Como os fabricantes de metal podem gerenciar a distorção na dobra de perfis

Jun 02, 2024

Os alunos do Illinois Institute of Technology aproveitam o silêncio. Um tubo elíptico, composto por numerosos membros curvos, abafa o som dos trens que passam. Imagem: AISC

Sempre que Ken Pecho passeia pelo campus de sua alma mater, o Instituto de Tecnologia de Illinois (IIT), próximo ao centro da cidade, ele olha para cima. Quando um comboio do CTA navega pelos carris, ele desfruta do silêncio. Claro, o trem não é silencioso, mas é muito mais silencioso do que seria de outra forma graças a um tubo elíptico que funciona como uma espécie de silenciador, formado pelo empregador de Pecho, Chicago Metal Rolled Products (CMRP), um rolo dobrador que foi formando placas, cantoneiras, tubos, perfis e vigas estruturais há mais de 100 anos. Ao redor dos trilhos do CTA, aquela estrutura elíptica, composta por numerosos membros curvos, amortece o ruído dos trens que passam, para grande alívio dos estudantes do IIT que estudam em um prédio a poucos metros de distância.

Pecho relembrou essa história durante uma apresentação na NASCC Steel Conference 2019, realizada em St Louis e organizada pelo American Institute of Steel Construction (AISC). Durante uma apresentação na conferência, ele realizou o que era então uma nova publicação AISC, “Design Guide 33: Curved Member Design”.

“Esta realmente deveria ser considerada a Bíblia dos membros curvos”, disse ele. “Se você fabrica metais curvos em sua rotina diária, isso é algo que você deveria ter em sua biblioteca.”

O guia de design se aprofunda no tópico de apresentação de Pecho, que tem se tornado cada vez mais importante para as operações de rolos dobradores que nos últimos anos têm visto um aumento significativo na demanda por perfis curvos, incluindo tubos redondos, elípticos, quadrados e retangulares; perfis abertos; e vigas estruturais. A palestra de Pecho cobriu distorções.

“A principal preocupação que vemos com metais curvos é a distorção”, disse ele. “Mas não podemos eliminar completamente a distorção. Simplesmente não é possível. Então, agora a questão é: como projetamos para flexão? O que podemos fazer para ajudar no resultado bem-sucedido de um membro curvo?”

Os projetos de maior sucesso, incluindo aquele tubo elíptico curvo que circunda os trilhos do trem CTA, foram projetados tendo em mente a distorção. Pecho relembrou um trabalho em que um tubo retangular curvo foi unido a um tubo retangular reto, uma situação em que problemas de distorção seriam facilmente aparentes, especialmente considerando o raio estreito do tubo curvo.

A forma do tubo retangular mudaria apenas ligeiramente, de modo que, por si só, a forma distorcida da peça de trabalho não seria perceptível. Mas esse não era o caso do soldador que uniria as peças curvas e retas. A solução envolveu um compromisso: a oficina dobrou o perfil, mas depois deixou vários metros de uma seção reta não dobrada perto da extremidade do tubo. O fabricante então cortou o tubo alguns centímetros à frente da curva, espaço suficiente apenas para que os efeitos de distorção na seção da curva se dissipassem, retornando o diâmetro do tubo à sua dimensão nominal.

Felizmente, nesta situação, a conexão — escondida atrás de uma parede — não era esteticamente crítica. Se assim fosse, os projetistas poderiam ter tido que reconsiderar o tipo ou projeto da conexão. Novamente, por si só, a distorção da peça curva não era perceptível. Mas unido a um membro reto, os efeitos de distorção eram aparentes. Tais falhas cosméticas podem não importar. Independentemente disso, reconhecer e planejar essa distorção no front-end, antes de qualquer metal ser dobrado, pode fazer muito sentido.

O novo guia AISC especifica como os diferentes níveis de distorção afetam a resistência de um membro. Para calcular certos atributos de resistência de uma viga I curva, por exemplo, divida o delta de planicidade (diferença do nominal) que a distorção cria pela espessura do material. Os resultados até certo ponto não mostram nenhuma mudança significativa na força do membro; mas à medida que a distorção cresce além desse ponto, o membro enfraquece. A distorção localizada pode ser especialmente problemática. Todos esses cálculos dependem dos requisitos de resistência da aplicação, é claro, e o guia de projeto AISC explica todos os detalhes.