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ESTRUTURAS METALICAS

Estrutura do Aço

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Page 1: Estrutura do Aço

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1 INTRODUCcedilAtildeOAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como no campo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOSAs composiccedilotildees quiacutemicas determinam muitas das caracteriacutesticas importantes dosaccedilos para aplicaccedilotildees estruturais Os elementos de liga circunstancialmente jaacute aparecem no ferro-gusa como parte integrante do mineacuterio de ferro ou entatildeo satildeo adicionados durante o processo de produccedilatildeo do accedilo A composiccedilatildeo quiacutemica de cada tipo de accedilo eacute analisada em duas situaccedilotildees composiccedilatildeo do accedilo na panela e composiccedilatildeo do produto acabado (lingotado) geralmente de uma situaccedilatildeo para outra haacute pequenas diferenccedilas no resultado da anaacuteliseA seguir seraacute descrita a influecircncia dos principais elementos de liga noestabelecimento das caracteriacutesticas dos accedilos estruturais ressalvando que os efeitos de dois ou mais elementos usados simultaneamente podem ser diferentes dos efeitos de adiccedilotildees desses elementos isoladamentea) Carbono (C) o aumento do teor de carbono constitui a maneira mais econocircmica para obtenccedilatildeo da resistecircncia mecacircnica nos accedilos atuando primordialmente no limite de resistecircncia Por outro lado prejudica sensivelmente a ductilidade (em especial odobramento) e a tenacidade Teores elevados de carbono comprometem asoldabilidade e diminuem a resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica (o teor de carbono eacuteusualmente limitado a 020 nos accedilos resistentes a corrosatildeo atmosfeacuterica)

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOSOBS a cada 001 de aumento de teor de carbono o limite de escoamento eacute elevado em aproximadamente 035 MPaContudo aleacutem dos inconvenientes jaacute citados haacute o aumento da suscetibilidade aoenvelhecimento Assim o teor de carbono nos accedilos estruturais eacute limitado em 03 nomaacuteximo podendo ser reduzido em funccedilatildeo de outros elementos de liga presentesb) Manganecircs (Mn) eacute usado praticamente em todo accedilo comercial O aumento de teor de manganecircs eacute tambeacutem uma maneira segura de melhorar a resistecircncia mecacircnicaaumentando especialmente sobre o limite de escoamento e a resistecircncia agrave fadigaPrejudica a soldabilidade sendo poreacutem menos prejudicial que o carbono sua influecircncia sobre a ductilidade eacute levemente desfavoraacutevel pouco atuando sobre aresistecircncia agrave corrosatildeoc) Siliacutecio (Si) eacute usado como desoxidante do accedilo Favorece sensivelmente a resistecircncia mecacircnica (limite de escoamento e de resistecircncia) e a resistecircncia agrave corrosatildeo reduzindo poreacutem a soldabilidaded) Foacutesforo (P) aumenta o limite de resistecircncia favorece a resistecircncia agrave corrosatildeo e adureza prejudicando contudo a ductilidade e a soldabilidade Quando ultrapassacertos teores o foacutesforo torna o accedilo quebradiccedilo

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

e) Enxofre (S) eacute extremamente prejudicial aos accedilos Desfavorece a ductilidade emespecial o dobramento transversal e reduz a soldabilidade Nos accedilos comuns o teorde enxofre eacute limitado a valores abaixo de 005f) Cobre (Cu) aumenta de forma sensiacutevel a resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica dos accedilos em adiccedilotildees de ateacute 035 Aumenta tambeacutem a resistecircncia agrave fadiga mas reduzem de forma discreta a ductilidade a tenacidade e soldabilidadeg) Niacutequel (Ni) aumenta a resistecircncia mecacircnica a tenacidade e resistecircncia agrave corrosatildeo Reduz a soldabilidadeh) Cromo (Cr) aumenta a resistecircncia mecacircnica agrave abrasatildeo e agrave corrosatildeo atmosfeacutericaReduz poreacutem a soldabilidadeO cromo melhora o desempenho do accedilo a temperaturas elevadasi) Nioacutebio (Nb) eacute um elemento muito interessante quando se deseja elevada resistecircncia mecacircnica e boa soldabilidade teores baixiacutessimos deste elemento permitem aumentar o limite de resistecircncia e de forma notoacuteria o limite de escoamento Eacute um componente quase obrigatoacuterio nos accedilos de alta resistecircncia e baixa liga aleacutem de natildeo prejudicar a soldabilidade permite a diminuiccedilatildeo dos teores de carbono e de manganecircs melhorando portanto a soldabilidade e a tenacidade Entretanto o seu efeito sobre a ductilidade eacute desfavoraacutevelj) Titacircnio (Ti) aumenta o limite de resistecircncia a resistecircncia agrave abrasatildeo e melhora odesempenho do accedilo a temperaturas elevadas Eacute utilizado tambeacutem quando se pretende evitar o envelhecimento precoce

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOSO accedilo eacute um composto que consiste quase totalmente de ferro (aprox 98) compequenas quantidades de carbono siliacutecio enxofre foacutesforo manganecircs etc O teor decarbono eacute o material que exerce o maior efeito nas propriedades do accedilo podendo variar de 0 a 17Existe uma grande variedade de formas e de tipos de accedilos disponiacuteveis o quedecorre da necessidade de continua adequaccedilatildeo do produto agraves exigecircncias de aplicaccedilotildees especiacuteficas que vatildeo surgindo no mercado seja pelo controle da composiccedilatildeo quiacutemica seja pela garantia das propriedades mecacircnicas requeridas ou ainda por sua forma final (chapas perfis tubos barras etc)Para a utilizaccedilatildeo na construccedilatildeo civil onde suas propriedades satildeo bem definidas ointeresse maior recai sobre os chamados accedilos estruturais termo designativo de todos os accedilos que devido agrave sua alta resistecircncia mecacircnica (comparada com qualquer material disponiacutevel) ductilidade (capacidade que o accedilo tecircm de se deformar antes da ruptura) e outras propriedades satildeo adequados para utilizaccedilatildeo em elementos que suportam cargasOs accedilos utilizados em estruturas satildeo divididos em dois grupos accedilos carbono e accedilos de baixa liga)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O elemento ferro natildeo apresenta propriedades adequadas para o empregoindustrial Eacute necessaacuterio estar composto com outros elementos formando ligas As ligas com predominacircncia de ferro satildeo denominadas accediloOs accedilos carbono satildeo os tipos mais usados nos quais o aumento de resistecircncia emrelaccedilatildeo ao ferro puro eacute produzido pelo carbono e em menor escala pelo manganecircs Eles contecircm as seguintes porcentagens maacuteximas de elementos adicionaisDe acordo com a NBR 6215 - Produtos Sideruacutergicos accedilo-carbono eacute aquele queconteacutem elementos de liga em teores residuais maacuteximos admissiacuteveis

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Com teores de Si e Mn obedecendo os limites maacuteximos de 060 e 165respectivamenteEm funccedilatildeo do teor nominal de carbono os accedilos-carbono podem ser divididos emtrecircs categorias

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O aumento do teor de carbono produz reduccedilatildeo na ductilidade o que acarretaproblemas na soldagem No entanto os accedilos-carbono com ateacute 030 de carbono (baixo carbono) podem ser soldados sem precauccedilotildees especiais sendo tambeacutem os mais adequados agrave construccedilatildeo civilA tabela a seguir resume as principais caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees dos accedilos carbono

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)As normas de dimensionamento (NBR 8800 AISCLRFD e AISIJLRFD) fornecemdiversos tipos de accedilos que podem ser especificados nos projetos estruturais Seratildeodestacados os principais1048633 ASTM A-36 - especificado pela American Society for Testing and Materials(ASTM) eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis soldados e laminados sendoproduzido com espessuras maiores do que 457mm1048633 NBR 6648CG-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfissoldados e o que mais se assemelha ao anterior1048633 NBR 7007MR-250 - eacute utilizado para a fabricaccedilatildeo de perfis laminados sendosemelhante ao ASTM A-361048633 ASTM A-570 - eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis formados a frio sendoproduzido com espessuras menores do que 584mm1048633 NBR 6650CF-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfisformados a frio e o que mais se assemelha ao anteriorA seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)A seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 2: Estrutura do Aço

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ESTRUTURAS METALICAS -Propriedades dos Materiais

1 INTRODUCcedilAtildeOAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como no campo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOSAs composiccedilotildees quiacutemicas determinam muitas das caracteriacutesticas importantes dosaccedilos para aplicaccedilotildees estruturais Os elementos de liga circunstancialmente jaacute aparecem no ferro-gusa como parte integrante do mineacuterio de ferro ou entatildeo satildeo adicionados durante o processo de produccedilatildeo do accedilo A composiccedilatildeo quiacutemica de cada tipo de accedilo eacute analisada em duas situaccedilotildees composiccedilatildeo do accedilo na panela e composiccedilatildeo do produto acabado (lingotado) geralmente de uma situaccedilatildeo para outra haacute pequenas diferenccedilas no resultado da anaacuteliseA seguir seraacute descrita a influecircncia dos principais elementos de liga noestabelecimento das caracteriacutesticas dos accedilos estruturais ressalvando que os efeitos de dois ou mais elementos usados simultaneamente podem ser diferentes dos efeitos de adiccedilotildees desses elementos isoladamentea) Carbono (C) o aumento do teor de carbono constitui a maneira mais econocircmica para obtenccedilatildeo da resistecircncia mecacircnica nos accedilos atuando primordialmente no limite de resistecircncia Por outro lado prejudica sensivelmente a ductilidade (em especial odobramento) e a tenacidade Teores elevados de carbono comprometem asoldabilidade e diminuem a resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica (o teor de carbono eacuteusualmente limitado a 020 nos accedilos resistentes a corrosatildeo atmosfeacuterica)

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOSOBS a cada 001 de aumento de teor de carbono o limite de escoamento eacute elevado em aproximadamente 035 MPaContudo aleacutem dos inconvenientes jaacute citados haacute o aumento da suscetibilidade aoenvelhecimento Assim o teor de carbono nos accedilos estruturais eacute limitado em 03 nomaacuteximo podendo ser reduzido em funccedilatildeo de outros elementos de liga presentesb) Manganecircs (Mn) eacute usado praticamente em todo accedilo comercial O aumento de teor de manganecircs eacute tambeacutem uma maneira segura de melhorar a resistecircncia mecacircnicaaumentando especialmente sobre o limite de escoamento e a resistecircncia agrave fadigaPrejudica a soldabilidade sendo poreacutem menos prejudicial que o carbono sua influecircncia sobre a ductilidade eacute levemente desfavoraacutevel pouco atuando sobre aresistecircncia agrave corrosatildeoc) Siliacutecio (Si) eacute usado como desoxidante do accedilo Favorece sensivelmente a resistecircncia mecacircnica (limite de escoamento e de resistecircncia) e a resistecircncia agrave corrosatildeo reduzindo poreacutem a soldabilidaded) Foacutesforo (P) aumenta o limite de resistecircncia favorece a resistecircncia agrave corrosatildeo e adureza prejudicando contudo a ductilidade e a soldabilidade Quando ultrapassacertos teores o foacutesforo torna o accedilo quebradiccedilo

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

e) Enxofre (S) eacute extremamente prejudicial aos accedilos Desfavorece a ductilidade emespecial o dobramento transversal e reduz a soldabilidade Nos accedilos comuns o teorde enxofre eacute limitado a valores abaixo de 005f) Cobre (Cu) aumenta de forma sensiacutevel a resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica dos accedilos em adiccedilotildees de ateacute 035 Aumenta tambeacutem a resistecircncia agrave fadiga mas reduzem de forma discreta a ductilidade a tenacidade e soldabilidadeg) Niacutequel (Ni) aumenta a resistecircncia mecacircnica a tenacidade e resistecircncia agrave corrosatildeo Reduz a soldabilidadeh) Cromo (Cr) aumenta a resistecircncia mecacircnica agrave abrasatildeo e agrave corrosatildeo atmosfeacutericaReduz poreacutem a soldabilidadeO cromo melhora o desempenho do accedilo a temperaturas elevadasi) Nioacutebio (Nb) eacute um elemento muito interessante quando se deseja elevada resistecircncia mecacircnica e boa soldabilidade teores baixiacutessimos deste elemento permitem aumentar o limite de resistecircncia e de forma notoacuteria o limite de escoamento Eacute um componente quase obrigatoacuterio nos accedilos de alta resistecircncia e baixa liga aleacutem de natildeo prejudicar a soldabilidade permite a diminuiccedilatildeo dos teores de carbono e de manganecircs melhorando portanto a soldabilidade e a tenacidade Entretanto o seu efeito sobre a ductilidade eacute desfavoraacutevelj) Titacircnio (Ti) aumenta o limite de resistecircncia a resistecircncia agrave abrasatildeo e melhora odesempenho do accedilo a temperaturas elevadas Eacute utilizado tambeacutem quando se pretende evitar o envelhecimento precoce

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOSO accedilo eacute um composto que consiste quase totalmente de ferro (aprox 98) compequenas quantidades de carbono siliacutecio enxofre foacutesforo manganecircs etc O teor decarbono eacute o material que exerce o maior efeito nas propriedades do accedilo podendo variar de 0 a 17Existe uma grande variedade de formas e de tipos de accedilos disponiacuteveis o quedecorre da necessidade de continua adequaccedilatildeo do produto agraves exigecircncias de aplicaccedilotildees especiacuteficas que vatildeo surgindo no mercado seja pelo controle da composiccedilatildeo quiacutemica seja pela garantia das propriedades mecacircnicas requeridas ou ainda por sua forma final (chapas perfis tubos barras etc)Para a utilizaccedilatildeo na construccedilatildeo civil onde suas propriedades satildeo bem definidas ointeresse maior recai sobre os chamados accedilos estruturais termo designativo de todos os accedilos que devido agrave sua alta resistecircncia mecacircnica (comparada com qualquer material disponiacutevel) ductilidade (capacidade que o accedilo tecircm de se deformar antes da ruptura) e outras propriedades satildeo adequados para utilizaccedilatildeo em elementos que suportam cargasOs accedilos utilizados em estruturas satildeo divididos em dois grupos accedilos carbono e accedilos de baixa liga)

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O elemento ferro natildeo apresenta propriedades adequadas para o empregoindustrial Eacute necessaacuterio estar composto com outros elementos formando ligas As ligas com predominacircncia de ferro satildeo denominadas accediloOs accedilos carbono satildeo os tipos mais usados nos quais o aumento de resistecircncia emrelaccedilatildeo ao ferro puro eacute produzido pelo carbono e em menor escala pelo manganecircs Eles contecircm as seguintes porcentagens maacuteximas de elementos adicionaisDe acordo com a NBR 6215 - Produtos Sideruacutergicos accedilo-carbono eacute aquele queconteacutem elementos de liga em teores residuais maacuteximos admissiacuteveis

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Com teores de Si e Mn obedecendo os limites maacuteximos de 060 e 165respectivamenteEm funccedilatildeo do teor nominal de carbono os accedilos-carbono podem ser divididos emtrecircs categorias

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O aumento do teor de carbono produz reduccedilatildeo na ductilidade o que acarretaproblemas na soldagem No entanto os accedilos-carbono com ateacute 030 de carbono (baixo carbono) podem ser soldados sem precauccedilotildees especiais sendo tambeacutem os mais adequados agrave construccedilatildeo civilA tabela a seguir resume as principais caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees dos accedilos carbono

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)As normas de dimensionamento (NBR 8800 AISCLRFD e AISIJLRFD) fornecemdiversos tipos de accedilos que podem ser especificados nos projetos estruturais Seratildeodestacados os principais1048633 ASTM A-36 - especificado pela American Society for Testing and Materials(ASTM) eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis soldados e laminados sendoproduzido com espessuras maiores do que 457mm1048633 NBR 6648CG-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfissoldados e o que mais se assemelha ao anterior1048633 NBR 7007MR-250 - eacute utilizado para a fabricaccedilatildeo de perfis laminados sendosemelhante ao ASTM A-361048633 ASTM A-570 - eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis formados a frio sendoproduzido com espessuras menores do que 584mm1048633 NBR 6650CF-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfisformados a frio e o que mais se assemelha ao anteriorA seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)A seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 3: Estrutura do Aço

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1 INTRODUCcedilAtildeOAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como no campo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOSAs composiccedilotildees quiacutemicas determinam muitas das caracteriacutesticas importantes dosaccedilos para aplicaccedilotildees estruturais Os elementos de liga circunstancialmente jaacute aparecem no ferro-gusa como parte integrante do mineacuterio de ferro ou entatildeo satildeo adicionados durante o processo de produccedilatildeo do accedilo A composiccedilatildeo quiacutemica de cada tipo de accedilo eacute analisada em duas situaccedilotildees composiccedilatildeo do accedilo na panela e composiccedilatildeo do produto acabado (lingotado) geralmente de uma situaccedilatildeo para outra haacute pequenas diferenccedilas no resultado da anaacuteliseA seguir seraacute descrita a influecircncia dos principais elementos de liga noestabelecimento das caracteriacutesticas dos accedilos estruturais ressalvando que os efeitos de dois ou mais elementos usados simultaneamente podem ser diferentes dos efeitos de adiccedilotildees desses elementos isoladamentea) Carbono (C) o aumento do teor de carbono constitui a maneira mais econocircmica para obtenccedilatildeo da resistecircncia mecacircnica nos accedilos atuando primordialmente no limite de resistecircncia Por outro lado prejudica sensivelmente a ductilidade (em especial odobramento) e a tenacidade Teores elevados de carbono comprometem asoldabilidade e diminuem a resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica (o teor de carbono eacuteusualmente limitado a 020 nos accedilos resistentes a corrosatildeo atmosfeacuterica)

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOSOBS a cada 001 de aumento de teor de carbono o limite de escoamento eacute elevado em aproximadamente 035 MPaContudo aleacutem dos inconvenientes jaacute citados haacute o aumento da suscetibilidade aoenvelhecimento Assim o teor de carbono nos accedilos estruturais eacute limitado em 03 nomaacuteximo podendo ser reduzido em funccedilatildeo de outros elementos de liga presentesb) Manganecircs (Mn) eacute usado praticamente em todo accedilo comercial O aumento de teor de manganecircs eacute tambeacutem uma maneira segura de melhorar a resistecircncia mecacircnicaaumentando especialmente sobre o limite de escoamento e a resistecircncia agrave fadigaPrejudica a soldabilidade sendo poreacutem menos prejudicial que o carbono sua influecircncia sobre a ductilidade eacute levemente desfavoraacutevel pouco atuando sobre aresistecircncia agrave corrosatildeoc) Siliacutecio (Si) eacute usado como desoxidante do accedilo Favorece sensivelmente a resistecircncia mecacircnica (limite de escoamento e de resistecircncia) e a resistecircncia agrave corrosatildeo reduzindo poreacutem a soldabilidaded) Foacutesforo (P) aumenta o limite de resistecircncia favorece a resistecircncia agrave corrosatildeo e adureza prejudicando contudo a ductilidade e a soldabilidade Quando ultrapassacertos teores o foacutesforo torna o accedilo quebradiccedilo

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

e) Enxofre (S) eacute extremamente prejudicial aos accedilos Desfavorece a ductilidade emespecial o dobramento transversal e reduz a soldabilidade Nos accedilos comuns o teorde enxofre eacute limitado a valores abaixo de 005f) Cobre (Cu) aumenta de forma sensiacutevel a resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica dos accedilos em adiccedilotildees de ateacute 035 Aumenta tambeacutem a resistecircncia agrave fadiga mas reduzem de forma discreta a ductilidade a tenacidade e soldabilidadeg) Niacutequel (Ni) aumenta a resistecircncia mecacircnica a tenacidade e resistecircncia agrave corrosatildeo Reduz a soldabilidadeh) Cromo (Cr) aumenta a resistecircncia mecacircnica agrave abrasatildeo e agrave corrosatildeo atmosfeacutericaReduz poreacutem a soldabilidadeO cromo melhora o desempenho do accedilo a temperaturas elevadasi) Nioacutebio (Nb) eacute um elemento muito interessante quando se deseja elevada resistecircncia mecacircnica e boa soldabilidade teores baixiacutessimos deste elemento permitem aumentar o limite de resistecircncia e de forma notoacuteria o limite de escoamento Eacute um componente quase obrigatoacuterio nos accedilos de alta resistecircncia e baixa liga aleacutem de natildeo prejudicar a soldabilidade permite a diminuiccedilatildeo dos teores de carbono e de manganecircs melhorando portanto a soldabilidade e a tenacidade Entretanto o seu efeito sobre a ductilidade eacute desfavoraacutevelj) Titacircnio (Ti) aumenta o limite de resistecircncia a resistecircncia agrave abrasatildeo e melhora odesempenho do accedilo a temperaturas elevadas Eacute utilizado tambeacutem quando se pretende evitar o envelhecimento precoce

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOSO accedilo eacute um composto que consiste quase totalmente de ferro (aprox 98) compequenas quantidades de carbono siliacutecio enxofre foacutesforo manganecircs etc O teor decarbono eacute o material que exerce o maior efeito nas propriedades do accedilo podendo variar de 0 a 17Existe uma grande variedade de formas e de tipos de accedilos disponiacuteveis o quedecorre da necessidade de continua adequaccedilatildeo do produto agraves exigecircncias de aplicaccedilotildees especiacuteficas que vatildeo surgindo no mercado seja pelo controle da composiccedilatildeo quiacutemica seja pela garantia das propriedades mecacircnicas requeridas ou ainda por sua forma final (chapas perfis tubos barras etc)Para a utilizaccedilatildeo na construccedilatildeo civil onde suas propriedades satildeo bem definidas ointeresse maior recai sobre os chamados accedilos estruturais termo designativo de todos os accedilos que devido agrave sua alta resistecircncia mecacircnica (comparada com qualquer material disponiacutevel) ductilidade (capacidade que o accedilo tecircm de se deformar antes da ruptura) e outras propriedades satildeo adequados para utilizaccedilatildeo em elementos que suportam cargasOs accedilos utilizados em estruturas satildeo divididos em dois grupos accedilos carbono e accedilos de baixa liga)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O elemento ferro natildeo apresenta propriedades adequadas para o empregoindustrial Eacute necessaacuterio estar composto com outros elementos formando ligas As ligas com predominacircncia de ferro satildeo denominadas accediloOs accedilos carbono satildeo os tipos mais usados nos quais o aumento de resistecircncia emrelaccedilatildeo ao ferro puro eacute produzido pelo carbono e em menor escala pelo manganecircs Eles contecircm as seguintes porcentagens maacuteximas de elementos adicionaisDe acordo com a NBR 6215 - Produtos Sideruacutergicos accedilo-carbono eacute aquele queconteacutem elementos de liga em teores residuais maacuteximos admissiacuteveis

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Com teores de Si e Mn obedecendo os limites maacuteximos de 060 e 165respectivamenteEm funccedilatildeo do teor nominal de carbono os accedilos-carbono podem ser divididos emtrecircs categorias

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O aumento do teor de carbono produz reduccedilatildeo na ductilidade o que acarretaproblemas na soldagem No entanto os accedilos-carbono com ateacute 030 de carbono (baixo carbono) podem ser soldados sem precauccedilotildees especiais sendo tambeacutem os mais adequados agrave construccedilatildeo civilA tabela a seguir resume as principais caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees dos accedilos carbono

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)As normas de dimensionamento (NBR 8800 AISCLRFD e AISIJLRFD) fornecemdiversos tipos de accedilos que podem ser especificados nos projetos estruturais Seratildeodestacados os principais1048633 ASTM A-36 - especificado pela American Society for Testing and Materials(ASTM) eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis soldados e laminados sendoproduzido com espessuras maiores do que 457mm1048633 NBR 6648CG-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfissoldados e o que mais se assemelha ao anterior1048633 NBR 7007MR-250 - eacute utilizado para a fabricaccedilatildeo de perfis laminados sendosemelhante ao ASTM A-361048633 ASTM A-570 - eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis formados a frio sendoproduzido com espessuras menores do que 584mm1048633 NBR 6650CF-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfisformados a frio e o que mais se assemelha ao anteriorA seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)A seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 4: Estrutura do Aço

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1 INTRODUCcedilAtildeOAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como no campo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOSAs composiccedilotildees quiacutemicas determinam muitas das caracteriacutesticas importantes dosaccedilos para aplicaccedilotildees estruturais Os elementos de liga circunstancialmente jaacute aparecem no ferro-gusa como parte integrante do mineacuterio de ferro ou entatildeo satildeo adicionados durante o processo de produccedilatildeo do accedilo A composiccedilatildeo quiacutemica de cada tipo de accedilo eacute analisada em duas situaccedilotildees composiccedilatildeo do accedilo na panela e composiccedilatildeo do produto acabado (lingotado) geralmente de uma situaccedilatildeo para outra haacute pequenas diferenccedilas no resultado da anaacuteliseA seguir seraacute descrita a influecircncia dos principais elementos de liga noestabelecimento das caracteriacutesticas dos accedilos estruturais ressalvando que os efeitos de dois ou mais elementos usados simultaneamente podem ser diferentes dos efeitos de adiccedilotildees desses elementos isoladamentea) Carbono (C) o aumento do teor de carbono constitui a maneira mais econocircmica para obtenccedilatildeo da resistecircncia mecacircnica nos accedilos atuando primordialmente no limite de resistecircncia Por outro lado prejudica sensivelmente a ductilidade (em especial odobramento) e a tenacidade Teores elevados de carbono comprometem asoldabilidade e diminuem a resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica (o teor de carbono eacuteusualmente limitado a 020 nos accedilos resistentes a corrosatildeo atmosfeacuterica)

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOSOBS a cada 001 de aumento de teor de carbono o limite de escoamento eacute elevado em aproximadamente 035 MPaContudo aleacutem dos inconvenientes jaacute citados haacute o aumento da suscetibilidade aoenvelhecimento Assim o teor de carbono nos accedilos estruturais eacute limitado em 03 nomaacuteximo podendo ser reduzido em funccedilatildeo de outros elementos de liga presentesb) Manganecircs (Mn) eacute usado praticamente em todo accedilo comercial O aumento de teor de manganecircs eacute tambeacutem uma maneira segura de melhorar a resistecircncia mecacircnicaaumentando especialmente sobre o limite de escoamento e a resistecircncia agrave fadigaPrejudica a soldabilidade sendo poreacutem menos prejudicial que o carbono sua influecircncia sobre a ductilidade eacute levemente desfavoraacutevel pouco atuando sobre aresistecircncia agrave corrosatildeoc) Siliacutecio (Si) eacute usado como desoxidante do accedilo Favorece sensivelmente a resistecircncia mecacircnica (limite de escoamento e de resistecircncia) e a resistecircncia agrave corrosatildeo reduzindo poreacutem a soldabilidaded) Foacutesforo (P) aumenta o limite de resistecircncia favorece a resistecircncia agrave corrosatildeo e adureza prejudicando contudo a ductilidade e a soldabilidade Quando ultrapassacertos teores o foacutesforo torna o accedilo quebradiccedilo

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

e) Enxofre (S) eacute extremamente prejudicial aos accedilos Desfavorece a ductilidade emespecial o dobramento transversal e reduz a soldabilidade Nos accedilos comuns o teorde enxofre eacute limitado a valores abaixo de 005f) Cobre (Cu) aumenta de forma sensiacutevel a resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica dos accedilos em adiccedilotildees de ateacute 035 Aumenta tambeacutem a resistecircncia agrave fadiga mas reduzem de forma discreta a ductilidade a tenacidade e soldabilidadeg) Niacutequel (Ni) aumenta a resistecircncia mecacircnica a tenacidade e resistecircncia agrave corrosatildeo Reduz a soldabilidadeh) Cromo (Cr) aumenta a resistecircncia mecacircnica agrave abrasatildeo e agrave corrosatildeo atmosfeacutericaReduz poreacutem a soldabilidadeO cromo melhora o desempenho do accedilo a temperaturas elevadasi) Nioacutebio (Nb) eacute um elemento muito interessante quando se deseja elevada resistecircncia mecacircnica e boa soldabilidade teores baixiacutessimos deste elemento permitem aumentar o limite de resistecircncia e de forma notoacuteria o limite de escoamento Eacute um componente quase obrigatoacuterio nos accedilos de alta resistecircncia e baixa liga aleacutem de natildeo prejudicar a soldabilidade permite a diminuiccedilatildeo dos teores de carbono e de manganecircs melhorando portanto a soldabilidade e a tenacidade Entretanto o seu efeito sobre a ductilidade eacute desfavoraacutevelj) Titacircnio (Ti) aumenta o limite de resistecircncia a resistecircncia agrave abrasatildeo e melhora odesempenho do accedilo a temperaturas elevadas Eacute utilizado tambeacutem quando se pretende evitar o envelhecimento precoce

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOSO accedilo eacute um composto que consiste quase totalmente de ferro (aprox 98) compequenas quantidades de carbono siliacutecio enxofre foacutesforo manganecircs etc O teor decarbono eacute o material que exerce o maior efeito nas propriedades do accedilo podendo variar de 0 a 17Existe uma grande variedade de formas e de tipos de accedilos disponiacuteveis o quedecorre da necessidade de continua adequaccedilatildeo do produto agraves exigecircncias de aplicaccedilotildees especiacuteficas que vatildeo surgindo no mercado seja pelo controle da composiccedilatildeo quiacutemica seja pela garantia das propriedades mecacircnicas requeridas ou ainda por sua forma final (chapas perfis tubos barras etc)Para a utilizaccedilatildeo na construccedilatildeo civil onde suas propriedades satildeo bem definidas ointeresse maior recai sobre os chamados accedilos estruturais termo designativo de todos os accedilos que devido agrave sua alta resistecircncia mecacircnica (comparada com qualquer material disponiacutevel) ductilidade (capacidade que o accedilo tecircm de se deformar antes da ruptura) e outras propriedades satildeo adequados para utilizaccedilatildeo em elementos que suportam cargasOs accedilos utilizados em estruturas satildeo divididos em dois grupos accedilos carbono e accedilos de baixa liga)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O elemento ferro natildeo apresenta propriedades adequadas para o empregoindustrial Eacute necessaacuterio estar composto com outros elementos formando ligas As ligas com predominacircncia de ferro satildeo denominadas accediloOs accedilos carbono satildeo os tipos mais usados nos quais o aumento de resistecircncia emrelaccedilatildeo ao ferro puro eacute produzido pelo carbono e em menor escala pelo manganecircs Eles contecircm as seguintes porcentagens maacuteximas de elementos adicionaisDe acordo com a NBR 6215 - Produtos Sideruacutergicos accedilo-carbono eacute aquele queconteacutem elementos de liga em teores residuais maacuteximos admissiacuteveis

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Com teores de Si e Mn obedecendo os limites maacuteximos de 060 e 165respectivamenteEm funccedilatildeo do teor nominal de carbono os accedilos-carbono podem ser divididos emtrecircs categorias

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O aumento do teor de carbono produz reduccedilatildeo na ductilidade o que acarretaproblemas na soldagem No entanto os accedilos-carbono com ateacute 030 de carbono (baixo carbono) podem ser soldados sem precauccedilotildees especiais sendo tambeacutem os mais adequados agrave construccedilatildeo civilA tabela a seguir resume as principais caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees dos accedilos carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)As normas de dimensionamento (NBR 8800 AISCLRFD e AISIJLRFD) fornecemdiversos tipos de accedilos que podem ser especificados nos projetos estruturais Seratildeodestacados os principais1048633 ASTM A-36 - especificado pela American Society for Testing and Materials(ASTM) eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis soldados e laminados sendoproduzido com espessuras maiores do que 457mm1048633 NBR 6648CG-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfissoldados e o que mais se assemelha ao anterior1048633 NBR 7007MR-250 - eacute utilizado para a fabricaccedilatildeo de perfis laminados sendosemelhante ao ASTM A-361048633 ASTM A-570 - eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis formados a frio sendoproduzido com espessuras menores do que 584mm1048633 NBR 6650CF-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfisformados a frio e o que mais se assemelha ao anteriorA seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)A seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOSAs composiccedilotildees quiacutemicas determinam muitas das caracteriacutesticas importantes dosaccedilos para aplicaccedilotildees estruturais Os elementos de liga circunstancialmente jaacute aparecem no ferro-gusa como parte integrante do mineacuterio de ferro ou entatildeo satildeo adicionados durante o processo de produccedilatildeo do accedilo A composiccedilatildeo quiacutemica de cada tipo de accedilo eacute analisada em duas situaccedilotildees composiccedilatildeo do accedilo na panela e composiccedilatildeo do produto acabado (lingotado) geralmente de uma situaccedilatildeo para outra haacute pequenas diferenccedilas no resultado da anaacuteliseA seguir seraacute descrita a influecircncia dos principais elementos de liga noestabelecimento das caracteriacutesticas dos accedilos estruturais ressalvando que os efeitos de dois ou mais elementos usados simultaneamente podem ser diferentes dos efeitos de adiccedilotildees desses elementos isoladamentea) Carbono (C) o aumento do teor de carbono constitui a maneira mais econocircmica para obtenccedilatildeo da resistecircncia mecacircnica nos accedilos atuando primordialmente no limite de resistecircncia Por outro lado prejudica sensivelmente a ductilidade (em especial odobramento) e a tenacidade Teores elevados de carbono comprometem asoldabilidade e diminuem a resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica (o teor de carbono eacuteusualmente limitado a 020 nos accedilos resistentes a corrosatildeo atmosfeacuterica)

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOSOBS a cada 001 de aumento de teor de carbono o limite de escoamento eacute elevado em aproximadamente 035 MPaContudo aleacutem dos inconvenientes jaacute citados haacute o aumento da suscetibilidade aoenvelhecimento Assim o teor de carbono nos accedilos estruturais eacute limitado em 03 nomaacuteximo podendo ser reduzido em funccedilatildeo de outros elementos de liga presentesb) Manganecircs (Mn) eacute usado praticamente em todo accedilo comercial O aumento de teor de manganecircs eacute tambeacutem uma maneira segura de melhorar a resistecircncia mecacircnicaaumentando especialmente sobre o limite de escoamento e a resistecircncia agrave fadigaPrejudica a soldabilidade sendo poreacutem menos prejudicial que o carbono sua influecircncia sobre a ductilidade eacute levemente desfavoraacutevel pouco atuando sobre aresistecircncia agrave corrosatildeoc) Siliacutecio (Si) eacute usado como desoxidante do accedilo Favorece sensivelmente a resistecircncia mecacircnica (limite de escoamento e de resistecircncia) e a resistecircncia agrave corrosatildeo reduzindo poreacutem a soldabilidaded) Foacutesforo (P) aumenta o limite de resistecircncia favorece a resistecircncia agrave corrosatildeo e adureza prejudicando contudo a ductilidade e a soldabilidade Quando ultrapassacertos teores o foacutesforo torna o accedilo quebradiccedilo

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

e) Enxofre (S) eacute extremamente prejudicial aos accedilos Desfavorece a ductilidade emespecial o dobramento transversal e reduz a soldabilidade Nos accedilos comuns o teorde enxofre eacute limitado a valores abaixo de 005f) Cobre (Cu) aumenta de forma sensiacutevel a resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica dos accedilos em adiccedilotildees de ateacute 035 Aumenta tambeacutem a resistecircncia agrave fadiga mas reduzem de forma discreta a ductilidade a tenacidade e soldabilidadeg) Niacutequel (Ni) aumenta a resistecircncia mecacircnica a tenacidade e resistecircncia agrave corrosatildeo Reduz a soldabilidadeh) Cromo (Cr) aumenta a resistecircncia mecacircnica agrave abrasatildeo e agrave corrosatildeo atmosfeacutericaReduz poreacutem a soldabilidadeO cromo melhora o desempenho do accedilo a temperaturas elevadasi) Nioacutebio (Nb) eacute um elemento muito interessante quando se deseja elevada resistecircncia mecacircnica e boa soldabilidade teores baixiacutessimos deste elemento permitem aumentar o limite de resistecircncia e de forma notoacuteria o limite de escoamento Eacute um componente quase obrigatoacuterio nos accedilos de alta resistecircncia e baixa liga aleacutem de natildeo prejudicar a soldabilidade permite a diminuiccedilatildeo dos teores de carbono e de manganecircs melhorando portanto a soldabilidade e a tenacidade Entretanto o seu efeito sobre a ductilidade eacute desfavoraacutevelj) Titacircnio (Ti) aumenta o limite de resistecircncia a resistecircncia agrave abrasatildeo e melhora odesempenho do accedilo a temperaturas elevadas Eacute utilizado tambeacutem quando se pretende evitar o envelhecimento precoce

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOSO accedilo eacute um composto que consiste quase totalmente de ferro (aprox 98) compequenas quantidades de carbono siliacutecio enxofre foacutesforo manganecircs etc O teor decarbono eacute o material que exerce o maior efeito nas propriedades do accedilo podendo variar de 0 a 17Existe uma grande variedade de formas e de tipos de accedilos disponiacuteveis o quedecorre da necessidade de continua adequaccedilatildeo do produto agraves exigecircncias de aplicaccedilotildees especiacuteficas que vatildeo surgindo no mercado seja pelo controle da composiccedilatildeo quiacutemica seja pela garantia das propriedades mecacircnicas requeridas ou ainda por sua forma final (chapas perfis tubos barras etc)Para a utilizaccedilatildeo na construccedilatildeo civil onde suas propriedades satildeo bem definidas ointeresse maior recai sobre os chamados accedilos estruturais termo designativo de todos os accedilos que devido agrave sua alta resistecircncia mecacircnica (comparada com qualquer material disponiacutevel) ductilidade (capacidade que o accedilo tecircm de se deformar antes da ruptura) e outras propriedades satildeo adequados para utilizaccedilatildeo em elementos que suportam cargasOs accedilos utilizados em estruturas satildeo divididos em dois grupos accedilos carbono e accedilos de baixa liga)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O elemento ferro natildeo apresenta propriedades adequadas para o empregoindustrial Eacute necessaacuterio estar composto com outros elementos formando ligas As ligas com predominacircncia de ferro satildeo denominadas accediloOs accedilos carbono satildeo os tipos mais usados nos quais o aumento de resistecircncia emrelaccedilatildeo ao ferro puro eacute produzido pelo carbono e em menor escala pelo manganecircs Eles contecircm as seguintes porcentagens maacuteximas de elementos adicionaisDe acordo com a NBR 6215 - Produtos Sideruacutergicos accedilo-carbono eacute aquele queconteacutem elementos de liga em teores residuais maacuteximos admissiacuteveis

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Com teores de Si e Mn obedecendo os limites maacuteximos de 060 e 165respectivamenteEm funccedilatildeo do teor nominal de carbono os accedilos-carbono podem ser divididos emtrecircs categorias

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O aumento do teor de carbono produz reduccedilatildeo na ductilidade o que acarretaproblemas na soldagem No entanto os accedilos-carbono com ateacute 030 de carbono (baixo carbono) podem ser soldados sem precauccedilotildees especiais sendo tambeacutem os mais adequados agrave construccedilatildeo civilA tabela a seguir resume as principais caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees dos accedilos carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)As normas de dimensionamento (NBR 8800 AISCLRFD e AISIJLRFD) fornecemdiversos tipos de accedilos que podem ser especificados nos projetos estruturais Seratildeodestacados os principais1048633 ASTM A-36 - especificado pela American Society for Testing and Materials(ASTM) eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis soldados e laminados sendoproduzido com espessuras maiores do que 457mm1048633 NBR 6648CG-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfissoldados e o que mais se assemelha ao anterior1048633 NBR 7007MR-250 - eacute utilizado para a fabricaccedilatildeo de perfis laminados sendosemelhante ao ASTM A-361048633 ASTM A-570 - eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis formados a frio sendoproduzido com espessuras menores do que 584mm1048633 NBR 6650CF-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfisformados a frio e o que mais se assemelha ao anteriorA seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)A seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 6: Estrutura do Aço

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOSOBS a cada 001 de aumento de teor de carbono o limite de escoamento eacute elevado em aproximadamente 035 MPaContudo aleacutem dos inconvenientes jaacute citados haacute o aumento da suscetibilidade aoenvelhecimento Assim o teor de carbono nos accedilos estruturais eacute limitado em 03 nomaacuteximo podendo ser reduzido em funccedilatildeo de outros elementos de liga presentesb) Manganecircs (Mn) eacute usado praticamente em todo accedilo comercial O aumento de teor de manganecircs eacute tambeacutem uma maneira segura de melhorar a resistecircncia mecacircnicaaumentando especialmente sobre o limite de escoamento e a resistecircncia agrave fadigaPrejudica a soldabilidade sendo poreacutem menos prejudicial que o carbono sua influecircncia sobre a ductilidade eacute levemente desfavoraacutevel pouco atuando sobre aresistecircncia agrave corrosatildeoc) Siliacutecio (Si) eacute usado como desoxidante do accedilo Favorece sensivelmente a resistecircncia mecacircnica (limite de escoamento e de resistecircncia) e a resistecircncia agrave corrosatildeo reduzindo poreacutem a soldabilidaded) Foacutesforo (P) aumenta o limite de resistecircncia favorece a resistecircncia agrave corrosatildeo e adureza prejudicando contudo a ductilidade e a soldabilidade Quando ultrapassacertos teores o foacutesforo torna o accedilo quebradiccedilo

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

e) Enxofre (S) eacute extremamente prejudicial aos accedilos Desfavorece a ductilidade emespecial o dobramento transversal e reduz a soldabilidade Nos accedilos comuns o teorde enxofre eacute limitado a valores abaixo de 005f) Cobre (Cu) aumenta de forma sensiacutevel a resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica dos accedilos em adiccedilotildees de ateacute 035 Aumenta tambeacutem a resistecircncia agrave fadiga mas reduzem de forma discreta a ductilidade a tenacidade e soldabilidadeg) Niacutequel (Ni) aumenta a resistecircncia mecacircnica a tenacidade e resistecircncia agrave corrosatildeo Reduz a soldabilidadeh) Cromo (Cr) aumenta a resistecircncia mecacircnica agrave abrasatildeo e agrave corrosatildeo atmosfeacutericaReduz poreacutem a soldabilidadeO cromo melhora o desempenho do accedilo a temperaturas elevadasi) Nioacutebio (Nb) eacute um elemento muito interessante quando se deseja elevada resistecircncia mecacircnica e boa soldabilidade teores baixiacutessimos deste elemento permitem aumentar o limite de resistecircncia e de forma notoacuteria o limite de escoamento Eacute um componente quase obrigatoacuterio nos accedilos de alta resistecircncia e baixa liga aleacutem de natildeo prejudicar a soldabilidade permite a diminuiccedilatildeo dos teores de carbono e de manganecircs melhorando portanto a soldabilidade e a tenacidade Entretanto o seu efeito sobre a ductilidade eacute desfavoraacutevelj) Titacircnio (Ti) aumenta o limite de resistecircncia a resistecircncia agrave abrasatildeo e melhora odesempenho do accedilo a temperaturas elevadas Eacute utilizado tambeacutem quando se pretende evitar o envelhecimento precoce

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOSO accedilo eacute um composto que consiste quase totalmente de ferro (aprox 98) compequenas quantidades de carbono siliacutecio enxofre foacutesforo manganecircs etc O teor decarbono eacute o material que exerce o maior efeito nas propriedades do accedilo podendo variar de 0 a 17Existe uma grande variedade de formas e de tipos de accedilos disponiacuteveis o quedecorre da necessidade de continua adequaccedilatildeo do produto agraves exigecircncias de aplicaccedilotildees especiacuteficas que vatildeo surgindo no mercado seja pelo controle da composiccedilatildeo quiacutemica seja pela garantia das propriedades mecacircnicas requeridas ou ainda por sua forma final (chapas perfis tubos barras etc)Para a utilizaccedilatildeo na construccedilatildeo civil onde suas propriedades satildeo bem definidas ointeresse maior recai sobre os chamados accedilos estruturais termo designativo de todos os accedilos que devido agrave sua alta resistecircncia mecacircnica (comparada com qualquer material disponiacutevel) ductilidade (capacidade que o accedilo tecircm de se deformar antes da ruptura) e outras propriedades satildeo adequados para utilizaccedilatildeo em elementos que suportam cargasOs accedilos utilizados em estruturas satildeo divididos em dois grupos accedilos carbono e accedilos de baixa liga)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O elemento ferro natildeo apresenta propriedades adequadas para o empregoindustrial Eacute necessaacuterio estar composto com outros elementos formando ligas As ligas com predominacircncia de ferro satildeo denominadas accediloOs accedilos carbono satildeo os tipos mais usados nos quais o aumento de resistecircncia emrelaccedilatildeo ao ferro puro eacute produzido pelo carbono e em menor escala pelo manganecircs Eles contecircm as seguintes porcentagens maacuteximas de elementos adicionaisDe acordo com a NBR 6215 - Produtos Sideruacutergicos accedilo-carbono eacute aquele queconteacutem elementos de liga em teores residuais maacuteximos admissiacuteveis

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Com teores de Si e Mn obedecendo os limites maacuteximos de 060 e 165respectivamenteEm funccedilatildeo do teor nominal de carbono os accedilos-carbono podem ser divididos emtrecircs categorias

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O aumento do teor de carbono produz reduccedilatildeo na ductilidade o que acarretaproblemas na soldagem No entanto os accedilos-carbono com ateacute 030 de carbono (baixo carbono) podem ser soldados sem precauccedilotildees especiais sendo tambeacutem os mais adequados agrave construccedilatildeo civilA tabela a seguir resume as principais caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees dos accedilos carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)As normas de dimensionamento (NBR 8800 AISCLRFD e AISIJLRFD) fornecemdiversos tipos de accedilos que podem ser especificados nos projetos estruturais Seratildeodestacados os principais1048633 ASTM A-36 - especificado pela American Society for Testing and Materials(ASTM) eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis soldados e laminados sendoproduzido com espessuras maiores do que 457mm1048633 NBR 6648CG-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfissoldados e o que mais se assemelha ao anterior1048633 NBR 7007MR-250 - eacute utilizado para a fabricaccedilatildeo de perfis laminados sendosemelhante ao ASTM A-361048633 ASTM A-570 - eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis formados a frio sendoproduzido com espessuras menores do que 584mm1048633 NBR 6650CF-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfisformados a frio e o que mais se assemelha ao anteriorA seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)A seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 7: Estrutura do Aço

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

e) Enxofre (S) eacute extremamente prejudicial aos accedilos Desfavorece a ductilidade emespecial o dobramento transversal e reduz a soldabilidade Nos accedilos comuns o teorde enxofre eacute limitado a valores abaixo de 005f) Cobre (Cu) aumenta de forma sensiacutevel a resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica dos accedilos em adiccedilotildees de ateacute 035 Aumenta tambeacutem a resistecircncia agrave fadiga mas reduzem de forma discreta a ductilidade a tenacidade e soldabilidadeg) Niacutequel (Ni) aumenta a resistecircncia mecacircnica a tenacidade e resistecircncia agrave corrosatildeo Reduz a soldabilidadeh) Cromo (Cr) aumenta a resistecircncia mecacircnica agrave abrasatildeo e agrave corrosatildeo atmosfeacutericaReduz poreacutem a soldabilidadeO cromo melhora o desempenho do accedilo a temperaturas elevadasi) Nioacutebio (Nb) eacute um elemento muito interessante quando se deseja elevada resistecircncia mecacircnica e boa soldabilidade teores baixiacutessimos deste elemento permitem aumentar o limite de resistecircncia e de forma notoacuteria o limite de escoamento Eacute um componente quase obrigatoacuterio nos accedilos de alta resistecircncia e baixa liga aleacutem de natildeo prejudicar a soldabilidade permite a diminuiccedilatildeo dos teores de carbono e de manganecircs melhorando portanto a soldabilidade e a tenacidade Entretanto o seu efeito sobre a ductilidade eacute desfavoraacutevelj) Titacircnio (Ti) aumenta o limite de resistecircncia a resistecircncia agrave abrasatildeo e melhora odesempenho do accedilo a temperaturas elevadas Eacute utilizado tambeacutem quando se pretende evitar o envelhecimento precoce

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOSO accedilo eacute um composto que consiste quase totalmente de ferro (aprox 98) compequenas quantidades de carbono siliacutecio enxofre foacutesforo manganecircs etc O teor decarbono eacute o material que exerce o maior efeito nas propriedades do accedilo podendo variar de 0 a 17Existe uma grande variedade de formas e de tipos de accedilos disponiacuteveis o quedecorre da necessidade de continua adequaccedilatildeo do produto agraves exigecircncias de aplicaccedilotildees especiacuteficas que vatildeo surgindo no mercado seja pelo controle da composiccedilatildeo quiacutemica seja pela garantia das propriedades mecacircnicas requeridas ou ainda por sua forma final (chapas perfis tubos barras etc)Para a utilizaccedilatildeo na construccedilatildeo civil onde suas propriedades satildeo bem definidas ointeresse maior recai sobre os chamados accedilos estruturais termo designativo de todos os accedilos que devido agrave sua alta resistecircncia mecacircnica (comparada com qualquer material disponiacutevel) ductilidade (capacidade que o accedilo tecircm de se deformar antes da ruptura) e outras propriedades satildeo adequados para utilizaccedilatildeo em elementos que suportam cargasOs accedilos utilizados em estruturas satildeo divididos em dois grupos accedilos carbono e accedilos de baixa liga)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O elemento ferro natildeo apresenta propriedades adequadas para o empregoindustrial Eacute necessaacuterio estar composto com outros elementos formando ligas As ligas com predominacircncia de ferro satildeo denominadas accediloOs accedilos carbono satildeo os tipos mais usados nos quais o aumento de resistecircncia emrelaccedilatildeo ao ferro puro eacute produzido pelo carbono e em menor escala pelo manganecircs Eles contecircm as seguintes porcentagens maacuteximas de elementos adicionaisDe acordo com a NBR 6215 - Produtos Sideruacutergicos accedilo-carbono eacute aquele queconteacutem elementos de liga em teores residuais maacuteximos admissiacuteveis

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Com teores de Si e Mn obedecendo os limites maacuteximos de 060 e 165respectivamenteEm funccedilatildeo do teor nominal de carbono os accedilos-carbono podem ser divididos emtrecircs categorias

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O aumento do teor de carbono produz reduccedilatildeo na ductilidade o que acarretaproblemas na soldagem No entanto os accedilos-carbono com ateacute 030 de carbono (baixo carbono) podem ser soldados sem precauccedilotildees especiais sendo tambeacutem os mais adequados agrave construccedilatildeo civilA tabela a seguir resume as principais caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees dos accedilos carbono

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)As normas de dimensionamento (NBR 8800 AISCLRFD e AISIJLRFD) fornecemdiversos tipos de accedilos que podem ser especificados nos projetos estruturais Seratildeodestacados os principais1048633 ASTM A-36 - especificado pela American Society for Testing and Materials(ASTM) eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis soldados e laminados sendoproduzido com espessuras maiores do que 457mm1048633 NBR 6648CG-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfissoldados e o que mais se assemelha ao anterior1048633 NBR 7007MR-250 - eacute utilizado para a fabricaccedilatildeo de perfis laminados sendosemelhante ao ASTM A-361048633 ASTM A-570 - eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis formados a frio sendoproduzido com espessuras menores do que 584mm1048633 NBR 6650CF-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfisformados a frio e o que mais se assemelha ao anteriorA seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)A seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 8: Estrutura do Aço

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11 INFLUEcircNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NAS PROPRIEDADES DOS ACcedilOS

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOSO accedilo eacute um composto que consiste quase totalmente de ferro (aprox 98) compequenas quantidades de carbono siliacutecio enxofre foacutesforo manganecircs etc O teor decarbono eacute o material que exerce o maior efeito nas propriedades do accedilo podendo variar de 0 a 17Existe uma grande variedade de formas e de tipos de accedilos disponiacuteveis o quedecorre da necessidade de continua adequaccedilatildeo do produto agraves exigecircncias de aplicaccedilotildees especiacuteficas que vatildeo surgindo no mercado seja pelo controle da composiccedilatildeo quiacutemica seja pela garantia das propriedades mecacircnicas requeridas ou ainda por sua forma final (chapas perfis tubos barras etc)Para a utilizaccedilatildeo na construccedilatildeo civil onde suas propriedades satildeo bem definidas ointeresse maior recai sobre os chamados accedilos estruturais termo designativo de todos os accedilos que devido agrave sua alta resistecircncia mecacircnica (comparada com qualquer material disponiacutevel) ductilidade (capacidade que o accedilo tecircm de se deformar antes da ruptura) e outras propriedades satildeo adequados para utilizaccedilatildeo em elementos que suportam cargasOs accedilos utilizados em estruturas satildeo divididos em dois grupos accedilos carbono e accedilos de baixa liga)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O elemento ferro natildeo apresenta propriedades adequadas para o empregoindustrial Eacute necessaacuterio estar composto com outros elementos formando ligas As ligas com predominacircncia de ferro satildeo denominadas accediloOs accedilos carbono satildeo os tipos mais usados nos quais o aumento de resistecircncia emrelaccedilatildeo ao ferro puro eacute produzido pelo carbono e em menor escala pelo manganecircs Eles contecircm as seguintes porcentagens maacuteximas de elementos adicionaisDe acordo com a NBR 6215 - Produtos Sideruacutergicos accedilo-carbono eacute aquele queconteacutem elementos de liga em teores residuais maacuteximos admissiacuteveis

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Com teores de Si e Mn obedecendo os limites maacuteximos de 060 e 165respectivamenteEm funccedilatildeo do teor nominal de carbono os accedilos-carbono podem ser divididos emtrecircs categorias

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O aumento do teor de carbono produz reduccedilatildeo na ductilidade o que acarretaproblemas na soldagem No entanto os accedilos-carbono com ateacute 030 de carbono (baixo carbono) podem ser soldados sem precauccedilotildees especiais sendo tambeacutem os mais adequados agrave construccedilatildeo civilA tabela a seguir resume as principais caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees dos accedilos carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)As normas de dimensionamento (NBR 8800 AISCLRFD e AISIJLRFD) fornecemdiversos tipos de accedilos que podem ser especificados nos projetos estruturais Seratildeodestacados os principais1048633 ASTM A-36 - especificado pela American Society for Testing and Materials(ASTM) eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis soldados e laminados sendoproduzido com espessuras maiores do que 457mm1048633 NBR 6648CG-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfissoldados e o que mais se assemelha ao anterior1048633 NBR 7007MR-250 - eacute utilizado para a fabricaccedilatildeo de perfis laminados sendosemelhante ao ASTM A-361048633 ASTM A-570 - eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis formados a frio sendoproduzido com espessuras menores do que 584mm1048633 NBR 6650CF-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfisformados a frio e o que mais se assemelha ao anteriorA seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)A seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOSO accedilo eacute um composto que consiste quase totalmente de ferro (aprox 98) compequenas quantidades de carbono siliacutecio enxofre foacutesforo manganecircs etc O teor decarbono eacute o material que exerce o maior efeito nas propriedades do accedilo podendo variar de 0 a 17Existe uma grande variedade de formas e de tipos de accedilos disponiacuteveis o quedecorre da necessidade de continua adequaccedilatildeo do produto agraves exigecircncias de aplicaccedilotildees especiacuteficas que vatildeo surgindo no mercado seja pelo controle da composiccedilatildeo quiacutemica seja pela garantia das propriedades mecacircnicas requeridas ou ainda por sua forma final (chapas perfis tubos barras etc)Para a utilizaccedilatildeo na construccedilatildeo civil onde suas propriedades satildeo bem definidas ointeresse maior recai sobre os chamados accedilos estruturais termo designativo de todos os accedilos que devido agrave sua alta resistecircncia mecacircnica (comparada com qualquer material disponiacutevel) ductilidade (capacidade que o accedilo tecircm de se deformar antes da ruptura) e outras propriedades satildeo adequados para utilizaccedilatildeo em elementos que suportam cargasOs accedilos utilizados em estruturas satildeo divididos em dois grupos accedilos carbono e accedilos de baixa liga)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O elemento ferro natildeo apresenta propriedades adequadas para o empregoindustrial Eacute necessaacuterio estar composto com outros elementos formando ligas As ligas com predominacircncia de ferro satildeo denominadas accediloOs accedilos carbono satildeo os tipos mais usados nos quais o aumento de resistecircncia emrelaccedilatildeo ao ferro puro eacute produzido pelo carbono e em menor escala pelo manganecircs Eles contecircm as seguintes porcentagens maacuteximas de elementos adicionaisDe acordo com a NBR 6215 - Produtos Sideruacutergicos accedilo-carbono eacute aquele queconteacutem elementos de liga em teores residuais maacuteximos admissiacuteveis

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Com teores de Si e Mn obedecendo os limites maacuteximos de 060 e 165respectivamenteEm funccedilatildeo do teor nominal de carbono os accedilos-carbono podem ser divididos emtrecircs categorias

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O aumento do teor de carbono produz reduccedilatildeo na ductilidade o que acarretaproblemas na soldagem No entanto os accedilos-carbono com ateacute 030 de carbono (baixo carbono) podem ser soldados sem precauccedilotildees especiais sendo tambeacutem os mais adequados agrave construccedilatildeo civilA tabela a seguir resume as principais caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees dos accedilos carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)As normas de dimensionamento (NBR 8800 AISCLRFD e AISIJLRFD) fornecemdiversos tipos de accedilos que podem ser especificados nos projetos estruturais Seratildeodestacados os principais1048633 ASTM A-36 - especificado pela American Society for Testing and Materials(ASTM) eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis soldados e laminados sendoproduzido com espessuras maiores do que 457mm1048633 NBR 6648CG-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfissoldados e o que mais se assemelha ao anterior1048633 NBR 7007MR-250 - eacute utilizado para a fabricaccedilatildeo de perfis laminados sendosemelhante ao ASTM A-361048633 ASTM A-570 - eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis formados a frio sendoproduzido com espessuras menores do que 584mm1048633 NBR 6650CF-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfisformados a frio e o que mais se assemelha ao anteriorA seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)A seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 10: Estrutura do Aço

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O elemento ferro natildeo apresenta propriedades adequadas para o empregoindustrial Eacute necessaacuterio estar composto com outros elementos formando ligas As ligas com predominacircncia de ferro satildeo denominadas accediloOs accedilos carbono satildeo os tipos mais usados nos quais o aumento de resistecircncia emrelaccedilatildeo ao ferro puro eacute produzido pelo carbono e em menor escala pelo manganecircs Eles contecircm as seguintes porcentagens maacuteximas de elementos adicionaisDe acordo com a NBR 6215 - Produtos Sideruacutergicos accedilo-carbono eacute aquele queconteacutem elementos de liga em teores residuais maacuteximos admissiacuteveis

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Com teores de Si e Mn obedecendo os limites maacuteximos de 060 e 165respectivamenteEm funccedilatildeo do teor nominal de carbono os accedilos-carbono podem ser divididos emtrecircs categorias

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O aumento do teor de carbono produz reduccedilatildeo na ductilidade o que acarretaproblemas na soldagem No entanto os accedilos-carbono com ateacute 030 de carbono (baixo carbono) podem ser soldados sem precauccedilotildees especiais sendo tambeacutem os mais adequados agrave construccedilatildeo civilA tabela a seguir resume as principais caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees dos accedilos carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)As normas de dimensionamento (NBR 8800 AISCLRFD e AISIJLRFD) fornecemdiversos tipos de accedilos que podem ser especificados nos projetos estruturais Seratildeodestacados os principais1048633 ASTM A-36 - especificado pela American Society for Testing and Materials(ASTM) eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis soldados e laminados sendoproduzido com espessuras maiores do que 457mm1048633 NBR 6648CG-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfissoldados e o que mais se assemelha ao anterior1048633 NBR 7007MR-250 - eacute utilizado para a fabricaccedilatildeo de perfis laminados sendosemelhante ao ASTM A-361048633 ASTM A-570 - eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis formados a frio sendoproduzido com espessuras menores do que 584mm1048633 NBR 6650CF-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfisformados a frio e o que mais se assemelha ao anteriorA seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)A seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 11: Estrutura do Aço

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Com teores de Si e Mn obedecendo os limites maacuteximos de 060 e 165respectivamenteEm funccedilatildeo do teor nominal de carbono os accedilos-carbono podem ser divididos emtrecircs categorias

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O aumento do teor de carbono produz reduccedilatildeo na ductilidade o que acarretaproblemas na soldagem No entanto os accedilos-carbono com ateacute 030 de carbono (baixo carbono) podem ser soldados sem precauccedilotildees especiais sendo tambeacutem os mais adequados agrave construccedilatildeo civilA tabela a seguir resume as principais caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees dos accedilos carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)As normas de dimensionamento (NBR 8800 AISCLRFD e AISIJLRFD) fornecemdiversos tipos de accedilos que podem ser especificados nos projetos estruturais Seratildeodestacados os principais1048633 ASTM A-36 - especificado pela American Society for Testing and Materials(ASTM) eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis soldados e laminados sendoproduzido com espessuras maiores do que 457mm1048633 NBR 6648CG-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfissoldados e o que mais se assemelha ao anterior1048633 NBR 7007MR-250 - eacute utilizado para a fabricaccedilatildeo de perfis laminados sendosemelhante ao ASTM A-361048633 ASTM A-570 - eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis formados a frio sendoproduzido com espessuras menores do que 584mm1048633 NBR 6650CF-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfisformados a frio e o que mais se assemelha ao anteriorA seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)A seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)O aumento do teor de carbono produz reduccedilatildeo na ductilidade o que acarretaproblemas na soldagem No entanto os accedilos-carbono com ateacute 030 de carbono (baixo carbono) podem ser soldados sem precauccedilotildees especiais sendo tambeacutem os mais adequados agrave construccedilatildeo civilA tabela a seguir resume as principais caracteriacutesticas e aplicaccedilotildees dos accedilos carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)As normas de dimensionamento (NBR 8800 AISCLRFD e AISIJLRFD) fornecemdiversos tipos de accedilos que podem ser especificados nos projetos estruturais Seratildeodestacados os principais1048633 ASTM A-36 - especificado pela American Society for Testing and Materials(ASTM) eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis soldados e laminados sendoproduzido com espessuras maiores do que 457mm1048633 NBR 6648CG-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfissoldados e o que mais se assemelha ao anterior1048633 NBR 7007MR-250 - eacute utilizado para a fabricaccedilatildeo de perfis laminados sendosemelhante ao ASTM A-361048633 ASTM A-570 - eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis formados a frio sendoproduzido com espessuras menores do que 584mm1048633 NBR 6650CF-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfisformados a frio e o que mais se assemelha ao anteriorA seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)A seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

ESTRUTURAS METALICAS -Propriedades dos Materiais

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 13: Estrutura do Aço

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)As normas de dimensionamento (NBR 8800 AISCLRFD e AISIJLRFD) fornecemdiversos tipos de accedilos que podem ser especificados nos projetos estruturais Seratildeodestacados os principais1048633 ASTM A-36 - especificado pela American Society for Testing and Materials(ASTM) eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis soldados e laminados sendoproduzido com espessuras maiores do que 457mm1048633 NBR 6648CG-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfissoldados e o que mais se assemelha ao anterior1048633 NBR 7007MR-250 - eacute utilizado para a fabricaccedilatildeo de perfis laminados sendosemelhante ao ASTM A-361048633 ASTM A-570 - eacute o mais utilizado na fabricaccedilatildeo de perfis formados a frio sendoproduzido com espessuras menores do que 584mm1048633 NBR 6650CF-26 - especificado pela ABNT eacute utilizado na fabricaccedilatildeo de perfisformados a frio e o que mais se assemelha ao anteriorA seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)A seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 14: Estrutura do Aço

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)A seguir satildeo fornecidos os valores dos limites de escoamento (fy) e da resistecircnciadesses accedilos

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 15: Estrutura do Aço

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS121 Accedilo-Carbono (Meacutedia Resistecircncia Mecacircnica)Quanto maior a quantidade de carbono na liga maior a resistecircncia esperada para oaccedilo poreacutem diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar) Em estruturas usuais de accedilo utilizam-se de preferecircncia accedilos com teor de carbono baixo ateacute meacutedio os quais podem ser soldados sem precauccedilotildees especiaisPode ser uacutetil ao engenheiro de estrutura conhecer as propriedades estimadas paraos accedilos de acordo com a classificaccedilatildeo SAE cujos valores das resistecircncias satildeo estimados natildeo havendo obrigatoriedade de serem atendidos em ensaios

Os accedilos 10XX satildeo accedilos carbono e os valores XX indicam a quantidade de carbonoPor exemplo o accedilo 1020 apresenta 02 de carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)De acordo com a NBR 6215 satildeo accedilos com teor de carbono inferior ou igual a025 com teor total de elementos de liga inferior a 20 e com limite de escoamentoigual ou superior a 300 MPa Usualmente esses accedilos satildeo fabricados com baixo teor de carbono e pequenas adiccedilotildees de elementos de liga tais como niacutequel cromo molibdecircnio vanaacutedio titacircnio nioacutebio cobre zircocircnio ou boro aleacutem de manganecircs e siliacutecio em algumas combinaccedilotildees e quantidades adequadas de forma que se obtenha alta resistecircncia mantendo boa ductilidade tenacidade soldabilidade resistecircncia agrave corrosatildeo e agrave abrasatildeoA utilizaccedilatildeo de accedilos de alta resistecircncia proporciona uma reduccedilatildeo na espessura daspeccedilas comparativamente aos accedilos-carbono o que implica em reduccedilatildeo do consumo emelhor aproveitamento do material o que os recomenda nas aplicaccedilotildees da construccedilatildeo civilAccedilos de alta resistecircncia e baixa liga disponiacuteveis no mercadoUSI-SAC-350 COS-AR-COR 500 e CSN 500 que possuem alta resistecircnciamecacircnica Devem ser citados tambeacutem os accedilos que apesar de sua alta resistecircncia agravecorrosatildeo possuem meacutedia resistecircncia mecacircnica com custo unitaacuterio menor do que oanterior

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 17: Estrutura do Aço

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)USI-SAC-250 e 300 COS-AR-COR 400 e 400E e CSN 420No tocante aos tipos de atmosfera que afetam os metais e os accedilos em particularconvencionou-se adotar os seguintes padrotildees urbana industrial rural e marinha Aadiccedilatildeo em pequena proporccedilatildeo de elementos de liga como cobre cromo foacutesforo e siliacutecio criou o grupo dos accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis que se caracteriza por excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica aliada agrave resistecircncia mecacircnica adequada

A aacutegua atravessa a camada de ferrugempelos poros e fissuras atingindo o metal

Fino filme aderente de ferrugem (paacutetina) no qual sais insoluacuteveis de sulfato bloqueiam poros e fissuras protegendo o metal

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica A Caracteriacutestica dos Accedilos PatinaacuteveisOs accedilos patinaacuteveis ou aclimaacuteveis apresentam como principal caracteriacutestica aresistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica muito superior agrave do accedilo-carbono convencionalconseguida pela adiccedilatildeo de pequenas quantidades dos elementos de liga jaacute mencionadosQuando expostos ao clima (daiacute o nome aclimaacuteveis) desenvolvem em sua superfiacutecie uma camada de oacutexido compacta e aderente que funciona como barreira de proteccedilatildeo contra o prosseguimento do processo corrosivo possibilitando assim a utilizaccedilatildeo desses accedilos sem qualquer revestimento Esta barreira ou paacutetina protetora soacute eacute desenvolvida quando a superfiacutecie metaacutelica for submetida a ciclos alternados de molhamento (chuva nevoeiro umidade) e secagem (sol vento) O tempo necessaacuterio para a sua formaccedilatildeo varia em funccedilatildeo do tipo de atmosfera a que o accedilo estaacute exposto sendo em geral de 18 meses a 3 anos apoacutes um ano poreacutem o material jaacute apresenta uma homogecircnea coloraccedilatildeo marrom-clara

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 19: Estrutura do Aço

ESTRUTURAS METALICAS -Propriedades dos Materiais

12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasAleacutem da excelente soldabilidade os accedilos patinaacuteveis podem apresentar tanto altacomo meacutedia resistecircncia mecacircnica no primeiro caso proporcionam economia no peso da estrutura pela reduccedilatildeo da espessura da chapaNa tabela a seguir satildeo mostradas as propriedades mecacircnicas dos accedilos patinaacuteveisbrasileiros

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 20: Estrutura do Aço

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem RevestimentoO uso de accedilos patinaacuteveis sem revestimento eacute recomendado para ambientes em quepossam formar inteiramente a camada de oacutexido protetor (paacutetina) De forma geralatmosferas classificadas como industrial natildeo muito agressiva rural urbana e mariacutetima(distante mais de 600 m da orla mariacutetima) podem abrigar aplicaccedilotildees de accedilos patinaacuteveis sem revestimento Em atmosferas industriais altamente agressivas sua resistecircncia agrave corrosatildeo eacute menor poreacutem sempre superior agrave do accedilo-carbono comumCuidados especiaisNa utilizaccedilatildeo dos accedilos patinaacuteveis natildeo revestidos para desenvolver a camada deoacutexido de forma compacta aderente e homogecircnea e com caracteriacutestica protetora satildeonecessaacuterios alguns cuidados1048633 A carepa de laminaccedilatildeo deve ser eliminada por jateamento com granalha ou areia1048633 Os respingos de solda resiacuteduos de oacuteleo e graxa bem como os resiacuteduos deargamassa e concreto devem ser removidos1048633 Aacutereas em que possa haver retenccedilatildeo de aacutegua ou de resiacuteduos soacutelidos devem sepossiacutevel ser eliminadas no projeto se isto for impraticaacutevel deve-se protegecirc-lascom pintura

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 21: Estrutura do Aço

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades Mecacircnicas1048633 Utilizaccedilatildeo sem Revestimento1048633 As panes natildeo expostas agrave accedilatildeo do intemperismo como juntas de expansatildeoarticulaccedilotildees Regiotildees sobrepostas e frestas devem ser convenientementeprotegidas devido ao acuacutemulo de resiacuteduos soacutelidos e de umidadeOBS As estruturas construiacutedas com accedilo patinaacutevel sem revestimento precisam seracompanhadas periodicamente para verificaccedilatildeo do desenvolvimento do oacutexido Casonatildeo ocorra a formaccedilatildeo da paacutetina de forma compacta e aderente seraacute necessaacuteriorecorrer agrave pintura

Accedilo Patinaacutevel sem pinturaPrefeitura de Salvador ndash BA

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 22: Estrutura do Aço

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS122 Accedilos de Baixa Liga (Meacutedia e Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave Corrosatildeo Atmosfeacuterica)1048633 Propriedades MecacircnicasUtilizaccedilatildeo com RevestimentoOs accedilos patinaacuteveis devem ser revestidos com pintura em locais em que ascondiccedilotildees climaacuteticas ou de utilizaccedilatildeo natildeo permitam o desenvolvimento completo da paacutetina protetora ou quando houver uma expressa indicaccedilatildeo neste sentido no projeto Deve haver revestimento quando a atmosfera for industrial altamente agressiva marinha severa ou moderada (agrave distacircncia de ateacute 600 metros da orla mariacutetima) regiotildees submersas ou sujeitas a respingos e locais em que natildeo ocorram ciclos alternados de molhamento e secagem Os revestimentos apresentam excelente aderecircncia aos accedilos patinaacuteveis com um desempenho no miacutenimo duas vezes superior em relaccedilatildeo ao mesmo revestimento aplicado sobre accedilo-carbono comum

Accedilo patinaacutevel com pinturaUniversidade Federal de Ouro Preto ndash MG

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 23: Estrutura do Aço

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

123 Accedilos Resistentes ao Fogo (Alta Resistecircncia Mecacircnica Resistentes agrave CorrosatildeoAtmosfeacuterica)1048633 Resistecircncia ao fogoUm dos pontos mais importantes nos projetos de construccedilatildeo civil eacute reduzir o riscode incecircndios e caso estes ocorram aumentar o tempo de iniacutecio de deformaccedilatildeo daestrutura conferindo assim seguranccedila a essas construccedilotildees1048633 Composiccedilatildeo QuiacutemicaOs accedilos resistentes ao fogo satildeo basicamente resultado de modificaccedilotildees de accedilosresistentes agrave corrosatildeo atmosfeacuterica ()As adiccedilotildees satildeo ajustadas sempre no limite miacutenimo possiacutevel de forma que garantamum valor determinado e elevado de resistecircncia mecacircnica agrave traccedilatildeo proporcionando tambeacutem boa soldabilidade e mantendo o padratildeo de excelente resistecircncia agrave corrosatildeo atmosfeacuterica intriacutenseco ao accedilo de origemOs elementos normalmente adicionados satildeo niacutequel titacircnio nioacutebio vanaacutediomolibdecircnio obedecendo sua soma a um limite miacutenimo estrito para garantir o equiliacutebrio das propriedades almejadas() Por exemplo a composiccedilatildeo quiacutemica dos accedilos resistentes ao fogo produzidos pelaCosipa -COS AR COR FIRE 500 e pela Usiminas - USI-FIRE-400 e USI-FIRE-490 foidesenvolvida com base nos accedilos COS AR COR 400 400E e 500 e USI-SAC-250 300 e 350 respectivamente recomendados para aplicaccedilotildees sujeitas agrave corrosatildeoAtmosfeacuterica

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 24: Estrutura do Aço

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOA relaccedilatildeo entre a tensatildeo aplicada e a deformaccedilatildeo resultante pode seracompanhada pelo diagrama tensatildeo deformaccedilatildeo Os valores para a construccedilatildeo destediagrama satildeo obtidos submetendo o material ao ensaio de traccedilatildeo sendo a deformaccedilatildeo medida com o auxiacutelio de um aparelho denominado extensocircmetro acoplado agrave maacutequina de ensaioAs propriedades mecacircnicas dependem da composiccedilatildeo quiacutemica processo delaminaccedilatildeo e tratamento teacutermico do accedilo Outros fatores podem influenciar tais comoteacutecnica de ensaio temperatura geometria do corpo de prova etcDentro de certos limites (fase elaacutestica) ao tracionar-se uma peccedila a sua deformaccedilatildeo segue a ldquoLei de Hookerdquo ou seja eacute proporcional ao esforccedilo aplicado (Fig 1)

A proporcionalidade pode ser observada no trecho retiliacuteneo do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo e a constante de proporcionalidade eacute denominado moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de deformaccedilatildeo longitudinal Ultrapassando o limite de proporcionalidade tem lugar a fase plaacutestica na qual ocorrem deformaccedilotildees crescentes sem variaccedilatildeo de tensatildeo (patamar de escoamento) O valor constante da tensatildeo nessa fase eacute chamado limite de escoamento do accedilo

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13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 25: Estrutura do Aço

ESTRUTURAS METALICAS -Propriedades dos Materiais

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 26: Estrutura do Aço

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeOApoacutes o escoamento ainda na fase plaacutestica a estrutura interna do accedilo se rearranja e o material passa pelo encruamento em que se verifica novamente a variaccedilatildeo da tensatildeo coma deformaccedilatildeo poreacutem natildeo-linearmente O valor maacuteximo da tensatildeo eacute chamado de limite de resistecircncia do accedilo O limite de escoamento de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima que ele suporta antes de escoar pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova Em materiais como os accedilos o limite de escoamento eacute bem definido pois a determinada tensatildeo aplicada o material escoa isto eacute ocorre deformaccedilatildeo plaacutestica sem haver praticamente aumento da tensatildeo O limite de escoamento eacute a constante fiacutesica mais importante no caacutelculo das estruturas de accedilo Deve-se impedir que essa tensatildeo seja atingida nas seccedilotildees transversais das barras como forma de limitara a sua deformaccedilatildeoO limite de resistecircncia de um material eacute calculado dividindo-se a carga maacutexima queele suporta antes da ruptura pela aacuterea da seccedilatildeo transversal inicial do corpo de prova

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 27: Estrutura do Aço

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Este limite como os demais eacute expresso em unidade de tensatildeo (kgfcm2 ou kNcm2 ou MPa) Observa-se que o limite de resistecircncia eacute calculado em relaccedilatildeo agrave aacuterea inicial o que eacute particularmente importante para os materiais duacutecteis uma vez que estes sofrem uma reduccedilatildeo de aacuterea quando solicitados pela carga maacutexima Embora a tensatildeo verdadeira que solicita o material seja calculada considerando-se a aacuterea real a tensatildeo tal como foi definida anteriormente eacute mais importante para o engenheiro pois os projetos devem ser feitos com base nas dimensotildees iniciasEm um ensaio de compressatildeo sem a ocorrecircncia de flambagem obteacutem-se umdiagrama tensatildeo-deformaccedilatildeo similar ao do ensaio de traccedilatildeo poreacutem com tensotildees sempre crescentes apoacutes o escoamento ocorre um aumento da aacuterea da seccedilatildeo transversal sem que seja atingida a ruptura propriamente ditaDurante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 28: Estrutura do Aço

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

Durante o alongamento da barra haacute uma contraccedilatildeo lateral (estriccedilatildeo) que resulta na diminuiccedilatildeo da aacuterea de seccedilatildeo transversal Isto natildeo tecircm nenhum efeito no diagramatensatildeo-deformaccedilatildeo imediatamente apoacutes o limite de escoamento poreacutem deste ponto em diante a diminuiccedilatildeo da aacuterea afeta de maneira apreciaacutevel o caacutelculo da tensatildeo na barra (Fig 2)

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 29: Estrutura do Aço

ESTRUTURAS METALICAS -Propriedades dos Materiais

12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

bull Limite de proporcionalidade (fP) Eacute o valor da tensatildeo correspondente aofinal da reta de proporcionalidadebull Tensatildeo de escoamento ou ponto de escoamento (fY) O patamar deescoamento costuma apresentar uma tensatildeo de escoamento maacutexima seguidade uma tensatildeo de escoamento miacutenimaGenericamente refere-se agrave tensatildeo superior como tensatildeo de escoamento agravequal corresponde a deformaccedilatildeo (εy)Para accedilos que natildeo apresentam patamar de escoamento a tensatildeo de escoamento eacute obtida com a interseccedilatildeo de uma reta traccedilada paralela ao trecho do graacutefico a partir de um ponto nos eixos das abcissas correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 com o proacuteprio graacutefico tensatildeo deformaccedilatildeo

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 30: Estrutura do Aço

ESTRUTURAS METALICAS -Propriedades dos Materiais

12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

ESTRUTURAS METALICAS -Propriedades dos Materiais

12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 31: Estrutura do Aço

ESTRUTURAS METALICAS -Propriedades dos Materiais

12 TIPOS DE ACcedilOS ESTRUTURAIS E SEUS PRODUTOS

13 DIAGRAMA TENSAtildeO-DEFORMACcedilAtildeO

A Fig 3 representa um diagrama tiacutepico de accedilo carbono

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 32: Estrutura do Aço

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bull Tensatildeo de ruptura ou Limite de Resistecircncia (fRe) Eacute o valor maacuteximo da tensatildeo que se obteacutem na peccedila Corresponde ao aacutepice da curva tensatildeo-deformaccedilatildeobull Moacutedulo de elasticidade ou moacutedulo de Young (E) Eacute a razatildeo entre tensotildees edeformaccedilotildees ( σ = E ε ) conhecida como ldquoLei de Hookerdquo corresponde ao coeficienteangular da reta de proporcionalidade Para o accedilo seu valor situa-se entre 025 e 033na zona elaacutesticabull Moacutedulo de elasticidade transversal Eacute a razatildeo entre as deformaccedilotildees transversais e as tensotildees cisalhantes na zona de proporcionalidade Pode ser determinada atraveacutes da equaccedilatildeo

bull Resistecircncia agrave fadiga Eacute definida como a tensatildeo para o qual o accedilo rompe depois de repetidas aplicaccedilotildees de carga estaacute relacionada com o nuacutemero de ciclos de carga e com a amplitude da variaccedilatildeo das cargasbull Coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica Na faixa normal de temperaturas ambientaisSegundo norma NB-14 para accedilos estruturais adota-se valores (item 4610)

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 33: Estrutura do Aço

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PROPRIEDADES MECAcircNICAS DOS ACcedilOSAs propriedades mecacircnicas constituem as caracteriacutesticas mais importantes dosaccedilos para a sua aplicaccedilatildeo no campo da engenharia visto que o projeto e a execuccedilatildeo das estruturas metaacutelicas assim como a confecccedilatildeo dos componentes mecacircnicos satildeo baseados no seu conhecimento As propriedades mecacircnicas definem o comportamento dos accedilos quando sujeitos a esforccedilos mecacircnicos e correspondem agraves propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforccedilos que lhes satildeo aplicados sem romper ou sem que ocorram deformaccedilotildees excessivas141 Elasticidade elasticidade de um material eacute a sua capacidade de voltar agrave forma original apoacutes sucessivos ciclos de carregamento (carga e descarga)Uma peccedila de accedilo por exemplo sob o efeito de tensotildees de traccedilatildeo ou decompressatildeo sofre deformaccedilotildees que podem ser elaacutesticas ou plaacutesticas Tal comportamento deve-se agrave natureza cristalina dos metais pela presenccedila de planos de escorregamento ou de menor resistecircncia mecacircnica no interior do reticuladoA deformaccedilatildeo elaacutestica eacute reversiacutevel ou seja desaparece quando a tensatildeo eacuteremovida

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 34: Estrutura do Aço

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 35: Estrutura do Aço

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidez142 Plasticidade deformaccedilatildeo plaacutestica eacute deformaccedilatildeo permanente provocada por tensatildeo igual ou superior ao limite de escoamento Eacute o resultado de um deslocamentopermanente dos aacutetomos que constituem o material diferindo portanto dadeformaccedilatildeo elaacutestica em que os aacutetomos mantecircm as suas posiccedilotildees relativas143 Ductilidade ductilidade eacute a capacidade dos materiais de se deformarplasticamente sem se romper Pode se medida por meio do alongamento (e) ou daestriccedilatildeo que eacute a reduccedilatildeo na aacuterea da seccedilatildeo transversal do corpo de provaQuanto mais duacutectil o accedilo maior eacute a reduccedilatildeo da aacuterea ou o alongamento antes darupturaA ductilidade tem grande importacircncia nas estruturas metaacutelicas pois permite aredistribuiccedilatildeo de tensotildees locais elevadas As vigas de accedilo duacutecteis sofrem grandesdeformaccedilotildees antes de se romper o que na praacutetica constitui um aviso da presenccedila detensotildees elevadas Um material natildeo-duacutectil o ferro fundido por exemplo natildeo se deforma antes da ruptura Diz-se no caso que o material eacute de comportamento fraacutegil ou seja apresenta ruptura fraacutegil

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 36: Estrutura do Aço

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A relaccedilatildeo entre a tensatildeo e a deformaccedilatildeo linear especiacutefica eacute o ldquomoacutedulo deelasticidaderdquo caracteriacutestica dos materiais (ou que possuam fase elaacutestica) relacionada com a sua rigidezDenomina-se ductilidade a capacidade do material de se deformar sob a accedilatildeo dascargas Os accedilos duacutecteis quanto sujeitos a tensotildees locais elevadas sofrem deformaccedilotildees plaacutesticas capazes de redistribuir as tensotildees esse comportamento plaacutestico permite por exemplo que se considere numa ligaccedilatildeo rebitada distribuiccedilatildeo uniforme de carga entre os rebites Aleacutem desse efeito local a ductilidade tem importacircncia porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformaccedilotildees que fornecem avisos da atuaccedilatildeo de cargas elevadas144 Tenacidade tenacidade eacute a capacidade que tecircm os materiais de absorver energia quando submetidos a carga de impactoEm outras palavras tenacidade eacute a energia total elaacutestica e plaacutestica que ummaterial pode absorver por unidade de volume ateacute a sua ruptura (medida em Jm3 ndashJoules por metro cuacutebico) representada pela aacuterea total do diagrama tensatildeo-deformaccedilatildeoOBS um material duacutectil com a mesma resistecircncia de um material fraacutegil vai requerermaior quantidade de energia para ser rompido sendo portanto mais tenaz

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

ESTRUTURAS METALICAS

113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 37: Estrutura do Aço

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145 Dureza Denomina-se dureza a resistecircncia ao risco ou abrasatildeo Na praacutetica mede-se dureza pela resistecircncia que a superfiacutecie do material oferece agrave penetraccedilatildeo de uma peccedila de maior dureza Existem diversos processos como Brinel Rockwell Shore As relaccedilotildees fiacutesicas entre dureza e resistecircncia foram estabelecidasexperimentalmente de modo que o ensaio de dureza eacute um meio expedito deverificar a resistecircncia do accedilo146 Fragilidade Eacute o oposto da ductilidade Os accedilos podem ser tornados fraacutegeis pela accedilatildeo de diversos agentes baixas temperaturas ambientes efeitos teacutermicos locais causados por exemplo por solda eleacutetrica etc147 Resiliecircncia Eacute a capacidade de absorver energia mecacircnica em regime elaacutestico148 Fadiga A resistecircncia agrave ruptura dos materiais eacute em geral medida em ensaiosestaacuteticos Quando as peccedilas metaacutelicas trabalham sob efeito de esforccedilos repetidosem grande nuacutemero pode haver ruptura em tensotildees inferiores agraves obtidas em ensaiosestaacuteticos Esse efeito denomina-se fadiga do materialA resistecircncia agrave fadiga eacute em geral determinante no dimensionamento de peccedilas sobtraccedilatildeo de efeitos dinacircmicos importantes tais como peccedilas de maacutequinas de pontes etcAs normas americanas e brasileiras verificam a resistecircncia agrave fadiga pela variaccedilatildeode tensotildees elaacutesticas (Δσ) provocadas pelas cargas variaacuteveis

ESTRUTURAS METALICAS

VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

ESTRUTURAS METALICAS

110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

ESTRUTURAS METALICAS

112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

ESTRUTURAS METALICAS

113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 38: Estrutura do Aço

ESTRUTURAS METALICAS

VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como vantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Alta resistecircncia do material nos diversos estados de tensatildeo (traccedilatildeo compressatildeo flexatildeo etc) o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforccedilos apesar da aacuterea relativamente pequena das suas seccedilotildees por isso as estruturas do accedilo apesar da sua grande densidade satildeo mais leves do que os elementos constituiacutedos em concreto armado permitindo assim vencer grandes vatildeos1048633 Garantias das dimensotildees e propriedades dos materiais1048633 Material resistente a choques e vibraccedilotildees1048633 Os elementos de accedilo oferecem uma grande margem de seguranccedila no trabalho oque se deve ao fato de o material ser uacutenico e homogecircneo com limite de escoamento ruptura e moacutedulo de elasticidade bem definido1048633 Os elementos de accedilo satildeo fabricados em usinas oficinas e sua montagem eacute bemmecanizada permitindo com isso diminuir o prazo final da construccedilatildeo em casode necessidade possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local1048633 Os elementos de accedilo podem ser desmontados e substituiacutedos com facilidade oque permite reforccedilar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura1048633 Possibilidade de reaproveitamento do material que natildeo seja mais necessaacuterio agraveconstruccedilatildeo (valores que chegam a 100 de aproveitamento)

ESTRUTURAS METALICAS

VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

ESTRUTURAS METALICAS

16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

ESTRUTURAS METALICAS

16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

ESTRUTURAS METALICAS

16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

ESTRUTURAS METALICAS

16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 39: Estrutura do Aço

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VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ACcedilO ESTRUTURAL

1048633 Como desvantagens das estruturas de accedilo podemos citar1048633 Limitaccedilatildeo na execuccedilatildeo em faacutebrica em funccedilatildeo do transporte ateacute o local de suamontagem final1048633 Necessidade de tratamento superficial das peccedilas contra oxidaccedilatildeo devido aocontato com o ar atmosfeacuterico1048633 Necessidade de matildeo-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricaccedilatildeo e montagem1048633 Limitaccedilatildeo de fornecimento de perfis estruturais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)As estruturas metaacutelicas devem ser constituiacutedas preferencialmente por produtossideruacutergicos padronizados de forma a minimizar os custos A adoccedilatildeo de formasdiferentes das padronizadas pode aumentar o custo final entatildeo o projetista deve estar com cataacutelogos das usinas sideruacutergicas agrave matildeo para utilizaccedilatildeo em projetosAs usinas produzem accedilos para utilizaccedilatildeo estrutural sob diversas formas chapas barras perfis laminados fios trefilados cordoalhas e cabos161 Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo(espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

ESTRUTURAS METALICAS

16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

ESTRUTURAS METALICAS

18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

ESTRUTURAS METALICAS

18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

ESTRUTURAS METALICAS

110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)161Chapas - As chapas satildeo produtos laminados nos quais uma dimensatildeo (espessura) eacute muito menor que as outras duas (largura e comprimento)As chapas se dividem em duas categoriasbull chapas grossas t ge 476 mm (316rdquo) a espessura eacute oferecida em polegadas oumiliacutemetros Fig 4

Fig 4 - Chapas Finas ou Grossas (em formatos especiacuteficos)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

ESTRUTURAS METALICAS

110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)bull chapas finas a espessura das chapas finas eacute em geral fornecida em bitolassendo usual no Brasil a bitola MSG as mesmas satildeo fabricadas em bobinas Fig 5

Fig 5 - Chapas em bobinas (medidas variaacuteveis em comprimento e largura)

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

ESTRUTURAS METALICAS

16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

ESTRUTURAS METALICAS

112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

As chapas fornecidas com os bordos naturais de laminaccedilatildeo (sem cantos vivos) se denominam universais quando os bordos satildeo cortados na tesoura as chapasse denominam aparadasAs chapas finas produzidas pela Companhia Sideruacutergica Nacional (VoltaRedonda) tecircm espessuras compreendidas entre as bitolas 9 e 16162 Barras ndash as barras satildeo produtos laminados no quais duas dimensotildees(da seccedilatildeo transversal) satildeo pequenas em relaccedilatildeo agrave terceira (comprimento)As barras satildeo laminadas em seccedilatildeo circular quadrada ou retangularalongada estas uacuteltimas chamam-se vulgarmente barras chatas Fig 6

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

ESTRUTURAS METALICAS

16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

ESTRUTURAS METALICAS

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

ESTRUTURAS METALICAS

18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

ESTRUTURAS METALICAS

18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

ESTRUTURAS METALICAS

19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

ESTRUTURAS METALICAS

110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

ESTRUTURAS METALICAS

112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

ESTRUTURAS METALICAS

113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 44: Estrutura do Aço

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Os perfis H I [ satildeo produzidos em grupos sendo os elementos de cada alturaconstante ldquohrdquo e largura de abas variaacutevel ldquobrdquo a variaccedilatildeo da largura se obteacutem aumentando o espaccedilamento entre os rolos laminadores de maneira que a espessura da alma tem variaccedilatildeo igual agrave da largura das abasOs perfis ldquo[ldquo satildeo corretamente denominados perfis UOs perfis L (cantoneiras) satildeo tambeacutem fabricados com diversas espessuras paracada tamanho das abas Existem cantoneiras com abas iguais e com abas desiguais

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

ESTRUTURAS METALICAS

16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

ESTRUTURAS METALICAS

18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

ESTRUTURAS METALICAS

18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

ESTRUTURAS METALICAS

19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

ESTRUTURAS METALICAS

110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 45: Estrutura do Aço

ESTRUTURAS METALICAS16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)Perfis Laminados ndash Os laminadores produzem perfis de grande eficiecircnciaestrutural em forma de H I [ L os quais satildeo denominados correntemente perfislaminados (Fig 7)

Fig 7 ndash Perfis laminados

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

ESTRUTURAS METALICAS

16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

ESTRUTURAS METALICAS

18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

ESTRUTURAS METALICAS

18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

ESTRUTURAS METALICAS

19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

ESTRUTURAS METALICAS

110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

ESTRUTURAS METALICAS

112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

ESTRUTURAS METALICAS

113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

ESTRUTURAS METALICAS

Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 46: Estrutura do Aço

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16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

164 Fios Cordoalhas Cabos ndash Os fios ou arames satildeo obtidos por trefilaccedilatildeoFabricam-se fios de accedilo doce e tambeacutem de accedilo duro (accedilo de alto carbono)Os Fios de accedilo duro satildeo empregados em molas cabos de protensatildeo de estruturasetcAs cordoalhas satildeo formadas por trecircs ou sete fios arrumados em forma de heacuteliceO moacutedulo de elasticidade da cordoalha eacute quase tatildeo elevado quanto o de uma barra maciccedila de accedilo17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)Existem chamadas viradeiras que permitem dobrar chapas a frio formando perfisL e U para evitar a fissuraccedilatildeo da chapa as dobras obedecem a raios miacutenimos de maneira que os cantos dos perfis dobrados satildeo arredondados Como exemplo temos

ESTRUTURAS METALICAS

16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

ESTRUTURAS METALICAS

18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

ESTRUTURAS METALICAS

19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 47: Estrutura do Aço

ESTRUTURAS METALICAS

16 PRODUTOS SIDERUacuteRGICOS ESTRUTURAIS (NB-14 Anexo A)

17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAISAs empresas metaluacutergicas produzem os perfis compostos por chapas dobradas oucompostos por chapas soldadas (Fig 8)

Fig 8 ndash Produtos Metaluacutergicos

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

ESTRUTURAS METALICAS

110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

ESTRUTURAS METALICAS

112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

ESTRUTURAS METALICAS

113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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Page 48: Estrutura do Aço

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17 PRODUTOS METALUacuteRGICOS ESTRUTURAIS

Os cabos de accedilo satildeo formados por trecircs fios trefilados finos agrupados emarranjos helicoidais variaacuteveis Os cabos de accedilo satildeo muito flexiacuteveis o que permite seu emprego em moitotildees para multiplicaccedilatildeo de forccedilas Entretanto o moacutedulo de elasticidade eacute baixo cerca de 50 do moacutedulo da barra maciccedila

Os perfis laminados satildeo obtidos pela passagem de blocos de accedilo (lingotes) porrolos de laminaccedilatildeo que levem agrave forma final com dimensotildees padronizadas de pequena toleracircncia Como os laminadores satildeo equipamentos muito caros natildeo eacute economicamente viaacutevel trocar o padratildeo dos perfis laminados ou criar um novo Os tipos mais comuns para construccedilatildeo metaacutelica satildeo os perfis I (ou duplo T) os perfis U (ou canal ou C) as cantoneiras (ou L) e as barras redondas

Os perfilados obtidos por dobramento de chapas estatildeo sujeitos ao limite decapacidade de dobramento das chapas que por isso natildeo podem ser espessas Satildeo empregados em geral em coberturas de galpotildees de esportes e existem empresas especializadas em fabricaacute-las dispondo de cataacutelogo com dimensotildees padronizadas e propriedades geomeacutetricas das seccedilotildees

ESTRUTURAS METALICAS

18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

ESTRUTURAS METALICAS

18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

ESTRUTURAS METALICAS

19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

ESTRUTURAS METALICAS

110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

ESTRUTURAS METALICAS

112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

ESTRUTURAS METALICAS

113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

ESTRUTURAS METALICAS

Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSOs perfis fabricados satildeo formados pela associaccedilatildeo de chapas ou de perfislaminados simples sendo a ligaccedilatildeo em geral soldadaNa Fig 9a vemos um perfil I formado pela uniatildeo de trecircs chapas Graccedilas aosprocessos automatizados de solda esses perfis podem ser produzidos competitivamente em escala industrialA Companhia Sideruacutergica Nacional tecircm uma faacutebrica de perfis I soldadosproduzindo trecircs linhas de perfis padronizados

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

ESTRUTURAS METALICAS

19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

ESTRUTURAS METALICAS

112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

ESTRUTURAS METALICAS

113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

ESTRUTURAS METALICAS

Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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18 PERFIS FABRICADOS E PERFIS COMPOSTOSNa Fig 9b c d vemos perfis compostos formados pela associaccedilatildeo de perfis laminados simples Esses perfis satildeo evidentemente mais caros que os laminados simples seu emprego se justifica para atender conveniecircncias de caacutelculo como por exemplo em colunas ou estacas onde se deseja o momento de ineacutercia elevado nas duas direccedilotildees principais

ESTRUTURAS METALICAS

19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

ESTRUTURAS METALICAS

110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

ESTRUTURAS METALICAS

112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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19 DESIGNACcedilAtildeO DOS PERFIS191 Perfis laminadosNo Brasil os perfis laminados satildeo designados comoCoacutedigo Literal altura (mm) peso (kgm)Exemplo de coacutedigos literaisL rarr cantoneira com abas e espessuras iguais ou desiguaisI rarr perfil de seccedilatildeo transversal IH rarr perfil de seccedilatildeo transversal H ou I invertidoU rarr perfil de seccedilatildeo transversal UT rarr perfil de seccedilatildeo transversal TExemplo de perfisI 100 rarr perfil I abas inclinadas com altura de 100 mmIP 500 rarr perfil I abas paralelas com altura de 500 mmHPP 500 rarr perfil H abas paralelas seacuterie pesada com altura de 500 mmHPM 400 rarr perfil H abas paralelas seacuterie meacutedia com altura de 400 mmHPL 100 rarr perfil H abas paralelas seacuterie leva com altura de 100 mmU 100 rarr perfil U abas inclinadas com altura de 100 mmL 50 x 3 rarr perfil L (cantoneira) abas iguais de 50 mm e espessura 3 mmL 50 x 30 x 3 rarr cantoneira de abas desiguais (50 e 30 mm) e espessura 3 mm192 Perfis de chapas dobradasSatildeo designados comoTipo altura aba dobra espessura

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

ESTRUTURAS METALICAS

PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAPodendo ser acrescentada a designaccedilatildeo ldquochapa dobradardquo para diferenciar dos perfislaminados Fig 10Os tipos jaacute padronizados podem ter designaccedilatildeo dos fabricantes (Fig 11)por exemplo

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

ESTRUTURAS METALICAS

110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

ESTRUTURAS METALICAS

112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

ESTRUTURAS METALICAS

113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

ESTRUTURAS METALICAS

Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRA110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURATradicionalmente o accedilo tem sido vendido por toneladas e consequumlentementediscutindo-se o custo de uma estrutura de accedilo impotildee-se que se formulem seus custos por tonelada de estrutura acabada Soacute que se ignora o fato do grande nuacutemero de fatores que tecircm influecircncia significativa no custo final por tonelada de uma peccedila de accedilo fabricada No projeto detalhe fabricaccedilatildeo e montagem de uma estrutura de accedilo os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura

a) seleccedilatildeo do sistema estruturalb) projeto dos elementos estruturais individuaisc) projeto e detalhe das conexotildeesd) processo a ser usado na fabricaccedilatildeoe) especificaccedilotildees para fabricaccedilatildeo e montagemf) sistema de proteccedilatildeo agrave corrosatildeog) sistema a ser usado na montagemh) sistema de proteccedilatildeo contra fogo etc A seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estrutura

ESTRUTURAS METALICAS

110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

ESTRUTURAS METALICAS

112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

ESTRUTURAS METALICAS

113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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110 FATORES QUE INFLUENCIAM O CUSTO DE UMA ESTRUTURAA seleccedilatildeo do mais eficiente sistema estrutural compatiacutevel com o processo defabricaccedilatildeo eacute fundamental para otimizar os custos Economia na fabricaccedilatildeo e montagem soacute eacute possiacutevel como resultado de conexotildees bem elaboradas durante a fase de detalhamento de acordo com as premissas de projeto A especificaccedilatildeo eacute a que a maior influecircncia tem nos custos de fabricaccedilatildeo e montagem onde se determinam a qualidade do material e as toleracircncias requeridas Outro item importante eacute a proteccedilatildeo contra a corrosatildeo que em muitos casos pode chegar a ateacute 25 do valor da estruturaSe o projeto e o detalhamento natildeo satildeo executados pelo fabricante e este eacutedesconhecido eacute importante deixar opccedilotildees no projeto para uso de conexotildees soldadas ou parafusadas ou mesmo o detalhamento propor soluccedilotildees alternativas de acordo com a sua fabricaccedilatildeoEm geral o custo de uma estrutura metaacutelica pode ser apresentado da seguintemaneira

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

ESTRUTURAS METALICAS

112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

ESTRUTURAS METALICAS

113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Arquitetura onde eacute desenvolvidos todo o estudo da obra materiais de acabamento dimensotildees caracteriacutesticas de ventilaccedilatildeo iluminaccedilatildeo forma etc

Projeto Estrutural eacute onde se daacute corpo ao projeto arquitetocircnico calculando-se oselementos de sustentaccedilatildeo ligaccedilotildees principais tipos de accedilo carga nas fundaccedilotildeesespecificando se a estrutura seraacute soldada ou parafusada etc

Sondagem do Solo eacute de fundamental importacircncia para o delineamento das estruturas pois se o solo eacute de maacute qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastaacute-las agraves fundaccedilotildees o que tornaria muito mais onerosa Poreacutem se o solo for de boa qualidade poder-se-ia perfeitamente engastaacute-las Portanto o tipo de solo pode definir o esquema estrutural

Detalhamento Onde o projeto estrutural eacute detalhado peccedila por peccedila visando atender ao cronograma de fabricaccedilatildeo e montagem dentro das recomendaccedilotildees do projeto procurando agrupar ao maacuteximo as peccedilas

Fabricaccedilatildeo e onde as diversas partes (peccedilas) que vatildeo compor uma estrutura satildeofabricadas usando-se as recomendaccedilotildees de projeto quanto agrave solda parafusostoleracircncias controle de qualidade etc

ESTRUTURAS METALICAS

111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

ESTRUTURAS METALICAS

112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

ESTRUTURAS METALICAS

113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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111 PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUCcedilAtildeO DE UMA OBRAAs principais fases que precedem a construccedilatildeo de qualquer tipo de edifiacutecio oumesmo qualquer tipo de obra satildeo

Limpeza e proteccedilatildeo apoacutes a fabricaccedilatildeo as peccedilas que vatildeo compor a estrutura satildeopreparadas para receber proteccedilatildeo contra a corrosatildeo e apoacutes a limpeza a estruturadeve ser pintada e galvanizada ou mesmo no estado natural se for ASTM-A588 ousimilar e a sua localizaccedilatildeo assim o permitir

Transporte Eacute preciso jaacute na fase inicial de projeto e detalhamento indicar o tamanho das peccedilas procurando dentro do possiacutevel evitar transporte especial

Montagem Eacute aonde as peccedilas vatildeo se juntar uma a uma para compor uma estrutura necessitando-se de um planejamento visando especificar os equipamentos a serem usados tipo de ferramentas e sequumlecircncia de montagem Eacute considerada a fase clave de toda a obra eacute quando sabemos se houve ou natildeo um bom projeto

Controle de Qualidade Atua em todas as fases estabelecendo os procedimentos de solda inspecionando peccedilas verificando se estatildeo dentro das toleracircncias de normas etc

Manutenccedilatildeo Apoacutes toda a conclusatildeo da obra eacute necessaacuterio fazer um plano de inspeccedilatildeo o que depende do local e uso das estruturas Outro requisito de serviccedilo importante eacute a meacutedia de vida uacutetil da estrutura juntamente com os problemas de corrosatildeo devido agraves condiccedilotildees atmosfeacutericas umidade e outros

ESTRUTURAS METALICAS

112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

ESTRUTURAS METALICAS

113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

Escadas e passarelas Galpotildees industriais

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112 ENTIDADES NORMATIVAS PARA O PROJETO E CAacuteLCULO DE ESTRUTURAS METAacuteLICASNo Brasil a entidade normativa e representativa da classe eacute a ABNT (AssociaccedilatildeoBrasileira de Normas Teacutecnicas)Eacute utilizada a norma teacutecnica NB 14 (NBR 8800) de 14 de abril de 1986 Projeto eExecuccedilatildeo de Estruturas de Accedilo de Edifiacutecios (meacutetodo dos estados limites) ndash ABNT ndashAssociaccedilatildeo Brasileira de Normas TeacutecnicasComo normas teacutecnicas complementares utilizadas para o dimensionamentoestrutural temosNB 862 ou NBR 868184 Accedilotildees e seguranccedila nas estruturas ndash ABNT 1284NBR 612080 ou NB 578 Cargas para o caacutelculo de estruturas de edifiacutecios ndash ABNTNBR 612388 Forccedilas devidas ao vento em edificaccedilotildees ndash ABNTNBR 14 32399 Dimensionamento de estruturas de accedilo em edifiacutecios emsituaccedilatildeo de incecircndio ndash ProcedimentosNBR 14 43200 Exigecircncias de resistecircncia ao fogo de elementosconstrutivos de edificaccedilotildeesNBR 588499 Perfil I Estrutural de accedilo soldado por arco Eleacutetrico113 APLICACcedilAtildeO DAS ESTRUTURAS METAacuteLICASDentre as inuacutemeras aplicaccedilotildees das estruturas metaacutelicas podemos citar

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Fig 12 - Telhados

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

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Ponte rolante Obras de engenharia no geral

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