Framing

2.6 Aplicações

Prof.: Lucas Roquete Amparo

Condomínio Jardim das Paineiras – SP

Light Steel Framing