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Barra de Aço Plana como Elemento Principal de Suporte de Carga e Contraventamento\n\n\nEle possui boa comprovação\n\n\nA excepcional resistência das barras de aço planas resulta do teor cuidadosamente controlado de carbono e da precisão da operação de laminação a quente. As barras de aço apresentam limite de escoamento próximo ou superior a 345 MPa e possuem capacidade de alongamento superior a 20% antes da ruptura. Essa combinação é fundamental para suportar forças sísmicas elevadas sem falha frágil. A capacidade desse material de deformar-se plasticamente e absorver energia permite projetar elementos estruturais de apoio suficientemente resistentes para suportar o peso da edificação e as cargas laterais causadas pelo vento. Nessas condições, é por esse motivo que os engenheiros preferem, com certeza, o uso de barras planas como elementos de contraventamento em edifícios de grande altura. Para esses fins, os arquitetos necessitam de materiais capazes de sofrer deformações plásticas controladas e de absorver elevada energia durante situações extremas.
Comparação de Desempenho entre Barras Planas e Perfis em Ângulo e em Canal sob Tração e Compressão
Devido à sua estrutura quase uniforme, as barras planas apresentam desempenho superior ao dos perfis em ângulo em aplicações sob tração, com uma vantagem de aproximadamente 15 a 20 por cento. Espera-se menor ocorrência de falhas nas ligações ao longo do tempo, graças à distribuição uniforme das cargas proporcionada pelas seções transversais constantes. Já os perfis em canal superam as barras planas quanto à resistência à flambagem sob compressão. As barras planas são mais adequadas para partes da estrutura onde a tração é o esforço predominante. Uma maior eficiência na estrutura como um todo é obtida ao empregar métodos híbridos; por exemplo, utilizando barras planas submetidas a tração axial combinadas com perfis tubulares submetidos à compressão. Além disso, as barras planas podem ser utilizadas para simplificar a construção modular, dada sua tolerância dimensional típica de ± 0,5 mm.
Importância da Barra Plana de Aço na Construção de Pontes
Confiabilidade na Fabricação de Chapas de Ligação (Gusset Plates) e nas Respectivas Ligações
As barras planas de aço substituíram outros tipos de aço na construção de chapas de ligação em treliças de pontes e conectores. Isso ocorre devido à sua espessura constante, facilidade de manuseio durante a fabricação e propriedades mecânicas uniformes em todas as direções. Processos como soldagem, perfuração e corte a laser — por exemplo, para executar soldas com penetração total — tornam-se muito mais fáceis. Essas soldas precisam, sem dúvida, ser resistentes, pois a eficiência das ligações nas chapas de ligação pode ultrapassar 95% em ensaios simulados de terremoto. As normas da AASHTO estabelecem que a resistência ao cisalhamento de uma solda bem executada é superior a 200 ksi, o que é crítico no funcionamento real de uma ponte. O projeto moderno incorporado justificou as dimensões das barras planas de aço e criou diversos caminhos de carga, bem como conexões detalhadas de projeto, como descrito na norma AASHTO LRFD 6.13. É um fato que o projeto de engenharia contemporâneo integra as dimensões das barras planas de aço e cria diversos caminhos de carga.
Conformidade com a AASHTO LRFD para Vida Útil e Resistência à Fadiga
Os componentes da ponte estarão sujeitos a cargas de tráfego constantes, e esses componentes experimentarão mais de 100 milhões de ciclos de tensão durante a vida útil projetada da ponte, de 75 anos. A AASHTO LRFD exige resistência mínima à fadiga para os componentes de pontes. As barras planas de aço também atendem às normas de fadiga da AASHTO LRFD, graças à microestrutura alinhada de forma ideal na direção da barra, ao controle de inclusões não metálicas e às características de interrupção de trincas. Ensaios laboratoriais demonstraram que essas barras possuem uma resistência à fadiga de aproximadamente 24 ksi após 2 milhões de ciclos, o que representa um aumento de cerca de 35% em comparação com seções angulares equivalentes; além disso, a -40 graus Fahrenheit, elas não perdem sua tenacidade. Essa capacidade adicional permite que os engenheiros projetem utilizando o fator de resistência exigido, de aproximadamente 0,95, reduzindo a espessura das mesas até 20%. Em uma ponte de treliça de aço média, é economizada, em média, uma tonelagem de 15 toneladas. Conforme estabelecido na Seção 6.6 da AASHTO LRFD, detalhes de fadiga Categoria B, todos os locais importantes de soldagem são submetidos continuamente a ensaios ultrassônicos como parte do processo de fabricação.
Barras Planas de Aço Oferecem Fortes Possibilidades como Contraventamento para Estruturas de Edifícios e Barras Sísmicas
Soldabilidade, Estabilidade Dimensional e Montagem Modular de Estruturas
As barras planas de aço possuem uma seção transversal consistente e uniforme, o que as torna consideravelmente mais fáceis de soldar em comparação com outras barras que apresentam seções transversais irregulares ou inconsistentes. A distorção é menos perceptível ao soldar barras planas de aço, e elas exibem estabilidade dimensional superior à de outras barras quando submetidas a ciclos térmicos repetidos. Trata-se de uma vantagem significativa ao trabalhar com elementos estruturais pré-fabricados, pois as barras precisam manter sua forma. No corte a laser, as barras planas são geralmente consideradas com uma tolerância de ± 1,5 mm, o que facilita a montagem no local. Essa tolerância é amplamente reconhecida e aceita. A montagem no local de estruturas de aço planas é mais fácil e mais rápida, pois a necessidade de ajustes no local é drasticamente reduzida, facilitando a adaptação das estruturas aos elementos estruturais pré-fabricados. Sem mencionar que estruturas modulares são estruturalmente robustas e fornecem suporte tanto em ligações viga-pilar quanto em estruturas contraventadas, comumente utilizadas na construção civil contemporânea.
O Papel das Aplicações nas Paredes Resistentes a Sismos e nas Ligações de Momento
A utilização de barras planas de aço é importante no projeto sísmico de cisalhamento, paralelamente a paredes resistentes ao cisalhamento dissipadoras de energia e a ligações entre vigas e pilares que exigem flexibilidade adicional. A ductilidade dessas barras é de, no mínimo, 20%, conforme as normas da ASTM, para permitir o desenvolvimento das articulações plásticas previstas durante eventos sísmicos e absorver com segurança a energia sísmica, evitando o colapso da edificação. Em sistemas especiais de contraventamento à flexão (moment frames), essas barras planas são projetadas para distribuir as forças nas ligações soldadas, em vez de concentrá-las em uma única ligação. Isso reduz, segundo se afirma, as falhas localizadas em aproximadamente 66%, embora as condições específicas variem conforme o caso. As barras são projetadas para apresentar uma boa relação entre a resistência ao escoamento e a resistência à tração, de modo que se deformem plasticamente antes de atingirem o nível de ruptura última. Esse comportamento é considerado uma característica de projeto adequada para reforçar a segurança pública, garantindo que uma edificação sofra oscilações moderadas a severas sem entrar em colapso.
A Importância das Barras Planas de Aço Especializadas na Infraestrutura Energética
A proteção contra corrosão é essencial para o aço utilizado em infraestruturas energéticas que ficam expostas a ambientes severos. Na construção de plataformas offshore, aços inoxidáveis grau marinho, como os aços 316L e as ligas duplex 2205, são comumente empregados. Essas ligas duplex são apenas ligeiramente mais caras do que seus equivalentes em aço inoxidável, e seus valores de PREN são superiores a 40, indicando boa resistência à corrosão por cloretos e mantendo uma resistência à tração superior a 70 ksi. Nas subestações elétricas, o material principal de construção para a estrutura de suporte de transformadores e quadros de comando são barras planas galvanizadas a quente. Essas barras atendem à norma ASTM A123 e são utilizadas em ambientes com ar úmido e quimicamente corrosivo. Graus especiais de aço combinam resistência à fissuração sob tensão por corrosão, limite de escoamento superior a 65 ksi a -40 °F, integridade estrutural e teor de liga Cr-Ni-Mo. Além disso, esses graus de aço possuem teor de carbono inferior a 0,03 %, o que facilita a soldagem e minimiza fissurações durante a fabricação de seções mais espessas. As barras também são projetadas e fabricadas para oferecer a máxima confiabilidade durante a transferência de cargas dinâmicas e na proteção contra eventos sísmicos, requisitos padrão no setor energético.
Perguntas Frequentes
Quais vantagens as barras planas de aço oferecem para uso em estruturas projetadas para resistir a terremotos?
Devido às suas propriedades únicas, como resistência e ductilidade, as barras planas de aço conseguem suportar atividade sísmica e têm menor probabilidade de falhar ou se romper do que outros materiais de construção.
Qual é o desempenho das barras planas de aço em relação à resistência à tração e à resistência à compressão?
Graças à sua capacidade de moldagem, as barras planas de aço suportam bem cargas de tração e são eficazes porque permitem distribuir uniformemente as cargas ao longo da barra, facilitando assim a sustentação dessas cargas. Por outro lado, perfis em forma de canal são considerados superiores às barras quanto à capacidade de deslocamento.
Quais motivos explicam o uso de barras planas de aço como chapas de reforço (gussets) na construção de pontes?
Confiáveis, as barras planas de aço apresentam propriedades mecânicas e dimensões consistentes, tornando-as materiais de construção superiores para a fabricação de chapas de reforço (gussets) e conexões mais resistentes na construção de pontes.
Quais são as vantagens das barras planas de aço na construção de estruturas pré-fabricadas?
A utilização de barras planas de aço na construção de estruturas pré-fabricadas permitirá reduzir o tempo de montagem no canteiro de obras e ajudará a manter a integridade estrutural do quadro dentro dos módulos estruturais de aço.
Quais categorias de barras planas de aço possuem resistência à corrosão na construção do setor energético?
As ligas 316L e 2205 duplex são especificadas como de boa qualidade, pois apresentam resistência mecânica e resistência à corrosão em materiais de construção no setor energético.