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ESTRUTURAS DE AOAula 4Show room da Ferrari e Maserati - So Paulo/SPA construo em ao, alm de ser extremamente verstil e durvel, est em perfeita sintonia com o conceito de desenvolvimento ambientalmente sustentado.O ao material 100% reciclvel podendo, esgotada a vida til da edificao, retornar aos fornos sob forma de sucata e se tornar um novo ao, sem perda de qualidade.A construo com estruturas em ao utiliza tecnologia limpa, reduz sensivelmente os impactos ambientais na etapa de construo e, concluda a obra, garante segurana e conforto aos ocupantes da edificao.ESTRUTURAS DE AOAula 4ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4(de 0,002% at 2,00%, aproximadamente)

Propriedades especficas, sobretudo de resistncia e de ductilidade,muito importantes para suas aplicaes na engenharia civil.

*Nos aos utilizados na construo civil o teor de carbono da ordem de 0,18% a 0,25%.Elementos residuais resultantes do processo de fabricao:Enxofre;Silcio;Fsforo;Etc.

Tambm outros elementos de liga:Cromo;Mangans;Nquel;Etc.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4As propriedades dos aos, no entanto, no dependemapenas da sua composio qumica.

Alm dela, caractersticas ditas microestruturais, resultantes de tratamentos trmicos, de deformaes mecnicas e de velocidade de solidificao, conferem propriedades fsicas, mecnicas e qumicas adequadas s suas diversas aplicaes.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Vantagens :

No polui o meio ambiente:o ao obtido a partir do minrio de ferro, que um dos elementos mais abundantes no planeta. Do processo de produo resulta um material homogneo, que no libera substncias que agridem o meio ambiente;

Uso de coprodutos:os coprodutos resultantes da produo do ao tambm podem ser utilizados na construo civil.Os agregados siderrgicos so usados na produo de cimento e podem ser empregados na pavimentao de vias e como lastro em ferrovias;ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Economia de tempo na execuo:o ao permite maior velocidade da construo, visto que os componentes, na sua maioria, so produzidos fora do canteiro de obra. O tempo de construo mais curto, minimizando os incmodos causados vizinhana;Economiza materiais e diminui os impactos:o menor peso da estrutura em ao reduz as fundaes e escavaes, gerando menor retirada de terra que, consequentemente, diminui as viagens de caminhes para sua remoo e a necessidade de reas para descarte;Maximiza a iluminao natural com economia de energia: a alta resistncia do ao permite estruturas com vos mais amplos. Telhados e fachadas leves e transparentes favorecem a iluminao natural e, consequentemente, a economia de energia eltrica;ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Durabilidade:existem diversas maneiras de proteo efetiva do ao contra corroso, seja por meio de revestimento metlico ou pintura, ou ambos, que so cada vez mais aplicados diretamente s chapas ou estrutura durante o processo de fabricao;Flexibilidade:edificaes com estrutura em ao oferecem mxima liberdade ao empreendimento, tanto na fase de operao como em futuras adaptaes. As construes podem ser facilmente modificadas ou ampliadas para se adaptarem a novos usos;O ao infinitamente reciclvel:o ao pode ser reciclado em sua totalidade sem perder nenhuma de suas qualidades. Devido a suas propriedades magnticas, que no so encontradas em nenhum outro material, o ao facilmente separado de outros materiais, possibilitando elevados ndices de reciclagem.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4DesvantagensCorroso:A suscetibilidade corroso requer que eles sejam cobertos com uma camada de tinta ou seja empregado outro mtodo de proteo. Outra alternativa utilizar aos de alta resistnciamecnica e resistentes corroso atmosfrica (USI-SAC-250 e 300, COS-AR-COR 500 e 400, CSN COR 420 e 500). Estesaos so 2 a 4 vezes mais resistentes que os aos carbono e dispensam qualquer proteo, a no ser em casos especiais, tais como em regies marinhas e industriais agressivas.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Exige cuidados com relao a composio do material paraimpedir agresses qumicas;Preo elevado da estrutura quando analisada de forma isolada;Desembolso rpido de capital para aquisio da estrutura;

Proteo ao fogo:Medidas adicionais de proteo para aumentar o tempo de resistncia da estrutura metlica ao fogo. O ao perde metade da resistncia ao atingir temperaturas acima de 550 C.

Conforto trmico: O ao um bom condutor de calor, logo piora as condies de conforto trmico, o que recomenda tratamento termo-acstico.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Em situaes menos drsticas, o ao comum tambm pode serprotegido por alguns processos como:Pintura a base de p de zinco;Pintura contendo zarco e leo de linhaa;Galvanizao a fogo ou eletroltica.

Principais tratamentos:Argamassa de vermiculita (1370C),Mantas de fibra cermica (1760C),Mantas de l de rocha (1200C),Tintas intumescentes (fogo retardantes) eArgamassa composta de gesso eFibras (argamassa fibrosa).ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4AulaESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brCentro Empresarial do Ao So Paulo/SP

Berliner Bogen Hamburgo/AlemanhaResidncia - Austrlia

Aplicaes do AoConstruo CivilEdificaes de andares mltiplosConstrues de casas em geral4Aplicaes do AoShopping centers e supermercadosArmazns e silosPostos de gasolinaESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Aplicaes do AoEstdios e ginsios poliesportivosGalpes industriaisPontes e viadutosESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Aplicaes do AoPipe-racks e suportesReservatrios, caixas dgua, tanques em geralTorres de transmisso, postesESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Aplicaes do AoEsquadrias, portes, janelas, portasCoberturas, telhas, forros, revestimentos, calhas, dutosEscadas, pisos, passarelasESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Aplicaes do AoMetrs e estaes rodo-ferroviriasContenes e fundaesOutdoorsESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4ESTRUTURAS DE AOOutras AplicaesPlataformas martimasIndstria navalIndstria AutomotivaEquipamentos diversosunipacs.com.brAula 4Propriedades estruturais do ao

As propriedades mecnicas definem o comportamento dos aos quando sujeitos a esforos mecnicos e correspondem s propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir os esforos que lhes so aplicados, sem romper ou sem que ocorram deformaes excessivas.

Para compreender o comportamento das estruturas de ao essencial que o calculista esteja familiarizado com as propriedades do ao.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Diagrama Tenso-Deformao do Ao

Uma barra de ao tensionada por um esforo crescente sofre deformao progressiva de extenso (aumento do comprimento), dadas pelas seguintes relaes:ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Deformao Linear Especfica ou Alongamento ()ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Fase Elstica fenmeno Lei de Hooke, ou seja, sua deformao proporcional tenso aplicada.

Fase Plstica A deformao plstica no mais reversvel:

O escoamentograndes deformaessem a variao (ou grandes variaes) da tenso aplicadaO encruamento, no qual a estrutura interna do material, submetida a tenses, se rearranja, e volta a deformar de acordo com a tenso aplicada, embora no linearmente.

Fase de Ruptura cada material tem um chamado limite de resistncia, que o valor mximo da tenso que ele suporta.A partir desse limite, entra-se em fase de ruptura, onde as deformaes seroprolongadas, mesmo com tenses decrescentes, at o corpo se romper.ESTRUTURAS DE AOAula 4unipacs.com.brElasticidade

A capacidade de voltar forma original depois de sucessivos ciclos de carregamento e descarregamento de um material chamada elasticidade.As deformaes tm como constante de proporcionalidade o mdulo de elasticidade (E), que no ao estrutural e no ferro fundido tem um valor mdio de 205 000 MPa.

Plasticidade

A partir da tenso de escoamento, o ao passa a se comportar como material plstico, obtendo deformaes no reversveis. Essas alteram a estrutura interna do material.Ao processo de aumento da dureza por deformao a frio d-se o nome de encruamento, e pode ser usado para aumentar a resistncia do material gerando o ao encruado aumentando o limite de escoamento ao gerar um novo material (pois as estruturas se rearranjam).No entanto, a ductibilidade reduzida.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Ductibilidade assim chamada a capacidade de um material de deformar-se sem rompimento, ocorre um alongamento e uma diminuio da seo, faz com que a estrutura redistribua as tenses locais elevadas.As vigas dcteis sofrem uma considervel deformao antes de se romperem, o que funciona como um aviso de segurana a estrutura mostra, antes de romper, que seu limite foi ultrapassado.O comportamento contrrio, de um material chamado frgil, mesmo sendo muito resistente, quando passado um limite de tenso ele entra em colapso e se rompe, sem deformaes, repentinamente.

Tenacidade a capacidade de um material de absorver energia quando submetido a uma carga de impacto energia absorvida sem se romper.Um material dctil com a mesma resistncia que um frgil precisa de mais energia para se romper do que o ltimo, pois pode absorver alguma energia na deformao, sendo portanto mais tenaz.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Existem ainda outras propriedades, como por exemplo, resilincia, fadiga, fragilidade, etc.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Aos Estruturais

O ao a mais verstil e a mais importante das ligas metlicas.

Existem mais de 3500 tipos diferentes de aos e cerca de 75% deles foram desenvolvidos nos ltimos 20 anos.

Os aos-carbono possuem em sua composio apenas quantidades limitadas dos elementos qumicos carbono, silcio, mangans, enxofre e fsforo.

Outros elementos qumicos existem apenas em quantidades residuais

A quantidade de carbono presente no ao define sua classificao, conforme demonstrado a seguir:ESTRUTURAS DE AOAOS DE BAIXO CARBONOPossuem um mximo de 0,3% deste elemento e apresentam grande ductilidade. So bons para o trabalho mecnico e soldagem, no sendo temperveis, utilizados na construo de edifcios, pontes, navios, automveis, dentre outros usos.

AOS DE MDIO CARBONOPossuem de 0,3% a 0,6% de carbono e so utilizados em engrenagens, bielas e outros componentes mecnicos. So aos que, temperados e revenidos, atingem boa tenacidade e resistncia.

AOS DE ALTO CARBONOPossuem mais do que 0,6% de carbono e apresentam elevada dureza e resistncia aps tmpera. So comumente utilizados em trilhos, molas, engrenagens, componentes agrcolas sujeitos ao desgaste, pequenas ferramentas etc.Revenimento um tratamento trmico utilizado no ao para corrigir inconvenientes decorrentes da tmpera, sendo, portanto, e sempre aplicado posteriormente a ela.Na construo civil, o interesse maior recai sobre os chamados aos estruturais de mdia e alta resistncia mecnica*.*termo designativo de todos os aos que, devido sua resistncia, ductilidade e outras propriedades, so adequados para a utilizao em elementos da construo sujeitos acarregamento.

Os principais requisitos para os aos destinados aplicao estrutural so:elevada tenso de escoamento,elevada tenacidade,boa soldabilidade,homogeneidade microestrutural,susceptibilidade de corte por chama sem endurecimento eboa trabalhabilidade em operaes tais como corte, furao e dobramento, sem que se originem fissuras ou outros defeitos.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Os aos estruturais podem ser classificados em trs grupos principais, conforme a tenso de escoamento mnima especificada:TipoAo carbono de mdia resistncia Ao de alta resistncia e baixa liga Aos ligados tratados termicamenteLimite de escoamento mnimo (MPa) 195 a 259290 a 345630 a 700Dentre os aos estruturais existentes atualmente, o mais utilizado e conhecido o ASTM A36, que classificado como um ao carbono de mdia resistncia mecnica.

Entretanto, a tendncia moderna no sentido de se utilizar estruturas cada vez maiores tem levado os engenheiros, projetistas e construtores a utilizar aos de maior resistncia, os chamados aos de alta resistncia e baixa liga, de modo a evitar estruturas cada vez mais pesadas.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Os aos de alta resistncia e baixa liga so utilizados toda vez que se deseja:Aumentar a resistncia mecnica permitindo um acrscimo da carga unitriada estrutura ou tornando possvel uma diminuio proporcional da seo, ou seja, o emprego de sees mais leves;Melhorar a resistncia corroso atmosfrica;Melhorar a resistncia ao choque e o limite de fadiga;Elevar a relao do limite de escoamento para o limite de resistncia trao, sem perda aprecivel da ductilidade.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4unipacs.com.brAos comerciais

Aps entender as principais propriedades do ao, necessrio estar atualizado quanto a forma que esse material se apresenta comercialmente.

Os aos estruturais (perfis, chapas e tubos) so classificados quanto a composio qumica e resistncia, conforme tabela a seguir:ESTRUTURAS DE AOAula 4unipacs.com.brParafusos

Na Tabela abaixo so fornecidos os valores mnimos da resistncia ao escoamento e da resistncia ruptura de parafusos, de acordo com suas respectivas normas ou especificaes, bem como os dimetros nos quais os mesmos podem ser encontrados.Os parafusos fabricados com ao temperado no podem ser soldados nem aquecidos.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Metais e soldas

A resistncia mnima trao dos metais de soldas, conforme as normas ouespecificaes das soldas citadas nessa tabela, fornecida a seguir:ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Chapas

So produtos planos laminados com largura superior a 500 mm, sendo classificadas como chapas finas ou chapas grossa e so usadas nas construes de estruturas metlicas, principalmente para a formao de perfis soldados para trabalhar como vigas, colunas e estacas, mas tambm podem ser utilizadas, dependendo da disponibilidade de equipamento adequado para dobramento, em perfis formados a frio.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4unipacs.com.brChapas finas a quente

Obteno de perfis de chapas dobradas, para construo de estruturas metlicas leves e, principalmente, como teras e vigas de tapamento.Chapas finas a frio

So utilizadas na fabricao de elementos complementares na construo, tais como: telhas, calhas, rufos, esquadrias, dobradias, portas, batentes, etc.ESTRUTURAS DE AOAula 4Chapas xadrezSo chapas laminadas a quente com relevos na superfcie, para utilizao em pisos, passadios, plataformas, etc.Chapas zincadasO processo de galvanizao a quente contnuo tornou econmica a chapa zincada. Este processo associa as propriedades resistentes do ao resistncia corroso do revestimento de zinco.So produtos com espessuras padro de 0,25 mm a 1,95 mm fornecidas nas larguras padro de 1000 mm e nos comprimentos padro de 2000 mm e 3000 mm, etambm sob a forma de bobinas.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4PERFIS LAMINADOS

Os perfis laminados so obtidos pelo lingotamento contnuo entrando diretamente para a linha de laminao de perfis (deformao mecnica a quente), obtendo-se sees transversais nos formatos I, H, U, L e T.

Podem ser de abas inclinadas (padro americano - faces internas das abas noparalelas as faces externas) ou de abas paralelas (padro europeu).ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4PERFIS LAMINADOS

Nomenclaturas da peaESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4Os perfis laminados de abas paralelas so uma excelente opo para quem usa o ao como elemento construtivo, com caractersticas e vantagens, dentre os quais se destacam:As abas paralelas permitem melhores solues de ligaes, encaixes e acabamentos estruturais;So mais leves que perfis tradicionais;Permitem ganhos de escala aos fabricantes de estruturas;Preciso na concordncia entre a alma e as abas;Uniformidade da composio qumica e das propriedades mecnicas;Caractersticas e srie definida de bitolas proporcionam flexibilidade no clculo e no dimensionamento das estruturas;Menor massa linear (kg/m);Vigas inteirias, sem tenses localizadas;ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4IDENTIFICAO DAS PEASunipacs.com.brESTRUTURAS DE AOAula 4ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4PERFIS SOLDADOS:Os perfis soldados so produzidos pelos fabricantes de estruturas metlicas a partir do corte, dobra e soldagem das chapas fabricadas pelas usinas siderrgicas.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4BARRAS CHATAS, REDONDAS E QUADRADASESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4FIOS, CORDOALHAS E CABOS

Fios ou aramesSo obtidos a partir de barras laminadas por trefilaes sucessivas. Fabricam-se fios de ao doce e tambm de ao duro (ao de alto carbono).Os fios de ao duro so empregados em molas, cabos de protenso de estruturas, pontes pnseis, etc.

Cordoalhas (strands)So formadas por trs ou sete fios arrumados em forma de hlice. O mdulo de elasticidade da cordoalha quase to elevado quanto o de uma barra macia de ao.Cabos de ao (wire rope)So formados por fios trefilados finos, agrupados em arranjos helicoidais variveis. Enrolando-se seis cordoalhas de sete fios em torno de um ncleo de fibra (cnhamo), obtm-se um cabo chamado 6 x 7. Usando-se seis cordoalhas de dezenove fios, obtm-se um cabo de 6 x 19 com ncleo de cnhamo. Os cabos podem se construdos tambm com ncleo de ao, possuindo ento maior resistncia e menor flexibilidade.Os cabos de ao so muito flexveis, o que permite seu emprego em moites para multiplicao de foras. Entretanto, o mdulo de elasticidade baixo, cerca de 50% do mdulo de uma barra macia.ESTRUTURAS DE AOunipacs.com.brAula 4ESTRUTURAS DE AOAula 4unipacs.com.brESTRUTURAS DE AOAula 4unipacs.com.brProf Eng Civil Alexandra Mller Barbosaunipacs.com.brDvidas:eng.alexandrabarbosa@gmail.com

Para baixar os arquivos:www.amb-engenharia.blogspot.comAs imagens deste trabalho foram todas baixadas da internet ou digitalizadas dos livros dereferncia, no h nenhuma pretenso em reivindicar sua autoria.