AÇO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

PERFIL ESTRUTURAL

APLICAÇÃO DOS PERFIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL

AÇO NA ARQUITETURA

• Século XIX – Introdução do ferro fundido na construção civil.

• Antes a arquitetura de pedra, de madeira, do barro.

• O aço ainda está em desenvolvimento e está ligado ao processo de industrialização.

• Apesar de já ter algumas décadas, foi nos anos 80 que apareceram propostas ambiciosas, entre desafios construtivos e ambientais.

CARACTERISTICAS DAS ESTRUTURAS DE AÇO

• Qualidade homogênea.• Boa relação entre resistência mecânica e peso específico.• Estruturas leves e esbeltas com elevadas resistências.• Cuidados com flambagem, flechas, e vibrações.• Oxida-se facilmente, exigindo proteção.• Perde resistência com aumento da temperatura.• Grande precisão de fabricação.• Atenção quanto a transmissão de esforços entre os

elementos, principalmente esforços de cargas horizontais.

DESVANTAGENS DO USO DO AÇO

• Exige maior conservação que o C.A.• Exige maior especialização da mão-de-obra de

montagem, elevando os custos.• Exige proteção contra incêndio, aumentando

os custos.• Estrutura de aço é mais onerosa que o C.A.

VANTAGENS DO USO DO AÇO

• Diminuição no peso e nas dimensões das estruturas.• Permite vãos maiores com menor custo em

fundações.• Maior rapidez na execução que o C.A.(in loco).• Facilidade de montagem e menor preço de

transporte que C.A. pré-moldado.• Permite acréscimos e reforços sem muitas

dificuldades.• Permite desmontagem para reuso ou venda como

sucata.

MATÉRIAS-PRIMAS

• Minério de ferro.• Carvão mineral ou vegetal.

O QUE É O AÇO?

O aço é, basicamente, uma liga metálica de ferro e

carbono, com teor de carbono entre 0,002% a 2,00%, podendo possuir pequenas quantidades de outros elementos como: Si, Mn, Ti, Ni, Cu, Co, Cr.

OBTENÇÃO DO AÇO

• O aço é obtido pelo refino do ferro gusa, na aciaria, ou pela fusão de sucata de aço, em fornos elétricos ou de indução.

• Ferro gusa é o produto obtido na fusão do minério de ferro no alto forno, com teor de carbono aproximado de 4,0%.

• O aço é produzido nas usinas siderúrgicas.

PROCESSO DE FABRICAÇÃO

• Preparo das matérias-primas.• Produção do ferro gusa (alto forno).• Produção do aço ( aciaria).• Conformação mecânica (laminação).

LAMINAÇÃO

• Laminação é o processo onde o aço é efetivamente transformado em barras, chapas, fios ou perfis de aço.

TIPOS DE CHAPAS

LAMINADAS GROSSAS

- Espessura: 6 a 200mm- Largura: 1000 a

3800mm- Comprimento: 5000 a

18000mm

LAMINADOR

TIPOS DE CHAPAS

LAMINADAS A QUENTE

- Espessura: 1,20 a 12,50mm

- Largura: 800 a 1800mm

- Comprimento: 2000 a 6000mm

LAMINADOR

TIPOS DE CHAPAS

LAMINADAS A FRIO

- Espessura: 0,30 a 3,00mm

- Largura: 800 a 1600mm

- Comprimento: 2000 a 3000mm

LAMINADOR

PERFIS

• Os perfis laminados seguem o mesmo processo dos produtos laminados planos, a diferença é que os cilindros conformadores, já vão modelando o aço com uma sucessão de passes.

CONFORMAÇÃO DOS PERFIS

COMPOSIÇÃO DE PERFIS

PERFIS LAMINADOS NACIONAIS• Os perfis laminados de padrão americano, fabricados no

Brasil, estão com a produção bastante restrita, os fabricantes já não produzem mais, no entanto, ainda pode ser encontrado no mercado, o ASTM A-36, com comprimento de 6000 a 12000mm:

• Cantoneiras de abas iguais: 6”(152,4mm); 8”(203,2mm) e 10”(254,0mm)• Perfil “I”: 2”(50,80mm; 2 ½”(63,50mm); 4”(101,8mm) e 6”(152,4mm)• Perfil “U”: 6”(152,4mm) e 8”(203,2mm)

PERFIS SOLDADOS

• Os perfis soldados são obtidos pelo corte, composição e soldagem de chapas planas de aço, permitindo grande variedade de formas e dimensões das seções e seu uso esta bastante aquecido no mercado nacional.

CARACTERISTICAS GEOMÉTRICAS DOS PERFIS

• d - altura do perfil• bf - largura da mesa• tw - espessura da alma• tf - espessura da mesa• h -altura da alma• ec -espessura do cordão

de solda

CLASSIFICAÇÃO DOS PERFIS SOLDADOS• Série VS:

Perfis soldados para vigas, com 2 < d/bf <= 4• Série CVS:

Perfis soldados para vigas, com 1 < d/bf <= 1,5• Série CS:

Perfis soldados para vigas, com d/bf <= 1

QUALIDADE E ESPECIFICAÇÕES

Os perfis são divididos em três categorias de padrão de qualidade. De acordo com a utilização, montagem e condições de aplicação;

PADRÃO DE QUALIDADE I(RIGOROSO)

ESTRUTURAS USUAIS

• Estruturas especiais, com elevado rigor de tolerância

APLICAÇÃO

• Estruturas “off shore”• Usinas nucleares.

PADRÃO DE QUALIDADE II(NORMAL)

ESTRUTRAS USUAIS

• Estruturas convencionais

APLICAÇÃO

• Edificações em geral (residencial, comercial e industrial)

• Pontes

PADRÃO DE QUALIDADE III(COMERCIAL)

ESTRUTURAS USUAIS

• Usos gerais

APLICAÇÃO

• Galpões• Estacas• Postes• Mourões

ESPECIFICAÇÃO

PERFIS FORMADOS A FRIO

• São obtidos pelo processo de dobramento a frio das chapas. São padronizados, mas podem ser produzidos pelos fabricantes, com forma e tamanho solicitados, são utilizados em elementos estruturais como barras de treliças, terças, etc.

PERFIS TUBULARES

• Sem costura, obtidos por extrusão.

• Com costura, soldados.• Para pilares, são utilizados

em médios e grandes diâmetros, apresentando boa resistência a flambagem.

• Para treliças planas e espaciais, são utilizados os de diâmetros menor.

PROPRIEDADES MECÂNICAS• ELASTICIDADE: capacidade do

material voltar ao comprimento inicial, após sucessivos ciclos de carregamento/descarregamento.

• PLASTICIDADE: deformação permanente do material, provocada por tensão igual ou superior ao limite de escoamento.

• DUCTILIDADE: capacidade do material se deformar, sobre, tensão, sem se romper.

• FRAGILIDADE: é o rompimento do material sem que haja deformação.

• TENACIDADE: capacidade do material absorver energia, com deformação elástica e plástica, quando submetido a carga de impacto.

• RESILIÊNCIA: capacidade do material absorver energia, com deformação elástica, quando submetido a carga de impacto.

• FADIGA: é a resistência a ruptura do material quando submetido a uma carga dinâmica. Normalmente, o valo da resistência a fadiga é inferior ao da resistência a tração.

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES

GRÁFICO TENSÃO x DEFORMAÇÃO

ESCOAMENTO DEFINIDO SEM ESCOAMENTO DEFINIDO

AÇOS ESTRUTURAIS USADOS NO BRASIL

• AÇOS CARBONO(média resistência mecânica)

• Baixo carbono <=0,30% C• Médio carbono 0,30%< C < 0,50%• Alto carbono C > 0,50%

CARACTERISTICAS E APLICAÇÕES

NORMA E UTILIZAÇÃO

AÇOS DE BAIXA LIGA

(Média e alta resistência mecânica)(Resistência a corrosão atmosférica)

São aços com adição de pequena quantidade de elementos como Cu, Cr, P, Si e outros, que desenvolvem um filme resistente a corrosão atmosférica.

Devido a sua maior resistência mecânica, proporciona redução na espessura das estruturas.

AÇOS RESISTENTES AO FOGO

(Alta resistência mecânica)(resistente a corrosão atmosférica)

São aços que evoluíram da família dos aços resistente a corrosão atmosférica.

Recebem adição dos elementos Ni, Ti, Nb, Va e Mo.USI-FIRE 400 e USI-FIRE490 da USIMINAS.

APLICAÇÃO DE PERFIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Cravação de Estacas• A cravação dos perfis são

executadas com equipamentos de pequeno porte, como mostra a foto ao lado, a grande vantagem deste sistema é que podem fazer a execução da escavação com tirantes, e a escavação pode ser executada 100% antes de iniciar a fundação, assim não ha a necessidade de deixar talude de solo para escavar depois da execução das lajes.

Execução

CONTENÇÃO

Contenção de terrenos vizinhos

• A contenção de terrenos vizinhos à obra podem ser feitos com a cravação de perfis de aço e preenchimento com placas pré-moldadas de concreto.

Execução

FILTRO DE DRENAGEM

Objetivo

• Para evitar a pressão direta, do solo saturado com a cortina de placas pré-moldadas, são utilizados filtros de drenagem que permitem a canalização da água do solo.

Colocação do filtro

ESCAVAÇÃO DE SAPATAS

ESCAVAÇÃO DE TUBULÃO

METRÔ – ESTAÇÃO BUTANTAN

• Detalhe da estrutura de aço na cobertura da estação.

METRÔ – ESTAÇÃO BUTANTAN

• Na cobertura da estação foram utilizados perfis tubulares de aço como estrutura para o telhado.

METRÔ – ESTAÇÃO BUTANTAN

• Podemos verificar a utilização de perfil e aço tubular como estrutura para o telhado, neste terminal.

• Ao fundo, observa-se a utilização de perfis de aço, também, como estrutura para o telhado.

BIBLIOGRAFIA

• Recomendamos as seguintes bibliografias, para aprofundamento no assunto:

- Arquitetura do Ferro no Brasil – ed. Nobel (Geraldo Gomes da Silva)- Elementos para Projetos em Perfis de Aço – ed.

Edgard Blucher – (Antônio Molitermo).