Comparativo de Estruturas de Concreto Armado e de Aço Estudo de Caso

Comparativo de estruturas de concreto armado e de aço: estudo de
caso
ARTIGO ORIGINAL
MOURA, Tiago Rodrigues Coelho de [1]
MOURA, Tiago Rodrigues Coelho de. Comparativo de estruturas de concreto armado e de

aço: estudo de caso. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 04, Ed.
04, Vol. 04, pp. 24-42. Abril de 2019. ISSN: 2448-0959.
Contents
RESUMO
INTRODUÇÃO
DESENVOLVIMENTO
CONSIDERAÇÕES TEÓRICAS DE CÁLCULO
O CONCRETO ARMADO
O AÇO ESTRUTURAL
ESTRUTURA EM PÓRTICOS
CONSIDERAÇÕES DE PROJETO
LAJES
VIGAS DE CONCRETO ARMADO
PILARES DE CONCRETO ARMADO
PESO DA ESTRUTURA EM CONCRETO ARMADO
FUNDAÇÃO RASA PARA ESTRUTURA DE CONCRETO ARMADO
VIGAS E PILARES DE AÇO
PESO DA ESTRUTURA EM AÇO
FUNDAÇÃO RASA PARA ESTRUTURA DE AÇO
COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS
CONCLUSÃO
REFERÊNCIAS
www.nucleodoconhecimento.com.br
caso
RESUMO
No Brasil, as estruturas mais usadas são compostas por concreto armado ou perfis de aço,
sendo esse último bem comum em Shopping Center. Em função disso, para a escolha mais
adequada a um projeto, é importante a comparação dessas estruturas em vários aspectos.
Analisar as vantagens e desvantagens de um sistema de estruturas ajuda a compreendê-las
melhor, pois a construção civil passa por grandes evoluções e renovações. Esse artigo é uma
síntese do Trabalho de Conclusão de Curso apresentado por Moura (2018), na UNIEURO,
Brasília-DF. Para isso, o estudo consistiu-se na análise comparativa de estrutura de concreto
armado e de aço do projeto de um edifício comercial. As normas principais para esses
sistemas estruturais são a NBR 6118 (ABNT, 2014) e a NBR 8800 (ABNT, 2008),
respectivamente, para concreto armado e perfis de aço. Para obtenção das dimensões
geométricas, foi feito o pré-dimensionamento, de forma analítica, usando as fórmulas e
procedimentos expostos nas bibliografias consagradas. A análise estrutural foi feita por meio
do software SAP2000 e Microsoft Excel. As verificações necessárias da estrutura foram
realizadas conforme as exigências das normas supracitadas. As dimensões da fundação
foram obtidas analiticamente com o uso do Microsoft Excel. Ao final, comparou-se os
resultados de peso e influência nos elementos de fundação. Ficou evidente que o aço tem
uma excelente vantagem que o concreto armado no quesito peso.
Palavras-Chave: Concreto, Aço, Estrutural, Peso, Fundação.
INTRODUÇÃO
Uma análise comparativa entre os sistemas estruturais de um projeto é de extrema

importância para conhecer suas variáveis, como peso, dimensões dos elementos estruturais,
fundação, custo e outros. Este artigo científico é uma síntese do Trabalho de Conclusão de
Curso (TCC), “Análise Comparativa de Estruturas de Concreto Armado e de Aço”, Moura
(2018), apresentado na UNIEURO de Águas Claras – DF. Os parâmetros analisados neste
projeto foram o peso da estrutura e a dimensão da fundação rasa para cada sistema
estrutural; concreto armado e aço. Essas análises nos dão um melhor entendimento da
estrutura para melhor aplicá-las a um projeto.
caso
Para o dimensionamento dos elementos foram usados os métodos apresentados em livros,

normas ABNT e com o auxílio dos Softwares SAP2000 e Excel. Ainda, com base nessas
normas, foram feitas as verificações necessárias dos elementos da estrutura.
É de senso comum definir as estruturas de aço como menos pesadas que as de concreto
armado. Para isso, este artigo apresenta, de maneira mensurada, a diferença de cada tipo de
estrutura para um projeto no quesito peso.
DESENVOLVIMENTO
CONSIDERAÇÕES TEÓRICAS DE CÁLCULO
Em obras definitivas, são necessários sistemas construtivos com muita resistência e

durabilidade. O concreto armado e o aço (perfis metálicos) são os sistemas estruturais mais
importantes na construção civil atual, sendo o primeiro o mais usado no mundo de acordo
com Porto e Fernandes (2015).
Para realizar o dimensionamento de qualquer estrutura, antes, é necessário estabelecer as

ações (forças na edificação) e suas combinações de acordo com as normas ABNT; para
concreto armado aplica-se a NBR 6118 (ABNT, 2014) e para o aço, a NBR 8800 (ABNT, 2008).
Na definição das cargas mínimas e acidentais, devem-se observar os dados expostos nas
tabelas da NBR 6120 (ABNT, 1980).
No pré-dimensionamento e no dimensionamento, propriamente dito, faz-se o uso das

metodologias estabelecidas nas literaturas consagradas no meio acadêmico, como por
exemplo; Araújo (2010), Porto e Fernandes (2015), Pfeil e Pfeil (2000), além dos Softwares
necessários.
As normas supracitadas também estabelecem que deva ser feitos algumas verificações nos
elementos estruturais a fim de garantir sua resistência com certa margem de segurança.
Essas verificações são feitas para os estados limites da estrutura; estado limite de serviço
(ELS) e estado limite último (ELU). São exemplos dessas verificações: a força cortante
mínimo, o momento fletor mínimo, o estádio dos elementos a flexão, a flambagem dos perfis
caso
metálicos, deslocamentos e outras.
O CONCRETO ARMADO
O concreto armado é a junção do concreto simples – agregado graúdo, agregado miúdo,

cimento e água – com a armadura de aço. Essa junção de elementos melhora o desempenho
das peças estruturais, tendo em vista que o concreto possui baixa resistência à tração. Na
ausência de ensaio a tração do concreto, a NBR 6118 (ABNT, 2014), no seu item 8.2.5,
estabelece que possa ser estimada a resistência à tração média em função da resistência
característica do concreto (fck). O fck é definido inicialmente em função da classe de
agressividade ambiental. A figura 1 expõe um esquema básico de concreto simples, onde a
pasta de cimento é a combinação de cimento e água.
Figura 1 – Esquema do concreto.
Fonte: civilgeeks.com
Para determinar o peso de qualquer elemento, primeiro, deve-se conhecer o valor de sua
massa específica (ρ) e seu volume. No caso do concreto armado, não havendo possibilidade
de ensaio, a NBR 6118 (ABNT, 2014) define o valor da massa específica em 2500 kg/m³.
Conhecer as constantes físicas do concreto armado é necessário para o dimensionamento. O

módulo de elasticidade é uma dessas constantes e a NBR 6118 (ABNT, 2014), no item 8.2.8,
estabelece o procedimento para calcular seu valor aproximado.
caso
O AÇO ESTRUTURAL
O aço para estruturas metálicas pode ser moldado em perfis laminados ou soldados,
variando de acordo com cada projeto. A tensão de escoamento do aço (f yk ) é uma
propriedade que indica a resistência característica a tração e compressão. Com base no valor
dessa propriedade, faz-se o dimensionamento dos elementos estruturais, sendo que a
mensuração da mesma, normalmente, é feita pelo fabricante.
As estruturas feitas com perfis metálicos possuem diversas variáveis que se dever levar em
consideração em função do material constituinte, nesse caso, o aço. Segundo Frantz (2011),
as vantagens do aço são;
– Alta resistência à tração, compressão e flexão;
– Elevada margem de segurança no trabalho;
– Não são fabricadas in loco, as peças chegam prontas no canteiro de obra;
– Possibilidade de desmontar as estruturas
– Material 100% reciclável.
e as principais desvantagens são;
– Corrosão, quando exposta aos intemperismo;
– Perda das propriedades de resistência, quando exposta ao fogo.
Semelhantemente ao descrito para o concreto armado, as propriedades mecânicas e físicas

do aço estrutural é necessária para o correto dimensionamento e verificações. A NBR 8800
(ABNT, 2008) estabelece os seguintes valores para as propriedades mais usadas nos cálculos
estruturais.
QUADRO 1 – PROPRIEDADES MECÂNICAS DO AÇO
caso
Fonte: Moura (2018).
Em condições normais de temperatura, de acordo com Pfeil e Pfeil (2000), as características

físicas do aço são:
– Ductibilidade: é a capacidade de se deformar quando submetido às ações das cargas;
– Fragilidade: é o oposto de dúctil; o material se rompe com pouca deformação;
– Resiliência e Tenacidade: é capacidade que o material tem em absorver energia mecânica;
– Dureza: é a resistência ao risco ou abrasão;
– Fadiga: é a resistência à ruptura, quando submetido à esforços repetitivos;
– Elasticidade: é a capacidade de deformação antes de escoar, obedece à lei de Hooke.
O aço usado para dimensionamento desse projeto foi o CA-50, esse aço possui resistência
característica ao escoamento (fyk) em torno de 50 kN/cm2 e sua massa especifica é de 7.850
kg/m3. Na determinação da resistência de cálculo (fyd), o coeficiente de ponderação (γs) é de
1,15, conforme NBR 6118 (ABNT, 2014).
caso
ESTRUTURA EM PÓRTICOS
As estruturas em pórticos são mais estáveis. Essa estrutura é reticulada – estruturas

formadas por barras – em virtude disso, a análise foi feita em cada pórtico. A figura 2
representa a vista em perspectiva da estrutura do projeto objeto de estudo e a figura 3 é a
planta baixa. O projeto é um edifício com três pavimentos para uso de salas comerciais.
Figura 2 – Esquema estrutural
Figura 3 – Planta baixa
caso
CONSIDERAÇÕES DE PROJETO
Para esse projeto, foram feitas as seguintes considerações a fim de obter o peso próprio da
edificação:
– Vedação: blocos cerâmicos com espessura de 9 cm e peso específico de 13 kN/m³;
– Revestido: argamassa (cal, cimento e areia) com espessura de 2,5 cm de ambos os lados e
peso específicos de 19 kN/m³;
– Cobertura: telhas metálicas com isolamento térmico com peso de 4,6 kg/m2;
– Contrapiso: argamassa (cimento e areia) com espessura de 2,5 cm e peso específico de 21

kN/m³;
caso
– Piso: vinílico em manta de 3 mm e peso de 3,315 kg/m2;
– Forro: carga de 0,5 kN/m2 conforme tabela 2 da NBR 6120 (ABNT, 1980).
LAJES
Para ambos os sistemas estruturais, concreto armado e aço, foi usado a laje do tipo maciça.
No cálculo dessas lajes, foram utilizadas as cargas acidentais mínimas, conforme a NBR 6120
(ABNT, 1980), e as cargas permanentes conforme considerações de projeto e pré-
dimensionamento das mesmas. Após a obtenção dessas cargas, foi feita a combinação para
os estados limites: ELS e ELU.
O pré-dimensionamento é necessário para se obter uma dimensão próxima do ideal para, só

então, verificá-la. Nas lajes desse projeto, o resultado da altura de cada laje, peso próprio,
sobrecarga (paredes, piso, etc.), carga permanente, carga acidental e combinações estão
expostos na tabela 1. O coeficiente desfavorável de combinações das ações é de 1,4
conforme a NBR 6118 (ABNT, 2014).
Tabela 1 – Altura e carga nas lajes
Fonte: Moura (2018) adaptado
Com base nos dados apresentados na tabela acima, foi calculado os momentos fletores com
uso das tabelas de Czerny, posição da linha neutra (LN) e a flecha. Além disso, foi verificado
o momento mínimo, estádio (x/d ≤ 0,45) e a flecha limite.
caso
Conforme os cálculos apresentados por Moura (2018), os momentos mínimos são 284,5
kN.cm, 640,1 kN.cm e 751,3 kN.cm, respectivamente, para as lajes de altura igual a 8,0 cm,
12,0 cm e 13,0 cm. Com isso, a tabela 2 dispõe dos momentos considerados em cada laje e
altura útil, sendo o cobrimento do aço de 2,5 cm para classe de agressividade ambiental II.
Para a laje sob o PNE, adotou-se, também, o momento mínimo, com isso, basta adotar os
resultados das lajes dos corredores.
Tabela 2 – Momentos nas lajes em kN.CM e altura útil
Momentos positivos Momentos negativos h útil (d)

Laje
em x em y em x em y cm
Salas 796,9 738,5 2210,2 2194,2 9,5

Banheiros 1482,6 1374,1 4112,2 4082,4 10,5
Corredores 284,5 284,5 284,5 – 5,5
A determinação da linha neutra é necessária para conhecer o estádio em que o elemento de

concreto armado, trabalhando a flexão, está submetido. A figura 4 mostra, de forma
esquemática, a posição da linha neutra em um elemento estrutural sob esforço de flexão. Na
tabela 3 constam os resultados obtidos no dimensionamento deste projeto.
Figura 4 – Esquema da posição da linha neutra
Fonte: Moura (2018)
caso
TABELA 3 – Posição da linha neutra e verificação
Nas lajes, também é feita a verificação no estado limite de serviço, que é o cálculo da flecha
e a comparação com os limites estabelecidos na tabela 13.3 da NBR 6118 (ABNT, 2014). No
cálculo da flecha total, leva-se em consideração a flecha imediata, após a retirada das
escoras, e a flecha devido ao efeito da fluência do concreto ao longo do tempo. Para fluência,
foi adotado um tempo de 70 meses.
Tabela 4 – Verificação das flechas nas lajes
Após a realização de todas as verificações, confirmando as dimensões pré-dimensionadas,

faz-se a transferência das cargas para os apoios, no caso, as vigas. Essa transferência é feita
obedecendo às proporções de área conforme exposto na figura 5.
Figura 5 – Áreas De Transferência De Carga Das Lajes
caso
Fonte: Porto e Fernandes (2015)
VIGAS DE CONCRETO ARMADO
As vigas são pré-dimensionadas em função do maior vão, que, nesse caso, é de 6,15 m. A
dimensão da alma (b) da viga varia de acordo com sua altura (h) adotada. Para as vigas de
concreto armado deste projeto, as dimensões da altura e alma ficaram, respectivamente, em
55 cm e 20 cm.
Com essas dimensões, obteve-se o peso próprio que, somado às cargas das lajes, foi usado
para calcular o momento fletor e força cortante com o uso do software SAP2000. As figuras 6,
7 e 8 mostram os gráficos desses esforços e deslocamento para os pórticos mais solicitados
de todo o projeto.
Figura 6 – Gráfico com maior valor de momento fletor (MSd)
caso
Fonte: Moura (2018)
Figura 7 – Gráfico com maior valor de força cortante (VSd)
caso
Fonte: Moura (2018)
Figura 8 – Gráfico da deformada do pórtico
caso
Fonte: Moura (2018)
Com base nos resultados obtidos nesses gráficos, foi possível realizar as verificações
necessárias para elementos de concreto armado submetidos à flexão. As tabelas 5, 6 e 7
mostram os cálculos e as verificações para os estados limites: ELU e ELS. O cálculo da força
cortante resistente (VRd2) é feito conforme NBR 2018 (ABNT, 2014). Do mesmo modo das lajes
maciças, faz-se o cálculo e a verificações da LN.
Tabela 5 – Verificação Da Força Cortante Resistente (VRd2)

Viga VSd [kN] VRd2 [kN] VSd ≤ VRd2
Mais solicitada 179,34 451,29 Passa!
Tabela 6 – Verificação Da Posição Da Linha Neutra (Ln)
caso
Viga MSd [kN.m] x [cm] x/d x/d ≤ 0,45

Mais solicitada 137,05 11,95 0,2298 Passa!
Tabela 7 – Verificação Da Flecha No Els

L fimediata ffluência ftotal
Viga ftotal ≤ L/250
[m] SAP2000 [mm] [mm] [mm]
Mais solicitada 6,00 0,0091 0,0107 0,0198 Passa!
Feito todas essas análises, fica confirmada as dimensões das vigas em toda a estrutura.
Dessa forma, parte-se para o cálculo dos pilares.
PILARES DE CONCRETO ARMADO
Para pré-dimensionamento do pilar, faz-se necessário obter o somatório de todas as cargas

que chegam à seção transversal da base do mesmo. Sendo as lajes e as vigas já
dimensionadas, calcula-se o peso desses elementos em uma área de influência – trata-se da
área em que todo o peso é transmitido ao pilar – e acrescenta o peso próprio do pilar. Esse
peso próprio do pilar, no caso de pré-dimensionamento, inicialmente é obtido em função da
área mínima da seção transversal do pilar, 360 cm2, exigida na NBR 6118 (ABNT, 2014). A
figura 9 mostra como é a área de influência do pilar mais solicitado desse projeto.
Figura 9 – Área De Influência Do Pilar Mais Solicitado
caso
Fonte: Moura (2018)
Para essa área de influência, a carga total que chega à seção transversal na base do pilar é
de 384,96 kN. Sendo a resistência de cálculo do concreto expressa na equação abaixo, onde
o coeficiente de ponderação (γc) é de 1,4 e o fck do concreto de 25 MPa (2,5 kN/cm2) para
classe de agressividade ambiental II. Esses parâmetros são exigidos pela NBR 6118 (ABNT,
2014).
A fim de compatibilizar os pilares com as vigas, foi adotado um lado dos pilares com
dimensão de 20 cm. Com esses dados em mãos, calcula-se a outra dimensão mínima dos
pilares, pois, sabe-se que a tensão é a força dividida pela área.
Através das considerações feitas, obteve-se a outra dimensão dos pilares em 10,78 cm,
porém, a área da seção transversal para essas dimensões é de 215,58 cm2, o que não é
permitido pela NBR 6118 (ABNT, 2014). Para evitar esse problema e obter resultado
satisfatório na verificação e na esbeltez, adotou-se uma dimensão de 30 cm para todos os
caso
pilares, exceto o da figura 9, que na verificação passou com 35 cm.
Após o dimensionamento no software SAP2000, verificou-se que a carga total na base dos
pilares, levando em consideração os coeficientes de segurança, é muito maior que os valores
pré-dimensionados. A figura 10 mostra a as maiores cargas nos pilares mais solicitados.
Figura 10 – Cargas Axiais Acumuladas Nos Pilares
Fonte: Moura (2018)
Em função desses valores na figura 10, foi possível a verificação das dimensões dos pilares.
Essa verificação pode ser vista na tabela 8.
TABELA 8 – VERIFICAÇÃO DOS PILARES
Dimensões Aconcreto fck fcd Nd σSd

Pilar 2 γc 2 σSd ≤ fcd
a [cm] b [cm] [m ] [MPa] [kN/m ] [kN] [kN/m2]
7C* 35 20 0,070 25,0 1,4 17857,1 1142,74 16324,9 Passa!

2C 30 20 0,060 25,0 1,4 17857,1 1003,91 16731,7 Passa!
*Obs: 7C (pilar na intercessão do eixo 7 com eixo C)
Fonte: Moura (2018)
caso
PESO DA ESTRUTURA EM CONCRETO ARMADO
O peso total da estrutura é obtido em função das dimensões geométricas dos elementos que
a compõe. Conforme pode ser visto nos itens anteriores, as dimensões finais desses
elementos estruturais estão confirmadas nas verificações, com isso pode-se obter o peso de
cada um e, em seguida, o peso total. As tabelas 9 e 10 mostram como foi realizado o cálculo
desse peso.
Tabela 9 – Cálculo do peso das vigas de concreto armado
Dimensões
Volume total Peso
Viga b h Vão eixo a eixo Vão livre Quantidade 3
[m ] [kN]
[cm] [cm] [m] [m]
Vigas de 6,15m 20 55 6,15 5,95 48 31,416 785,400
Vigas de 6,00m 20 55 6,00 5,80 36 22,968 574,200
Vigas de 1,85m 20 55 1,85 1,65 21 3,812 95,288
Vigas de 3,30m 20 55 3,30 3,10 9 3,069 76,725
Vigas de 1,55m 20 55 1,55 1,35 2 0,297 7,425
Peso total de todas as vigas [kN]: 1539,038
Fonte: Moura (2018)
Tabela 10 – Cálculo do peso dos pilares de concreto armado
Dimensões Volume total Peso

Pilar Quantidade 3
a [cm] b [cm] htot [m] [m ] [kN]
Todos* 20 30 10,50 28 17,640 441,000

7C 20 35 10,50 1 0,735 18,375
*Exceto o pilar 7C que tem dimensões diferentes. ∑Peso = 459,375
Fonte: Moura (2018)
Com os valores calculados nas tabelas acima, chega-se ao peso total da estrutura, levando
em consideração apenas as vigas e pilares. Esse peso total é de 1998,413 kN.
caso
FUNDAÇÃO RASA PARA ESTRUTURA DE CONCRETO ARMADO
Todos os elementos de fundação devem ser dimensionados em função dos esforços

causados pela estrutura da edificação e do tipo de solo. Para este projeto, foi usada uma
análise de SPT (Standard Penetration Test), cujo valor no Nspt, onde foi assentada a fundação
rasa tipo sapata, foi de 5, esse valor significa que o solo tem baixa resistência.
Cintra, Aoki e Albiero (2003) definem que a resistência de um solo pode ser obtida, de forma
aproximada, conforme equação abaixo. O valor obtido para esse projeto foi de 149,5 kN/m2.
Com esse valor de resistência do solo e as cargas axiais advindas dos pilares, foi possível
calcular a área de todas as sapatas. O somatório da área de todas as sapatas, para a
estrutura de concreto armado, foi de 97,84 m2.
VIGAS E PILARES DE AÇO
Para cada elemento estrutural, as literaturas estabelecem uma forma de pré-

dimensionamento. Após esse pré-dimensionamento, dimensionou-se e verificou-se. Para as
vigas metálicas o perfil estabelecido foi o W 310×74,0 e para os pilares o perfil H 200×52,0,
ambos da Gerdal. Para cada tipo de esforço, são necessárias algumas verificações. Nas vigas,
elementos a flexão, faz-se três verificações conforme a NBR 8800 (ABNT, 2008): verificação
da flambagem lateral com torção (FLT), da flambagem lateral da alma (FLA) e da flambagem
lateral da mesa (FLM). Nos elementos submetidos a compressão, que é o caso dos pilares,
faz-se a verificação da esbeltez.
A figura 11 é o diagrama de momento fletor para o pórtico com maior solicitação desse
esforço. Com base nesse dado, momento fletor máximo obtido de 151,3 kN.m, foi possível a
verificação das vigas.
Figura 11 – Diagrama de momento fletor para pórtico de aço
caso
Fonte: Moura (2018)
Quadro 2 – Dados do perfil das vigas e considerações de cálculos
Fonte: Moura (2018)
Nos quadros a seguir, está exposto o procedimento de verificação do esforço a flexão

conforme NBR 8800 (ABNT, 2008). Esse cálculo é parte do TCC cujo esse artigo é a síntese.
caso
Quadro 3 – Cálculo do momento resistente a flambagem lateral com torção
Quadro 4 – Cálculo do momento resistente a flambagem lateral da mesa
caso
Quadro 5 – Cálculo do momento resistente a flambagem lateral da alma e verificação
caso
Para a verificação dos pilares, foi escolhido o mais solicitado, cujos resultados estão
caso
apresentados a seguir.
Quadro 6 – verificação a compressão
PESO DA ESTRUTURA EM AÇO
Após serem feito todos esses procedimentos do item anterior, foi possível calcular o peso da
estrutura. As tabelas 11 e 12 estão os cálculos para as vigas e pilares em perfis de aço.
Tabela 11 – Cálculo do peso das vigas de aço
Comprimento Massa linear Massa total Peso total

Viga Quantidade
[m] [kg/m] [kg] [kN]
caso
Vigas de 6,15m 6,15 67 48 19778,40 194,026

Vigas de 6,00m 6,00 67 36 14472,00 141,970
Vigas de 1,85m 1,85 67 21 2602,95 25,535
Vigas de 3,30m 3,30 67 9 1989,90 19,521
Vigas de 1,55m 1,55 67 2 207,70 2,038
Peso total de todas as vigas [kN]: 383,090
Fonte: Moura (2018)
Tabela 12 – Cálculo do peso dos pilares de aço
Peso dos pilares em perfis metálico – (H 200 x 52,0)

Massa Massa Peso
Comprimento
Pilar linear Quantidade total total Todos 10,5 52,0 29 15834,00 155,332
[m]
[kg/m] [kg] [kN]
Fonte: Moura (2018)
Normalmente, em estruturas metálicas, recomenda-se considerar um peso de 10 N/m2 para

os componentes de ligação. De acordo com o projeto arquitetônico, a área total é de 1149,7
m2, com isso, o peso adicional desses componentes é de 11,497 kN.
O peso total da estrutura, objeto desse estudo, é o somatório do peso dos pilares, vigas e
componentes de ligação. Com todas essas considerações feitas, o peso total dessa estrutura,
em perfis de aço, foi de 549,919 kN.
FUNDAÇÃO RASA PARA ESTRUTURA DE AÇO
Para o cálculo da fundação da estrutura em perfis de aço, foi feita as mesmas considerações
da estrutura de concreto armado, exceto o peso, que, obviamente, se refere aqui ao aço.
Com isso, o somatório das áreas de todas as sapatas foi 84,51 m2.
caso
COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS
Os gráficos 1 e 2 mostram os resultados obtidos nos cálculos, com base neles pode-se
comparar os resultados. Essa comparação mostra a diferença entra cada um desses sistemas
estruturais analisados.
Gráfico 1 – Comparação do peso total da estrutura em kN.
Fonte: Moura (2018)
Gráfico 2 – comparação da área total das sapatas
Em m2.
Fonte: Moura (2018)
caso
CONCLUSÃO
Em virtude das análises de comparação feitas, fica facilitada a escolha de um sistema

estrutural que se adeque melhor à finalidade de um projeto no quesito peso. O grande
desafio das obras correntes de engenharia é o elevado peso das estruturas de concreto
armado. A escolha por materiais mais resistentes e leves é uma boa alternativa para projetos
ousados e esbeltos, por exemplo, com isso os perfis de aço pode ser uma opção. Conforme
pode ser visto na comparação dos resultados, a estrutura em aço é bem mais leve que as de
concreto armado.
Conforme citado por Moura (2018), o aço possui uma massa específica de 7850 kg/m3 em
média e o concreto armado tem 2500 kg/m3 conforme NBR 6118 (ABNT, 2014). Considerando
o mesmo volume, o aço é 3,14 vezes mais pesado que o concreto, porém, o aço é mais
resistente e, na compressão, chega a 10 vezes a resistência do concreto C25, por exemplo.
Conforme pode ser visto nos resultados, é possível reduzir o peso da edificação com o uso de
perfis de aço.
Para esse projeto, levando em consideração as vigas e pilares, é possível verificar que a
estrutura em concreto armado é 263,88% mais pesada que em aço. Com isso, conclui-se que
esse valor é bastante significativo nas obras de engenharia.
Comparando a área total dos elementos de fundação em contato com o solo (sapata rasa), é
possível notar também uma diferença. A área das sapatas para estrutura de concreto
armado excede em 15,77% a de aço. Essa diferença na fundação só não foi maior, pois
ambas as estruturas possuem lajes maciças. Outro fator que pode ser analisado, a fim
reduzir ainda mais o peso, é análise dos tipos de lajes a ser usado no projeto, porém, essa
não foi objeto desse estudo.
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: projeto de estruturas de

concreto: procedimento. Rio de Janeiro, 2014.
caso
______. NBR 6120: cargas para o cálculo de estruturas de edificações: procedimento. Rio de
Janeiro, 1980.
______. NBR 8800: projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de
edifícios: procedimento. Rio de Janeiro, 2008.
ARAUJO, J. M. Curso de Concreto Armado. 3. ed. Rio Grande: Dunas, 2010.
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FRANTZ, J. L. Dimensionamento de pavilhão industrial com estrutura em aço. Santa Cruz do

Sul: UNISC, 2011.
MOURA, T. R. C. Análise Comparativa de Estruturas de Concreto Armado e de Aço. 2018. 61

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PFEIL, W.; PFEIL, M. Estruturas de Aço, dimensionamento prático. 7. ed. Rio de Janeiro: Livros
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PORTO, T. B.; FERNANDES, D. S. G. Curso básico de concreto armado. São Paulo: Oficina de
textos, 2015.
PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO. Disponível em: <https://civil

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[1]
Pós-graduando em MBA em Gestão de Obras na Construção Civil no Instituto Brasileiro de
Formação (IBF), Engenheiro Civil pelo Centro Universitário UNIEURO e técnico em
Telecomunicações Aeronáuticas pela Escola de Especialista de Aeronáutica (EEAR).
Enviado: Março, 2019
Aprovado: Abril, 2019

Comparativo de Estruturas de Concreto Armado e de Aço Estudo de Caso

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Comparativo de estruturas de concreto armado e de aço: estudo de

MOURA, Tiago Rodrigues Coelho de [1]

MOURA, Tiago Rodrigues Coelho de. Comparativo de estruturas de concreto armado e de

Palavras-Chave: Concreto, Aço, Estrutural, Peso, Fundação.

Uma análise comparativa entre os sistemas estruturais de um projeto é de extrema

Para o dimensionamento dos elementos foram usados os métodos apresentados em livros,

CONSIDERAÇÕES TEÓRICAS DE CÁLCULO

Em obras deﬁnitivas, são necessários sistemas construtivos com muita resistência e

Para realizar o dimensionamento de qualquer estrutura, antes, é necessário estabelecer as

No pré-dimensionamento e no dimensionamento, propriamente dito, faz-se o uso das

metálicos, deslocamentos e outras.

O concreto armado é a junção do concreto simples – agregado graúdo, agregado miúdo,

Figura 1 – Esquema do concreto.

Conhecer as constantes físicas do concreto armado é necessário para o dimensionamento. O

– Alta resistência à tração, compressão e ﬂexão;

– Elevada margem de segurança no trabalho;

– Não são fabricadas in loco, as peças chegam prontas no canteiro de obra;

– Possibilidade de desmontar as estruturas

– Material 100% reciclável.

e as principais desvantagens são;

– Corrosão, quando exposta aos intemperismo;

– Perda das propriedades de resistência, quando exposta ao fogo.

Semelhantemente ao descrito para o concreto armado, as propriedades mecânicas e físicas

QUADRO 1 – PROPRIEDADES MECÂNICAS DO AÇO

Fonte: Moura (2018).

Em condições normais de temperatura, de acordo com Pfeil e Pfeil (2000), as características

– Ductibilidade: é a capacidade de se deformar quando submetido às ações das cargas;

– Fragilidade: é o oposto de dúctil; o material se rompe com pouca deformação;

– Resiliência e Tenacidade: é capacidade que o material tem em absorver energia mecânica;

– Dureza: é a resistência ao risco ou abrasão;

– Fadiga: é a resistência à ruptura, quando submetido à esforços repetitivos;

– Elasticidade: é a capacidade de deformação antes de escoar, obedece à lei de Hooke.

As estruturas em pórticos são mais estáveis. Essa estrutura é reticulada – estruturas

Figura 2 – Esquema estrutural

Fonte: Moura (2018).

Figura 3 – Planta baixa

Fonte: Moura (2018).

– Vedação: blocos cerâmicos com espessura de 9 cm e peso especíﬁco de 13 kN/m³;

– Contrapiso: argamassa (cimento e areia) com espessura de 2,5 cm e peso especíﬁco de 21

– Piso: vinílico em manta de 3 mm e peso de 3,315 kg/m2;

O pré-dimensionamento é necessário para se obter uma dimensão próxima do ideal para, só

Tabela 1 – Altura e carga nas lajes

Fonte: Moura (2018) adaptado

Tabela 2 – Momentos nas lajes em kN.CM e altura útil

Momentos positivos Momentos negativos h útil (d)

Salas 796,9 738,5 2210,2 2194,2 9,5

A determinação da linha neutra é necessária para conhecer o estádio em que o elemento de

Figura 4 – Esquema da posição da linha neutra

Fonte: Moura (2018)

TABELA 3 – Posição da linha neutra e veriﬁcação

Fonte: Moura (2018) adaptado

Tabela 4 – Veriﬁcação das ﬂechas nas lajes

Fonte: Moura (2018) adaptado

Após a realização de todas as veriﬁcações, conﬁrmando as dimensões pré-dimensionadas,

Figura 5 – Áreas De Transferência De Carga Das Lajes

Fonte: Porto e Fernandes (2015)

VIGAS DE CONCRETO ARMADO

Figura 6 – Gráﬁco com maior valor de momento ﬂetor (MSd)