Resumo de Aço

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ESTRUTURAS DE AÇO 
 
O aço corresponde a uma liga de ferro-carbono em que o teor de carbono varia de 0,008% a 2,11%. Esse teor de 
carbono é responsável pela resistência do aço e o torna mais frágil, quando menor o teor de carbono, menos resistente à 
tração será o aço, porém será mais dúctil. 
 
TIPOS DE AÇOS ESTRUTURAIS 
 
Os aços podem ser classificados como: 
• Aços-carbono: Aços com teores normais de elementos residuais que contem de 0,008% até 1,7% de teor de carbono. 
Esse, por sua vez, pode ser classificado em: 
1. Baixo Carbono: Quando C < 0,29% 
2. Médio Carbono: Quando 0,30% < C < 0,59% 
3. Alto Carbono: Quando C < 0,60% 
• Aços de Baixa liga: Aços-carbonos acrescidos de elementos de liga ou com altos teores de elementos residuais. 
1. Baixo Teor de Ligas: Quando possui menos de 8% de elementos de liga. 
2. Alto Teor de Ligas: Quando o aço apresenta menos de 8% de elementos de liga. 
 
Do ponto de vista de suas aplicações: 
• Aços estruturais: Como o próprio nome diz, são utilizados em estruturas logo é necessário que eles possuam boa 
ductibilidade, soldabilidade e homogeneidade, além de elevada relação entre tensão resistente e de escoamento. 
• Ferro fundido comercial: Possui 2% a 4,3% de carbono em sua composição, esse tipo de material possui boa 
resistência a compressão, porém a resistência à tração é 30% da primeira. É utilizado em peças de máquinas, bases de 
motores, etc. 
• Ferro forjado: Corresponde a um aço de baixo carbono. Sua produção é inexistente atualmente. 
 
Os aços também podem receber tratamentos térmicos. Esses tratamentos permitem que tanto os aços-carbono 
quanto os aços de baixa liga aumentem a sua resistência. Logo, quando se tem um aço tratado termicamente, a soldagem 
se torna mais difícil, o que torna o seu emprego pouco usual em estruturas correntes. 
 
VANTAGENS 
 
• Os elementos de aço são fabricados em usinas, oficinas; e sua montagem é bem mecanizada, permitindo com isso 
diminuir o prazo final da construção; 
• Os elementos de aço podem ser desmontados e substituídos com facilidade, o que permite reforçar ou substituir 
facilmente diversos elementos da estrutura. 
• Possibilidade de reaproveitamento do material que não seja mais necessário à construção (valores que chegam a 
100% de aproveitamento). 
 
 
DESVANTAGENS 
 
• Limitação na execução em fábrica em função do transporte até o local de sua montagem final. 
• Necessidade de tratamento superficial das peças contra oxidação devido ao contato com o ar atmosférico. 
• Necessidade de mão-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricação e montagem. 
• Limitação de fornecimento de perfis estruturais. 
 
 
PROPRIEDADES DOS AÇOS 
 
• Ductibilidade: É a capacidade que o aço tem de se deformar quando está sujeito a ação de cargas, sofrendo 
deformações plásticas o que possibilita a distribuição de cargas. 
• Fragilidade: Nesse caso, o aço não se deforma, ele rompe bruscamente quando sujeito a diversos tipos de ações, como 
temperaturas elevadas, soldas elétricas, etc. 
• Resiliência: Quando o aço tem a capacidade de absorver energia mecânica no regime elástico. 
• Tenacidade: Capacidade que o aço tem de absorver energia mecânica total, tanto no regime plástico como no elástico. 
• Dureza: Capacidade de resistência à risco ou abrasão 
• Fadiga: Capacidade que o aço tem de resistir a cargas dinâmicas 
• Elasticidade: Capacidade que o material possui de retornar ao seu estado inicial após o descarregamento, não 
apresentando deformações residuais. 
• Plasticidade: Deformação provocada por tensão igual ou superior ao limite de escoamento. 
 
ENSAIO DE TRAÇÃO 
 
É utilizado para medir as propriedades mecânicas do aço. Quando um corpo de prova sofre ação de uma força, 
sua seção transversal diminui, dessa forma podemos calcular a tensão aplicada σ = F/A. Além disso, é possível 
determinar a deformação do aço quando é aplicada uma determinada tensão, caracterizada pela divisão entre a variação de 
comprimento e o comprimento inicial. ε = ΔL/Lo. 
Outra forma de obter a tensão é 
utilizando a fórmula σ=E.ε 
(Lei de Hooke), sendo assim, pode-se 
concluir que a tensão é diretamente 
proporcional à deformação, ou seja, 
quando maior a tensão aplicada, maior 
será a deformação. A partir do 
momento que o aço deixa de voltar a 
seu estado inicial (regime elástico), 
ele parte para o limite de escoamento, 
que se refere ao momento em que o 
aço passa a se deformar 
permanentemente (regime plástico). Quando o limite de escoamento termina, inicia-se o endurecimento por deformação, 
chegando à tensão máxima. Em seguida, vem a estricção, momento em que o corpo de rompe. 
 
• Módulo de Resiliência: Trata-se da densidade da energia quando o aço chega ao limite do regime elástico. 
Ur=1/2.σ.ε = 1/2 . σ²/E 
• Módulo de Tenacidade: Representa a área apresentada no gráfico de tensão x deformação. 
• Coeficiente de Poisson: Para o aço = 0,3 
 
 
PRODUTOS SIDERÚRGICOS ESTRUTURAIS 
 
• Barras: São peças que possui uma seção circular, quadrada ou retangular alongada, sendo as duas últimas conhecidas 
como barras chatas. 
• Chapas: São produtos laminados, onde a espessura é muito menos que a largura e o comprimento e podem ser 
classificadas como grossas, quando possuem espessura larga, e finas, quando possuem uma espessura pequena. 
• Perfis Laminados: Peças que possuem grande eficiência para estruturas e podem ser encontradas de diversas formas. 
Tais perfis podem ser modificados com o auxílio de dobragem ou soldas, o que os transforma em novos tipos de perfis. 
• Fios ou arames – obtidos por trefilação. Fabricam-se fios de aço doce e também de aço duro (aço de alto forno) 
• Aço duro – aplicado em molas, cabos de protensão, ...etc. 
• Cordoalhas - são formadas por três ou sete fios arrumados em forma de hélice. O módulo de elasticidade é quase tão 
elevado quanto o de uma barra maciça. 
• Cabos de aço – são formados por fios trefilados finos. 
 
AÇÃO E SEGURANÇA EM ESTRUTURAS METÁLICAS 
 
1. Métodos de Cálculo 
 
• Objetivos do projeto estrutural: Garantir a segurança da estrutura afim de evitar o colapso; Garantir o bom 
desempenho da estrutura, evitando a ocorrência de grandes deslocamentos. 
• Etapas de um projeto estrutural: Anteprojeto ou projeto básico, onde é definido o tipo de estrutura, material utilizado 
e método construtivo; Dimensionamento ou cálculo estrutural, onde é definida as dimensões de cada estrutura; e o 
Detalhamento, onde são elaborados o projeto de execução, contendo todos os componentes. 
• Regras e Especificações: Critérios de garantia de segurança; Padrões de testes para caracterização de materiais; 
Definição de carregamento; Limites de tolerância para imperfeições na execução; Regras construtivas etc. 
 
2. Estados Limites 
 
Um estado limite ocorre quando a estrutura deixa de fazer um de seus objetivos. Tais estados limites são: 
• Estados Limites Últimos: Estão associados à ocorrência de cargas excessivas e do colapso estrutural, tendo como 
exemplo perda de equilíbrio como corpo rígido; plastificação total de um elemento estrutural; ruptura de uma ligação 
ou seção; flambagem em regime elástico ou não; ruptura por fadiga. 
• Estados Limites de Utilização: Estão associados às cargas em serviço, como exemplo deformações e vibrações 
excessivas. 
 
3. Métodos das Tensões Admissíveis 
 
Para esse caso, o dimensionamento é considerado satisfatório quando o a Tensão 
máxima é menor que a tensão admissível. 
O coeficiente de segurança (γ) diz que há diversos fatores de incertezas, sendo estes 
à magnitude e distribuição do carregamento; às características mecânicas dos materiais; à modelagem estrutural; e àsimperfeições na execução da estrutura; 
 
4. Teoria Plástica de Dimensionamento das Seções 
 
O método diz que a seção da peça está submetida à flexão. Nessa teoria, o Qserv atuante, em 
serviço, é comparado com o Qu, que produz o colapso estrutural, através da equação de conformidade: 
 
5. Método dos Estados Limites 
A garantia de segurança desse método é garantida pela equação: 
Onde a solicitação de projeto, calculada pela multiplicação do somatório de forças majoradas pelo coeficiente 
de segurança, é menor que a resistência de projeto, calculada pela divisão entre a função característica do projeto minorado 
pelo coeficiente de segurança. 
Ainda de acordo com o método dos estados limites, a solicitação de 
projeto pode ser obtida pela seguinte equação: 
Onde γf1 é o coeficiente ligado à dispersão das ações; γf2 é o coeficiente de combinação de ações; e γf3 é o 
coeficiente relacionado com tolerância de execução. 
 
Tipos de Combinações de Ações para Verificação do Estado Limite Último 
 
a. Combinação normal: Inclui todas as ações decorrentes do uso previsto das estruturas. 
b. Combinação de construção: Considera ações que podem promover algum estado limite último na fase da construção. 
c. Combinação especial: Inclui ações variáveis especiais que podem ter uma magnitude maior que as normais. 
d. Combinação excepcional: Ações exponenciais que podem conduzir a efeitos catastróficos. 
As combinações normais de ações podem ser descritas em função de valores 
característicos de ações permanentes G e variáveis Q. 
A resistência de projeto Rd é igual à resistência última Ru dividida pelo coeficiente parcial de segurança 
γm. 
 
 
PEÇAS TRACIONADAS 
 
Peças tracionadas são estruturas sujeitas a solicitações de tração axial e são empregadas nas estruturas sob 
diversas formas, são elas tirantes ou pendurais, contraventamentos de torres (estais), travejamentos de vigas ou colunas, 
geralmente com dois tirantes em forma de X, tirantes de vigas armadas, e barras tracionadas de treliças. 
Tais peças podem ser construidas por barras de seção simples ou composta, como barra chata, perfil laminado, 
seções compostas de dois perfis laminados. E as ligações de peças tracionadas podem ser feitas por soldagem, conectares 
aplicados em furos, rosca e porca (caso de barras rosqueadas). 
 
Nas peças com furos, a resistência de projeto é dada pelo menor dos seguintes valores: 
 
a. Para escoamento da seção líquida 
considerando γα2 como 1,35, fu é a tração resistente à tração do aço e An é a área bruta. 
b. Para escoamento da seção bruta 
considerando γα1 como 1,10, fy a tensão de escoamento do aço e Ag é área bruta.