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Universidade Estadual de Feira de Santana Departamento de Tecnologia Curso de Engenharia Civil Estruturas Metálicas I – TEC 153
AULA 01 – INTRODUÇÃO, CONCEITOS INICIAIS
Prof. Koji de Jesus Nagahama 1
Histórico • Produção do Ferro 1720 – Obtenção de ferro por fundição com coque e início da produção de ferro de primeira fusão em grandes massas. 1784 – Aperfeiçoamento dos fornos para converter ferro de primeira fusão em ferro forjável. 1864 – Introdução do forno Siemens-Martin para produção de aço.
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Histórico • Conformação do ferro Meados do Séc.XVIII – Laminação de chapas de ferro. 1830 – Laminação dos primeiros trilhos de trem. 1854 – Laminação dos primeiros perfis I sendo feita a primeira normalização de um material utilizado na construção civil.
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Histórico • Utilização do ferro 1779 – Primeira obra importante de ferro, ponte sobre o Severn em Coalbrookdale, na Inglaterra,projetada por Abraham Darby com vão de 30m. Começo do Séc.XIX – Utilização de cabos em pontes. 1801 – Primeiro edifício industrial em ferro em Manchester. 1850 – Alcançou-se 300m de vão com ponte a cabo.
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Histórico • Utilização do ferro 1851 – Início da utilização do ferro em grandes coberturas (naves); Palácio de Cristal em Londres,projetado por Joseph Paxton. 1852 – Estações ferroviárias de Paddington (Londres). 1853 – Mercado Central do Halles (Paris). 1855 – Primeira ponte de grande vão com vigas.
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Coalbrookdale Localização da Ponte
Strucutures, The way things are built. Macmillan Plubishing Company, Nova Iorque, 1990
Vista da Ponte site: Structurae
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Coalbrookdale
Primeiro projeto para a ponte
Builders, The Master. Robert E. Krieger Publishing Company, Inc., Malabar, Florida, 1977
Segundo projeto para a ponte
Vista da Ponte
Bridges. Three thousand years of defying nature. Reed International Books, Lodon, 1993
Builders, The Master. Robert E. Krieger Publishing Company, Inc., Malabar, Florida, 1977
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Coalbrookdale
Detalhe dos 5 arcos
Strucutures, The way things are built. Macmillan Plubishing Company, Nova Iorque, 1990
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Coalbrookdale
Movimento dos taludes e aterros
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Coalbrookdale
Vista da Ponte Site: Structurae.de
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Histórico 1862 – Estações ferroviárias do Norte (Paris). 1866 – Construção de uma cobertura em Londres com 78m de vão. 1868 a 1874 – Ponte em aço sobre o Rio Mississipi em St. Louis, projetada por Eads, com 3 arcos treliçados, tendo o maior deles 159m de vão. 1875 – Palácio de Cristal (Petrópolis).
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Histórico 1879 – Edifício Leiter I, construído pela “Escola de Chicago”. 1883 – Ponte do Brooklyn (Nova Iorque), pênsil com 487m de vão. 1890 – Ponte sobre o “Firth of Forth” (Escócia) em balanço duplo treliçado, com vão central de 521m. 1894 – Edifício Reliance construído pela “Escola de Chicago”. 12
Histórico 1901 – Estação da Luz (São Paulo); Mercado do Ver-0Peso (Belém); Estação Ferroviária de Bananal (Bananal). 1910 – Teatro José de Alencar (Fortaleza).
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Ponte do Brooklyn
Vista da Ponte
Brown, D. J., Bridges, Mitchell Beazley, London, 1996.
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Ponte Firth of Forth
Vista da Ponte
Brown, D. J., Bridges, Mitchell Beazley, London, 1996.
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Ponte Firth of Forth
Esquema do ponte. Planta e elevação Brown, D. J., Bridges, Mitchell Beazley, London, 1996.
Esquema da ponte
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Histórico 1910 a 1913 – Viaduto Santa Efigênia construído com estrutura belga, com 225m de comprimento vencidos por três arcos. Na década de 30 – Edifício Chrysler e o Empire State (110 andares) ambos em Nova York.
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Edifício Chrysler
http://www.artdecoworld.com/gallerychrysler.htm
Nash, P. E., Mc Grath, N., Manhattan Skyscrapers, Princeton Architectural Press, 1999, p. 63
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Edifício Empire State
http://www.readio.com/archives/gifs/empire_state_building.jpg
http://public.fotki.com/arif/interesting_pics_of/stories.html
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Edifício Empire State
http://www.nypl.org/research/chss/spe/art/photo/hinex/empire/connecting.html
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Edifício Empire State
http://public.fotki.com/arif/interesting_pics_of/interior.html
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Histórico A Indústria Siderúrgica no Brasil Somente após a 2a. Guerra Mundial com a construção da Usina de Volta Redonda no Rio de Janeiro, a Indústria Siderúrgica implantou-se de fato no Brasil. Datam das décadas de 50/60 alguns bons exemplos de obras em estrutura de aço no Brasil, tais como o Edifício Avenida Central no Rio de Janeiro, com 34 andares e o Viaduto Rodoviário sobre a BR-116, em Volta Redonda.
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Histórico A Indústria Siderúrgica no Brasil Obras atuais construídas no Estado de São Paulo, que merecem destaque são a Estação do Largo 13 de Maio, da FEPASA, as pontes vicinais construídas pelo Governo Estadual, as construções padronizadas de interesse social (creches, por uso comercial ou habitacional), construídos não só na Capital, como também no interior, além, é claro, de inúmeras obras industriais.
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Aplicações Painéis e postes
Torres
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Aplicações
Pontes e viadutos Escadas e passarelas
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Aplicações
Edifícios comerciais
Galpões industriais
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Aplicações
Telhados
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Vantagens • Alta resistência do material nos diversos estados de tensão (tração, compressão, flexão etc.), o que permite aos elementos estruturais suportarem grandes esforços apesar da área relativamente pequena das suas seções; por isso, as estruturas do aço, apesar da sua grande densidade, são mais leves do que os elementos constituídos em concreto armado, permitindo assim vencer grandes vãos. • Garantias materiais.
das
dimensões
e
propriedades
dos
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Vantagens • Material resistente a choques e vibrações. • Os elementos de aço oferecem uma grande margem de segurança no trabalho, o que se deve ao fato de o material ser único e homogêneo, com limite de escoamento, ruptura e módulo de elasticidade bem definido.
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Vantagens • Os elementos de aço são fabricados em usinas, oficinas; e sua montagem é bem mecanizada, permitindo com isso diminuir o prazo final da construção, em caso de necessidade, possibilita a desmontagem das estruturas e sua posterior montagem em outro local. • Os elementos de aço podem ser desmontados e substituídos com facilidade, o que permite reforçar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura. • Possibilidade de reaproveitamento do material que não seja mais necessário à construção (valores que chegam a 100% de aproveitamento). 30
Desvantagens • Limitação na execução em fábrica em função do transporte até o local de sua montagem final. • Necessidade de tratamento superficial das peças contra oxidação devido ao contato com o ar atmosférico. • Necessidade de mão-de-obra e equipamentos especializados para sua fabricação e montagem. • Limitação de fornecimento de perfis estruturais.
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Propriedades do aço carbono • Os aços carbono são os tipos mais usados, nos quais o aumento de resistência em relação ao ferro puro é produzido pelo carbono e, em menor escala, pelo manganês. Estes contêm as seguintes porcentagens máximas de elementos adicionais. • De acordo com a NBR 6215 – Produtos Siderúrgicos, aço-carbono é aquele que contém elementos de liga em teores residuais máximos admissíveis:
• Com teores de Si e Mn obedecendo os limites máximos de 0,60% e 1,65%, respectivamente. 32
Propriedades do aço carbono • Em função do teor nominal de carbono, os açoscarbono podem ser divididos em três categorias:
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Propriedades do aço carbono
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Propriedades do aço carbono
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Propriedades do aço carbono
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Propriedades do aço carbono • Aços patináveis possuem maior resistência à corrosão atmosférica
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Propriedades do aço carbono • Prefeitura de Salvador-Bahia
TEC153 - ESTRUTURAS METÁLICAS I
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Propriedades do aço carbono
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Produtos siderúrgicos • Chapas – Grossas: espessura maior que 4,76 mm ou 3/16” – Finas
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Produtos siderúrgicos • Barras – Quadrada – Circular – Chata • Fios, cordoalhas e cabos
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Produtos siderúrgicos • Perfis – Laminados
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Produtos siderúrgicos • Perfis – Laminados • Tensões residuais
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Produtos metalúrgicos • Perfis – Soldados
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Produtos metalúrgicos • Perfis – Dobrados a frio – NBR14762: Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio Procedimento
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Produtos metalúrgicos • Perfis – Dobrados a frio
– Perfiladeira
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Produtos metalúrgicos • Perfis – Dobrados a frio
– Dobradeira
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Propriedades geométricas das seções • Área
• Raio de giração
• Momento estático
• Constante de torção
• Momento de inércia
• Constante de empenamento
• Produto de inércia • Centro de gravidade • Centro de torção
• Módulo resistente elástico • Módulo resistente plástico
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