31/12/2014 - Equipe Target
O projeto das estruturas em alumínio
A BS EN 1999-1-1:2007+A2:2013 - Eurocode 9: Design of aluminium structures. General structural rules incorporou uma retificação feita em março de 2014 e se aplica ao projeto de edifícios e obras de engenharia civil em estruturas em alumínio. Ela está em conformidade com os princípios e normas para a segurança e manutenção de estruturas, a base da sua concepção e verificação de que são dadas na BS EN 1990 – Basis of structural design.
Os seguintes assuntos são tratados na BS EN 1999-1-1: Seção 1: Geral; Seção 2: Bases para o projeto; Seção 3: Materiais; Seção 4: Durabilidade; Seção 5: Análise estrutural; Seção 6: Limite máximo para os usuários; Seção 7: Limites máximos para a manutenção; e Seção 8: Projeto de juntas. Esta norma britânica é a aplicação no Reino Unido da EN 1999-1-1: 2007 + A1: 2009, que substituiu a BS EN 1999-1-1: 2007, que caducou.
Segundo alguns especialistas, as estruturas de alumínio, em comparação com as estruturas de aço, apresentam reduções no peso de 40% a 70%. Desta forma, admitindo-se estruturas mais leves e com custos de manutenção mais baixos, elas podem, em certos casos, apresentar custos globais inferiores aos das estruturas de aço correspondentes.
A economia associada ao custo de manutenção para a qual o alumínio apresenta vantagens em função de sua grande resistência à corrosão, faz deste um material adequado para ambientes corrosivos. O alumínio apresenta baixo módulo de elasticidade, se comparado com o aço, correspondendo a um terço do valor do aço. Este fator faz com que as estruturas em alumínio apresentem uma satisfatória resposta sob o efeito de tensões oriundas de impactos, deformações e ajustes. Em contrapartida, o baixo módulo de elasticidade determina a necessidade de uma cuidadosa avaliação da rigidez dos elementos e da estrutura globalmente.
O coeficiente de dilatação térmica do alumínio corresponde ao dobro do valor para o aço, entretanto em função do baixo módulo de elasticidade, as tensões provenientes das variações de temperatura em geral não alcançam valores significativos. Outra vantagem fundamental dos elementos estruturais em alumínio está no processo de fabricação de perfis através do processo de extrusão. Este processo permite a fabricação de perfis com diversas seções transversais, oferecendo facilidade de montagem, maior eficiência estrutural pela melhor distribuição de massa e melhorias de aparência estética.
Para o projetista, este processo de fabricação de perfis permite maior liberdade para o dimensionamento, com a utilização de um maior número possível de seções transversais. O alumínio pode ser ainda forjado, usinado, cortado, estampado, furado e soldado, conferindo-lhe maior trabalhabilidade. Em determinadas ligas, é um material soldável e para a viabilidade econômica das estruturas soldadas em alumínio faz-se necessário o aumento das velocidades de soldagem, bem menores se comparadas com as correspondentes em estruturas de aço. O preparo das superfícies de alumínio também encarece o processo.
Com relação aos processos de acabamento o alumínio pode ser submetido a vários tipos de tratamento, cuja principal finalidade é apenas estética. O alumínio puro é um material com propriedades mecânicas inadequadas para uso estrutural. Para melhorar estas propriedades adicionam-se ao alumínio outros materiais, constituindo as ligas estruturais de alumínio.
As ligas estruturais de alumínio dividem-se entre ligas tratáveis termicamente e ligas não tratáveis termicamente. As diversas ligas de alumínio são designadas por quatro dígitos seguidos pela letra que indica sua têmpera. Em função das características dos elementos da liga, as ligas são agrupadas em séries.
As ligas da série 6000 são as mais utilizadas estruturalmente destacando-se as ligas 6061, 6063 e 6351. Com relação ao tratamento das ligas destas séries pode-se agrupar as séries 1000, 3000, 4000 e 5000 como ligas não tratáveis termicamente e as séries 2000, 6000 e 7000 como ligas tratáveis termicamente.
Os fabricantes de alumínio apresentam para cada liga a sua curva de flambagem, no entanto esta não considera os fatores de segurança empregados no dimensionamento, ou seja, não são as tensões admissíveis. Assim como nas estruturas de aço, as estruturas de alumínio podem ser rebitadas, parafusadas e soldadas. Nas ligações com conectores, destaca-se a rebitagem a frio, processo ainda muito empregado no alumínio.
Com relação à soldagem, se nas estruturas de aço simplifica os detalhes e consiste num processo relativamente barato e muito difundido, no alumínio o custo é relativamente elevado e requer mão de obra muito especializada, o que tem inviabilizado economicamente a soldagem como dispositivo de ligação nas estruturas voltadas à construção civil. Para alguns engenheiros e arquitetos, ainda há a necessidade de um estudo aprofundado de sistemas estruturais para elementos em alumínio buscando a viabilidade de utilização deste material.
FONTE: Equipe Target
