AÇO NA CONSTRUÇÃO CIVIL
PERFIL ESTRUTURAL
APLICAÇÃO DOS PERFIS NA
CONSTRUÇÃO CIVIL
AÇO NA ARQUITETURA
• Século XIX – Introdução do ferro fundido na
construção civil.
• Antes a arquitetura de pedra, de madeira, do
barro.
• O aço ainda está em desenvolvimento e está
ligado ao processo de industrialização.
• Apesar de já ter algumas décadas, foi nos anos
80 que apareceram propostas ambiciosas, entre
desafios construtivos e ambientais.
CARACTERISTICAS DAS ESTRUTURAS
DE AÇO
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Qualidade homogênea.
Boa relação entre resistência mecânica e peso específico.
Estruturas leves e esbeltas com elevadas resistências.
Cuidados com flambagem, flechas, e vibrações.
Oxida-se facilmente, exigindo proteção.
Perde resistência com aumento da temperatura.
Grande precisão de fabricação.
Atenção quanto a transmissão de esforços entre os
elementos, principalmente esforços de cargas horizontais.
DESVANTAGENS DO USO DO AÇO
• Exige maior conservação que o C.A.
• Exige maior especialização da mão-de-obra de
montagem, elevando os custos.
• Exige proteção contra incêndio, aumentando
os custos.
• Estrutura de aço é mais onerosa que o C.A.
VANTAGENS DO USO DO AÇO
• Diminuição no peso e nas dimensões das estruturas.
• Permite vãos maiores com menor custo em
fundações.
• Maior rapidez na execução que o C.A.(in loco).
• Facilidade de montagem e menor preço de
transporte que C.A. pré-moldado.
• Permite acréscimos e reforços sem muitas
dificuldades.
• Permite desmontagem para reuso ou venda como
sucata.
MATÉRIAS-PRIMAS
• Minério de ferro.
• Carvão mineral ou vegetal.
O QUE É O AÇO?
O aço é,
basicamente, uma liga metálica de ferro e
carbono, com teor de carbono entre 0,002% a
2,00%,
podendo
possuir
pequenas
quantidades de outros elementos como: Si,
Mn, Ti, Ni, Cu, Co, Cr.
OBTENÇÃO DO AÇO
• O aço é obtido pelo refino do ferro gusa, na
aciaria, ou pela fusão de sucata de aço, em
fornos elétricos ou de indução.
• Ferro gusa é o produto obtido na fusão do
minério de ferro no alto forno, com teor de
carbono aproximado de 4,0%.
• O aço é produzido nas usinas siderúrgicas.
PROCESSO DE FABRICAÇÃO
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Preparo das matérias-primas.
Produção do ferro gusa (alto forno).
Produção do aço ( aciaria).
Conformação mecânica (laminação).
LAMINAÇÃO
• Laminação é o processo onde o aço é
efetivamente transformado em barras,
chapas, fios ou perfis de aço.
TIPOS DE CHAPAS
LAMINADAS GROSSAS
- Espessura:
6 a 200mm
- Largura:
1000 a
3800mm
- Comprimento: 5000 a
18000mm
LAMINADOR
TIPOS DE CHAPAS
LAMINADAS A QUENTE
- Espessura:
1,20 a
12,50mm
- Largura:
800 a
1800mm
- Comprimento: 2000 a
6000mm
LAMINADOR
TIPOS DE CHAPAS
LAMINADAS A FRIO
- Espessura:
0,30 a
3,00mm
- Largura:
800 a
1600mm
- Comprimento: 2000 a
3000mm
LAMINADOR
PERFIS
• Os perfis laminados seguem o mesmo
processo dos produtos laminados planos, a
diferença é que os cilindros conformadores, já
vão modelando o aço com uma sucessão de
passes.
CONFORMAÇÃO DOS PERFIS
COMPOSIÇÃO DE PERFIS
PERFIS LAMINADOS NACIONAIS
• Os perfis laminados de padrão americano, fabricados no
Brasil, estão com a produção bastante restrita, os
fabricantes já não produzem mais, no entanto, ainda
pode ser encontrado no mercado, o ASTM A-36, com
comprimento de 6000 a 12000mm:
• Cantoneiras de abas iguais:
6”(152,4mm); 8”(203,2mm) e 10”(254,0mm)
• Perfil “I”:
2”(50,80mm; 2 ½”(63,50mm); 4”(101,8mm) e 6”(152,4mm)
• Perfil “U”:
6”(152,4mm) e 8”(203,2mm)
PERFIS SOLDADOS
• Os perfis soldados são obtidos pelo corte,
composição e soldagem de chapas planas de
aço, permitindo grande variedade de formas e
dimensões das seções e seu uso esta bastante
aquecido no mercado nacional.
CARACTERISTICAS GEOMÉTRICAS DOS
PERFIS
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d - altura do perfil
bf - largura da mesa
tw - espessura da alma
tf - espessura da mesa
h -altura da alma
ec -espessura do cordão
de solda
CLASSIFICAÇÃO DOS PERFIS
SOLDADOS
• Série VS:
Perfis soldados para vigas, com 2 < d/bf <= 4
• Série CVS:
Perfis soldados para vigas, com 1 < d/bf <= 1,5
• Série CS:
Perfis soldados para vigas, com d/bf <= 1
QUALIDADE E ESPECIFICAÇÕES
Os perfis são divididos em três categorias de
padrão de qualidade. De acordo com a
utilização, montagem e condições de
aplicação;
PADRÃO DE QUALIDADE I
(RIGOROSO)
ESTRUTURAS USUAIS
APLICAÇÃO
• Estruturas
especiais, • Estruturas “off shore”
com elevado rigor de
• Usinas nucleares.
tolerância
PADRÃO DE QUALIDADE II
(NORMAL)
ESTRUTRAS USUAIS
• Estruturas
convencionais
APLICAÇÃO
• Edificações em geral
(residencial, comercial e
industrial)
• Pontes
PADRÃO DE QUALIDADE III
(COMERCIAL)
ESTRUTURAS USUAIS
• Usos gerais
APLICAÇÃO
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Galpões
Estacas
Postes
Mourões
ESPECIFICAÇÃO
PERFIS FORMADOS A FRIO
• São obtidos pelo processo
de dobramento a frio das
chapas. São padronizados,
mas podem ser produzidos
pelos fabricantes, com
forma
e
tamanho
solicitados, são utilizados
em elementos estruturais
como barras de treliças,
terças, etc.
PERFIS TUBULARES
• Sem costura, obtidos por
extrusão.
• Com costura, soldados.
• Para pilares, são utilizados
em médios e grandes
diâmetros,
apresentando
boa
resistência
a
flambagem.
• Para treliças planas e
espaciais, são utilizados os
de diâmetros menor.
PROPRIEDADES MECÂNICAS
• ELASTICIDADE: capacidade do
material voltar ao comprimento
inicial, após sucessivos ciclos de
carregamento/descarregamento.
• PLASTICIDADE: deformação
permanente do material,
provocada por tensão igual ou
superior ao limite de
escoamento.
• DUCTILIDADE: capacidade do
material se deformar, sobre,
tensão, sem se romper.
• FRAGILIDADE: é o rompimento
do material sem que haja
deformação.
• TENACIDADE: capacidade do
material absorver energia, com
deformação elástica e plástica,
quando submetido a carga de
impacto.
• RESILIÊNCIA: capacidade do
material absorver energia, com
deformação elástica, quando
submetido a carga de impacto.
• FADIGA: é a resistência a ruptura
do material quando submetido a
uma
carga
dinâmica.
Normalmente,
o
valo
da
resistência a fadiga é inferior ao
da resistência a tração.
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES
GRÁFICO TENSÃO x DEFORMAÇÃO
ESCOAMENTO DEFINIDO
SEM ESCOAMENTO DEFINIDO
AÇOS ESTRUTURAIS USADOS NO
BRASIL
• AÇOS CARBONO
(média resistência mecânica)
• Baixo carbono <=0,30% C
• Médio carbono 0,30%< C < 0,50%
• Alto carbono C > 0,50%
CARACTERISTICAS E APLICAÇÕES
NORMA E UTILIZAÇÃO
AÇOS DE BAIXA LIGA
(Média e alta resistência mecânica)
(Resistência a corrosão atmosférica)
São aços com adição de pequena quantidade de
elementos como Cu, Cr, P, Si e outros, que
desenvolvem um filme resistente a corrosão
atmosférica.
Devido a sua maior resistência mecânica, proporciona
redução na espessura das estruturas.
AÇOS RESISTENTES AO FOGO
(Alta resistência mecânica)
(resistente a corrosão atmosférica)
São aços que evoluíram da família dos aços resistente a
corrosão atmosférica.
Recebem adição dos elementos Ni, Ti, Nb, Va e Mo.
USI-FIRE 400 e USI-FIRE490 da USIMINAS.
APLICAÇÃO DE PERFIS NA
CONSTRUÇÃO CIVIL
Cravação de Estacas
• A cravação dos perfis são
executadas com equipamentos
de pequeno porte, como mostra
a foto ao lado, a grande vantagem
deste sistema é que podem fazer
a execução da escavação com
tirantes, e a escavação pode ser
executada 100% antes de iniciar a
fundação, assim não ha a
necessidade de deixar talude de
solo para escavar depois da
execução das lajes.
Execução
CONTENÇÃO
Contenção de terrenos vizinhos
• A contenção de terrenos
vizinhos à obra podem ser
feitos com a cravação de
perfis
de
aço
e
preenchimento com placas
pré-moldadas de concreto.
Execução
FILTRO DE DRENAGEM
Objetivo
• Para evitar a pressão direta,
do solo saturado com a
cortina de placas prémoldadas, são utilizados
filtros de drenagem que
permitem a canalização da
água do solo.
Colocação do filtro
ESCAVAÇÃO DE SAPATAS
ESCAVAÇÃO DE TUBULÃO
METRÔ – ESTAÇÃO BUTANTAN
• Detalhe da estrutura de
aço na cobertura da
estação.
METRÔ – ESTAÇÃO BUTANTAN
• Na
cobertura
da
estação foram utilizados
perfis tubulares de aço
como estrutura para o
telhado.
METRÔ – ESTAÇÃO BUTANTAN
• Podemos verificar a
utilização de perfil e aço
tubular como estrutura
para o telhado, neste
terminal.
• Ao fundo, observa-se a
utilização de perfis de
aço, também, como
estrutura
para
o
telhado.
BIBLIOGRAFIA
• Recomendamos as seguintes bibliografias,
para aprofundamento no assunto:
- Arquitetura do Ferro no Brasil – ed. Nobel
(Geraldo Gomes da Silva)
- Elementos para Projetos em Perfis de Aço – ed.
Edgard Blucher – (Antônio Molitermo).