Coeficiente De Dilatacao Linear Do Aco

Como calcular e aplicar a dilatacao linear do aco na pratica

O calculo mais basico de dilatacao linear segue uma logica simples: delta L = L0 vezes alpha vezes delta T. Voce pega o comprimento inicial da viga ou da barra, multiplica pelo coeficiente do material e pela variacao de temperatura. Ponto. O problema e que na obra isso nunca funciona tao limpo assim. O coeficiente de dilatacao linear do aco varia entre 11 e 13 microdeformacao por grau Celsius, dependendo do tipo de ligas presente no material. O valor mais citado em apostilas universitarias e 12 x 10^-6 por Celsius, mas na pratica eu sempre uso 12,5 como base, porque aço estrutural comum (A36, ASTM A572) tende a se comportar nessa faixa. Aço inoxidavel, especificamente o 304, sobe pra perto de 17,3. Misturar esses valores sem verificar a norma é o erro mais comum que eu vejo.

coeficiente de dilatacao linear do aco: o que a NBR fala

A NBR 8800 nao entra em detalhes sobre dilatacao termica, mas a referencia que os projetistas seguem é a AISC 360, que lista 12 microstrain por Celsius para aços carbono. Na prática, quando voce projeta uma ponte ou uma cobertura metálica grande, voce precisa fazer um balancete entre a dilatacao e os apoios disponiveis. Se a viga tem 30 metros e a temperatura varia 40 graus entre o inverno e o verão, o deslocamento é de aproximadamente 15 milimetros. Isso parece pouco até voce perceber que o apoio de borracha foi dimensionado com folga de apenas 8 milimetros. Eu me deparei com esse problema exato em um galpão industrial há alguns anos. O engenheiro projetou trilhos de rolamento com folga de 10 milimetros por ponta, baseando-se no coeficiente de 12 x 10^-6. O galpão ficava no interior de Sao Paulo, onde a amplitude termica pode passar de 35 graus. No primeiro vero quente, duas colunas simplesmente travaram nos mancais. A estrutura estava segura, mas o movimento era tao brusco que trincou a chapa de fixacao do trilho. A solução foi cortar os trilhos, alongar as abas de fixacao e adicionar um jogo de calços de polietileno com folga de 18 milimetros por lado, o que resolveu sem precisar refazer a fundacao.

Metodo pratico para estimar dilatacao em estruturas existentes

Voce nao precisa de um termometro de precisao para fazer uma estimativa razoavel. Use a temperatura media historica da sua cidade como referência e some ou subtraia a amplitude termica local. O INMET publica dados termicos de forma gratuita. Para uma cidade como Caxias do Sul, com amplitude de 25 graus, voce multiplica o comprimento por 25 vezes 12 x 10^-6. O resultado ja é suficiente para a maioria dos calculos de detalhamento. O que pouca gente considera é o efeito cumulativo em estruturas múltiplas. Uma nave com 12 vales consecutivos de 12 metros cada, todos fixos rigidamente, gera um deslocamento total de cerca de 43 milimetros. Se voce tratar cada valada como uma unidade independente, com juntas de dilatacao a cada quatro vãos, o deslocamento cai para pouco mais de 14 milimetros por trecho. A diferença no detalhamento das conexoes é enorme. Outro ponto que todo mundo esquece: a dilatacao do aco durante a soldagem. Quando voce faz uma solda longa, o metal ao redor atinge temperaturas de centenas de graus e depois contrai rapidinho. Isso cria tensoes residuais que podem gerar empenamento visivel sem nenhuma carga externa. Em vigas de seção I com alma alta e alas estreitas, o empenamento pode chegar a 2 milimetros por metro de solda. O controle disso envolve técnica de soldagem em etapas alternadas, com pausa para resfriamento, não apenas calculo teorico.

Erros que eu vejo todo dia no canteiro

O primeiro e mais barato: usar o coeficiente do aço carbono em perfis galvanizados como se fossem a mesma coisa. A galvanizacao altera levemente o comportamento termico da superficie, mas o impacto real é minimo. O erro serio é usar o valor do alumínio por engano, já que seu coeficiente é quase o dobro. Um engenheiro junior meu uma vez calculou a folga de juntas de dilatacao de uma passarela usando 23 x 10^-6, que é o valor do aluminio, em vez de 12. A folga ficou com metade do necessario e a passarela ficou com risco de travamento termico. O segundo erro, mais sutil: ignorar que a dilatacao depende do comprimento original. Dois trilhos de 6 metros soldados juntos se dilatam proporcionalmente ao mesmo que dois trilhos de 12 metros. Isso é elementar, mas em estruturas com peças de comprimentos diferentes fixadas ao mesmo apoio, o deslocamento relativo entre elas gera esforços adicionais que nem sempre sao considerados no calculo. A principal limitacao desse metodo é que ele so funciona para variacoes uniformes de temperatura. Se uma face da viga está ao sol e a outra à sombra, voce tem um gradiente termico que causa curvatura, nao apenas elongacao. Nesse caso, o calculo de delta L so mostra metade do problema. O que acontece na pratica é que a viga dilata e ancora ao mesmo tempo, gerando momentos fletores adicionais que podem ser relevantes em vigas muito esbeltas ou com restringência significativa nos apoios.

Se voce trabalha com estruturas de grande porte acima de 50 metros, o ideal é usar software de analise termica integrada, porque o calculo manual nao captura a interacao entre os elementos. Para projetos ate 30 metros, o metodo de delta L mesmo com uma margem de segurança de 20 por cento no resultado final resolve a maior parte dos casos.