Estrutura Metalica

DIMENSIONAMENTO DE ELEMENTOS

ESTRUTURAIS EM ALUMÍNIO

Didiane Victoria Buzinelli1 & Maximiliano Malite2

Resumo

O alumínio, ou mais precisamente as ligas de alumínio, vem ganhando significativo

espaço no mercado das construções metálicas, com aplicação nas estruturas e em

componentes como telhas e painéis em geral. Características como a leveza, boa

trabalhabilidade, elevada resistência mecânica e à corrosão colocam as estruturas de

alumínio como vantajosas em relação às estruturas de aço em muitas situações.

Enfatizando as características do material e o projeto estrutural, são apresentadas as

ligas de alumínio, suas características e produtos disponíveis, e os fundamentos

teóricos que constituem a base do dimensionamento das barras e das ligações. Com a

ausência de norma brasileira para projeto de estruturas de alumínio, são apresentados

e discutidos os requisitos da norma americana da Aluminum Association e as

recomendações das usinas produtoras.

Palavras-chave: estruturas metálicas; estruturas de alumínio; alumínio;

dimensionamento.

1 INTRODUÇÃO

1.1 Obtenção e aspectos gerais

O setor de produção de alumínio, um dos mais versáteis metais utilizados pelo

homem, é hoje a segunda indústria metalúrgica do mundo, superada apenas pela

siderurgia. O alumínio é um metal que apresenta vasta gama de aplicação pois

apresenta elevada resistência mecânica e à corrosão, possuindo excelente aspecto

estético e sua densidade corresponde a um terço da densidade do aço.

Entretanto os estudos desenvolvidos no Brasil, na área de estruturas metálicas,

têm-se limitado às estruturas de aço, deixando a um segundo plano o alumínio enquanto

material estrutural. A literatura nacional sobre o assunto restringe-se basicamente a

catálogos e manuais das usinas produtoras.

1 Mestre em Engenharia de Estruturas - EESC-USP, [e-mail]

2 Professor do Departamento de Engenharia de Estruturas da EESC-USP, [e-mail]

Didiane Victoria Buzinelli & Maximiliano Malite

Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 10, n. 46, p. 1-31, 2008

2

Segundo ABDO (1993), 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, as

estruturas de alumínio 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.