Introdução_Estruturas Metálicas

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ESTRUTURAS METÁLICAS: 
INTRODUÇÃO
• O aço já não pode mais ser visto como uma opção de 
construção apenas para indústrias, galpões e edifícios 
comerciais. Os sistemas construtivos em aço – tendência já 
consolidada em países desenvolvidos – vêm crescendo a cada 
ano também nos projetos residenciais no Brasil. Profissionais 
de renome nacional têm aderido à versatilidade do material, que 
permite maior leveza e agilidade em projetos residenciais.
• O emprego do aço permite construir com segurança, rapidez e 
precisão, além de possibilitar um maior controle nos custos, 
haja vista a velocidade da construção.
• Atualmente constata-se que a estrutura metálica vem 
conquistando cada vez maior espaço na construção civil.
• E o Brasil dispõe hoje de uma siderurgia moderna, com 
capacidade instalada capaz de suprir com produtos de alta 
qualidade uma maior demanda do mercado da construção civil.
INTRODUÇÃO
• Alta Resistência às Tensões: O aço é mais resistente às tensões de tração, 
compressão e flexão. E também muito mais rijo (ou menos deformável) do que 
qualquer outro material estrutural comumente conhecido e empregado na 
construção civil, como por exemplo a madeira, o concreto armado ou ainda os 
tijolos de concreto ou cerâmicos da alvenaria estrutural.
• Liberdade no Projeto Arquitetônico: devido à alta resistência mecânica dos 
aços estruturais, essa tecnologia de construção permite ao Arquiteto grande 
liberdade criativa, possibilitando a elaboração de designs arrojados e de 
expressão arquitetônica marcante sem grande incremento nos custos ou no 
consumo dos insumos, ainda que, por vezes, demande maior sofisticação de 
cálculo no trabalho de Engenharia, nos recursos de Metalurgia e na 
proficiência da Serralheria.
• Alívio das Fundações: Sendo o aço um material de grande resistência, 
consegue- se projetos estruturais mais leves, devido aos ganhos na esbeltez, 
com efetiva redução de cargas.
• Ressalta-se também que com os elementos estruturais chegando à obra nas 
dimensões exatas de projeto, e sendo montados bem alinhados e aprumados, 
permitem, além da rapidez na montagem, uma condição de nível, prumo e 
esquadros perfeitos, evitando excentricidades e desperdícios de correções em 
revestimentos e rebocos.
Vantagens
• Sustentabilidade: As estruturas de aço podem ser desmontadas e 
reaproveitadas. E mesmo que não possam ser reaproveitas, o aço é 
100% reciclável, podendo ser fundido e remoldado indefinidamente, 
sem perdas significativas.
• Antecipação do ganho: Em função da maior velocidade de execução 
da obra, haverá maior rapidez no retorno do capital investido.
• Garantia de qualidade: A fabricação de uma estrutura metálica ocorre 
dentro de uma indústria e conta com mão-de-obra qualificada, o que dá 
ao cliente a garantia de uma obra com qualidade superior devido ao 
rígido controle de qualidade existente durante todo o processo 
industrial, desde a obtenção do aço na siderurgia até o acabamento no 
canteiro de obras.
• Maior área útil interna: Dada as características do material, a 
estrutura em aço permite utilizar pilares de menor seção e vencer 
maiores vãos-livres que nas estrutura em concreto armado ou 
alvenaria estrutural. Permite também adotar um menor número de 
pilares e vigas com menor altura, aumentando-se significativamente o 
espaço útil no interior da construção.
vantagens
Sistema Porticulado
• Consiste de edificações cuja estrutura portante é constituída por 
pórticos espaciais de vigas de aço. Nessas edificações, as paredes 
são do tipo panos de vedação, que, embora não sejam colaborantes 
na resistência das solicitações de carregamento verticais, são 
extremamente importantes para as ações de contraventamento e 
também para conferir rigidez global à construção.
Tipos de sistemas
Sistema Treliçado
• Consiste de edificações cuja estrutura portante é 
constituída por treliças espaciais de vigas de aço. 
Nessas edificações, as paredes não são colaborantes 
na resistência das solicitações de carregamento 
verticais, nem às ações de contraventamento, pois a 
geometria das treliças espaciais já confere esses 
efeitos à construção.
Tipos de sistema
Sistema Container
• Os containers reaproveitados para uso na construção civil estão ficando 
cada vez mais populares e daqui a alguns anos devem se tornar cada 
vez mais presentes nas cidades.
• Os contêineres são sinônimo de design diferenciado, rapidez na 
construção e sustentabilidade. Considerando que os containers são feitos 
de aço, um forte condutor de calor, é importante aproveitar a orientação 
do terreno para garantir ventilação e insolação ideais, cogitando todos os 
módulos.
• Também é vital para o sucesso da edificação a escolha e especificação 
de materiais isolantes térmicos e também isolantes acústicos. Os alvarás 
e licenças para uma construção de container são os mesmos de 
alvenaria, obtidos junto à prefeitura, no entanto, pode-se enfrentar 
problemas em algumas cidades, já que trata-se de uma construção pouco 
usual.
Tipos de sistema
Sistema Container
• Os de 20 apresentam as seguintes dimensões:6m x 2,4m x 2,6m de 
altura
• Enquanto os de 40 variam em 12m x 2,4m x 2,6m; 12m x 2,4m x 2,9m; e 
6m x 2,4m x 2,6m de altura.
• Dependendo da antiga função do container. Containers que foram 
utilizados para transportar produtos químicos requerem laudo técnico de 
um Engenheiro Mecânico para serem reutilizados. Mão-de-obra 
especializada também é exigida, tanto para operar os guindastes quanto 
no corte do metal para portas e janelas. O custo de cada unidade de 
container usado gira em torno de US$ 1.200,00. Um novo sai por US$ 
6.000,00.
Tipos de sistema
Sistema Light Steel Frame (L SF)
• É um sistema de construção a seco constituído por uma estrutura 
leve de perfis de aço galvanizado que formam um esqueleto 
estrutural autoportante, composto de painéis, vigas, tesouras de 
telhado e outros elementos, projetados para suportar as cargas 
da edificação e as forças do vento, até 200 km/h. Assemelha-se 
muito ao sistema porticulado, diferenciando-se apenas pela 
leveza de seus elementos estruturais. A utilização do aço 
galvanizado ZAR230, zincado de alta resistência, com 230 MPa, 
com 180g/m² de liga de zinco para ambientes não marinhos e 
com 275 g/m² de liga de zinco para ambientes marinhos, garante 
um ótimo desempenho contra corrosão. É indicado para obras 
residenciais ou comerciais de até 4 pavimentos, e galpões.
Tipos de sistema
• Já quanto às ligações entre os perfis metálicos, temos três 
tipos:
• ligações parafusadas;
• ligações soldadas; e
• ligações rebitadas.
ligações
ligações
TIPOS DE SOLDA
•Solda de Entalhe ou Solda de Chanfro, que temos de 2 tipos:
✔Solda de Penetração Total
✔Solda de Penetração Parcial
✔ Solda de Filete ou Solda de Cordão
✔ Solda de Tampão
Aço
constituída• O aço é uma liga metálica 
basicamente de ferro e carbono.
• Cada um
propriedades
destes elementos 
físicas da liga,
altera
as como
suaresistência mecânica, resistência a corrosão, 
ductilidade e muitas outras
A quantidade de carbono
• Aços com maior quantidade de carbono são 
mais resistentes, porém pouco dúcteis e 
muito quebradiços. Com menos carbono são 
mais dúcteis, mas com menor resistência.
• A ductilidade é um aspecto importante, pois 
permite que sejam visualizadas as 
deformações em peças submetidas a 
grandes tensões, servindo como aviso antes 
da ruptura, ou permitindo a redistribuição 
dos esforços.
• Em relação ao cálculo de dimensionamento, não se 
considera o limite de ruptura como limite de trabalho do 
aço e sim o limite de escoamento, pois a partir deste ponto 
as deformações são permanentes e indesejáveis, 
podendo, inclusive ocorrer a ruptura inesperadamente.
Perfis 
Metálicos
• Os perfis estruturais de aço são obtidos a 
partir dos lingotes reaquecidos, que passam 
pelos laminadores-desbastadores, onde têm 
sua seção transversal alterada e a estrutura 
molecular do aço trabalhada para atingir 
característicasfísicas apropriadas.
Perfis 
Metálicos
• Os perfis estruturais podem ser de três 
tipos:
– Perfis Laminados
– Perfis de chapas soldadas
– e Perfis de chapa dobrada
Perfil Laminado
• Perfil Laminado
– É aquele obtido a partir da laminação dos 
tarugos. Suas dimensões são padronizadas e 
limitadas. Normalmente é utilizado em obras de 
médio porte. Tem como vantagem a redução do 
trabalho de transformação da chapa, pois já vem 
pronto. Os principais perfis laminados fabricados 
no Brasil são:
• Perfil U
• Perfil I e H
• Cantoneira
Perfil de Chapa 
Dobrada
– O perfil de chapa dobrada é obtido pelo 
dobramento de chapas a frio.
– Quando as chapas são finas, entre 1,5 mm e 5 
mm, os perfis recebem a denominação de perfis 
leves.
– Os perfis mais pesados podem ser executados 
com chapas que podem chegar à espessura de 25 
mm. Neste caso são exigidos raios de curvaturas 
mínimos na dobragem para evitar fissuração ou 
alteração nas características do aço.
Perfil de Chapa 
Dobrada
– Os perfis de chapa dobrada permitem variação de 
forma e dimensões das seções, mas podem, 
também, ser encontrados prontos e 
padronizados.
– Os perfis de chapa dobrada mais comuns são:
• Perfil U, simples e enrijecido
• Cantoneira
Perfil de Chapas Soldadas
– Perfil de chapas soldadas é o perfil obtido pela 
soldagem de chapas entre si. Permite grande 
variedade na forma e dimensões das seções; As 
chapas, com as mais diversas espessuras, variando 
entre 5 e 50 mm, e que podem, ainda, estar 
previamente dobradas, quando soldadas entre si 
originam as mais diversas possibilidades de seções
– Devido ao custo de fabricação mais elevado esse 
tipo de perfil é utilizado em obras de médio a 
grande porte.
Principais aplicações dos perfis
• O esforço de tração simples convive bem com 
qualquer forma de seção. Se a intenção for 
trabalhar com peças esbeltas é recomendado 
o uso de seções em que o material esteja 
concentrado junto ao centro de gravidade da 
seção.
Principais aplicações dos perfis
• O esforço de compressão simples pode 
provocar flambagem, daí peças comprimidas 
exigirem seções mais rígidas, ou seja, aquelas 
em que o material esteja mais afastado do 
centro de gravidade, de preferência em todas 
as direções.
Principais aplicações dos perfis
• O esforço de flexão exige formas de seção em 
que o material encontre-se longe do centro de 
gravidade, mas apenas em relação ao eixo em 
torno do qual ocorre o momento fletor.
Cantoneiras
Cantoneira
s
• Elemento de ligação entre 
peças
Cantoneira
s
• Barras de treliças, principalmente em 
tesouras de telhado
– É recomendável que as barras das treliças sejam 
formadas por cantoneiras duplas, para que o 
centro de gravidade da força passe pelo c.g. da 
seção, evitando-se assim excentricidades que 
resultem em esforços indesejáveis.
Perfil “U”
Perfil “U”
• Os perfis U de chapa dobrada podem ser 
enrijecidos para aumentar sua inércia em 
relação ao seu eixo vertical (de menor inércia). 
Esse enrijecimento é dado pelo dobramento 
de seus extremos.
Perfil “U”
– Barras de Treliças de grande porte;
– Composição de pilares através da soldagem 
dos perfis entre si ou com chapas ou 
cantoneiras;
– Terças para apoio de telhas de cobertura;
– Vigas para pequenas cargas e vãos.
Perfil “U”
Perfil “I”
Perfil “I”
• O uso como viga é
a
principal e
maisimportante aplicação desse perfil. Sua
formadeseção é extremamente adequada para
absorver os esforços de flexão, já que suas 
mesas constituem elementos de grande 
quantidade de massa, afastados do centro de 
gravidade da seção.
Perfil “H”
Perfil “H”
• O perfil “H”,
geométricas, é
pelas 
quase
suas características 
que
unicamenteutilizado como pilar, pois apresenta boa 
rigidez em ambas as direções, respondendo 
bem ao esforço de compressão axial.
• A inércia de sua seção faz com que o perfil “H” 
seja indicado, também, para pilares 
submetidos a flexocompressão (flexão + 
compressão axial).
Perfil “T”
• O perfil “T” tem pouca utilização estrutural, 
sendo principalmente usado na composição 
de caixilhos.
Perfil Tubular
• As seções dos tubos podem ser 
circulares, quadradas ou retangulares.
Perfil Tubular
– Um sério problema dos
perfis
tubulares é
apossibilidade de sofrerem deterioração de dentro 
para fora e que não pode ser detectada 
visualmente. Por isso recomenda-se o uso de 
tubos em aços de maior resistência à corrosão.
Perfil Tubular
• Barras de treliças planas e espaciais.
– Por possuírem massas igualmente distanciadas do 
centro de gravidade, prestam-se bem à utilização 
em barras submetidas tanto a tração como 
compressão, como ocorre nas treliças.
• Barras submetidas à torção
– Os perfis tubulares, principalmente os cilíndricos, 
são os que melhor absorvem esforços de torção 
por possuírem massas igualmente distanciadas do 
centro de gravidade.
Perfil Tubular
• Vigas
• Pilares
– Talvez seja essa a mais interessante aplicação dos 
perfis tubulares, pois apresentam maior eficiência 
contra a flambagem com menor consumo de 
material.
Chapas
• As chapas de aço são obtidas através da laminação dos 
lingotes ou placas. Classificam- se em finas e grossas, 
conforme suas espessuras.
• As chapas finas variam de 0,31mm a 4, 76 mm de 
espessura e são fornecidas em peças de até 6.0m de 
comprimento ou em bobinas.
Chapas
• Conformação de perfis estruturais (perfis de 
chapas dobradas). Para esta finalidade são 
usadas apenas chapas finas.
• Elementos de ligação de perfis em nós de 
treliças ou outros sistemas. A forma da chapa 
é função do tipo de ligação a ser executada.
• Reforço de estruturas existentes.
Barras redondas
• As barras redondas são obtidas por laminação. 
Seu diâmetro varia de½”(12,5 mm) a 4”
(102,0 mm).As barras
basicamente, usadas para
redondas são, 
confecção
dechumbadores, parafusos e 
tirantes.
• A estrutura deve ser projetada como uma entidade 
tridimensional, deve ser robusta e estável sob condições 
normais de carregamento e não deve, na eventualidade de 
ocorrer um acidente ou ser utilizada inadequadamente, sofrer 
danos desproporcionais às suas causas.
• Cada pilar de um edifício deve ser efetivamente travado por 
meio de escoras (contenções) horizontais em pelo menos 
duas direções, de preferência ortogonais, em cada nível 
suportado por esse pilar, inclusive nas coberturas.
DIMENSIONAMENTO DE ELEMENTOS DE ACORDO 
COM A NBR 8800
Ações permanentes (γg) 1,3
Combinações Diretas
Peso próprio
de estruturas
metálicas
Peso
próprio de
estruturas
prémoldadas
Peso próprio de 
estruturas
moldadas no
local e de
elementos
construtivos
industrializados
Peso próprio de 
elementos
construtivos
industrializados
com adições “in
loco”
Peso próprio
de elementos
construtivos
em geral e
equipamento
s
Indiretas
Normais 1,25
(1,00)
1,30
(1,00)
1,35
(1,00)
1,40
(1,00)
1,50
(1,00)
1,20
(0)
Durante a 
Construção
1,15
(1,00)
1,20
(1,00)
1,25
(1,00)
1,30
(1,00)
1,40
(1,00)
1,20
(0)
Excepcionais 1,10
(1,00)
1,15
(1,00)
1,15
(1,00)
1,20
(1,00)
1,30
(1,00)
1,20
(0)
Ações Variáveis (γq) 1,4
Efeito da temperatura2 Ação do vento Demais ações variáveis, incluindo as 
decorrentes do uso e ocupação
Normais 1,20 1,40 1,50
Durante a 
Construção
1,00 1,20 1,30
Excepcionais 1,00 1,00 1,00
Ações permanentes diretas agrupadas: quando CA > 5 kN/m2 γg = 1,35
quando CA= 7850 kg/m3
• Todo projeto de estruturas de aço parte de algumas características mecânicas importantes do 
aço que são o Limite de Escoamento e o Limite de Ruptura.
• Os Limites de Escoamento e Ruptura são os valores mínimos garantidos pelos fabricantes do 
aço, baseados na média estatística de valores obtidos em um grande número de testes.
RESISTÊNCIA DOS AÇOS 
ESTRUTURAIS
• Tabela – Propriedades mecânicas mínimas
Material Aço
Denominação Características Propriedades mecânicas mínimas
Limite de 
escoamento fy
Limite de ruptura fu
tf/cm2 kN/cm2 tf/cm2 kN/cm2
ASTM A36/MR 250 Aço-carbono estrutural comum 2,5 25 4,0 40
ASTM A36/MDC0S 
CIVIL
Aço-carbono média resistência 3,0 30 4,0 40
ASTM A570 G33 Aço-carbono laminado a quente para 
perfis dobrados a frio
2,3 23 3,6 35
ASTM A572 G50-1/G35 Aço de baixa liga e alta resistência 
mecânica
3,5 34,5 4,5 45
ASTM A709 G36 Aço de baixa liga e alta resistência à 
corrosão atmosférica
2,5 25 4,0 40
ASTM A709 G50, 
USISAC-300, 
C0SARC0R 300 e CSN 
COR-420
Aço de baixa liga e alta resistência à 
corrosão atmosférica
3,0
3,0
30
30
4,0
4,2
40
42
ASTM A588, USI 
SAC-350, COSARCOR 
350
Aço de baixa liga, alta resistência 
mecânica e à corrosão atmosférica
3,5 34,5 4,9 49
ASTM A709G70, USI 
SAC-490
Aço de baixa liga, alta resistência 
mecânica e à corrosão atmosférica
4,9 49 5,8 58
Perfis
Cantoneira Perfil I
Perfil U ou C
U 203x17,1H 152x37,1 I 152x18,5 L 50x6,3 L 102x76x7,9
Tabela de Perfis
Tabela – Perfil C
Tabela – Perfil L abas iguais