Uma viga em I de alumínio é extrudida, não laminada

Uma viga de banzo largo de aço é laminada a quente e pode atingir 600 mm de altura. Uma viga em I de alumínio é empurrada através de uma fieira numa prensa hidráulica, pelo que a secção é limitada pelo que a prensa consegue suportar e pelo que a fieira consegue aguentar. É por isso que as vigas em I de alumínio comerciais raramente excedem 250 a 300 mm de altura, e por isso o banzo tem normalmente espessura uniforme sem conicidade. Não são defeitos; são a geometria que acompanha a extrusão, e projetar em torno delas é o que faz o alumínio funcionar numa estrutura.

A Linkedalu Metal Group Co., Ltd extruda secções personalizadas de viga em I e perfil em T de alumínio para estruturas, reforço, bases de máquinas, equipamento de transporte e trabalhos arquitetónicos onde o aço é simplesmente mais pesado do que a especificação permite. Os certificados de ensaio de fábrica conforme a GB/T 5237, a EN 755-9 ou a ASTM B221 acompanham cada encomenda.

Alumínio vs aço: uma comparação honesta

A uma secção transversal igual, uma viga de alumínio 6061-T6 suporta cerca de 35 a 40 por cento da carga que uma viga de aço suporta, com cerca de um terço do peso. Dois números são habitualmente esquecidos. O módulo de elasticidade do alumínio é cerca de um terço do do aço, pelo que uma viga de alumínio do mesmo tamanho flete aproximadamente três vezes mais sob a mesma carga. A sua dilatação térmica é cerca do dobro da do aço, pelo que os elementos de grande vão precisam de movimento permitido na ligação e não apenas à superfície.

Rigidez: o que os 69 GPa lhe custam, e como os recuperar

Como a flecha raramente se resolve mudando a liga, resolve-se mudando a geometria ou o vão. Funcionam três alavancas: aumentar a altura, já que passar de uma viga em I de alumínio de 100 mm para 150 mm duplica aproximadamente o momento de inércia; adicionar nervuras de reforço internas na extrusão, o que coloca material onde a tensão é mais elevada com pouco custo de peso; ou aceitar a menor rigidez e reduzir o vão não suportado com apoios mais próximos. Uma revisão do desenho dirá qual das alavancas a geometria da secção permite.

A extrusão também permite conceber a secção transversal para o percurso da carga em vez de para um laminador, utilizando espessura de parede cónica, uma alma tubular oca ou nervuras internas. São esses os movimentos de projeto que fazem o alumínio ganhar em resistência específica. A soldadura segue as regras habituais do alumínio: o 6061-T6 solda-se de forma limpa com TIG ou MIG usando material de adição 4043 ou 5356, e a zona afetada pelo calor perde a têmpera, caindo para uma resistência próxima de T4 na zona de soldadura.

Dimensões, limites e tolerâncias de vigas em I

Em prensas de 500 MT a 5.000 MT, o envelope prático é uma altura até cerca de 300 mm, uma largura de banzo até cerca de 200 mm, espessura de alma e banzo de 2 mm a 25 mm consoante a altura, e um peso por metro que normalmente fica abaixo de 15 kg/m. Acima de cerca de 300 mm de altura, a alma arrefece lentamente enquanto os banzos arrefecem depressa, e a contração diferencial empena a secção.

Os pesos são teóricos e apenas de referência; o valor certificado consta do certificado de ensaio de fábrica. As tolerâncias dimensionais vão de altura mais ou menos 0,5 a 1,5 mm consoante o tamanho, largura de banzo mais ou menos 0,5 a 1,0 mm, espessura de alma e banzo mais ou menos 10 por cento do nominal, retidão dentro de 0,8 mm por 1.000 mm, torção dentro de 0,5 graus por 1.000 mm e planura da alma dentro de 0,5 por cento da altura da alma. Tolerâncias mais apertadas abrandam a prensa, acrescentam inspeção e por vezes obrigam a modificar a fieira, pelo que vale a pena especificá-las apenas onde o conjunto as precisa, como faces de contacto maquinadas e ligações de banzo aparafusadas.

Variantes de perfil em T e escolha de liga

Quatro decisões alteram o que um perfil em T faz. Um T igual, em que a largura do banzo e a altura da haste são semelhantes, é o padrão para reforços, grelhas de teto e estruturas de painéis divisórios porque o carregamento sobre o banzo é simétrico. Um T desigual, com um banzo mais largo do que a haste, adequa-se a estruturas de expositores, rasgos arquitetónicos e suportes de sinalética em que a superfície de montagem precisa de mais contacto do que a haste precisa para rigidez. Os cantos vivos dão uma linha arquitetónica limpa com uma modesta concentração de tensões, enquanto os cantos arredondados distribuem melhor as tensões, extrudam mais facilmente e são mais seguros de manusear, razão pela qual os perfis em T arquitetónicos à vista usam quase sempre cantos arredondados.

O 6061-T6, com um mínimo de 260 MPa à tração e 240 MPa de cedência, é especificado para barras em T estruturais, reforços, estruturas de máquinas soldadas e equipamento de transporte. O 6063-T5, com 160 MPa à tração e 110 MPa de cedência, é o padrão para perfis em T arquitetónicos à vista, grelhas de teto e rasgos, porque anodiza de forma brilhante e uniforme. O 6060-T5 serve especificações europeias com padrões visuais mais exigentes, e o 5052 ou 5086 cobrem chapa marítima e elementos secundários.

Um perfil em T estrutural não é um perfil com ranhura em T. As extrusões com ranhura em T, como a 2020, 2040, 4040 e 4080, são uma família de produtos separada, com ranhuras maquinadas no banzo para receber porcas em T para estruturas modulares. Parecem-se e fazem trabalhos diferentes, por isso diga explicitamente que quer um T estrutural.

Onde estas secções funcionam

O equipamento de transporte é o terreno natural do alumínio: uma estrutura de viga em I de alumínio 6061-T6 pode reduzir o peso da estrutura em 40 a 50 por cento face a um equivalente em aço e converter essa poupança diretamente em carga útil. Os construtores de máquinas passam para vigas em I de alumínio quando a máquina tem de ser reposicionada regularmente ou quando a corrosão é relevante, como no processamento alimentar e em zonas de lavagem. Os perfis em T em 6063-T5 ficam atrás de grelhas de teto falso suspensas, estruturas de painéis divisórios e rasgos arquitetónicos, e um perfil em T colado à face posterior de um painel plano aumenta o momento de inércia do painel, de modo que uma chapa flexível se torna estrutural. As estruturas marítimas, como elevadores de barcos, estruturas de doca e pranchas de embarque, usam alumínio porque não precisa de pintura na linha de água.

O fabrico abrange corte ao comprimento, furagem, meias-esquadrias, subconjuntos soldados e etiquetagem conforme a sua lista de chamada. O comprimento padrão é de 5,8 m, com 6,0 m disponível mediante revisão de projeto, e os acabamentos vão do acabamento de fábrica à anodização em AA10, AA15 ou AA20, pintura a pó arquitetónica de 60 micrómetros ou mais, e PVDF para exposições de alto teor de UV ou costeiras. A quantidade mínima de encomenda é de 500 kg para uma fieira novo e de 200 a 500 kg para secções já existentes na biblioteca de fieiras.