IntroduçãoAço, composição, produção e

aplicações

Prof. Jhojan Enrique Rojas

CONSTRUÇÕES METÁLICAS

Referências

• ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 8800: Projeto de estruturas de aço e deestruturas mistas de aço e concreto de edifícios. Agosto de 2008

• ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 8681: Ações e segurança nasestruturas. Rio de Janeiro, dezembro de 1984

• ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 6120: Cargas para cálculo de estruturasde edificações. Rio de Janeiro, novembro de 1980

• PANNONI, F. D.; SILVA, V. P. Estruturas de Aço para Edifícios. 1ª edição. Editora Edgar Blucher,2010. ISBN 9788521205388.

• DIAS, L.A.M. Estruturas de Aço: conceitos, técnicas e linguagem. 8ª edição. Editora Zigurate,2011. ISBN 9788585570026.

• PINHEIRO, A. C. F. B. Estruturas Metálicas: Cálculos, Detalhes, Exercícios e Projetos. 2ª edição.Editora Blucher, 2005. ISBN 9788521203698.

• PIGNATTA E SILVA, V. Estrutura de Aço em Situação de Incêndio. 1ª edição. Editora Zigurate,2002. ISBN 8585570040.

• CHAMBERLAIN, Z. M.; KRIPKA, M. Novos Estudos e Pesquisas em Construção Metálica. 1ªedição. Editora UPF, 2008. ISBN 9758575156599.

• BELLEI, I. H.; PINHO, F. O. Edifícios de Múltiplos Andares em Aço. 2ª edição. Editora PINI,2008. ISBN 9788572661843.

• MAGALHÃES, P. H. V. Modelamento e Detalhamento de Torres Metálicas - Automação doProcesso via Tecnologia CAD. 1ª edição. Editora Com Arte, 2005. ISBN 8576540169.

• BELLEI, I. H. Edifícios Industriais em Aço. 6ª edição. Editora PINI. ISBN 9788572661843.

Referências complementares

Introdução

Aço

– Composição

– Elementos Químicos

– Ligas

– Produção

– Produtos

– Empresas

– Características

– Vantagens x Desvantagens

– Aplicação

– Referências

Composição

• Liga Fe + C (de 0,002% a 2%)

• Mn (1,65%) ; Cu (0,60%)

• Fe: hematita; minério de ferro

• C: carvão mineral

Elementos Químicos

• Carbono(C): a quantidade de carbono influi na dureza, no limite deresistência e na soldabilidade.

• Manganês(Mn): quando adicionado em quantidade conveniente, aumentaa resistência do aço ao desgaste e aos choques, mantendo-o dúctil.

• Silício(Si): torna o aço mais duro e tenaz. Previne a porosidade e concorrepara a remoção dos gases e dos óxidos. Influi para que não apareçamfalhas ou vazios na massa do aço. É um elemento purificador e tem oefeito de isolar ou suprimir o magnetismo.

• Fósforo(P): Em teores elevados torna o aço frágil e quebradiço, motivopelo qual deve-se reduzir ao mínimo possível sua quantidade, já que nãose pode eliminá-lo integralmente. Considerado como uma impureza.

Elementos Químicos• Enxofre(S): É um elemento prejudicial ao aço. Torna-o granuloso e áspero,

devido aos gases que produz na massa metálica. Enfraquece a resistência do aço. Considerado como uma impureza.

• Cromo(Cr): O cromo confere ao aço alta resistência, dureza, elevado limite de elasticidade e boa resistência à corrosão em altas temperaturas.

• Níquel(Ni): foi um dos primeiros metais utilizados com sucesso para dar determinadas qualidades ao aço. O níquel aumenta a resistência e a tenacidade do mesmo, eleva o limite de elasticidade, dá boa ductilidade e boa resistência à corrosão.

• Molibidênio(Mo): Emprega-se, em geral, adicionado com cromo, produzindo os aços cromomolibdênio, de grande resistência, principalmente a esforços repetidos.

Ligas

• Metais puros geralmente não apresentamtodas as características necessárias paraserem aplicados na fabricação deprodutos utilizados na sociedade.

• Ligas metálicas, que são misturas de doisou mais metais ou de um metal com outrasubstância simples por meio deaquecimento.

• Esses componentes se fundem emtemperatura elevada e depois esfriam,solidificando-se.

• As propriedades resultantes que serão úteis para cada aplicação específica serãodeterminadas pelos metais que serão usados, pela quantidade de cada metal na liga,pela estrutura do arranjo cristalino das ligas, pelo tamanho e arrumação dos cristais epelos tratamentos adicionais que podem se realizar.

Ligas• Ferrosas: ferro como principal constituinte

• Não ferrosas: não apresentam o ferro como principal constituinte

– Latão, bronze, alumínio, ouro, cobre, estanho

– Zinco, alumínio, magnésio, apalca

Ligas• Ligas à base de cobre: Entre as ligas de cobre se incluem algumas de uso muito

frequente, como o latão, formado de cobre e zinco, e o bronze, de cobre com ummáximo de dez por cento de estanho. As ligas não-ferrosas à base de cobreocupam o segundo lugar em volume de produção, depois das ligas de ferro.

• Ligas à base de alumínio: Também comuns, as ligas de alumínio podem ser usadasem fundição, caso das que contêm silício. Entre as ligas forjadas de alumínio, quecontêm cerca de quatro por cento de cobre e 0,6% de magnésio, ou um por centode silício e um por cento de magnésio, se inclui o duralumínio, liga que endurecepor envelhecimento.

• Ligas de chumbo e estanho: A solda é a mais conhecida das ligas à base de estanhoe contém 40 a 50% desse metal. O chumbo duro, liga de chumbo com 10 a 13% deantimônio, se usa na fabricação de placas de bateria.

Ligas

• Ligas de manganês: Chamam-se ligas de manganês aquelas que combinam essemetal com cobre e níquel e apresentam coeficiente de dilatação térmicainusitadamente alto.

• Ligas de metais preciosos: Entre as muitas ligas de metais preciosos queconstituem o material básico da joalheria, podem-se mencionar a alpaca, de prata,cobre, níquel e zinco; a prata de lei, combinada com cobre; e as ligas de ouro, comdiversos metais, que conferem ao metal resistência ao desgaste. O ouro puro tem24 quilates, e as ligas, valores proporcionalmente inferiores.

Ligas

• Aço: aproximadamente 98,5% de ferro, 0,5 a1,7% de carbono e traços de silício, enxofre eoxigênio. É usado em peças metálicas quesofrem elevada tração, pois é mais resistente àtração do que o ferro puro. O aço é uma ligausada para produzir outras ligas metálicas

• Aço Inox: 74% de aço, 18% de cromo e 8% deníquel. Por ser praticamente inoxidável, éusado em talheres, peças de carro, brocas,utensílios de cozinha e decoração

• Magnálio: Mistura de 90% de alumínio e 10%de magnésio. Por ser bastante leve, é usado empeças de aviões e de automóveis

Ligas

• Solda: 67% de chumbo e 33% de estanho, usada emsolda de contatos elétricos porque possui baixo pontode fusão

• Liga wood (liga de Bismuto ou de metalfusível): Formado por 50% de bismuto, 27% dechumbo,13% de estanho e 10% de cádmio. Suaprincipal característica é a baixa temperatura de fusão(em torno de 68ºC). Essa propriedade é importanteporque, graças a ela, essa liga pode ser usada emfusíveis elétricos, sendo que quando a intensidade dacorrente elétrica é muito alta, a temperatura aumentae o fusível se funde, interrompendo a passagem dacorrente elétrica e impedindo que o equipamentoelétrico seja queimado. A liga wood é utilizadaprincipalmente em resistências de chuveiros e deferros elétricos.

Produção

Coqueria: conj. de fornos (3x0,5) onde a mistura de carvão mineral passa por um

processo de destilação seca - coque (alto teor de carbono >85%)

Sinterização: aglutinação de pó ou partículas finas (sínter)

Alto-forno: redução de óxidos do minério de ferro ferro gusa (liga ferro-carb –

Si/Mn/P/S)

Aciaria: produção do aço. Convertedor/conversor- ligas met/oxigênio soprado a alta

tem e pressão para que o carbono seja queimado (lama e escória)

Produção

Usina integrada Belgo: João Monlevade/MG

Produção

Produtos

• Laminação: conformação mecânica doaço – redução de área

• Conformação a quente: chapas grossas

Produtos

• Laminação a frio: evita tensões residuais

Produtos

Produtos

• Defensas: dispositivos de proteção viária, absorvemgrande quantidade de energia cinética do impacto

• Drywall: sistema de vedação não estrutural depainéis compostos de chapas de gesso acartonadoestruturados por perfis leves de aço galvanizado

• Engradamento: substitui a madeira na estrutura dostelhados. São utilizados perfis em aço galvanizado dealta resistência e que não necessitam pintura.

Produtos

• Esquadria: componente da edificação utilizado nofechamento de vãos.

• Light Steel Frame: O sistema construtivo constituído porperfis formados a frio de aço galvanizado utilizados para acomposição de painéis estruturais, vigas, tesouras detelhado e demais componentes de uma construção

Produtos

• Painéis de vedação: sanduiche constituídos por 2 chapas deaço galvanizado com um núcleo isolante térmico. Sãoutilizados como vedação em paredes internas ou externas

• Perfis Formados a Frio: frio através de prensas dobradeiras ouperfiladoras por processo contínuo. São oferecidas diversasbitolas e geometrias padronizadas e também podem sercustomizados

• Perfis Laminados a quente: produzidos através do processo delaminação a quente.

• Perfis Soldados: produzidos através de soldagem de tiras deaço formando seções I e H. São oferecidos com dimensõespadronizadas ou podem ser customizados

Produtos

• Steel Deck: é uma fôrma laje de aço galvanizado que funciona comoarmadura positiva da laje, serve de fôrma para o concreto e comoplataforma de trabalho durante a obra

• Telhas de aço: são excelente solução para coberturas e fechamentoslaterais das mais variadas edificações. Os tipos mais usuais:onduladas, trapezoidais, termo-isolantes, auto-portantes e zipadas.

• Tubos com costura: são fabricados a partir do dobramento dechapas fechadas com solda (longitudinal -ao longo do tubo eespiral)

• Tubos sem costura: são produzidos por processo de laminação aquente, a partir de uma barra maciça de aço que é laminada eperfurada por um mandril, obtendo-se suas dimensões finais

Classificação

Classificação

ClassificaçãoASTM-A36ASTM-A283 Grau CASTM-A285 Grau CASTM-A131ASTM-A-516 Grau 60ASTM-A-516 Grau 70DIN-17100-QST-52-3DIN-17100-RRST52-3NNBR 6656 LNE-38SAE 1006 a 1020SAE 1045

USI-AR 360 QUSI-SAC-300USI-SAR-350USI-SAR-60 - COSAR 60USI-SAR-80T - COSAR 80 - ASTM A514 Grau BUSI-AR 360 - COS HB 360USI-AR 360QUSI-AR 400 - COS HB 400USI-AR 500rgicos: são perfis obtidos pela dobra de tiras de aço ou ainda por composição de chapas dobradas.

Alemanha - Deutsches Institut für Normung e.V. (DIN)

Brasil - Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT)

Estados Unidos - American National Standards Institute (ANSI)

Portugal - Instituto Português da Qualidade (IPQ)

Produtos

Produtos

Produtos

Produtos

Produtos siderúrgicos: são chapas, barras e perfis laminados a quente.

Produtos metalúrgicos: são perfis obtidos pela dobra de tiras de aço ou ainda por composição de chapas dobradas.

Empresas

Empresas

Características• Liberdade no projeto de arquitetura

• Maior área útil

• Flexibilidade (ampliações, reformas)

• Compatibilidade com outros materiais (tijolos e blocos, lajes moldadasin loco, painéis

• Menor prazo de execução - antecipação do ganho

• Racionalização de materiais e mão-de-obra (25% desperdício) /Organização

• Alívio de carga nas fundações (até 30%)

• Garantia de qualidade - precisão construtiva

• Opção de reciclagem / preservação do meio ambiente

Vantagens x Desvantagens

• Aproveitamento

• Resistência

• Rapidez

• Limpeza

• Controle de qualidade

• Limitações de fabricação e transporte

• Proteção

• Mão de obra qualificada

Aplicação• Edifícios: comerciais;

industriais, residenciais

• Telhados

• Residências

• Escadas

• Mezaninos

• Pontes; viadutos

• Passarelas

• Pontes Rolantes

• Reservatórios

• Postes

• Torres

• Hangares

• Ind. Naval

• Ind. Petrolífera

• Estádios

• Aeroportos

Aplicação

Aplicação

Aplicação