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7/24/2019 Aco Cap01 Intr r0

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INDICE


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CAPTULO 1 - AOS ESTRUTURAIS

1 INTRODUO - HISTRICO

As primeiras obras de ao surgiram praticamente ao mesmo tempo em que se iniciou a produoindustrial desse material, por volta de 1780 existe registro da aplicao de ao na escadaria domuseu do Louvre, em Paris e Pouco tempo antes, em 1757, na Inglaterra, foi construda uma ponteem ferro fundido. Com o avano no processo de fabricao do ao, por volta de 1880, existe umagrande aplicao de ao na construo civil nos Estados Unidos. No Brasil, a primeira obra emestrutura metlica foi a ponte sobre o rio Paraba do Sul, no estado do Rio de Janeiro, em 1857.

2 CARACTERSTICAS PRINCIPAIS DAS ESTRUTURAS DE AO

Embora seja mais correto conceitualmente referir-se a caractersticas do que a vantagens edesvantagens de um determinado sistema estrutural, vamos relacionar a seguir alguns aspectosfavorveis e desfavorveis da utilizao do ao em estruturas. Contudo, deve-se ressaltar que aaplicao de um ou de outro sistema estrutural precedida por uma avaliao das caractersticas decada sistema, optando pelo mais adequado situao considerada.

Vantagens:

Alta resistncia do material, que possibilita a execuo de estruturas comparativamente leves;

Processo de fabricao garante dimenses e propriedades homogneas para o material epara as peas fabricadas;

Por tratar-se de estrutura com caractersticas de pr-fabricao, a sua aplicao em campo rpida e limpa. Possibilidade de redues em cronogramas;

Flexibilidade de aplicao em situaes especiais, tais como: reformas, reforos, canteirosexguos ou estruturas temporrias;

Desvantagens:

Necessidade de tratamento e cuidados especiais contra corroso;

Sensibilidade estrutural em caso de incndio;

Por tratar-se, em geral, de estruturas esbeltas, importante considerar a possibilidade devibraes indesejveis na estrutura;

Necessidade de mo de obra mais especializada e equipamentos para servios de montageme solda;

Por tratar-se de estrutura com caractersticas de pr-fabricao, o projeto necessita adaptar-se disponibilidade do fornecimento e no o contrrio.


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3 REFERNCIAS NORMATIVAS

Abaixo esto relacionadas as principais normas de referncia para projeto de estruturas demetlicas.

Norma Ttulo

NBR 6008/6009 Perfis I e H de abas paralelas, de ao, laminados aquente - Padronizao

NBR 6355 Perfis estruturais de ao formados a frio -Padronizao

NBR 6657 Perfis de Estruturas de Ao

NBR 8681 Aes e segurana nas estruturas - Procedimento

NBR 5419 Proteo de estruturas contra descargasatmosfricas

NBR 6123 Foras devidas ao vento em edificaes -Procedimento

NBR 6120 Carga para clculo de estruturas de edificaes -Procedimento

NBR 5884 Perfil I estrutural de ao soldado por arco eltrico

NBR 14762 Dimensionamento de estruturas de ao constitudaspor perfis formados a frio

NBR 14432 Exigncias de resistncia ao fogo de elementosconstrutivos - Procedimento

NBR 14323 Dimensionamento de estruturas de ao em situaode incndio - Procedimento

NBR 8800 Projeto e Execuo de Estruturas de Ao emEdifcios (Mtodos dos Estados Limites)


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4 CARACTERSTICAS DO AO ESTRUTURAL

4.1 ComposioSob o ponto de vista de sua fabricao, o ao estrutural tem uma grande variao, porm, pode-sedizer de modo simplificado, que o elemento mais importante na formulao do ao o Carbono. As

variaes no teor desse material determinam principalmente alteraes na resistncia e namaleabilidade do ao. Quanto maior o teor de Carbono, maior a resistncia e menos dtil o ao, ouseja, menos capaz de sofrer deformaes sem romper. A classificao do ao conforme o seu teorde Carbono est colocada a seguir:

4.1.1 Aos Carbono:

Classificao Teor de Carbono

Baixo Carbono C < 0,15%

Moderado 0,15% C < 0,29%

Mdio Carbono 0,30% < C < 0,59%

Alto Carbono 0,60% < C < 1,70%

Os aos de teores baixos a moderados so os mais utilizados em estruturas por nonecessitarem de cuidados especiais para serem soldados. Conforme j mencionado,na medida em que se aumenta o teor de Carbono no ao, aumenta sua resistnciaporm diminui sua ductibilidade.

4.1.2 Aos Baixa Liga:

So definidos como Aos Carbono que recebem elementos de liga (Cromo, Colmbio, Cobre,Mangans, Molibdnio, Nquel, Fsforo, Vandio, etc) que melhoram a resistncia ou outraspropriedades do ao sem alterar sua soldabilidade.

4.2 Propriedades

4.2.1 As principais propriedades mecnicas gerais do ao estrutural esto relacionadas a seguir (NBR-8800-4.5.2.8):

a) Mdulo de Elasticidade Tangente: E = 200.000 MPa;b) Mdulo de Elasticidade Transversal G = 70.000 Mpa;

c) Coeficiente de Poisson: a= 0,3;

d) Coeficiente de Dilatao Trmica: a= 1,2 x 10-6oC-1;

e) Massa especfica: a= 7.850 Kg/m3.


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4.2.2 Diagrama tenso deformao:

No diagrama: fu- Resistncia de ruptura do ao trao ou limite de resistncia trao;

fy- Resistncia ao escoamento do ao tenso normal ou limite de escoamento;

fp- Limite de proporcionalidade.

* A NBR 8800 estabelece seus limites de aplicabilidade, ou seja, para sua aplicao, os aos devemter fy=1,18.

4.2.3 Particularidades do comportamento tenso deformao do ao:

a) Ductibilidade: a propriedade que um material apresenta de se deformar sob ao de cargas. A esta propriedadeest associada a capacidade que estruturas construdas com materiais dteis apresentam de sedeformar plasticamente, redistribuindo as tenses internas.

b) Ruptura frgil - fragilidade:Sob certas condies a o metal perde sua caracterstica de ductibilidade podendo apresentar umcomportamento frgil. Essas condies, que devem ser evitadas, ou verificadas com especialcuidado, so, por exemplo:estados mltiplos de tenses no previstos no projeto e soldas indequadas;

c) Temperatura:Ao serem elevadas as temperaturas, os valores de fu, fye E se reduzem.Para a temperatura de 500 oC, as grandezas acima so reduzidas pela metade e para umatemperatura acima desse valor se reduzem a quase zero. A NBR-8800 em seu item 1.6 remete odimensionamento de estruturas metlicas sob o efeito de incndio para outra norma, a NBR 14323;

d) Fadiga:Quando submetidos a ciclos de carga e descarga, o ao estrutural, como outros materiais pode sofrerruptura sob tenses menores que suas resistncias nominais, que so obtidas, em geral, a partir deensaios estticos. O anexo K da NBR 8800 trata deste fenmeno.

a(kN/cm2)

(m/m )

ductibilidadeencruamento

fp

fy

fu


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f) Corroso:O processo de corroso compromete a resistncia da estrutura pela reduo da seo til dos perfisestruturais. O anexo N da NBR 8800 fornece informaes gerais sobre o processo de corroso eindica alguns procedimentos preventivos.


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5 PRODUTOS SIDERRGICOS PARA ESTRUTURAS

Os aos estruturais so fornecidos em forma de perfis, chapas, barras, fios e cordoalhas. Sendo queos elementos estruturais das estruturas metlicas so constitudos primordialmente por perfismetlicos. Abaixo esto colocadas as principais caractersticas e sua nomenclatura em linhas gerais.O anexo A da NBR 8800 apresenta diversos tipos normalizados de aos estruturais.

5.1 Barras:As barras so produtos obtidos por laminao nas sees: circular, quadrada ou retangular alongada(chamada chata). As barras so referidas pelo seu dimetro ou pelas dimenses de sua seotransversal no caso das barras chatas. Por exemplo:

Nomenclatura:

25 indica barras com dimetro 25 mm.

127 x 6,4 indica barra chata com seo 127 mm por 6,4 mm (5x )

Classes de resistncia:

De acordo com a tabela A.2 da NBR 8800 as barras tm tenso de escoamento variando desde250 MPa at 450 MPa e tenso de ruptura 400 MPa at 550 MPa.

5.2 Chapas:As chapas tambm so elementos laminados com espessuras variadas e resistncias variadas. Aschapas finas so as que tm espessuras de at 5,0 mm, acima desse valor as chapas so chamadasde grossas.

Nomenclatura e classes de resistncia:

De modo geral, pode-se referir uma chapa por CH 8 (chapa com 8,0 mm de espessura).

A NBR 8800 refere-se a vrias classes de resistncia, alguns exemplos:

Para aos comuns:

CG-26, chapa grossa com fy=255 MPa e fu=410 MPa;

CF-26, chapa fina com fy=260 MPa e fu=400 MPa;

Para aos de baixa liga e alta resistncia mecnica:

G-35, chapa grossa, fy=345 MPa e fu=450 MPa;

F-35, chapa fina, fy=340 MPa e fu=450 MPa;


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5.3 Perfis Laminados, com seo I, H, C (ou U):

Os perfis estruturais podem ser laminados, soldados ou de chapa dobrada, esses ltimos no sodefinidos pela NBR modo que no sero tratados no presente texto. Existem inmeros produtosfabricados em padres americanos (srie americana, perfis de faces, em geral, no paralelas) epadres europeus (srie europia, de faces paralelas) de modo que sero fornecidas apenasdenominaes mais comuns e exemplos. Como regra geral, sempre necessrio trabalhar com atabela do fornecedor para obter as propriedades do perfil.

A nomenclatura dos perfis I, H e C (ou U) segue uma regra geral, onde fornecida a indicao daforma do perfil seguida de sua altura total (d, em mm) e de sua massa linear (kg/m). Por exemplo:

I 101 x 12,7, perfil I, com d = 101,0 mm e massa linear 12,7 kg/m.

C (ou U) 254 x 22,7, perfil Tipo C (Channel, ou U), com d = 254,0 mm e massa linear 22,7 kg/m.

No caso de perfis soldados, a regra geral de nomenclatura a mesma, com os seguintes nomes paraos perfis:

Perfil tipo viga soldada VS com relao d/bf 4,0 >= d/bf >= 2,0 (em geral d/bf~=2,0)

Perfil tipo coluna viga soldada CVS 1,0 >= d/bf >= 1,5 (em geral d/bf~=1,5)

Perfil coluna soldada CS d/bf ~= 1,0

Exemplo: VS 200 x 23, d = 200,0 mm e massa linear 23 kg/m.

Existem diversos complementos possveis e algumas nomenclaturas alternativas, por exemplo:

Perfil W d x massa linear perfil I de aba larga (tabela de perfis USIMINAS)Perfil HP d x massa linear perfil H de faces paralelas, ou

Perfil HPP d x massa linear perfil H com faces paralelas e pesado (existe HPL e HPM, leve emdio, respectivamente).

Deve-se salientar, tambm, que a referncia altura do perfil e sua massa linear frequentementearredondada nos nomes de perfis das tabelas, de modo que deve-se consultar os valores exatos nasprprias tabelas.

tf

tf

dh

bf


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5.4 Perfis Laminados, com seo cantoneira (L):Os perfis cantoneira podem seguir a mesma regra anterior, porm mais comum utilizarnomenclatura prpria, conforme est colocado a seguir:

L 102 x 6,4, cantoneira de abas iguais com lado 102,0 mm e espessura 6,4 mm;

L 89 x 64 X 6,4, cantoneira de abas desiguais, com lados 89,0 e 64,0 mm, e espessura 6,4 mm.

6 CLASSES DE RESISTNCIA DOS AOS ESTRUTURAIS

A NBR 8800 no se refere nomenclatura dos perfis estruturais, porm, em seu anexo A, tabelas A.1e A.2, define as classes de resistncia dos aos.

Como regra geral, temos pela nomenclatura ABNT:

Ao de mdia resistncia MR 250, ao com tenso de escoamento, fy=250 MPa e f

u=400 MPa;

Ao de alta resistncia AR 350, ao com tenso de escoamento, fy=350 MPa e fu=410 MPa oufu=485 MPa.

Existe tambm o ao com maior resistncia corroso: COR AR 415, fy=415 MPa e fu=520 MPa.

Abaixo, esto colocadas as tabelas A.1 e A.2 da NBR 8800 para referncia de classes estruturais. Atabela A.2 traz os aos conforme a nomenclatura ASTM, nessa tabela, ressalte-se o ao A36,equivalente ao MR250, e de larga utilizao.

A

B

t


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