Aula 01 - Construções de aço [ALUNO_2200170543].pdf
- 1. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 1 Construções de Aço Henrique de Aguiar Lima Semestre letivo 2023.1
- 2. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 2 Apresentação do professor Henrique de Aguiar Lima → Graduação: Engenharia Civil (Faculdade Área 1) →Mestrado: Engenharia de Estruturas (Universidade Federal da Bahia) →Professor – disciplinas de estruturas – Unijorge e Senai Cimatec →Engenheiro civil – Engetra Tecnologia →Contato: [email protected] Caixa de e-mail do CANVAS
- 3. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 3 Apresentação da disciplina Ementa: • Histórico. • Materiais para construção metálica. • Características físicas e mecânicas. • Resistência à tração e à compressão. • Flambagem global e local. • Resistência ao momento fletor e força cortante. • Momento fletor e força cortante combinados. • Força axial e momento fletor combinados. • Resistência das ligações: parafusadas e soldadas.
- 4. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 4 Apresentação da disciplina Objetivos: Preparar o aluno para ser capaz de entender e visualizar o funcionamento dos sistemas de construções em aço, e ser capaz de dimensioná-los.
- 5. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 5 Apresentação Conteúdo programático: UNIDADE 1 1. INTRODUÇÃO • Definições. • Histórico. • Processo de fabricação. • Tipos de aços estruturais. • Entidades normativas para o projeto de estruturas metálicas. • Vantagens e desvantagens do aço estrutural. • Aplicação das estruturas metálicas. 2. PROPRIEDADES DOS AÇOS ESTRUTURAIS • Propriedades físicas. • Corrosão. 3. PRODUTOS SIDERÚRGICOS E METALÚRGICOS • Introdução. • Produtos siderúrgicos. • Produtos metalúrgicos.
- 6. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 6 Apresentação Conteúdo programático: UNIDADE 2 4. CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DE SEÇÕES TRANSVERSAIS • Área. • Centro de gravidade. • Momento de inércia. • Raio de giração. • Módulo de resistência.
- 7. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 7 Apresentação Conteúdo programático: UNIDADE 3 5. DIMENSIONAMENTO DE PEÇAS TRACIONADAS 6. DIMENSIONAMENTO DE LIGAÇÕES COM CONECTORES 7. DIMENSIONAMENTO DAS LIGAÇÕES SOLDADAS. UNIDADE 4 8. DIMENSIONAMENTO DE PEÇAS À FLEXÃO 9. DIMENSIONAMENTO DE PEÇAS À COMPRESSÃO E FLEXOCOMPRESSÃO
- 8. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 8 Referências Referência principal
- 9. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 9 Referências Referências Básicas: BRESLER, Boris. Design of steel structures. (1968). REBELLO, Yopanan Conrado Pereira. Estruturas de aço, concreto e madeira: atendimento da expectativa dimensional. (2010, 2012). YAZIGI, Walid. A técnica de edificar. (2008, 2009, 2011). GAYLORD, Edwin Henry; GAYLORD, Charles N. Design of steel structures. Tokyo: McGraw-Hill. NBR 8800: projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. (2008). DIAS, Luís Andrade de Mattos. Aço e Arquitetura: estudo de edificações no Brasil. (2001).
- 10. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 10 • AV1: • Prova individual – 26/04/2023 • AV2: • Prova individual - 28/06/2023 • AV3: • Projeto - entrega em 21/06/2023 • Segunda chamada: • Prova individual - 05/07/2023 • AV4: • Prova individual - 12/06/2023 Avaliações
- 11. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 11 Conteúdo da aula 01 • Breve histórico • Propriedades e classificações dos aços estruturais • Perfis estruturais
- 12. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 12 Construções de Aço Aula 01
- 13. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 13 Conteúdo da aula 01 • Breve histórico • Propriedades e classificações dos aços estruturais • Perfis estruturais
- 14. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 14 QUAIS AS CARACTERÍSTICAS DESEJÁVEIS DOS AÇOS ESTRUTURAIS? OS METAIS FERROSOS
- 15. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 15 OS METAIS FERROSOS “Metais ferrosos são ligas de ferro e carbono em que a porcentagem de ferro supera 90% e a porcentagem máxima de carbono é 5%." MATERIAL TEOR DE CARBONO (%) RESISTÊNCIA A TRAÇÃO (MPa) RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO (MPa) AÇO MAX 1,7 200 A 1200 IGUAL FERRO FUNDIDO 1,8 A 4,5 40 2 A 4 VEZES FERRO LAMINADO MAX 0,12 320 A 350 2 A 4 VEZES i
- 16. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 16 HISTÓRICO DO USO DO AÇO SÉCULO XII: • Tirantes e pendurais de ferro fundido SÉCULO XVI: • Estruturas de telhado em ferro fundido; • Análise de estruturas em crescimento. SÉCULO XVIII: • Cúpulas de igrejas e pontes em ferro fundido.
- 17. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 17 1779: Ponte em ferro fundido de Coalbrookdale, Inglaterra sobre o rio Severn, na Inglaterra com vão de 30m. HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 18. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 18 SÉCULO XIX (1800 a 1850): • Evolução do cálculo estrutural; • Desenvolvimento de sistemas estruturais; • Laminação de perfis; • Construção de edifícios; • Expansão das ferrovias. HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 19. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 19 1850: Ponte Brittania, Gales em ferro fundido, no estreito de Menai, com vãos de 70 m, 140 m, conduzindo em seu interior uma linha ferroviária. HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 20. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 20 HISTÓRICO DO USO DO AÇO 1850: Ponte Brittania, em ferro fundido, no estreito de Menai, com vãos de 70 m, 140 m, conduzindo em seu interior uma linha ferroviária.
- 21. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 21 SÉCULO XIX (1850 a 1900): • Acidentes relacionados as estruturas; • Desenvolvimento do processo industrial da fabricação do aço – Henry Bessemer; • Marco inicial do aço como material estrutural. HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 22. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 22 1867-1875: Ponte Eads em aço sobre o rio Mississípi em Saint Louis, Estados Unidos, com vão central de 158 m. HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 23. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 23 1885: Home Insurance Building, em Chicago, edifício de 10 pavimentos, o primeiro do mundo com estrutura em aço. HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 24. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 24 SÉCULO XX: • Desenvolvimento do estudo do comportamento das estruturas; • Invenção da solda elétrica; • Parafusos resistentes a corrosão. HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 25. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 25 1919: Ponte Quebec sobre o rio St Lawrence no Canadá, com vão central de 549 m, o maior em treliça do mundo. HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 26. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 26 1974: Ponte Rio Niterói, vão central de 300m, maior do mundo em viga reta de alma cheia; i HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 27. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 27 1931: Empire States, Nova York, EUA, Altura 381m, construído a uma taxa de 4,5 pavimentos por semana. HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 28. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 28 1931: Empire States, Nova York, EUA, Altura 381m, construído a uma taxa de 4,5 pavimentos por semana. HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 29. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 29 HISTÓRICO DO USO DO AÇO 1931: Empire States, Nova York, EUA, Altura 381m, construído a uma taxa de 4,5 pavimentos por semana.
- 30. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 30 HISTÓRICO DO USO DO AÇO 1931: Empire States, Nova York, EUA, Altura 381m, construído a uma taxa de 4,5 pavimentos por semana.
- 31. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 31 A REALIDADE BRASILEIRA: • Galpões industriais; • Plataformas petrolíferas; • Edificações comerciais horizontais – shoppings, revendedoras de veículos, quadras; • Torres de transmissão de energia elétrica e de telecomunicações. HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 32. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 32 A REALIDADE BRASILEIRA: • E os edifícios residenciais, comerciais e públicos? • Produtor mundial de aço; • Indústrias siderúrgicas reconhecidas internacionalmente que fabricam o próprio aço e também os perfis estruturais. HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 33. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 33 1992: Centro empresarial do aço, em São Paulo com 14 andares e 43 m de altura. HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 34. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 34 HISTÓRICO DO USO DO AÇO 1992: Centro empresarial do aço, em São Paulo com 14 andares e 43 m de altura.
- 35. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 35 1996: Antena da Rede Bandeirantes de Televisão, São Paulo, 212 m de altura. HISTÓRICO DO USO DO AÇO
- 36. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 36 VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL
- 37. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 37 ELEVADA RESISTÊNCIA Viga biapoiada com 5m e 15m de vão com um carregamento de 20 kN/m e 70 kN/m, respectivamente. VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL
- 38. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 38 VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL ELEVADA RESISTÊNCIA
- 39. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 39 ELEVADA RESISTÊNCIA VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL CONCLUSÃO?
- 40. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 40 • Obra mais leve; • Solos pouco favoráveis; • Redução dos acabamentos; • Limitação do pé direito pelo arquiteto; • Vencer grandes vãos. ELEVADA RESISTÊNCIA VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL
- 41. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 41 • Deformação antes do rompimento se situa entre 15% e 20%; • Resistente a choques bruscos. APROXIMAÇÃO ENTRE TEORIA E REALIDADE • Material homogêneo e praticamente isotrópico; ELEVADA DUCTIBILIDADE VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL
- 42. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 42 FACILIDADE DE REFORÇO E AMPLIAÇÃO VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL
- 43. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 43 POSSIBILIDADE DE REAPROVEITAMENTO RAPIDEZ DE EXECUÇÃO – BENEFÍCIOS ECONÔMICOS VANTAGENS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL
- 44. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 44 CORROSÃO ASPECTOS NEGATIVOS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL
- 45. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 45 COMPORTAMENTO EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO ASPECTOS NEGATIVOS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL
- 46. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 46 MÃO DE OBRA ESPECIALIZADA ASPECTOS NEGATIVOS DO AÇO COMO MATERIAL ESTRUTURAL
- 47. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 47 NOÇÕES SOBRE O CONSUMO DE AÇO EDIFICAÇÃO CONSUMO DE AÇO (kg/m2) Edifícios residenciais ou comerciais de até 4 andares 20 a 30 Edifícios residenciais ou comerciais com 4 a 12 andares 30 a 40 Edifícios residenciais ou comerciais com 12 a 30 andares 35 a 50 Residências térreas e sobrados 20 a 40 Centros de compras 30 a 40 Galpões industriais sem ponte rolante 12 a 25 Galpões industriais com ponte rolante de até 250 kN 30 a 60 Coberturas em geral 10 a 20
- 48. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 48 NORMALIZAÇÃO • ABNT NBR 8800:2008 – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios • ABNT NBR 16239:2013 – Projeto De Estruturas De Aço e De Estruturas Mistas de Aço e Concreto De Edificações Com Perfis Tubulares • ABNT NBR 14762:2010 – Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio • ABNT NBR 14323:2013 – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios em situação de incêndio • ABNT NBR 6123:1988 – Forças devidas ao vento em edificações • ABNT NBR 6120:1980 – Cargas para o cálculo de estruturas
- 49. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 49 ABNT NBR ISO 6892-1:2013 Versão Corrigida:2015 Materiais metálicos - Ensaio de Tração - Parte 1: Método de ensaio à temperatura ambiente PROPRIEDADES MECÂNICAS AÇOS ESTRUTURAIS
- 50. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 50 PROPRIEDADES MECÂNICAS AÇOS ESTRUTURAIS ABNT NBR ISO 6892-1:2013 Versão Corrigida:2015 Materiais metálicos - Ensaio de Tração - Parte 1: Método de ensaio à temperatura ambiente
- 51. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 51 PROPRIEDADES MECÂNICAS AÇOS ESTRUTURAIS
- 52. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 52 PROPRIEDADES MECÂNICAS AÇOS ESTRUTURAIS
- 53. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 53 Propriedades obtidas através do ensaio: • Módulo de Elasticidade - Modulo de Young - Modulo de deformação longitudinal; E = 200.000 MPa • Limite de escoamento (fy); • Limite de resistência a tração (fu); • Ductilidade. AÇOS ESTRUTURAIS
- 54. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 54 Outras propriedades: • Coeficiente de Poisson (v) v = 0,3 Modulo de Elasticidade Transversal (G) AÇOS ESTRUTURAIS
- 55. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 55 Constantes: • Peso específico • Coeficiente de dilatação térmica AÇOS ESTRUTURAIS
- 56. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 56 • Carbono: aumenta a resistência, diminui a soldabilidade e a ductilidade. • Manganês, silício, fósforo, cobre, cromo, nióbio, níquel: de maneira análoga ao carbono. • Manganês, cobre, cromo, nióbio e níquel: melhoram a resistência à corrosão atmosférica. Variando a quantidade de cada elemento, obtem-se aços com qualidades diferentes. AÇOS ESTRUTURAIS Composição química
- 57. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 57 AÇOS ESTRUTURAIS Classificação Máximo teor de carbono → 1,7%
- 58. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 58 • Aços resistentes a corrosão; • Resistência ao escoamento máxima de 450 MPa; • Relação entre resistência à ruptura e escoamento mínima de 1,18. AÇOS ESTRUTURAIS Classificação
- 59. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 59 AÇOS ESTRUTURAIS Classificação
- 60. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 60 Classificação quanto ao teor de carbono: • Baixo carbono (C < 0,30 %) • Medio carbono (0,30 % <C <0,50 % • Alto carbono (C > 0,50 %) AÇOS ESTRUTURAIS Classificação
- 61. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 61 Aço de alta resistência e baixa liga • Têm sua resistência aumentada, mantendo-se baixo o teor de carbono. • Propriedades mecânicas melhoradas pela adição de elementos de liga, tais como Níquel, Cromo, Cobre, Nióbio. AÇOS ESTRUTURAIS Classificação
- 62. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 62 Aço de alta resistência e baixa liga Classificação segundo a ABNT NBR 7007:2011 – Aços carbono e microligados para uso estrutural: a) MR 250 – aço de média resistência mecânica. b) AR 350 – aço de alta resistência mecânica. c) AR 350 COR – aço de alta resistência mecânica e de alta resistência à corrosão atmosférica. d) AR 415 – aço de alta resistência mecânica. AÇOS ESTRUTURAIS Classificação
- 63. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 63 AÇOS ESTRUTURAIS Classificação
- 64. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 64 AÇOS ESTRUTURAIS Classificação
- 65. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 65 AÇOS ESTRUTURAIS Classificação
- 66. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 66 AÇOS ESTRUTURAIS Classificação
- 67. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 67 PROCESSO SIDERÚRGICO PROCESSO GERAL:
- 68. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 68 PROCESSO SIDERÚRGICO LINGOTAMENTO E LAMINAÇÃO:
- 69. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 69 PERFIS ESTRUTURAIS PERFIS LAMINADOS: Transformação mecânica da peça pela passagem entre cilindros.
- 70. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 70 PERFIS ESTRUTURAIS PERFIS LAMINADOS:
- 71. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 71 PERFIS ESTRUTURAIS PERFIS LAMINADOS:
- 72. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 72 PERFIS LAMINADOS: Chapas; Perfis de seção aberta: Perfil I, H, U, Cantoneira; Barras
- 73. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 73 W 310x22,5(H), W 310x38,7, L 76,2x6,35 PERFIS ESTRUTURAIS PERFIS LAMINADOS:
- 74. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 74 PERFIS TUBULARES: Tubulares sem costura: Fabricados a partir da perfuração sob altas temperaturas de um tarugo em um laminador perfurador; Tubulares com costura: Dobra a frio de uma chapa na forma desejada e soldada longitudinalmente ou helicoidalmente. PERFIS ESTRUTURAIS
- 75. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 75 PERFIS TUBULARES: PERFIS ESTRUTURAIS
- 76. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 76 PERFIS SOLDADOS: Combinação de chapas unidas por solda. PERFIS ESTRUTURAIS
- 77. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 77 PERFIS SOLDADOS: Combinação de chapas unidas por solda. PERFIS ESTRUTURAIS
- 78. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 78 PERFIS DOBRADOS A FRIO: Obtidos dobrando-se a frio chapas finas de espessuras entre 1,5mm a 4,75mm. Está fora do escopo da NBR 8800:2008. PERFIS ESTRUTURAIS
- 79. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 79 PERFIS DOBRADOS A FRIO: PERFIS ESTRUTURAIS
- 80. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 80 PERFIS ESTRUTURAIS
- 81. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 81 PERFIS ALMA CORRUGADA: PERFIS ESTRUTURAIS
- 82. Apresentação da disciplina Professor: Henrique Aguiar 82 PERFIS ALVEOLARES PERFIS ESTRUTURAIS