Metálica

Propriedades geométricas dos tubos estruturais de seção transversal circular

As expressões empregadas para o cálculo das propriedades geométricas dos tubos da seção transversal circular são as seguintes (veja quadro):

 

Fabricação de estruturas tubulares

Conforme já abordamos anteriormente. o custo das estruturas metálicas, especialmente das estruturas tubulares é, significativamente influenciada pelo custo de fabricação da mesma. O projetista da estrutura deve estar portanto sempre antenado, buscando minimizar custos de cortes, preparação das extremidades de tubos e soldagem, adequando-os a modalidades produtivas do fabricante, respeitando suas limitações. As estruturas tubulares podem ser fabricadas utilizando-se de diversos processos de corte (serra, oxi-corte, ou plasma), ligação (solda, parafuso), calandragem (a frio ou quente), etc., o que deverá ser definido em comum acordo com o fabricante da estrutura.

O processo de fabricação deve estar sempre voltando à melhor produtividade da fábrica, iniciando-se pela estocagem de tubos, de forma a facilitar o seu manuseio e identificação. Deve ser continuo, evitando-se o retorno de peças em produção e equipamentos que já trabalhado as mesmas. Dessa forma, o caminhar dos componentes da estrutura ao longo do processo de fabricação deve ser organizado preferivelmente de forma que sigam um único caminho, sem retorno da recepção e matérias primas ao despacho das estruturas produzidas.

Figura 2a - Cortes Planos

Normalmente, após a traçagem das peças, estas são conduzidas a área de cortes, os quais podem ser efetuados por serras ou corte a fogo. Os cortes podem ser efetuados de forma plana, ou em boca de lobo.Os cortes podem ser executados por corte único ou por dois ou mais cortes planos, figura 2a. De uma forma geral, o corte plano único só é recomendado quando a abertura g2, figura 2b, for menor ou igual a 3 mm.A tabela a seguir apresenta os valores limites recomendados para os diâmetros d0 e d1, para que a abertura g2, seja igual ou inferior a 3mm.

Tabela 3 - Valores Limites Recomendados para os Diâmetros d0 e d1

Altos valores para a relação d1 / d0 não são convenientes uma vez que conduzem a grandes aberturas (g2), o que pode comprometer a qualidade da solda de ligação. Nestes casos, recomenda-se que o corte seja efetuado em dois ou três planos, o que certamente minimizara o efeito de tais aberturas. O procedimento a seguir apresenta (Figura 3) é válido para o corte em 2 e 3 planos.

Figura 3 - Recomendações de Cortes

Os ângulos Bd e Bg são definidos pelas seguintes equações, válidas para ambos os casos (2 e 3 planos de corte): (FORMULA 2)

Os valores de I , Had e ag são determinados pelas expressões a seguir apresentadas, para as duas opções de 2 e 3 planos de corte.

O calculo detalhado para determinação da maior abertura ("gap") da solda é dado por Thonard, F., Rondal, J., VoAnh Tuan: Découpes planes d'extréimités pour les assemblages de profils creux circulaires. CIDECT programme 5AH.

O corte de tubos por processos manuais, utilizando-se de maçaricos, já é bastante do parque industrial nacional, razão pela qual não será objeto de maior detalhamento do mesmo.

Atualmente, nas últimas décadas, equipamentos de corda automáticos tem sido desenvolvidos, os quais efetuam os cortes em ''boca de lobo'' com grande precisão e alta produtividade , efetuando simultaneamente quaisquer cortes e respectivos chanfros projetados. O uso de tais equipamentos representam significativa redução de custo de fabricação das estruturas tubulares, com alto padrão de qualidade .

Figura 4 - "Computer controlled automatic flame cutting machine"

Outros processos de ligação entre tubos de seção transversal circular, com maior simplicidade de execução são apresentados a seguir. A adoção do sistema a ser empregado deve ser definida em comum acordo com o arquiteto responsável pelo projeto com o fabricante da estrutura.

Figura 5 - Amassamento de Pontas

É usual também a utilização de elementos auxiliares, tais como chapas, perfis e outras composições de chapas para a execução das ligações de extremidade, conforme as figuras 5 e 6.

Figura 6 - Ponteiras de Barras

As chapas de base, figura 7 , e de ligações com outras estruturas existentes ou compostas de outros tipos de seção transversal, figura 8 , são também de simples execução e não se diferenciam muito dos sistema convencionais empregados nas estruturas compostas de perfis abertos.

Figura 7 - Placas de base para uma ou várias Barras

Figura 8 - Ponteiras de Barras Formadas por Chapas

Quando existentes, são efetuados antes de se proceder o amassamento das pontas ou outros existentes. O curvamento dos tubos pode ser efetuado pela empresa fabricante da estrutura, ou quando esta não está equipada para elaboração do mesmo, pode ser contratada empresa especializada na execução dos serviços.

Podem ser executados, em equipamentos de curvamento a frio ou por indução de corrente elétrica. O equipamento por indução de corrente elétrica é empregado para a obtenção de curvas isoladas ou para a execução de diversas curvas em um só tubo. Apresenta a vantagem sobre o de deformação a frio de se obter o controle das propriedades mecânicas dos matérias empregados, possibilitando também perfeito controle dimensional das peças fabricadas. No Brasil existe equipamento para a execução dos curvamentos por indução com a seguinte capacidade, ilustrada na tabela 5, a seguir:

O curvamento a frio, figura 9, é o mais freqüentemente utilizado, por possuir custos signficativamente inferiores aos executados pelo equipamento por introdução. Enquanto o processo de curvamento a frio tem custo da ordem de 50% do valor do material efetivamente processado (comprimento do arco (m) x peso do tubo(kg/m)), o custo do curvamento pelo processo de introdução por corrente elétrica pode custar duas vezes o preço do material processado.

Figura 9 - Curvamento a Frio

A capacidade mais comumente encontrada de equipamentos de curvamento a frio é apresentada na tabela 6 , a seguir:

Figura 10 - Curvamento por Indução de Corrente Elétrica

Considerações Finais

O projeto, a fabricação e a montagem de estruturas metálicas com barras tubulares representam uma realidade econômica e suas características demonstram o diferencial para uma nova modalidade em estruturas metálicas planas.

Assim como em muitos países que já adotam estas estruturas e comprovam sua eficiência, a V&M do Brasil está disseminando estas estruturas no Brasil por serem de alta qualidade e de muita segurança.

Referências:

[1] Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT, 1984 Ações e Seguranças nas estruturas, (NBR 8681), Rio de Janeiro, RJ.

[2] Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT, 1986, Projeto e Execução de Estruturas de Aço de Edifícios: Método dos Estados Limites, (NBR 9900), Rio de Janeiro/RJ

[3] Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT, 1988,Forças Devidas as Vento em Edificações, (NBR 6123), Rio de Janeiro/RJ

[4] PACKER, J. A., HENDERSON, J. E., 1997 Hollow Structural Section Connections ans Trusses - a design Guide, Canada, Candian Institute of Steel Construction.

[5] DUTTA, D., KUROBANE, Y., PACKER, J A., RONDAL J., WARDENIER J., WÜRKER K., 1962, Construction with Hollow Steel Sections, Paris, CIDECT (Comité International pour le Développement et L'Étude da la Contruction Tubulaire).
(1) Contribuição técnica apresentada no IV Seminário Internacional o Uso de Estruturas Metálicas na Construção Civil - Novembro, 2001- São Paulo, SP, Brasil.

(2) - Engenheiros Civís - V&M do Brasil - Belo Horizonte, MG, Brasil.

(3) - Prof. Dr do Departamento de Estruturas - Unicamp - Campinas, SP, Brasil

(4) Mestranda do Departamento de Estruturas - Unicamp - Campinas, SP, Brasil