Click here to load reader

Curso Basico de Cálculo de Estruturas Metalicas

  • View
    1.356

  • Download
    11

Embed Size (px)

Text of Curso Basico de Cálculo de Estruturas Metalicas

Curso Bsico de Clculo de Estruturas Metlicas

Curso Bsico de Clculo de Estruturas MetlicasObjetivo deste curso Fornecer ao aluno conhecimentos gerais sobre as estruturas em ao atravs de material didtico eletrnico. Esclarecimento de dvidas e capacitar o participante a realizar dimensionamentos de elementos estruturais (Vigas, Pilares e Trelias ), Mezaninos e Coberturas atravs de lies prticas e interaes com professores on-line.Voc j acessou 4 vezes o Curso Bsico de Clculo de Estruturas Metlicas

Participe do FORUM de Estruturas Metlicas de nosso site parceiro Clique aqui.

Cronograma 01. Histrico 02. Etapas da construo metlica 03. Elementos estruturais 04. Tipos de ao 05. Racionalizao Estrutural 06. Modulao Arquitetura 07. Detalhes gerais da construo metlica 08. Entidades Normativas 09. Propriedades do ao 10. Resistncia dos Aos 11. Tipos de Perfis 12. Tabela de Perfis 12.1 PERFIS SOLDADOS SRIE VS 12.2 PERFIS SOLDADOS SRIE CShttp://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/cronograma_estr_metal.asp (1 of 2)9/10/2004 09:07:56

Curso Bsico de Clculo de Estruturas Metlicas

12.3 PERFIS SOLDADOS SRIE CVS 12.4 USILIGHT - Perfis Eletrossoldados Dimenses e propriedades 12.5 Perfis Gerais

Proibida a reproduo e utilizao no autorizada, de todo ou parte do contedo deste site. Todos os direitos so reservados por www.proaula.com.br. Copyright 2002 - 2004

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/cronograma_estr_metal.asp (2 of 2)9/10/2004 09:07:56

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_historia.asp?page=1

1

Histrico da Estrutura MetlicaVejamos de maneira rpida os antecedentes da estrutura metlica por meio de algumas datas significativas: Produo do Ferro 1720 Obteno de ferro por fundio com coque e incio da produo de ferro de primeira fuso em grandes massas. 1784 Aperfeioamento dos fornos para converter ferro de primeira fuso em ferro forjvel. 1864 Introduo do forno Siemens-Martin para produo de ao. Conformao do ferro Meados do Sc.XVIII Laminao de chapas de ferro. 1830 Laminao dos primeiros trilhos de trem. 1854 Laminao dos primeiros perfis I sendo feita a primeira normalizao de um material utilizado na construo civil. Utilizao do ferro 1779 Primeira obra importante de ferro, ponte sobre o Severn em Coalbrookdale, na Inglaterra, projetada por Abraham Darby com vo de 30m. Comeo do Sc.XIX Utilizao de cabos em pontes. 1801 Primeiro edifcio industrial em ferro em Manchester. 1850 Alcanou-se 300m de vo com ponte a cabo. 1851 Incio da utilizao do ferro em grandes coberturas (naves); Palcio de Cristal em Londres, projetado por Joseph Paxton. 1852 Estaes ferrovirias de Paddington (Londres). 1853 Mercado Central do Halles (Paris). 1855 Primeira ponte de grande vo com vigas. 1862 Estaes ferrovirias do Norte (Paris) 1866 Construo de uma cobertura em Londres com 78m de vo. 1868 a 1874 Ponte em ao sobre o Rio Mississipi em St. Louis,http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_historia.asp?page=1 (1 of 3)9/10/2004 09:08:35

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_historia.asp?page=1

projetada por Eads, com 3 arcos treliados, tendo o maior deles 159m de vo. 1875 Palcio de Cristal (Petrpolis). 1879 Edifcio Leiter I, construdo pela Escola de Chicago. 1883 Ponte de Brooklyn (New York), pensil com 487m de vo. 1890 Ponte sobre o Firth of Forth (Esccia) em balano duplo treliado, com vo central de521m. 1894 Edifcio Reliance construdo pela Escola de Chicago. 1901 Estao da Luz (So Paulo); Mercado do Ver-0-Peso (Belm); Estao Ferroviria de Bananal (Bananal). 1910 Teatro Jos de Alencar (Fortaleza). 1910 a 1913 Viaduto Santa Efignia construdo com estrutura belga, com 225m de comprimento vencidos por trs arcos. Na dcada de 30 Edifcio Chrysler e o Empire State (110 andares) ambos em Nova York. Como se pode notar pelas datas acima, o emprego do ferro a princpio estava restrito a pontes, porm, mais tarde, com o advento da revoluo industrial, comeou-se a generalizar o uso do ao, exceto para residncias. A utilizao do ferro foi um fator importante no distanciamento entre os engenheiros e os arquitetos da poca, pois a construo com arquitetura classicista era muito conservadora em relao exploso da revoluo industrial. A comparao das palavras Hbito e Habitao uma boa ilustrao do conservadorismo que sempre reinou na construo. Uma das maiores ajudas que o ferro recebeu no final do Sc.XIX para se estabelecer, inclusive em residncias, foi o encarecimento da matria prima e da mo-de-obra para estruturas de madeira e o estabelecimento de normas contra incndios mais rgidas, sem falar na possibilidade de melhor aproveitamento dos espaos com maiores vos. A Escola de Chicago: Chicago, depois da quase completa destruio pelo incndio de 1871, teve um perodo de auge na construo, principalmente com a chegada das estradas de ferro, que transformaram a cidade num dos maiores mercados do mundo para o trigo, alimentao, mquinas e ferramentas. Para suprir to grande e rpido crescimento da cidade, a nica maneira de satisfazer as exigncias do mercado era a verticalizao com estrutura metlica, tanto pela a resistncia ao fogo, como pela maior resistncia estrutural e pelo maior aproveitamento dos espaos com grandes vos. Em 1895 o novo mtodo j era corrente em todos os Estados Unidos, a exemplo de Chicago, o que foi ainda mais facilitado com a inveno do elevador por E.G. Otis.

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_historia.asp?page=1 (2 of 3)9/10/2004 09:08:35

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_historia.asp?page=1

A Escola Europia: Frana, Blgica e Sua A Frana sempre esteve junto com a Inglaterra nos avanos do uso do ferro e do ao, principalmente no aspecto relativo a pontes onde se destacou Gustave Eiffel. Depois de uma srie de exposies universais de tecnologia em Paris, o ferro passou a ter um papel muito importante. A Torre Eiffel, que foi um smbolo criado para a exposio de 1889, apesar da grande polmica que causou, abriu caminho para outras obras, inclusive algumas grandes e discutveis como um arco triarticulado de 110m de vo na Galeria das Mquinas em Paris. Com a Primeira Grande Guerra a Europa mergulhou num mar de retrocessos e conservadorismos, dificultando o uso do ao e facilitando o desenvolvimento dos conceitos de uso de concreto armado, sendo Perret e Garnier dois de seus precursores. Mesmo com este retrocesso, ainda foi possvel, graas a L Corbusier, manter a estrutura metlica viva e competitiva na Europa. A Indstria Siderrgica no Brasil Somente aps a 2a. Guerra Mundial com a construo da Usina de Volta Redonda no Rio de Janeiro, a Indstria Siderrgica implantou-se de fato no Brasil. Datam das dcadas de 50/60 alguns bons exemplos de obras em estrutura de ao no Brasil, tais como o Edifcio Avenida Central no Rio de Janeiro, com 34 andares e o Viaduto Rodovirio sobre a BR-116, em Volta Redonda. Obras atuais construdas no Estado de So Paulo, que merecem destaque so a Estao do Largo 13 de Maio, da FEPASA, as pontes vicinais construdas pelo Governo Estadual, as construes padronizadas de interesse social (creches, por uso comercial ou habitacional), construdos no s na Capital, como tambm no interior, alm, claro, de inmeras obras industriais.

1

Proibida a reproduo e utilizao no autorizada, de todo ou parte do contedo deste site. Todos os direitos so reservados por www.proaula.com.br. Copyright 2002 - 2004

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_historia.asp?page=1 (3 of 3)9/10/2004 09:08:35

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_etapas_constr.asp?page=2

2

Etapas da construo metlicaI - Projetos:

II - Fabricao: Sempre a "fbrica" de estruturas metlicas deve corresponder a uma instalao fixa, com a caracterstica fundamental a mecanizao e racionalizao, com os consequentes ganhos de produtividade, qualidade prazos, custos, etc. Nesta etapa se utilizam os desenhos do Projeto de Fabricao e nos pases com tradio em estrutura metlica os fabricantes se quer chegam a conhecer o projetista ou o montador, cabendo ao gerenciador da obra a escolha do fabricante ou do montador. III - Montagem: A etapa de montagem totalmente definida no projeto de montagem, sendo este projeto tambm o responsvel na determinao dos equipamentos que devem ser utilizados na obra especifica (guindastes, gruas, moites, mquinas de solda, etc), permitindo-se assim um rgido controle de qualidade. Entre a fabricao e montagem ressaltamos o transporte das peas como de especial importncia, limitaes como tamanho ou peso das peas j devero ter sido analisadas no projeto bsico (estrutural).

2

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_etapas_constr.asp?page=2 (1 of 2)9/10/2004 09:08:43

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_elementos_estr.asp?page=3

3

ELEMENTOS ESTRUTURAISIntroduo No Brasil, os sistemas construtivos tradicionais, tem hoje, nas estruturas metlicas e nos componentes construtivos, elementos altamente competitivos do ponto de vista tcnico e de custo compatveis de construo. Devemos isto, a bem desenvolvida tecnologia de produo (existncia de aos de alta qualidade, especficos para edificaes com alta resistncia mecnica e corroso, e boa aderncia pintura - Ex. ao tipo SAC 41 - USIMINAS) que permite uso generalizado do ao em obras de pequeno, mdio e grande porte, com explorao arquitetnica do material, dentro de critrios prprios de utilizao. Devemos isto tambm, bem desenvolvida tecnologia de projetos, existente nas empresas brasileiras de engenharia e consultoria, nos escritrios de arquitetura e clculo, e no grande potencial representado pela formao de novos tcnicos nas reas de projeto e construo. O trabalho resultante do aproveitamento das tecnologias de projeto e produo, permite o uso do ao produto de grande qualidade, alto rendimento construtivo, disponvel no mercado para pronta utilizao. Para efetiva utilizao do ao nas edificaes, necessrio ao arquiteto e ao calculista conhecerem as propriedades especiais, leis prprias, e caractersticas do material, de modo que se possa obter ganhos de eficincia nos projetos e obras a serem executadas. Como material especfico de construo o ao apresenta vantagens tcnicas sobre processos construtivos convencionais, tais como, alta resistncia a compresso (seis vezes superior que a resistncia do concreto), alta resistncia em relao ao peso prprio, alto mdulo de elasticidade, resistncia trao, homogeneidade do produto, etc. Vantagens tambm para a utilizao do ao so apontadas na prfabricao dos elementos estruturais, na possibilidade de reutilizao das estruturas (que podem ser montadas, desmontadas e remontadas), na flexibilidade das expanses, acrscimos, e na alta qualidade do produto acabado. A obteno das vantagens oferecidas pelo ao como elemento construtivo est ligada ao desenvolvimento do projeto de arquitetura. A estrutura metlica implcita e exige a presena do arquiteto como executador de um projeto racionalizado, que explore bem as caractersticas tcnicas do material, desenvolvendo solues conjuntas com o calculista. Arquitetos e calculistas, entrosados em equipes, trabalham em cima de sistemas modulares, interagindo para melhor aproveitamento do produtohttp://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_elementos_estr.asp?page=3 (1 of 4)9/10/2004 09:08:53

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_elementos_estr.asp?page=3

e barateamento dos custos de construo. O Projeto de arquitetura fator condicionante e determinante para o bom resultado da obra em estruturas metlicas, sendo fundamental para o sucesso do empreendimento. Cabe ao arquiteto elabor-lo dentro do conhecimento especifico do produto a ser utilizado (chapa plana de ao). O desenvolvimento das relaes de projeto , os fatores condicionantes do programa, a inter-relao das funes, a integrao dos espaos fsicos e psquicos,. as definies dos detalhes, fixaes acabamentos, o resultado esttico, as implicaes de todos os itens no custo da obra, sero previstos na elaborao do projeto de arquitetura. O calculista trabalha juntamente com o arquiteto na racionalizao do uso do produto, otimizando resultados, economizando custos. O projeto arquitetnico em estruturas metlicas preciso, pois o arquiteto trabalha com um produto industrializado, reduzindo as improvisaes da obra ao mnimo, resolvendo problemas na elaborao do projeto, na prancheta, antes da fabricao da estrutura. Assim, projeto de arquitetura e projetos complementares (civil, eltrico, hidrulico, ar condicionado, instalaes especiais, etc) desenvolvidos dentro de critrios especficos, levam em conta o fato de que o processo da construo metlica resultado do uso de um sistema industrializado (em tudo ou em parte, quando tratamos somente da estrutura da edificao), exigindo definies precisas de partidos, volumes, detalhes, desenvolvidos em prancheta, construdos em fbrica, finalizados na obra, racionalizando a construo. As definies do projeto de arquitetura esto, no somente nas reas de um determinado programa e suas relaes intrnsecas, mas tambm na elaborao dos detalhes das fixaes, soldas, articulaes e das peas no todo da construo, como material a ser explorado no projeto de arquitetura, o ao permite maiores vos (em relao aos processos convencionais) menores alturas de vigas (geralmente 1/2 do vo a ser vencido) leveza do conjunto edificado, possibilidade de explorao de vos, ngulos, balanos, linhas retas ou curvas e detalhes. A alta resistncia corroso e a alta aderncia pintura dos aos para construo (ex. ao linda SAC - USIMINAS - SAC 41 - SAC 50) possibilita explorao esttica da cor, facilitando a leitura da estrutura e detalhes, finalizando um produto de alta qualidade de fabricao e acabamento, preciso no nivelamento e alinhamento da obra, resultado de um rgido controle de qualidade no processo de fabricao do produto industrializado.

MODULAO ARQUITETNICAA concepo do projeto arquitetnica em estruturas metlicas est centralizada na modulao da edificao em funo das dimenses de produo de chapas. A utilizao do sistema modular parte do princpio que o projeto de arquitetura a base que possibilita atravs da racionalizao, maior economia nos custos e melhor qualidade no produto final: :obra pronta.

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_elementos_estr.asp?page=3 (2 of 4)9/10/2004 09:08:53

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_elementos_estr.asp?page=3

O uso da estrutura metlica implcita projeto de arquitetura modulado, ligado a racionalizao dos meios de produo. A norma DIN 18.000, define o mdulo fundamental como "M" e sua magnitude como "M" = 100mm. A modulao para a chapa padro varia em funo do mdulo fundamental, assim 3000mm = 3m e 6000 = 6m e sucessivamente para efeito de simplificao usamos "M" como mdulo padro para determinada estrutura, mantendo correspondncia entre o mdulo usado e o comprimento padro da chapa produzida. O arquiteto trabalha sobre a modulao fazendo com que as peas da estrutura se encaixem, permitindo maior nmero de peas repetidas possvel. A soma total das peas do reticulado deve ser um nmero tal que contenha mltiplos ou sub-mltiplos do mdulo relacionado chapa padro. A modulao arquitetnica ferramenta til para evitarem-se interferncias e permitir maior integrao com os demais componentes da construo, porm a modulao nem sempre possvel em todas as peas que compem uma edificao. As variaes arquitetnicas no partido so possveis combinando-se mdulos e sub-mdulos, variando os reticulados sem direes desejadas (ver anexo). Em pases onde a construo industrializada atingiu altos nveis de produo e qualidade possvel chegar-se a detalhes de relao entre as derivaes do mdulo fundamental M = 100mm e seus sub-mdulos ou mltiplos para as diversas peas que compem a obra. A opo por um sistema modulado em estruturas metlicas visa as vantagens expostas deste tipo especfico de construo. Em certas regies brasileiras j so produzidas peas de fechamento compatveis com o sistema modular da estrutura metlica (ex-blocos de baixa densidade para construo). Podemos afirmar ento, que na falta de um sistema padronizado de construo, a modulao da estrutura arquitetnica funciona como catalisador da racionalizao. Em um futuro a mdio prazo, esperamos que estudos conjuntos permitam a coordenao modular arquitetnica, (em todos os componentes da obra) possibilitando economia de escala na construo. As tcnicas de abordagem da criao arquitetnica, racionalizando mdulos, o primeiro passo para esta economia. Em edficios de andares mltiplos, onde normalmente repetem-se andares tipo, o mdulo identifica a montagem e mesmo a obra pronta pela possibilidade de marcao plstica dos elementos que o compem. Contraventamentos e outros elementos destinados a dar maior rigidez a estrutura tambm podem marcar plasticamente o conjunto, caracterizando a obra e possibilitando ao arquiteto vantagens estticashttp://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_elementos_estr.asp?page=3 (3 of 4)9/10/2004 09:08:53

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_elementos_estr.asp?page=3

de um elemento de composio arquitetnica. A soluo integrada (projeto arquitetnico, civil, complementares), a viso do todo arquitetnico e dos detalhes, racionaliza o processo do projeto e construo e simplifica os processos de fabricao-montagem e acabamento, torna os custos compativeis com solues propostas e contribui para atingir objetivos propostos para a utilizao do ao na construo.

3

Proibida a reproduo e utilizao no autorizada, de todo ou parte do contedo deste site. Todos os direitos so reservados por www.proaula.com.br. Copyright 2002 - 2004

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_elementos_estr.asp?page=3 (4 of 4)9/10/2004 09:08:53

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_tipos_acos.asp?page=4

4

Tipos de aoDefine-se normalizao como sendo o modo de estabelecer e aplicar regras com a finalidade de ordenar um determinado campo de atividade para o beneficio e com a cooperao de todos os interessados. Suas aplicaes principais so: Para a construo metlica s tem interesse analisarmos os chamados aos estruturais, tais aos so assim denominados tem caractersticas de resistncia e outras propriedades adequadas ao uso em elementos estruturais que suportam cargas.

I. Aos Carbono(mais usual em construo metlica)

Segundo a NBR 6215 ao carbono aquele no contm elementos de liga isto , apenas teores residuais de Cr = 0,20%, Ni = 0,25% etc e no qual os teores de Si e Mn no ultrapassem limites mximos de 0,60% e 1,65% respectivamente. So classificados em funo do teor de carbono. a) Baixo Carbono: C 0,30% Limite de resistncia: 440 N/mm Caractersticas: Boa tenacidade, conformabilidade e soldabilidade. Baixa temperabilidade. Aplicaes: Pontes, edifcios, navios, vages, caldeiras, tubos gerais, estruturas mecnicas, etc. b) Mdio Carbono: 0,30% < C 0,50% Limite de resistncia: 440 a 590 N/mm Caractersticas: Mdia conformalidade e soldabilidade. Mdia temperalidade. c) Ao de Alto Carbono: Limite de resistncia: 590 a 780 N/mm Caractersticas: M conformabilidade e soldabilidade. Altas temperaturas e resistncia ao desgaste. Aplicaes Peas metlicas, parafusos especiais, implementos agrcolas, trilhos ehttp://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_tipos_acos.asp?page=4 (1 of 2)9/10/2004 09:09:08

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_tipos_acos.asp?page=4

rodas ferrovirias, etc.

II. Ao de alta resistncia a corroso atmosfrica(Aos patinveis ou aclimveis)

Por se tratar de ao composto pela mistura de vrias ligas como, Cu, Ni, Cr, etc, conhecido como ao de BAIXA LIGA. So largamente utilizadas no Brasil e conhecidas pelos seus nomes comerciais: Niocor, COS-ARCOR, SAC e mais genricamente CORTEN. Sua resistncia a corroso est relacionada com a atmosfera em que o material aplicado, assim sendo, em atmosfera marinha severa e atmosferas industriais agressivas obrigatria a aplicao de revestimento, em obras sem revestimento, ateno especial do projetista deve ser dada a pontos de estagnao evitando reteno de gua ou resduos slidos, que favorecem desenvolvimento da corroso. Aos patinveis com revestimento em epoxi bi-componentes (Primer + Acabamento) na nossa opinio a melhor soluo para tratamento a corroso atmosfrica. Aos para usos estruturais segundo NBR (8800/86) Projeto e execuo de Estrutura de Ao.q

NBR.7007 - Aos para perfis laminados para uso estrutural.q

NBR.6648 - Chapas finas de ao carbono para uso estrutural a frio.q

NBR.5000 - Chapas grossas de ao de baixa liga e alta resistncia mecnica.q

NBR.5008 - Chapas grossas de ao de baixa liga e alta resistncia mecnica resistentes a corroso atmosfrica para usos estruturais/q

NBR.5920/5921 - Chapas finas de ao de baixa liga e alta resistncia mecnica, resistente a corroso atmosfrica, para usos estruturais a frio e a quente.q

NBR.8261 - Perfil tubular de Ao Carbono, formado a frio, com e sem costura de seco circular, quadrado ou retangular.

4

Proibida a reproduo e utilizao no autorizada, de todo ou parte do contedo deste site. Todos os direitos so reservados por www.proaula.com.br. Copyright 2002 - 2004

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_tipos_acos.asp?page=4 (2 of 2)9/10/2004 09:09:08

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_racionalizacao.asp?page=5

5

Racionalizao EstruturalO tipo do edifcio, suas finalidades e sua utilizao, caracterizam uma arquitetura especfica, a qual tentar suprir os requisitos da edificao de maneira adequada. Acompanhando o conceito de Alto Padrosempre que vm aliadas as palavras arrojo e requinte, as quais se adaptam muito bem a metodologia de emprego da Estrutura Metlica. Dentro de um conceito de arquitetura onde se prega o livre uso da imaginao para dar personalidade a um espao, mantendo a praticidade, a beleza plstica e a originalidade, fica difcil trabalhar dentro do padro de construo barata, ou seja, um cubo com janelas e portas. A arquitetura de grandes vos e grandes balanos encontra um meio de utilizao ideal nas construes de Alto Padro, cuja esttica conciliada com o arranjo estrutural necessrio. O desenvolvimento e a aplicao da arquitetura no devem ser barrados por limitaes de cunho histrico ou tcnico, como se pode perceber claramente no Brasil, onde notadamente tem sido empregado um conservadorismo muito grande em termos de processos construtivos. No se tem o costume de analisar novas tcnicas e mtodos, apenas porque, ilusoriamente, os mtodos convencionais so mais baratos, ou pelo menos no sofrem a interferncia de setores especializados da construo. Esta tradio construtiva, que emprega basicamente o concreto como elemento estrutural tem sido to forte, que mesmo nos casos onde seria recomendado o uso da estrutura metlica, usa-se a de concreto com conseqente aumento de custo. Isto tem bloqueado o avano da estrutura metlica pois cada mtodo tem o seu campo de atuao, sem que tenha que bloquear ou prejudicar o outro. Deve ficar bem claro que o uso da estrutura metlica deve necessariamente estar associado a casos onde ela de fato seja economicamente e praticamente mais vivel que outras tcnicas, caso contrrio, correramos o risco de criar uma nova tradio de uso de ao, em detrimento do uso destas outras tcnicas. Em nenhum instante dever ser dita a frase A estrutura metlica mais barata que a de concreto, de maneira absoluta, mesmo porque, no verdade, j que para obras simples onde a arquitetura no nos obrigue a usar da esbeltez do ao ou no seja necessrio o uso de grandes vos, balanos e formas de difcil execuo em concreto, a estrutura de concreto passa ser economicamente vantajosa. Por outro lado, numa estrutura onde a repetitividade seja grande, a necessidade de rigor dimensional, a leveza e a esbeltez sejam requisitos bsicos, o que normalmente so em edifcioshttp://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_racionalizacao.asp?page=5 (1 of 4)9/10/2004 09:09:16

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_racionalizacao.asp?page=5

comerciais, o ao passa ser bem mais vantajoso. claro que o uso de estrutura metlica sugere algumas vantagens acessrias, que em certos casos tornam-se de vital importncia para o projeto, como a rapidez da execuo, a limpeza da obra, a menor rea necessria para canteiro de obra, etc. Obras que necessitam de leveza por problemas de fundaes sobre solos ruins, por problemas de acessibilidade, necessidade de rapidez por instabilidade do tempo, obras de ampliao, de adio de andares, ou obras com necessidade de poucos apoios, estruturas suspensas, ou obras com problemas topogrficos, todas estas tm muito mais receptividade e exeqibilidade na tcnica da estrutura metlica. Em relao ao conceito de arquitetura deve-se fazer uma ressalva. A arquitetura pode condicionar o uso da estrutura metlica por dois meios diferentes. Um deles o estilo, uma forma de expresso nitidamente ligada a busca da beleza, como uma marca, uma diferenciao da estrutura. uma caracterizao da edificao. O outro meio a necessidade, basicamente estabelecida para atender a um tipo especfico de solicitao do contratante. Partindo-se de uma condio prestabelecida para o resultado final da obra, desenvolve-se uma arquitetura aplicvel. Obviamente na maioria dos casos os dois meios coexistem de modo que um sempre interfere no outro, causando como resultado final o arrojo, a funcionalidade e principalmente a diferenciao. A arquitetura brasileira ainda se ressente da falta deste conceito de arrojo, salvo excees, das arquiteturas norte-americana, europia e mais recentemente japonesa, o que se deve principalmente ao comodismo justificado pelo hbito de se utilizar dos padres de construo em concreto, j to arraigados na nossa cultura. Talvez at pelas condies da economia do pas, ainda no se tenha tomado o rumo da construo metlica em escala to grande como no exterior, usandose portanto, o velho conceito de comparao pura e simples , sem a anlise subjetiva de vantagens acessrias e da valorizao da forma. Analisando-se financeiramente a estrutura metlica em comparao com a estrutura de concreto, mais a nvel de investimento, obviamente dentro do tema Alto Padro, temos a seguinte rotulao: A Estrutura Metlica: Devido a rpida execuo da estrutura, o investidor ver seus recursos aplicados ao longo de um perodo mais curto em relao s construes convencionais, o que gera uma segurana maior, pois ele estar menos sujeito a reajuste e correes devidos a um cenrio econmico instvel. Conseqentemente o retorno de seu investimento ser mais breve. B Estrutura de Concreto: As estruturas de concreto em geral, quando comparadas com as de ao, possuem em prazo de execuo maior. Portanto, numa economia como a do Brasil, os materiais, principalmente o cimento, que no estocado, ficam sujeitos a grandes variaes de preos, o que leva a correes, distores no custo total da obra num volume muito grande.

Particularizaoa) Pequeno Investidor: aquele que, em geral, faz a estrutura para uso prprio, mais comumente residencial. Este investidor no dispe de grande volume de recursos e logicamente no tem fontes que possam gerar tais recursos.http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_racionalizacao.asp?page=5 (2 of 4)9/10/2004 09:09:16

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_racionalizacao.asp?page=5

Portanto, no interessante para ele fazer um investimento, do qual no se sabe o montante e nem ao menos como ser o desembolso. nessa hora que a estrutura metlica facilita o investimento, pois o investidor sabe exatamente o tanto de recursos necessrios e a resposta para o investimento imediata, mesmo que o concreto seja mais barato. Este investidor, normalmente, j investiu no mercado da construo, quer seja em construo unifamiliar (por administrao) ou em edifcio (preo de custo) e ele, mais do que ningum, conhece as divergncias entre os custos orados e os custos reais, sendo que ele hoje, sem dvida, a maior fora na utilizao da construo estrutural metlica. Em geral, so profissionais liberais e empresrios no ligados a rea da construo civil. b) Grande Investidor: em geral aquele que constri para comercializar o imvel, portanto, necessita de um retorno rpido para no ficar com o capital imobilizado. A estrutura metlica consegue agilizar a obra diminuindo o tempo de imobilizao de capital, diminuindo conseqentemente a possibilidade de prejuzos por mudanas na poltica econmica.

Aplicao Econmica da Estrutura Metlicaa) Edifcio de escritrio em geral: Para este tipo de utilizao, a arquitetura busca compatibilizar os espaos de maneira que haja o maior aproveitamento da rea, conseqentemente, d-se preferncia a um arranjo estrutural com pilares perifricos e grandes vos, onde a esbeltez e a leveza so importantes, portanto a estrutura metlica recomendada. Outro ponto a ser considerado que frente a repetitividade causada pela modulao, tcnica bastante utilizada na engenharia e na arquitetura, a produo em srie de peas estruturais em ao barateia ainda mais a estrutura e conseqentemente, a montagem, tambm repetitiva, fica mais fcil e gil, diminuindo o gasto com mo-de-obra e com tempo de uso de equipamentos em geral. b) Residncias de Alto Padro: A estrutura metlica, dentro de condies de tcnicas, disponibilidade de mo-de-obra e de capacidade de produo de perfis metlicos, no se presta, ainda, no Brasil, para a utilizao em residncias de baixo custo como as de conjuntos habitacionais para populao de baixa renda, o que no significa que no possa vir a ser, quando as tradies derem lugar as pesquisas. A utilizao da estrutura metlica em residncias de alto padro est diretamente associada s disposies do projeto de arquitetura, onde se valoriza a forma e o melhor aproveitamento dos espaos. Por exemplo, uma sacada, elemento constantemente empregado neste tipo de projeto, com um balano muito grande, sem dvida, uma estrutura metlica desempenharia um papel melhor do que o concreto: ou ento numa sala sem pilares centrais, o que aumentaria muito os vos, tambm viabiliza a estrutura metlica. Os mezaninos, em geral, com formas suaves e discretas, dando a sensao de estarem flutuando, s conseguem este efeito de leveza se executados com perfis metlicos.

5

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_racionalizacao.asp?page=5 (3 of 4)9/10/2004 09:09:16

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_modulacao_arq.asp?page=6

6

Modulao arquitetnica para projetos em estruturas metlicasRESUMO A modulao implcita nos projetos de arquitetura em estruturas metlicas, funciona como ferramenta til a racionalizao dos processos de projeto e construo, contribuindo para melhor qualidade dos mesmos. O arquiteto e o engenheiro civil trabalhando em equipe, utilizando aos especficos para construo de edifcios (linha SAC - Usiminas), minimiza perdas nos cortes, otimiza custos, tornando-os compatveis com o objetivo proposto: desenvolver o uso do ao. PRLOGO A revoluo social partindo da revoluo industrial no sculo XVIII acarretou uma presso social sobre os meios de produo. As grandes conquistas tecnolgicas advindas da introduo do maquinrio na agricultura elevaram as expectativas das populaes que, participando ativamente nos processos produtivos, iniciaram um crescente movimento de urbanizao das cidades. A revoluo industrial rompendo com tradies seculares marca a sociedade com: a valorizao do capital; o grande aumento do trabalho operrio em detrimento dos processos artesanais; o aumento da populao como um todo e o processo de urbanizao das cidades; a conscincia de organizao social (atravs de movimentos reivindicatrios); e a criao de um modelo de desenvolvimento de produo em escala. As oportunidades surgidas com a revoluo industrial imprimiram um rpido crescimento da indstria siderrgica que, com Bessemer, partiu para a utilizao de ao em vrios ramos da sociedade. O ao em si, usado desde os primrdios da civilizao como elemento importante para a segurana dos povos (armas), passa ento a servir como arma de apoio ao desenvolvimento das naes, atravs dos equipamentos agrcolas e atravs de sua aplicao na construo. No sculo XX, a popularizao dos bens de consumo incrementahttp://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_modulacao_arq.asp?page=6 (1 of 7)9/10/2004 09:09:24

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_modulacao_arq.asp?page=6

grandemente a produo siderrgica na Europa e nos Estados Unidos. No Brasil o trabalho caminhou por meio dos esforos pioneiros para a instalao de um parque siderrgico moderno, atravs da Belgo-Mineira, Manesmann, Acesita, CSN, USIMINAS, Cosipa. Tais empresas iniciaram processo de produo e participao ativa no desenvolvimento de novas tecnologias de produo. Com isto, partiu-se para a produo de bens de consumo, consolidao das indstrias de base e conscientizao de nossa capacidade para produo de aos de alta qualidade, que atendem com boa performance nossas necessidades de produo e consumo. A carncia de uma grande indstria de bens de capital e de bens de consumo no Pas foram alvo primeiro da implantao da siderurgia. Partimos para a produo de veculos, navios e bens de capital, que nos levaram ao alto grau de desenvolvimento da nossa indstria mecnica e de transformao. Por pouca disponibilidade de produo do uso dos processos convencionais e do concreto armado (que atendiam plenamente s necessidades habitacionais do Pas), o mercado de construo civil foi considerado uma alternativa a ser desenvolvida quando do pleno processo de consolidao das empresas de base e quando da competividade do uso do ao na construo em comparao aos processos mencionados. Hoje, aps identificar uma crescente demanda habitacional pela presso social nas cidades de mdio e grande porte e aps considerar vantagens da utilizao do ao na construo civil, passa a ser desenvolvido um modelo de "approach" do mercado de construo, com o objetivo de incentivar o consumo de ao nesta rea.

ELEMENTOS ESTRUTURAIS Introduo No Brasil, os sistemas construtivos tradicionais, tem hoje, nas estruturas metlicas e nos componentes construtivos, elementos altamente competitivos do ponto de vista tcnico e de custo compatveis de construo. Devemos isto, a bem desenvolvida tecnologia de produo (existncia de aos de alta qualidade, especficos para edificaes com alta resistncia mecnica e corroso, e boa aderncia pintura - Ex. ao tipo SAC 41 - USIMINAS) que permite uso generalizado do ao em obras de pequeno, mdio e grande porte, com explorao arquitetnica do material, dentro de critrios prprios de utilizao. Devemos isto tambm, bem desenvolvida tecnologia de projetos, existente nas empresas brasileiras de engenharia e consultoria, nos escritrios de arquitetura e clculo, e no grande potencial representado pela formao de novos tcnicos nas reas de projeto e construo. O trabalho resultante do aproveitamento das tecnologias de projeto e produo, permite o uso do ao produto de grande qualidade, alto rendimento construtivo, disponvel no mercado para pronta utilizao. Para efetiva utilizao do ao nas edificaes, necessrio ao arquiteto e ao calculista conhecerem as propriedades especiais, leis prprias, e

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_modulacao_arq.asp?page=6 (2 of 7)9/10/2004 09:09:24

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_modulacao_arq.asp?page=6

caractersticas do material, de modo que se possa obter ganhos de eficincia nos projetos e obras a serem executadas. Como material especfico de construo o ao apresenta vantagens tcnicas sobre processos construtivos convencionais, tais como, alta resistncia a compresso (seis vezes superior que a resistncia do concreto), alta resistncia em relao ao peso prprio, alto mdulo de elasticidade, resistncia trao, homogeneidade do produto, etc. Vantagens tambm para a utilizao do ao so apontadas na prfabricao dos elementos estruturais, na possibilidade de reutilizao das estruturas (que podem ser montadas, desmontadas e remontadas), na flexibilidade das expanses, acrscimos, e na alta qualidade do produto acabado. A obteno das vantagens oferecidas pelo ao como elemento construtivo est ligada ao desenvolvimento do projeto de arquitetura. A estrutura metlica implcita e exige a presena do arquiteto como executador de um projeto racionalizado, que explore bem as caractersticas tcnicas do material, desenvolvendo solues conjuntas com o calculista. Arquitetos e calculistas, entrosados em equipes, trabalham em cima de sistemas modulares, interagindo para melhor aproveitamento do produto e barateamento dos custos de construo. O Projeto de arquitetura fator condicionante e determinante para o bom resultado da obra em estruturas metlicas, sendo fundamental para o sucesso do empreendimento. Cabe ao arquiteto elabor-lo dentro do conhecimento especifico do produto a ser utilizado (chapa plana de ao). O desenvolvimento das relaes de projeto , os fatores condicionantes do programa, a inter-relao das funes, a integrao dos espaos fsicos e psquicos,. as definies dos detalhes, fixaes acabamentos, o resultado esttico, as implicaes de todos os itens no custo da obra, sero previstos na elaborao do projeto de arquitetura. O calculista trabalha juntamente com o arquiteto na racionalizao do uso do produto, otimizando resultados, economizando custos. O projeto arquitetnico em estruturas metlicas preciso, pois o arquiteto trabalha com um produto industrializado, reduzindo as improvisaes da obra ao mnimo, resolvendo problemas na elaborao do projeto, na prancheta, antes da fabricao da estrutura. Assim, projeto de arquitetura e projetos complementares (civil, eltrico, hidrulico, ar condicionado, instalaes especiais, etc) desenvolvidos dentro de critrios especficos, levam em conta o fato de que o processo da construo metlica resultado do uso de um sistema industrializado (em tudo ou em parte, quando tratamos somente da estrutura da edificao), exigindo definies precisas de partidos, volumes, detalhes, desenvolvidos em prancheta, construdos em fbrica, finalizados na obra, racionalizando a construo. As definies do projeto de arquitetura esto, no somente nas reas de um determinado programa e suas relaes intrnsecas, mas tambm na elaborao dos detalhes das fixaes, soldas, articulaes e das peas no todo da construo, como material a ser explorado no projeto de arquitetura, o ao permite maiores vos (em relao aos processoshttp://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_modulacao_arq.asp?page=6 (3 of 7)9/10/2004 09:09:24

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_modulacao_arq.asp?page=6

convencionais) menores alturas de vigas (geralmente 1/2 do vo a ser vencido) leveza do conjunto edificado, possibilidade de explorao de vos, ngulos, balanos, linhas retas ou curvas e detalhes. A alta resistncia corroso e a alta aderncia pintura dos aos para construo (ex. ao linda SAC - USIMINAS - SAC 41 - SAC 50) possibilita explorao esttica da cor, facilitando a leitura da estrutura e detalhes, finalizando um produto de alta qualidade de fabricao e acabamento, preciso no nivelamento e alinhamento da obra, resultado de um rgido controle de qualidade no processo de fabricao do produto industrializado. MODULAO ARQUITETNICA A concepo do projeto arquitetnica em estruturas metlicas est centralizada na modulao da edificao em funo das dimenses de produo de chapas. A utilizao do sistema modular parte do princpio que o projeto de arquitetura a base que possibilita atravs da racionalizao, maior economia nos custos e melhor qualidade no produto final: :obra pronta. O uso da estrutura metlica implcita projeto de arquitetura modulado, ligado a racionalizao dos meios de produo. A norma DIN 18.000, define o mdulo fundamental como "M" e sua magnitude como "M" = 100mm. A modulao para a chapa padro varia em funo do mdulo fundamental, assim 3000mm = 3m e 6000 = 6m e sucessivamente para efeito de simplificao usamos "M" como mdulo padro para determinada estrutura, mantendo correspondncia entre o mdulo usado e o comprimento padro da chapa produzida. O arquiteto trabalha sobre a modulao fazendo com que as peas da estrutura se encaixem, permitindo maior nmero de peas repetidas possvel. A soma total das peas do reticulado deve ser um nmero tal que contenha mltiplos ou sub-mltiplos do mdulo relacionado chapa padro. A modulao arquitetnica ferramenta til para evitarem-se interferncias e permitir maior integrao com os demais componentes da construo, porm a modulao nem sempre possvel em todas as peas que compem uma edificao. As variaes arquitetnicas no partido so possveis combinando-se mdulos e sub-mdulos, variando os reticulados sem direes desejadas (ver anexo). Em pases onde a construo industrializada atingiu altos nveis de produo e qualidade possvel chegar-se a detalhes de relao entre as derivaes do mdulo fundamental M = 100mm e seus sub-mdulos ou mltiplos para as diversas peas que compem a obra. A opo por um sistema modulado em estruturas metlicas visa as vantagens expostas deste tipo especfico de construo. Em certas regies brasileiras j so produzidas peas de fechamentohttp://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_modulacao_arq.asp?page=6 (4 of 7)9/10/2004 09:09:24

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_modulacao_arq.asp?page=6

compatveis com o sistema modular da estrutura metlica (ex-blocos de baixa densidade para construo). Podemos afirmar ento, que na falta de um sistema padronizado de construo, a modulao da estrutura arquitetnica funciona como catalisador da racionalizao. Em um futuro a mdio prazo, esperamos que estudos conjuntos permitam a coordenao modular arquitetnica, (em todos os componentes da obra) possibilitando economia de escala na construo. As tcnicas de abordagem da criao arquitetnica, racionalizando mdulos, o primeiro passo para esta economia. Em edficios de andares mltiplos, onde normalmente repetem-se andares tipo, o mdulo identifica a montagem e mesmo a obra pronta pela possibilidade de marcao plstica dos elementos que o compem. Contraventamentos e outros elementos destinados a dar maior rigidez a estrutura tambm podem marcar plasticamente o conjunto, caracterizando a obra e possibilitando ao arquiteto vantagens estticas de um elemento de composio arquitetnica. A soluo integrada (projeto arquitetnico, civil, complementares), a viso do todo arquitetnico e dos detalhes, racionaliza o processo do projeto e construo e simplifica os processos de fabricao-montagem e acabamento, torna os custos compativeis com solues propostas e contribui para atingir objetivos propostos para a utilizao do ao na construo. A IDIA DA CONSTRUO EM AO A idia da construo em ao aproveitar uma nova tecnologia para o Brasil, amplamente difundida e utilizada em outros pases, tendo em vista a existncia de um mercado consumidor, a competividade das construes metlicas e as vantagens do sistema como um todo. A utilizao do ao na construo civil traz uma expectativa real da ativao de indstrias correlatas, de fabricantes de estruturas, de produtores de tintas, empresas de projeto e consultoria, assim como indstrias relacionadas produo de componentes (esquadrias, peas metlicas de fechamento e coberturas, etc). A entrada de todo esse grupo de empresas e pessoas no mercado do uso do ao contribuir para o desenvolvimento de Know-How prprio destas, atingindo o objetivo de desenvolvimento tecnolgico no pas. A modulao de uma estrutura arquitetnica metlica, permite racionalizar o processo de fabricao pela multiplicidade de peas repetidas (repetividade dos componentes) pela simplificao da montagem, pela diminuio das peas diversas, pela rigidez de fabricao e montagem. O sistema modulado usa o produto (chapa plana de ao), reduzindo perdas nos cortes, permitindo encaixes e fixaes de peas distintas (pilares, vigas, detalhes etc) possibilitando trocas e combinaes entre peas e o uso mltiplo das mesmas. A fabricao em srie das peas abaixa os custos de produo, aprimorando a qualidade de cada pea produzida.

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_modulacao_arq.asp?page=6 (5 of 7)9/10/2004 09:09:24

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_modulacao_arq.asp?page=6

A utilizao da modulao para o ao est baseada no princpio de coordenao modular. O uso da chapa padro prev mdulo tridimensional, levando em conta comprimentos, largura, espessura das chapas produzidas (ver quadro abaixo) CHAPA PADROComprimento 12,00m T.Q. C.G. Largura (mm) 1200 1500 1800 2200 1830 2000 2440 Espessura(mm) 5,00 6,30 9,50 12,50 16,00 19,00 22,40 25,00 31,50

O mdulo arquitetnico tridimensional, sendo elaborado no comprimento, largura e p direito da edificao. A dimenso 12,00m, comprimento padro das chapas produzidas pelas Usiminas, utilizada como mdulo para efeito de elaborao arquitetnica de projetos. Esta dimenso do comprimento permite facilidade de corte das chapas com perdas mnimas, tem em vista o grande nmero de divises, sem fraes decimais de milmetros quer permite o nmero 12,00m. O nmero 12,00m = 12.000mm contm um nmero exato de vezes os nmeros primos 2, 3 e 5 pois 12.000 = 25 x 3 x 53, possibilitando muitos divisores sem dar lugar a fraes decimais de milmetros. 12,00m tambm facilita o transporte urbano e rodovirio das peas sem recorrer a meios de transportes especiais. A modulao de um projeto arquitetnico desenvolvida em uma malha reticulada tridimensional. O arquiteto trabalha sobre a retcula plana ou especial, onde retas e planos so perpendiculares, guardando distncias modulares entre si.

METODOLOGIA DA USIMINAS Com o objetivo de desenvolver o mercado do ao na construo civil e tendo em vista o exposto anteriormente, partiu a Usiminas para o apoio s empresas e interessados na utilizao do ao na construo. Tal apoio se faz atravs do grupo de desenvolvimento do uso do ao, que analisa tcnica e economicamente as propostas dos interessados na execuo de projetos de estrutura metlica, orientando-os para elaborao e construo dos mesmos. inteno da Usiminas trabalhar conjuntamente com as empresas de consultoria e projetos, alm dos escritrios de arquitetura e clculo, tcnicos interessados para concretizar propostas. Tal trabalho consiste: na identificao do interessado na construo metlica; e na orientao e esclarecimento ao interessado.

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_modulacao_arq.asp?page=6 (6 of 7)9/10/2004 09:09:24

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_modulacao_arq.asp?page=6

Quanto s particularidades e vantagens do uso do sistema metlico: na elaborao de estimativas de consumo e custo dos projetos a serem executados; e no encaminhamento do interessado s empresas de consultoria e projeto para execuo e detalhamento do projeto a ser executado. parte importante tambm do trabalho da Usiminas a divulgao das caractersticas tcnicas e econmicas dos sistemas estruturais metlicos, com o intuito de esclarecer o mercado, das possibilidades da utilizao dos mesmos. Este trabalho abrange a exposio dos modelos e tcnicas de abordagem dos processos, a divulgao de obras existentes, as vantagens e limitaes dos modelos propostos junto s empresas de construo, incorporadores, projetistas, rgos de Governo, profissionais liberais (arquitetos, calculistas etc), estudantes e escolas de arquitetura, universidades, prefeituras e interessados em geral. Todo o esforo da Usiminas est concentrado na crena da validade dos modelos em estrutura metlica para a soluo dos problemas de construo. Para isto, desenvolvemos um trabalho de apoio das reas de engenharia e comercial, aos interessados nos esclarecimentos quanto utilizao do ao nas construes metlicas, assim como desenvolvemos um ao especfico para a construo civil (ao tipo SAC 41 - Usiminas), com caractersticas de alta aderncia pintura, e alto desempenho corroso, quer permite aproveitamento timo na construo.

6

Proibida a reproduo e utilizao no autorizada, de todo ou parte do contedo deste site. Todos os direitos so reservados por www.proaula.com.br. Copyright 2002 - 2004

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_modulacao_arq.asp?page=6 (7 of 7)9/10/2004 09:09:24

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_detalhes_gerais.asp?page=7

7

Detalhes Gerais da Construo MetlicaClique nas figuras para amplia-las

figura 01

figura 02

figura 03

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_detalhes_gerais.asp?page=7 (1 of 7)9/10/2004 09:09:37

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_detalhes_gerais.asp?page=7

figura 04

figura 05

figura 06

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_detalhes_gerais.asp?page=7 (2 of 7)9/10/2004 09:09:37

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_detalhes_gerais.asp?page=7

figura 07

figura 08

figura 09

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_detalhes_gerais.asp?page=7 (3 of 7)9/10/2004 09:09:37

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_detalhes_gerais.asp?page=7

figura 10

figura 11

figura 12

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_detalhes_gerais.asp?page=7 (4 of 7)9/10/2004 09:09:37

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_detalhes_gerais.asp?page=7

figura 13

figura 14

figura 15

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_detalhes_gerais.asp?page=7 (5 of 7)9/10/2004 09:09:37

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_detalhes_gerais.asp?page=7

figura 16

figura 18

figura 17

7

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_detalhes_gerais.asp?page=7 (6 of 7)9/10/2004 09:09:37

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_entidades_normativas.asp?page=8

8

Entidades NormativasEntidades normativas so associaes representativas de classe, ou organismos oficiais, que determinam os procedimentos a serem seguidos para a execuo de uma determinada atividade. No caso de projetos e obras em estruturas metlicas, temos normalizado as caractersticas mecnicas e qumicas dos materiais, a metodologia para o clculo estrutural e detalhamento do projeto executivo. As unidades a serem adotadas no Brasil so as do Sistema Internacional (SI). Porm, nos desenhos as medidas lineares so expressas em milmetros, no havendo necessidade de explicar o fato. As principais entidades normativas que envolvem estruturas metlicas so:

ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas

AISC - American Institute of Steel Construction AWS - American Welding Society AASHTO - American Association of State and Highway Transportion Officials ASTM - American Society for Testing Materials AISE - Association of Iron and Steel Engineers AISI - American Iron and Steel Institute ASCE - American Society of Civil Engineers

DIN - Deutsch Industrie Normen

8

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_entidades_normativas.asp?page=8 (1 of 2)9/10/2004 09:10:38

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_propriedades_aco.asp?page=9

9

Propriedades do AoQuando solicitamos um corpo de prova ao esforo de trao, no caso de aos dcteis (com patamar de escoamento), retiramos valores importantes para a determinao das propriedades mecnicas dos aos estruturais. Segue abaixo um exemplo de um diagrama tenso x deformao de um ao dctil.

1 regio elstica 2 regio plstica fp Tenso de Proporcionalidade fu Tenso ltima fy Tenso de Escoamento tenso em que as deformaes apresentam grandes incrementos sem aumento de carregamento. Para aos que no apresentam patamar de escoamento, adota-se fy convencional correspondente a deformao residual de 0,2%.

u Deformao especfica quando ocorre a tenso ltima

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_propriedades_aco.asp?page=9 (1 of 3)9/10/2004 09:11:09

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_propriedades_aco.asp?page=9

y Deformao especfica limite quando ocorre a tenso de escoamento u Deformao especfica quando ocorre a tenso proporcionalidade

2.1) Tipos de Ao Estrutural Os produtos de ao que possuem funo estrutural devem ser obrigatoriamente executados com os chamados aos estruturais, devendo estes obedecer aos requisitos que prescrevem as respectivas normas. Esses produtos de ao podem ser classificados em: Peas laminadas chapas, perfis laminados;

Peas fabricadas perfis soldados, perfis formados ou em chapa dobrada, tubos, perfis compostos. Tipos de ao para uso estrutural:q

Aos Carbonos fy = 210 MPa Ao alta resistncia baixa liga fy = 280 MPa Ao Carbono baixa liga tratados termicamente fy = 320 MPa Ao liga tratados termicamente fy = 630 MPa

q

q

q

A norma brasileira NB-14 especifica vrios tipos de aos para uso estrutural. Segue abaixo um exemplo: EB-255 Chapa grossa de ao carbono para uso estrutural. Este ao tem duas classes: CG-24 : fy = 235 MPa ; fu = 380 MPa CG-26 : fy = 255 MPa ; fu = 410 MPa A NB-14 tambm permite o uso de aos ASTM (padro americano), como por exemplo: Ao A36 Ao de uso genrico para perfis laminados, soldados ou dobrados, com as seguintes resistncias: fy = 250 MPa ; fu = 400 MPa.

9

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_propriedades_aco.asp?page=9 (2 of 3)9/10/2004 09:11:09

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_resistencia_acos.asp?page=10

10

Resistncia dos AosAo Tenso de Escoamento (Fy) Kgf/cm2 ASTM36 A-572 Gr.50 A-572 Gr.42 CF-24 A-325 SAE1010 SAE1020 SAE1040 2530 3510 2950 2320 5690 2390 2390 2950 Tenso de Ruptura (Fu) Kgf/cm2 4070 4570 4210 3790 7380 3860 3860 5340 Perfis soldados / laminados Perfis soldados / laminados Perfis soldados / laminados Perfis em chapa dobrada Parafusos Chumbadores / Fe redondo Chumbadores / Fe redondo Chumbadores / Fe redondo Utilizao

Peso especfico do ao: g = 7850 kgf/m3. Mdulo de elasticidade: E = 205000 MPa. Mdulo de elasticidade transversal: G = E / [2 * ( 1 + y )] = 80000 MPa(relao entre s e g na regio elstica)

Coeficiente de Poisson: y = 0,3(relao entre as deformaes transversal e longitudinal)

10

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_resistencia_acos.asp?page=10 (1 of 2)9/10/2004 09:11:18

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_tipos_perfis.asp?page=11

11

Tipos de PerfisLAMINADOS podem ser perfis do tipo I, C ou L. So utilizados para vigas, colunas e travamentos. SOLDADOS so apenas perfis do tipo I. So utilizados para vigas e colunas. DOBRADOS podem ser perfis do tipo C ou L. So utilizados para teras e travamentos.

Exemplos destes tipos de perfis sero apresentados a seguir

Perfis Soldados: so aqueles produzidos pela juno de produtos laminados planos, por soldagem. Esses tipos de perfis so largamente empregados na construo de estruturas metlicas, devido a sua grande versatilidade de combinaes possveis de espessuras com alturas e larguras, diminuindo consideravelmente o peso das estruturas, em comparao com os perfis laminados. So basicamente dividas em trs sries, conforme segue: Srie CS Coluna Soldada Srie CVS Coluna Viga Soldada Srie VS Viga Soldada

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_tipos_perfis.asp?page=11 (1 of 4)9/10/2004 09:11:37

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_tipos_perfis.asp?page=11

Exemplo: VS 200x17 d peso (kg/m)

Perfis Laminados: so obtidos por laminao a quente, podendo ser de dois tipos. A saber: - de abas inclinadas: faces internas das abas no so paralelas s faces externas; - de abas paralelas: faces internas das abas so praticamente paralelas s respectivas faces externas.

Por exemplo: I 4"x11,40 d peso (kg/m)

Perfis em Chapa Dobrada: so perfis obtidos por conformao a frio de produtos planos (chapas ou tiras). Tal tipo de perfil, vem sendo bastante utilizado na execuo de estruturas metlicas leves, pois pode ser projetado para cada aplicao, enquanto que os perfis laminados esto limitados a dimenses pr-estabelecidas. Neste aspecto, apresentam caracterstica de versatilidade semelhante as dos perfis soldados: liberdade dimensional e de espessura.

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_tipos_perfis.asp?page=11 (2 of 4)9/10/2004 09:11:37

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_tipos_perfis.asp?page=11

Por exemplo: C 100( H )x50( B ) x3,04 ( e ) Cantoneiras: podem ser de abas iguais ou de abas desiguais.

Por exemplo: L 89( b1 )x64( b2 )x6,4( t ) Barras: as barras so redondas, retangulares ou quadradas.

& 12,5 a 102,0 mm - tirantes, travamentos e chumbadores. b

b

b ( b = 8,0 a 150,0 mm ). b

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_tipos_perfis.asp?page=11 (3 of 4)9/10/2004 09:11:37

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_tipos_perfis.asp?page=11

t

b x t ( 10,0x6,0 a 250,0x60,0 mm ).

11

Proibida a reproduo e utilizao no autorizada, de todo ou parte do contedo deste site. Todos os direitos so reservados por www.proaula.com.br. Copyright 2002 - 2004

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_tipos_perfis.asp?page=11 (4 of 4)9/10/2004 09:11:37

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_perfis_vs.asp?page=12

12

PERFIS SOLDADOS SRIE VS

d - altura do perfil b f - largura da mesa t w -espessura da alma t f - espessura da mesa ec - espessura do cordo de solda A - rea total P - peso do perfil por metro linear U - rea de pintura por metro linear I t - +h x tw) = 1/3 (2xbf x tf - Momento de inrcia toro Zx - Mdulo de resistcia plstico, relativo ao eixo X-X Zy - Mdulo de resistncia plstico, relativo ao eixo Y-Y r t - raio de girao relativo a YY I x - Momento de inrcia em relao ao eixo X-X I y - Momento de inrcia em relao ao eixo Y-Y Wx = 2 Ix - Mdulo de resistncia elstico da seo em relao ao eixo X-X Wy = 2 Iy - Mdulo de resistncia elstico da seo em relao ao eixo Y-Y rx - Raio de girao em relao ao eixo X-X ry - Raio de girao em relao ao eixo Y-Y

* Perfis normalizados pela ABNT

Ver tabela Completa de Perfis VS

12

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_perfis_vs.asp?page=12 (1 of 2)9/10/2004 09:12:06

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_perfis_cs.asp?page=13

13

PERFIS SOLDADOS SRIE CS

d - altura do perfil b f - largura da mesa t w -espessura da alma t f - espessura da mesa ec - espessura do cordo de solda A - rea total P - peso do perfil por metro linear U - rea de pintura por metro linear I t - +h x tw) = 1/3 (2xbf x tf - Momento de inrcia toro Zx - Mdulo de resistcia plstico, relativo ao eixo X-X Zy - Mdulo de resistncia plstico, relativo ao eixo Y-Y r t - raio de girao relativo a YY I x - Momento de inrcia em relao ao eixo X-X I y - Momento de inrcia em relao ao eixo Y-Y Wx = 2 Ix - Mdulo de resistncia elstico da seo em relao ao eixo X-X Wy = 2 Iy - Mdulo de resistncia elstico da seo em relao ao eixo Y-Y rx - Raio de girao em relao ao eixo X-X ry - Raio de girao em relao ao eixo Y-Y

* Perfis normalizados pela ABNT

Ver tabela Completa de Perfis CS

13

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_perfis_cs.asp?page=13 (1 of 2)9/10/2004 09:12:21

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_perfis_cvs.asp?page=14

14

PERFIS SOLDADOS SRIE CVS

d - altura do perfil b f - largura da mesa t w -espessura da alma t f - espessura da mesa ec - espessura do cordo de solda A - rea total P - peso do perfil por metro linear U - rea de pintura por metro linear I t - +h x tw) = 1/3 (2xbf x tf - Momento de inrcia toro Zx - Mdulo de resistcia plstico, relativo ao eixo X-X Zy - Mdulo de resistncia plstico, relativo ao eixo Y-Y r t - raio de girao relativo a YY I x - Momento de inrcia em relao ao eixo X-X I y - Momento de inrcia em relao ao eixo Y-Y Wx = 2 Ix - Mdulo de resistncia elstico da seo em relao ao eixo X-X Wy = 2 Iy - Mdulo de resistncia elstico da seo em relao ao eixo Y-Y rx - Raio de girao em relao ao eixo X-X ry - Raio de girao em relao ao eixo Y-Y

* Perfis normalizados pela ABNT

Ver tabela Completa de Perfis CVS

14

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_perfis_cvs.asp?page=14 (1 of 2)9/10/2004 09:13:27

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_perfis_eletrosoldados.asp?page=15

15

USILIGHT - Perfis EletrossoldadosDimenses e propriedades

d - altura do perfil bf - largura damesa

tw - espessura daalma

tf - espessura damesa

h - altura da alma A - rea da seotransversal

P - peso do perfilem kg por metro linear

Ver tabela Completa de Perfis VE

15

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_perfis_eletrosoldados.asp?page=15 (1 of 2)9/10/2004 09:13:39

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_perfis_gerais.asp?page=16

16

PERFIS Geraisq q q

Fatores de converso Fatores de converso de unidades Vigas "I" Recortadas - Valores Estticos Perfis Soldados Srie CVS Perfis Soldados Srie VS Perfis Soldados Srie CS USILIGHT - Perfis Eletrossoldados Perfis U Simples Perfis Z Simples Perfil Cartola Perfis U Enrijecidos Perfis Z Enrijecidos Perfil I Laminado Perfil U Laminado Cantoneiras de abas iguais 5/8" a 2" Cantoneiras de abas iguais 2 " a 8" Cantoneiras de abas desiguais Parafuso sextavado pesado (2) Parafuso sextavado pesado (3) Porca sextavada pesada (1) Parafuso de Ancoragem (Chumbador) Tubos Redondos 1 Tubos Redondos 2 Tubos Redondos 3 Tubos: Frmulas Tubos: Retangulares Tubos: Quadrados Chapas e Barras Barras: Tabela de pesos ABNT - Normas para aos Estruturais Usiminas - Caractersticas Fsico-Qumicas das Estruturas CSN - Caractersticas Fsico-Qumicas das Estruturas ASTM - Normas para aos Estruturais Cosipa - Caractersticas Fsico-Qumicas das Estruturas Perfil "WF" - 1 (Abas Largas) Perfil "IPB" - 2 (Abas Largas) Perfil "HEA" ou "IPBL" - 3 (Abas Largas) Perfil "HEM" ou "IPBV" - 4 (Abas Largas) Estaca Prancha - Sheet Piles

q q q q

q q q q q

q q q q q

q q q q

q q q q q q

q q

q q q q q

q q q q q

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_perfis_gerais.asp?page=16 (1 of 2)9/10/2004 09:13:56

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_perfis_gerais.asp?page=16

q q q q q q q q q

Perfil "I" Econmico Especial "IPE AA" Perfil "I" Econmico "IPE" (Abas Paralelas) Perfil "I" Joist Perfil "I" Normal Perfil "U" UPE Perfil "U" UPN Perfil "V" Para Minerao Perfil "W" Trilho Ferrovirio

16

Proibida a reproduo e utilizao no autorizada, de todo ou parte do contedo deste site. Todos os direitos so reservados por www.proaula.com.br. Copyright 2002 - 2004

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/metal_perfis_gerais.asp?page=16 (2 of 2)9/10/2004 09:13:56

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image28.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image28.jpg9/10/2004 09:17:51

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image13.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image13.jpg9/10/2004 09:18:12

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image14.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image14.jpg (1 of 2)9/10/2004 09:18:23

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image14.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image14.jpg (2 of 2)9/10/2004 09:18:23

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image12.gif

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image12.gif (1 of 2)9/10/2004 09:18:49

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image12.gif

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image12.gif (2 of 2)9/10/2004 09:18:49

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image16.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image16.jpg (1 of 2)9/10/2004 09:19:03

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image16.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image16.jpg (2 of 2)9/10/2004 09:19:03

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image15.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image15.jpg (1 of 2)9/10/2004 09:19:14

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image15.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image15.jpg (2 of 2)9/10/2004 09:19:14

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image18.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image18.jpg (1 of 2)9/10/2004 09:19:21

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image18.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image18.jpg (2 of 2)9/10/2004 09:19:21

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image19.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image19.jpg9/10/2004 09:19:28

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image20.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image20.jpg (1 of 2)9/10/2004 09:19:35

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image20.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image20.jpg (2 of 2)9/10/2004 09:19:35

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image21.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image21.jpg (1 of 2)9/10/2004 09:19:43

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image21.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image21.jpg (2 of 2)9/10/2004 09:19:43

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image22.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image22.jpg (1 of 2)9/10/2004 09:19:49

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image22.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image22.jpg (2 of 2)9/10/2004 09:19:49

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image23.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image23.jpg9/10/2004 09:19:57

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image24.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image24.jpg9/10/2004 09:20:04

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image25.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image25.jpg9/10/2004 09:20:13

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image26.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image26.jpg (1 of 2)9/10/2004 09:20:21

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image26.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image26.jpg (2 of 2)9/10/2004 09:20:21

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image27.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image27.jpg9/10/2004 09:21:20

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image29.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image29.jpg9/10/2004 09:21:25

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image17.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image17.jpg (1 of 2)9/10/2004 09:21:32

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image17.jpg

http://www.proaula.com.br/proaula/web/estr_metal/figuras/Image17.jpg (2 of 2)9/10/2004 09:21:32