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ESTRUTURAS METÁLICASESTRUTURAS METÁLICAS
FACULDADE BRASILEIRA Credenciada pela Portaria/MEC No 259 de 11.02.1999 – D.O.U. de 17.02.1999
ProfProf.. MScMSc.. ElicarlosElicarlos VionetVionet ScaramussaScaramussa CorreiaCorreia
InstituiInstituiçãoção:: MultivixMultivix –– FaculdadeFaculdade BrasileiraBrasileira
TurmaTurma:: 99°° períodoperíodo –– 20142014//0101
CursoCurso:: EngenhariaEngenharia CivilCivil
ESTRUTURAS METÁLICAS
-- ApresentaçãoApresentação;;
-- CaracterísticasCaracterísticas dada disciplinadisciplina;;
--MetodologiaMetodologia dede ensinoensino (Bibliografia(Bibliografia ee notasnotas dede aulas)aulas);;
��LivroLivro 11::LivroLivro DimensionamentoDimensionamento--praticopratico--WalterWalter PfeilPfeil..jpgjpg
��LivroLivro 22::LivroLivro EdifíciosEdifícios dede MúltiplosMúltiplos AndaresAndares -- IldonyIldonyBelleiBellei..jpgjpg
��NotasNotas dede AulasAulas ee demaisdemais arquivosarquivos inseridosinseridos nono sistemasistema dadainstituiçãoinstituição (menu(menu publicapublicaçõesções))::
ExEx:: CapCap 33 -- Metálicas_Metálicas_20142014--0101..pdfpdf��NecessidadeNecessidade dede resoluçãoresolução dede exercíciosexercícios parapara fixaçãofixação dodoaprendizadoaprendizado;;
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ESTRUTURAS METÁLICAS
-- TolerânciaTolerância parapara oo inícioinício dasdas aulasaulas::��11ºº HorHorárioário:: 55 ((cincocinco)) minutosminutos;;��22ºº HorHorárioário:: 1010 ((dezdez)) minutosminutos;;
-- RealizaçãoRealização dede chamadachamada (fechamento(fechamento diário)diário)::��DeDe 55 aa 1010 minutosminutos antesantes dodo términotérmino dada aulaaula
-- CondutasCondutas emem salasala dede aulaaula parapara garantirgarantir oo bombomandamentoandamento dada disciplinadisciplina;;
-- ImportânciaImportância dosdos prépré--requisitosrequisitos dada disciplinadisciplina((ConceitosConceitos dede AnáliseAnálise EstruturalEstrutural II ee ResistênciaResistência dosdosMateriaisMateriais));;
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ESTRUTURAS METÁLICAS
--AA partirpartir dodo diadia 1111//0303 (ter(terçaça--feira),feira), osos alunosalunos cujoscujosnomesnomes nãonão constamconstam nana pautapauta devemdevem procurarprocurar aacoordenaçãocoordenação imediatamente,imediatamente, hajahaja vistavista queque nãonão éépermitidapermitida aa presençapresença dosdos mesmosmesmos emem salasala semsem aaautorizaçãoautorização dada coordenaçãocoordenação..
-- ApresentaçãoApresentação ee comentárioscomentários sobresobre oo planoplano dedeensinoensino;;
��PlanoPlano dede EnsinoEnsino -- EstruturasEstruturas MetálicasMetálicas -- 20142014--0101
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2 - AÇO E PRODUTOS DE AÇO
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SUMÁRIO
• Características e Obtenção do aço;• Vantagens da construção em aço;• Desvantagens da construção em aço;• Classificação e Propriedades de Aços Estruturais;• Tipos de produtos de aço;• Principais normas aplicáveis;• Considerações Finais.
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CARACTERÍSTICAS e OBTENÇÃO DO AÇO
• Aço é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono, com percentagens deste último variando entre 0,008 e 2,11%. Distingue-se do ferro fundido, que também é uma liga de ferro e carbono, mas com teor de carbono entre 2,11% e 6,67%.
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MATÉRIA-PRIMA
Fig 1 – Minério de ferro Fig 2 – Carvão mineral
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CARACTERÍSTICAS e OBTENÇÃO DO AÇO
• Em resumo, o processo industrial de obtenção do aço compreende o aproveitamento do ferro contido no minério de ferro, pela eliminação progressiva de impurezas. Na forma líquida, já isento das impurezas do minério, o aço recebe adições que lhe dão as características desejadas, sendo solidificado e preparado para a forma requerida.
• O processo de fabricação do aço pode ser definido em quadro grandes etapas - Processo de produção do aço.wmv - YouTube� preparo das matérias-primas (coqueria e sinterização);� produção de gusa (alto-forno);� produção de aço (aciaria);� conformação mecânica (laminação).
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO
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CARACTERÍSTICAS e OBTENÇÃO DO AÇO
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO
Fig 3 – Fluxo de fabricação do aço
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CARACTERÍSTICAS e OBTENÇÃO DO AÇO
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO
Fig 4 – Coqueria (Preparo do carvão mineral - coque) Fig 5 – Sinterização (Preparo do minério de
ferro – sínter)
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CARACTERÍSTICAS e OBTENÇÃO DO AÇO
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO
Fig 6 – Alto Forno (Redução: ferro gusa e escória)
Fig 7 – Aciaria (Produto: aço líquido)
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CARACTERÍSTICAS e OBTENÇÃO DO AÇO
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO
Fig 8 – Lingotamento contínuo (aço líquido para moldes – solidificação)
Fig 9 – Lingotamento contínuo
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CARACTERÍSTICAS e OBTENÇÃO DO AÇO
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO
Fig 10 – Laminação à quente (redução da seção transversal - tensões residuais)
Fig 11 – Laminação à frio (peças finas e sem tensões residuas)
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VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM AÇO
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� Liberdade no projeto de arquitetura;
� Maior área útil;� Flexibilidade;� Compatibilidade com outros
materiais;� Menor prazo de execução; � Racionalização de materiais e
mão-de-obra;
� Alívio de carga nas fundações; � Garantia de qualidade;� Antecipação do ganho;� Organização do canteiro de obras;� Precisão construtiva;� Reciclabilidade;� Preservação do meio ambiente;
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VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM AÇO
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• Exemplos de construções em estruturas metálicas:
Fig 12 – Edifício de múltiplos andares
Fig 13 – Coberturas
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VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM AÇO
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• Exemplos de construções em estruturas metálicas:
Fig 14 – Ponte JK – Brasília - Estaiada
Fig 15 – Ponte Octávio Frias de Oliveira- São Paulo - Estaiada
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DESVANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM AÇO
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� Exige conservação maior que as estruturas de concreto armado;
� Exige especialização da mão-de-obra de montagem no canteiro de obras e eleva o gasto com equipamentos, normalmente alugados ou amortizados pela obra específica;
� Para edificações que são frequentadas por muitas pessoas, necessitando de tempo para evacuar o local, a estrutura de aço exige uma proteção contra incêndio que eleva seu preço. Essa proteção não é, normalmente, exigida em estruturas de concreto armado;
� Atualmente no Brasil, a estrutura de aço, em geral, ainda é mais cara que a de concreto armado para o mesmo fim, principalmente pelos motivos acima citados
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Proteção contra corrosão
• O aço em contato com o meio ambiente tende a se oxidar pela presença deO2 e H2O, começando pela superfície do metal até a sua total deterioração.
• Algumas soluções reduzem ou mesmo eliminam a velocidade da corrosão,entre elas podemos sugerir a utilização de aços resistentes à corrosãoatmosférica, aplicação de zincagem e tratamento (limpeza e primer) e pintura.
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DESVANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM AÇO
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Proteção contra corrosão
• Algumas providências adotadas no projeto contribuem para o aumento da durabilidade da estrutura de aço exposta às intempéries, tais como evitar pontos de umidade e sujeira, garantir a drenagem e aeração e evitar locais inacessíveis à manutenção e pintura.
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DESVANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM AÇO
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Proteção contra incêndio
• O aço quando atacado pelo fogo apresenta resistência reduzida e umaredução brusca do seu estado limite de escoamento a partir de 400°C, atingindovalores críticos em temperaturas em torno de 550°C.
• A proteção contra incêndio é definida como medidas tomadas para a detecçãoe controle do crescimento do incêndio e sua conseqüente contenção ouextinção. Essas medidas dividem-se em sistemas ativos e passivos deproteção;
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DESVANTAGENS DA CONSTRUÇÃO EM AÇO
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CLASSIFICAÇÃO E PROPRIEDADES DOS AÇOS ESTRUTURAIS
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A tabela a seguir apresenta as características de alguns aços estruturais:
Fig 16 – Curva tensão x deformação do aço
Tabela 1 – Resistências mecânicas de aços estruturais Descrição fy
(MPa)fu
(MPa)MR 250 (ASTM A-36) 250 400AR 290, Grau 42 (ASTM A-572)
290 415
AR 345, Grau 50 (ASTM A-572)
345 450
AR-COR 345 (ASTM A-588)
345 485
σσσσ (Mpa)
εεεε (mm/m)
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CLASSIFICAÇÃO E PROPRIEDADES DOS AÇOS ESTRUTURAIS
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A tabela a seguir apresenta as propriedades mecânicas de aços estruturais:
Tabela 2 – Constantes Físicas Descrição Valor
Módulo de elasticidade longitudinal (E) 205 GPaMódulo de elasticidade transversal (G) 78,85 GPaCoeficiente de Poisson (n) 0,3Massa específica (r) 7850 kg ⁄ cm2
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TIPOS DE PRODUTOS DE AÇO
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Classificação quanto ao processo de fabricação:
Fig 17 – Perfis laminados e soldados
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TIPOS DE PRODUTOS DE AÇO
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Classificação quanto à forma da seção transversal:
Fig 18 – Série de Produtos laminados
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TIPOS DE PRODUTOS DE AÇO
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Especificação dos produtos de aço:
• Barras redondas → Ø 10 (mm);
• Barras quadradas → 20 (mm);
• Chapas → CH 12,5 (mm);
• Cantoneiras → L 127 x 127 x 9,5 ou L 127 x 89 x 9,5 (mm);
• Perfil U ou C → C 203 x 17,1 (mm x kg ⁄ m);
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TIPOS DE PRODUTOS DE AÇO
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Especificação dos produtos de aço:
• Perfis I ou H laminados:
• I ou H padrão americano → I 254 x 37,8 (altura total x massa);
• I padrão europeu → IP 270 (altura total);
• H padrão europeu → HPL 320, HPM 320 e HPP 320 (altura total);
•Perfis I ou H soldados:
• VS (viga soldada), CVS (coluna-viga soldada) e CS (coluna soldada);
• VS 600 x 95 (altura total x massa).
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TIPOS DE PRODUTOS DE AÇO
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Perfis de chapa fina conformados à frio: espessuras ≤ 5mm
Fig 19 – Série de perfis conformados à frio ou Perfis leves
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TIPOS DE PRODUTOS DE AÇO
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Construções com Perfis de chapa fina conformados à frio(Light Steel Frame):
Fig 20 – Obra em light steel frame27
Fig 21 – Detalhes construtivos
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TIPOS DE PRODUTOS DE AÇO
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Vigas Mistas
Fig 22 – Comportamento de Vigas Mistas
P
a) Viga Fletida sem Ação Mista b)Viga Fletida com Ação Mista
P
P
P
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TIPOS DE PRODUTOS DE AÇO
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Obras e detalhes construtivos
Fig 23 – Laje em steel deck
Vigas Mistas e laje steel deck
Fig 24 – Instalação dos conectores de cisalhamento
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PRINCIPAIS NORMAS APLICÁVEIS
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• NBR 6120 – Cargas para cálculo de estruturas de edificações;
• NBR 6123 – Forças devidas ao vento em edificações;
• NBR 8800 – Projeto e execução de estruturas de aço de edifícios (Métodos dos Estados Limites - 2008);
• NBR 14323 – Dimensionameto de estruturas de aço de edifícios em situação de incêndio
• NBR 14432 – Exigências de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações – procedimento.
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CONSIDERAÇÕES FINAIS
A) Arquitetura;
B) Projeto Estrutural;
C) Detalhamento;
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Fig 26 – Projeto Estrutural
FASES NA CONSTRUÇÃO DE UMA OBRA EM ESTRUTURAS DE AÇO
Fig 25 – Arquitetura
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CONSIDERAÇÕES FINAIS
D)Fornecimento e Fabricação;
E) Limpeza e Proteção;
F) Transporte;
G) Montagem;
H) Proteção - fogo.
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Fig 28 – Transporte e montagem
FASES NA CONSTRUÇÃO DE UMA OBRA EM ESTRUTURAS DE AÇO
Fig 27 – Limpeza (jateamento)
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CONSIDERAÇÕES FINAIS
• A presença hoje do aço na construção civil está fortemente associada àmodernização da tecnologia. A substituição de sistemas estruturaisconvencionais pelas estruturas de aço corresponde a uma mudança dosistema artesanal tradicional para a industrialização, com benefíciosnotados em todas as etapas da obra.
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Fig 29 – Obras em aço
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto e execução de estruturas de aço deedifícios. Procedimento. NBR 8800. Rio de Janeiro, 2008.
- AZEVEDO, M. S. FERREIRA, W. G. E CORREIA, E.V.S. Estrutura de aço em situação de incêndio com e sem proteção. Revista Engenharia, Ciência & Tecnologia. Vitória, v.07, n.04, p.35 – 44, 2004.
- BELLEI, I. H.; PINHO, F. O.; PINHO, M. O. Edifícios de Múltiplos andares em aço. 1. ed. SãoPaulo: Pini, 2004.
- FAKURY, R. H. Dimensionamento de estruturas de aço de edifícios em situação de incêndio.Revisão 1. Trabalho produzido especialmente para o Núcleo de Excelência em Estruturas Metálicas eMistas (NEXEM), UFMG, Março, 2000.
- FERREIRA, W. G. Dimensionamento de elementos de perfis de aço laminados e soldados. 2. ed. Vitória: Grafer, 2004.
- PFEIL, Walter. PFEIL, Michele. Estruturas de aço: dimensionamento prático. 6 Ed. Rio de Janeiro:LTC - Livros Técnicos e Científicos S.A., 1995.
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OBRIGADO!
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