Como os fabricantes de metal podem gerenciar a distorção na dobra do perfil

Os alunos que estudam no Instituto de Tecnologia de Illinois desfrutam do 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), perto do centro da cidade, ele olha para cima. Quando um trem do CTA navega no trilho, ele gosta do silêncio. Claro, o trem não é silencioso, mas é muito mais silencioso do que seria 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 placa, ângulo, tubo, perfis e vigas estruturais por mais de 100 anos. Ao redor dos trilhos do CTA, essa estrutura elíptica, composta por vários membros curvos, amortece o ruído dos trens que passam, para grande alívio dos alunos do IIT que estudam em um prédio a apenas alguns 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 apresentou o que era então uma nova publicação AISC, "Design Guide 33: Curved Member Design".

"Isso realmente deveria ser considerado a bíblia do membro curvo", 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 mergulha profundamente no tópico de apresentação de Pecho, que se tornou cada vez mais importante para operações de rolos dobradores que nos últimos anos viram 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 a distorção.

"A preocupação número 1 que vemos com metais curvos é a distorção", disse ele. "Mas não podemos eliminar a distorção completamente. 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 em torno dos trilhos do trem CTA, foram projetados com a distorção em mente. Pecho relembrou um trabalho em que um tubo curvo retangular era unido a um tubo retangular reto, uma situação em que os problemas de distorção seriam facilmente aparentes, especialmente considerando o raio estreito do tubo curvo.

A forma do tubo retangular mudaria apenas ligeiramente, portanto, por si só, a forma distorcida da peça de trabalho não seria perceptível. Mas esse não era o caso do soldador, que acasalaria as peças curvas e retas. A solução envolveu um meio-termo: 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, apenas espaço suficiente para que os efeitos de distorção na seção da curva se dissipassem, retornando o diâmetro do tubo à sua dimensão nominal.

Felizmente, nessa situação, a conexão — escondida atrás de uma parede — não era cosmeticamente crítica. Se fosse, os projetistas teriam que reconsiderar o tipo ou projeto de conexão. Mais uma vez, por si só, a distorção da peça curvada não era perceptível. Mas unidos a um membro reto, os efeitos de distorção eram aparentes. Essas falhas cosméticas podem não importar. Independentemente disso, reconhecer e planejar essa distorção no front-end, antes que qualquer metal seja dobrado, pode fazer muito sentido.

O novo guia AISC especifica como diferentes níveis de distorção afetam a força de um membro. Para calcular certos atributos de resistência de uma viga em I curva, por exemplo, divida o delta fora da planicidade (diferença do valor 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 detalha todos os detalhes.