Metálica

Para que serve

O módulo Metálica confere peças de aço de uma obra: vigas, pilares, pórticos simples, hastes tracionadas ou comprimidas, ligações parafusadas, cordões de solda de filete e placas de base de pilares.

Para as peças lineares (viga, pilar, pórtico), o app primeiro calcula os esforços por análise de pórtico plano, de 1ª ou 2ª ordem. Depois verifica cada peça pela especificação ANSI/AISC 360-22 (LRFD), e cada verificação traz a cláusula usada. Os diagramas de momento fletor, esforço cortante e deslocamento aparecem por combinação.

Onde fica no app

1. Na lista de obras, clique no cartão da obra. Abre a Central da Obra.
2. Na Central da Obra, escolha a seção Engenharia.
3. Clique em Metálica ("Vigas, pilares, pórticos, hastes e ligações em aço, com diagramas e verificações").
4. No alto da tela aparecem o nome da obra, o botão Voltar à obra, a faixa de acesso (plano e versões salvas) e a lista Cálculos salvos nesta obra.

Para Calcular e Salvar você precisa de uma assinatura válida e do papel de engenheiro, contratante ou administrador. Sem isso, os botões ficam desativados e a tela avisa o motivo.

Escolher o tipo de peça

As abas ficam logo acima do formulário. Trocar de aba descarta o que não foi salvo, e o app pede confirmação antes.

Campos comuns

As abas Viga, Pilar, Pórtico e Haste têm o grupo Aço. Viga, Pilar e Pórtico também têm o grupo do perfil e o de Combinações.

Viga

Passo a passo

1. Abra a aba Viga.
2. Escolha o Esquema estrutural (biapoiada com carga uniforme; com uma, duas ou três cargas concentradas simétricas; com um ou dois balanços; engastada-apoiada; biengastada).
3. Informe o vão e as cargas permanente (G) e variável (Q). Nos esquemas com cargas concentradas, informe também a posição a. Nos esquemas com balanço, informe o comprimento do balanço.
4. Preencha o perfil, o comprimento destravado Lb e a flecha limite.
5. Se a alma tiver enrijecedores transversais, marque a opção e informe espaçamento, espessura, largura e disposição.
6. Revise os coeficientes e o aço e clique em Calcular.
7. Confira os diagramas e a tabela de verificações. Se estiver de acordo, clique em Salvar cálculo.

Campos

Como ler os resultados

• Situação geral e Massa de aço (kg) aparecem no topo.
• Em Diagramas de, escolha a combinação (ELU, ELS) ou o caso (G, Q) que quer ver.
• O cartão da viga mostra comprimento, Utilização máxima (com a verificação que governa), área e Ix, massa, e os diagramas de Momento fletor M (kN·m), Esforço cortante V (kN) e Deslocamento transversal (mm).
• A tabela traz Verificação, Referência, Solicitante, Resistente, Razão e Situação. A razão é solicitante dividido por resistente: até 1,0 atende.
• Abaixo da tabela aparecem valores requeridos, como a inércia mínima para a flecha.

Pilar

Passo a passo

1. Abra a aba Pilar.
2. Informe a altura, a condição da base (rotulada ou engastada) e do topo (contraventado ou livre) e o eixo de flexão.
3. Informe as cargas no topo: compressão, força horizontal e momento, cada uma com parcela G e Q.
4. Mantenha ou desmarque a Análise de 2ª ordem pelo método da análise direta.
5. Preencha o perfil, o K no plano e o comprimento fora do plano.
6. Clique em Calcular, confira e salve.

Campos

Como ler os resultados

A leitura é a mesma da viga: situação geral, diagramas por combinação, cartão do pilar com utilização máxima e a tabela de verificações (compressão, flexão, cortante e interação flexo-compressão).

• Com 2ª ordem marcada, a tela informa a amplificação de 2ª ordem do deslocamento lateral e o número de iterações.
• Se a carga se aproxima da crítica, o cálculo é recusado com mensagem de erro, sem resultado parcial.
• Topo livre sem 2ª ordem: a interação fica inconclusiva. Ligue a análise de 2ª ordem.
• Elementos comprimidos esbeltos (mesa ou alma além dos limites) também ficam inconclusivos. Uma falha em outra verificação continua reprovando a peça.

Pórtico

Passo a passo

1. Abra a aba Pórtico.
2. Informe o vão, a altura e o tipo das bases (rotuladas ou engastadas).
3. Informe a carga distribuída na viga (G e Q) e o vento característico no topo, com γw e o fator de Q na combinação com vento.
4. Preencha o perfil da viga e o perfil das colunas.
5. Informe o Lb da viga, o travamento fora do plano das colunas e a flecha limite da viga.
6. Clique em Calcular e escolha, em Diagramas de, cada combinação para conferir.

Campos

Como ler os resultados

O app monta três combinações: ELU γg·G + γq·Q, ELU γg·G + γw·W + ψ·Q e ELS. Cada peça (Viga do pórtico, Coluna esquerda, Coluna direita) tem seu cartão, com diagramas e verificações.

Avisos da análise aparecem acima dos cartões. A situação geral só fica "Atende" quando as três peças atendem.

Haste

Passo a passo

1. Abra a aba Haste.
2. Informe o esforço axial (positivo = tração, negativo = compressão), o coeficiente de majoração, o comprimento e o K.
3. Escolha a seção: Cantoneira de abas iguais ou Perfil informado (A, r mín.).
4. Na cantoneira comprimida, escolha o modelo de compressão. Para dimensionar a solda de ligação, informe a espessura da chapa.
5. Clique em Calcular.

Campos

Como ler os resultados

A tela mostra Situação, Seção e Utilização, seguidas da tabela de verificações: escoamento e ruptura na tração, compressão e esbeltez. Com chapa informada, aparece também a solda: perna e comprimento por extremidade.

Esbeltez máxima padrão: 300 na tração e 200 na compressão.

Ligação parafusada

Passo a passo

1. Abra a aba Ligação parafusada.
2. Informe o esforço de cálculo (já majorado), o diâmetro e a classe do parafuso.
3. Indique se a rosca está no plano de corte e se o corte é simples ou duplo.
4. Informe a menor espessura das chapas, o fu das chapas, a distância do furo à borda e o espaçamento entre furos.
5. Deixe Número de parafusos vazio para o app calcular, ou informe a quantidade que quer verificar.
6. Clique em Calcular.

Campos

Como ler os resultados

A tela mostra Situação, Parafusos necessários e a tabela de verificações (corte do parafuso, esmagamento e rasgamento da chapa, espaçamento mínimo). O bloco Hipóteses e itens não verificados lista o que ficou de fora, como distância mínima à borda, bloco de cisalhamento e seção líquida das chapas.

Solda

Passo a passo

1. Abra a aba Solda.
2. Informe o esforço de cálculo e escolha o eletrodo.
3. Deixe a perna vazia para usar a mínima ou informe a perna adotada.
4. Informe a parte mais fina ligada, a espessura da borda soldada e o fy e fu do metal-base.
5. Clique em Calcular.

Campos

Como ler os resultados

A tela mostra Situação e o Comprimento total do cordão (mm), com a perna adotada, seguidos da tabela de verificações: perna mínima, perna máxima, resistência da solda e do metal-base. O comprimento é o total: distribua-o entre os cordões no seu detalhe, porque a distribuição e a excentricidade não são verificadas.

Placa de base

Passo a passo

1. Abra a aba Placa de base.
2. Informe a compressão de cálculo Pu e as dimensões d e bf do pilar.
3. Informe a placa: N (paralelo a d), B (paralelo a bf), espessura e fy.
4. Informe o fck do bloco e a área de apoio concêntrica A2.
5. Clique em Calcular.

Campos

Como ler os resultados

A tela mostra Situação, φc·Pp (apoio) em kN com a relação A2/A1, os balanços m / n / λn′ (mm) e a Espessura mínima (mm), seguidos da tabela de verificações: apoio no concreto e espessura da placa.

Se a espessura adotada for menor que a mínima, a placa não atende. Aumente a espessura ou as dimensões N e B.

Salvar, reabrir, histórico e exportar

• Calcular roda a verificação sem gravar nada. Qualquer alteração depois disso apaga o resultado da tela, e a mensagem "Entradas alteradas. Calcule novamente." aparece.
• Salvar cálculo grava uma versão com as entradas, o resultado e a versão do motor de cálculo. Depois de salvo, o botão passa a Salvar nova versão: cada salvamento cria outra versão e as anteriores ficam intactas.
• Cálculos salvos nesta obra (n): clique para abrir a lista. Cada item mostra título, número da versão, data e hora e versão do motor. Clique em um item para carregá-lo; se houver alterações não salvas, o app pede confirmação.
• A faixa de acesso mostra quantas versões a empresa já salvou e o limite do plano. A cota é compartilhada com Fundações e Treliças.
• Exportar JSON: arquivo com nome, entradas, aço e, se houver, o resultado. Use para arquivo ou auditoria.
• CSV: tabela com as verificações de cada peça (nome, referência, solicitante, resistente, razão, situação), separada por ponto e vírgula. Abre direto em planilha. Exige um resultado na tela.
• Exportar DXF: desenho esquemático (R12, em metros) com os eixos, apoios, engastes e rótulas e as peças com o perfil, mais cotas. O botão só aparece depois de calcular Viga, Pilar, Pórtico ou Haste; a haste usa o desenho de treliça. Ligação parafusada, Solda e Placa de base não têm desenho.
• Imprimir: abre a impressão do navegador. Para gerar PDF, escolha "Salvar como PDF" no destino da impressão.

Limitações desta versão

Itens fora do alcance aparecem como Inconclusivo ou "não verificado", nunca como aprovados.

• Em liberação (implementado e testado, ainda em publicação; use com cautela): almas não compactas e esbeltas (F4/F5, com limites de proporção F13.2), enrijecedores transversais da alma (G2.1/G2.3) e placa de base (compressão centrada).
• Não implementado nesta versão:
  • Campo de tração na alma (G2.2) e enrijecedores de apoio ou de carga concentrada (J10).
  • Elementos comprimidos esbeltos (E7): ficam inconclusivos.
  • Mesa esbelta na flexão do eixo fraco: inconclusiva.
  • Perfis monossimétricos, tubulares e formados a frio no módulo Metálica.
  • Torção.
  • Na ligação parafusada: distância mínima à borda, bloco de cisalhamento, seção líquida das chapas, efeito alavanca e ligação por atrito.
  • Na placa de base: momento e cisalhamento, chumbadores, solda pilar–placa e graute.
  • Tabelas comerciais de perfis: informe as dimensões do catálogo.
  • Tabelas de cargas de norma: as cargas são entradas suas.
• Os coeficientes de combinação são explícitos. Os valores iniciais são só exemplos.
• Verificação pela AISC 360-22. Não há declaração de conformidade com a NBR 8800:2024.

Perguntas frequentes

Por que os botões Calcular e Salvar estão desativados? Seu papel precisa ser engenheiro, contratante ou administrador, e a assinatura precisa estar válida. Para salvar, o campo Nome do cálculo também precisa estar preenchido.

O app aponta "Complete antes de calcular". O que faço? A lista diz qual campo falta (ex.: "Informe o vão."). Preencha e calcule de novo. O app nunca supõe valores ausentes.

Por que meu pilar em balanço deu inconclusivo? Estrutura deslocável analisada em 1ª ordem não tem interação válida nesta versão. Marque a análise de 2ª ordem.

Posso usar o perfil do catálogo direto? Digite d, bf, tf e tw do catálogo. As propriedades são calculadas sem os raios de concordância, o que fica um pouco a favor da segurança nos laminados.

Abri uma versão antiga e mudei um valor. Perdi a versão? Não. Salvar cria uma nova versão; a antiga continua na lista.

Posso importar o JSON exportado? Nesta versão, o JSON serve para arquivo e auditoria. Para retomar um cálculo, use a lista Cálculos salvos nesta obra.

O cálculo foi recusado com mensagem de instabilidade. É erro? Não. A carga passou da crítica, ou o modelo forma um mecanismo (apoios insuficientes). Reveja vínculos, perfil ou cargas.

Ficha de teoria

Viga

Hipóteses

• Perfil I/H duplamente simétrico, propriedades analíticas sem raios de concordância.
• Esforços por pórtico plano com barras de Euler–Bernoulli, análise elástica linear.
• Flambagem lateral com Lb informado (ou vão inteiro) e Cb calculado em cada trecho destravado.
• Flecha relativa à corda da peça, na combinação de serviço.
• Peso próprio opcional: A·ρ·g, com g = 9,806 65 m/s².

Fórmulas principais

ELU: Sd = γg·G + γq·Q        ELS: Ss = fG·G + fQ·Q
Mp = Fy·Zx                   φb = 0,90
Lp = 1,76·ry·√(E/Fy)
Lp < Lb ≤ Lr: Mn = Cb·[Mp − (Mp − 0,7·Fy·Sx)·(Lb − Lp)/(Lr − Lp)] ≤ Mp
Lb > Lr:      Mn = Fcr·Sx ≤ Mp
Cb = 12,5·Mmáx / (2,5·Mmáx + 3·MA + 4·MB + 3·MC)
Vn = 0,6·Fy·Aw·Cv1           (φv = 1,0 em laminados com h/tw ≤ 2,24·√(E/Fy); senão 0,90)
Com enrijecedores: kv = 5 + 5/(a/h)²  para a/h ≤ 3; senão kv = 5,34
Flecha: δ ≤ L/x  (balanço com o mesmo critério informado)

Fontes públicas

• ANSI/AISC 360-22, Specification for Structural Steel Buildings: capítulos F (F2, F3, F4, F5, F6, F13) e G (G2.1, G2.3).

Pilar

Hipóteses

• Pilar contraventado ou em balanço, flexão em um eixo.
• 2ª ordem opcional pelo método da análise direta: rigidez reduzida a 0,8, cargas nocionais de 0,002 × carga vertical no nó, iteração da rigidez geométrica.
• Sem 2ª ordem: momentos amplificados por B1 só em estrutura indeslocável (Cm = 1 com cargas transversais).
• Instabilidade recusada, nunca convertida em resultado.

Fórmulas principais

Fe = π²·E / (K·L/r)²
Fy/Fe ≤ 2,25: Fcr = 0,658^(Fy/Fe) · Fy
Fy/Fe > 2,25: Fcr = 0,877 · Fe
Pn = Fcr·Ag                  φc = 0,90
B1 = Cm / (1 − Pr/Pe1) ≥ 1
Pr/Pc ≥ 0,2: Pr/Pc + 8/9·(Mrx/Mcx + Mry/Mcy) ≤ 1,0
Pr/Pc < 0,2: Pr/(2·Pc) + (Mrx/Mcx + Mry/Mcy) ≤ 1,0

Fontes públicas

• ANSI/AISC 360-22: capítulos C (C2, análise direta), E (E3, E4), H (H1-1a/b), Apêndice 8 e Tabela B4.1.

Pórtico

Hipóteses

• Duas colunas iguais e uma viga, com bases rotuladas ou engastadas e ligações viga–coluna rígidas.
• Vento como força horizontal concentrada no topo.
• Três combinações explícitas: gravitacional, com vento e de serviço.
• Viga e colunas verificadas como na viga e no pilar.

Fórmulas principais

ELU1 = γg·G + γq·Q
ELU2 = γg·G + γw·W + ψ·Q
ELS  = fG·G + fQ·Q
Análise direta: EI* = 0,8·EI ; Ni = 0,002·Yi  (Yi = carga vertical no nó)

Fontes públicas

• ANSI/AISC 360-22: capítulos C, E, F, G e H.

Haste

Hipóteses

• Barra só com esforço axial, extremidades rotuladas.
• Ruptura na tração com An/Ag e U explícitos (padrão: ligação soldada em todos os elementos, An/Ag = U = 1).
• Cantoneira ligada por uma aba pela seção E5; carga concêntrica por E3 e E4.
• Perfil informado: esbeltez local e flexo-torção conforme declarações do usuário.

Fórmulas principais

Tração, escoamento: Pn = Fy·Ag     φt = 0,90
Tração, ruptura:    Pn = Fu·Ae     φt = 0,75   Ae = U·An
Compressão:         Pn = Fcr·Ag    φc = 0,90   (Fcr como no pilar)
Esbeltez: L/r ≤ 300 (tração) ; K·L/r ≤ 200 (compressão)

Fontes públicas

• ANSI/AISC 360-22: capítulos D (D1, D2, D3) e E (E3, E4, E5).

Ligação parafusada

Hipóteses

• Parafusos em uma linha na direção do esforço, furos padrão, ligação por contato (não protendida).
• Deformação no furo considerada em serviço no limite de esmagamento.
• Resistência nominal ao corte pela Tabela J3.2 conforme a classe e a posição da rosca.

Fórmulas principais

Corte:        φRn = 0,75 · Fnv · Ab · (nº de planos)
Esmagamento:  Rn = 2,4 · d · t · Fu
Rasgamento:   Rn = 1,2 · lc · t · Fu        φ = 0,75
Espaçamento mínimo: s ≥ 2⅔ · d
Nº de parafusos = Esforço / menor φRn por parafuso (arredondado para cima)

Fontes públicas

• ANSI/AISC 360-22: J3.3, J3.6 (Tabela J3.2) e J3.10(a).

Solda

Hipóteses

• Filete de pernas iguais; resultado é o comprimento total dos cordões, sem aumento pela direção da carga.
• Perna mínima e máxima pelas tabelas da especificação, convertidas de polegadas para milímetros.
• Metal-base verificado na espessura informada.
• Não verificados: distribuição dos cordões e excentricidade, chapas de ligação e bloco de cisalhamento.

Fórmulas principais

Garganta efetiva: te = 0,707 · w
Solda:        φRn = 0,75 · 0,60 · FEXX · te · L
Metal-base:   resistência ao cisalhamento por J4.2 (escoamento e ruptura)
Perna máxima: w ≤ t (t < 6 mm) ; w ≤ t − 2 mm (t ≥ 6 mm)
Perna mínima: Tabela J2.4, pela parte mais fina

Fontes públicas

• ANSI/AISC 360-22: J2.2b, J2.4 (Tabela J2.4) e J4.2.

Placa de base

Hipóteses

• Compressão axial centrada; placa rígida apoiada em bloco de concreto.
• fck tomado como f'c (hipótese declarada).
• Espessura pelo balanço da placa além do perfil.

Fórmulas principais

φc = 0,65
φc·Pp = φc · 0,85 · f'c · A1 · √(A2/A1) ≤ φc · 1,7 · f'c · A1
m = (N − 0,95·d)/2      n = (B − 0,8·bf)/2      λn′ (balanço equivalente)
l = máx(m, n, λn′)
t mín = l · √(2·Pu / (0,9 · Fy · B · N))

Fontes públicas

• ANSI/AISC 360-22: J8 (apoio no concreto).
• AISC Design Guide 1, Base Connection Design for Steel Structures (espessura da placa).