Tubo Quadrado ou redondo?

Qual o melhor para se usar?

Quais as vantagens e desvantagens?

Qual pesa mais se tiver o mesmo diâmetro/diagonal?

Qual o mais resistente para terrenos esburacados que
aguentam mais flexibilização?

http://mnhpva.org/tech/tubes_mark.html

duram escreveu:

Qual o melhor para se usar?

Quais as vantagens e desvantagens?

Qual pesa mais se tiver o mesmo diâmetro/diagonal?

Qual o mais resistente para terrenos esburacados que
aguentam mais flexibilização?

Também gostaria de saber...

Duram, quando vc compara diâmetro com diagonal, vc está pretendendo utilizar o tubo quadrado a 45º?
Como se fosse um losango? Assim <> e não assim []?

duram escreveu:

Qual o melhor para se usar?

Quais as vantagens e desvantagens?

Qual pesa mais se tiver o mesmo diâmetro/diagonal?

Qual o mais resistente para terrenos esburacados que
aguentam mais flexibilização?

Olá Daniel,

De forma simplificada, cabem três principais análises comparativas, que precisam ser feitas em conjunto: resistência, peso e rigidez.

Vamos considerar, para simplificar a comparação:
- que os tubos sejam do mesmo material
- que os elementos considerados tenham as mesmas características estruturais e estejam sob a mesma solicitação de carga.
- que a solicitação crítica seja de flexão e em um só eixo.

1) Que perfil é mais favorável quanto à resistência aos esforços de flexão?
O perfil cujas características de forma e dimensões da seção transversal resultarem, sob o carregamento considerado, em tensão atuante no material dentro do limite admissível, com o menor peso.
Do seu exemplo:
- um tubo de seção quadrada será desvantajoso, neste aspecto, se considerada sua diagonal como eixo de flexão ao invés de um eixo que corte os seus lados ao meio (menor resistência com o mesmo peso).
- um tubo de seção circular com diâmetro igual à diagonal do quadrado do exemplo acima e com a mesma espessura de parede será mais vantajoso, sob essa análise, do que o de seção quadrada (mais resistência com menor peso).

2) Que perfil resulta em menor peso do elemento estrutural?
O que tiver a seção de menor área.

3) Que perfil resulta em maior rigidez da estrutura?
O perfil cuja seção tenha maior momento de inércia.
Do seu exemplo:
- um tubo de seção quadrada proporcionará a mesma rigidez estrutural, se considerada sua diagonal como eixo de flexão ou se o eixo de flexão cortar os seus lados ao meio.
- um tubo de seção circular com diâmetro igual à diagonal do quadrado do exemplo acima e com mesma espessura de parede proporcionará mais rigidez do que o de seção quadrada.

Se a comparação levar em conta, também, materiais diferentes, esforços laterais, alteração de forma e dimensões da estrutura, considerações de resistência à fadiga, corrosão, etc., o problema ganha mais variáveis e fica bem mais complexo.
Mas tudo depende do que se quer. Pode ser interessante ter uma melhor resposta de rigidez para andar em terrenos acidentados, sob pena de um pouco mais de peso, ou pode ser que a prioridade seja menos peso. Alumínio requerer cuidados de avaliação de resistência à fadiga. ...E por aí vai.
A resposta não é simples, mas, em compensação, o problema não tem só uma solução possível.

Arthur HP3

...Eu de novo:
O assunto levantado pelo Daniel sobre avaliação comparativa de formato de tubos para construção de quadros é indagação de todos nós que nos interessamos por esse universo das bikes, especialmente dos que se envolvem na construção dessas máquinas cativantes. Justamente pelas muitas variáveis envolvidas, e pela enorme gama de perfis e materiais possíveis, a questão nos deixa mesmo com muitas dúvidas e, muitas vezes, nos sujeita a conclusões erradas, levados pelas aparências.
A comparação entre tubos de seção circular e tubos de seção quadrada (e também retangular), que são as opções mais facilmente encontradas no mercado, é um exercício interessante.
Eu havia postado algumas afirmações sobre essa comparação (circular x quadrada), mas, pensando que posso não ter sido tão claro ou preciso, montei uma planilha na qual é possível alterar livremente os dados dimensionais das seções dos tubos e avaliar melhor, comparativamente, algumas informações de resposta, dadas pela planilha, e tirar conclusões.
Os dados de saída da planilha - que dizem respeito a resistência (maior resistência = sujeição do elemento estrutural a menor tensão máxima, sob carga), rigidez (maior rigidez = menor deformação do elemento estrutural sob dada carga) e a peso (maior peso = maior área da seção) - não têm significado em termos absolutos, mas são diretamente proporcionais a essas grandezas, quer dizer: o aumento do seu valor significa aumento da respectiva característica física a que ele é proporcional.
Os valores de resposta da planilha, relacionados a uma determinada grandeza, são comparáveis entre perfis diferentes, por exemplo: maior valor proporcional a rigidez de um perfil em relação ao valor proporcional a rigidez de outro significa maior rigidez do que tem maior valor em relação ao que tem menor valor.
Dessa forma, é possível avaliar as conseqüências de uma variação de espessura, ou diâmetro, ou lado, na variação da resistência, da rigidez e do peso do elemento.
As variações das razões resistência/peso e rigidez/peso, outros dados de saída da planilha, também nos dão informações interessantes em relação a cada perfil.

A planilha é apenas uma sugestão, um exercício de avaliação comparativa dos perfis, que compartilho com o Recliforum e coloco para crítica, discussão e comentários.
Segue o link para baixar a planilha:

https://rapidshare.com/files/2198064902/Comparação_tubo_quadrado_x_tubo_redondo.xlsx


Arthur HP3

Artur,
Cheguei a conclusão que no meu caso seria melhor o tubo redondo
pois usando 1,5" redondo o quadrado seria muito grande e
um menor quadrado com 1" teria de ter parede grossa e iria pesar mais
assim comprei o redondo 1'5" com 0,035"

Comprei nessa loja no exterior, tem tudo de aço cromo moly com bons
preços.

http://www.aircraftspruce.com/

abç
Daniel

Duram, valeu pelo link... tá guardadinho com carinho!

duram escreveu:

comprei o redondo 1'5" com 0,035"

A Intell Parts & Services (apesar do nome em inglês, é de SP) não tinha 1.5" x 0.035" ?

Não e as partes que eles tinham eram muito mais caras que as
peças nos States.


http://www.google.com.br/search?client=firefox-a&rls=org.mozilla%3Aen-US%3Aofficial&channel=s&hl=en&source=hp&biw=1024&bih=608&q=metal+supply+tubing+4130&btnG=Google+Search

aí tem alguns bons links, mais baratos que o do Brasil e com muiiiitos
tamanhos e tipos

Já consultei todas essas empresas na minha busca incansável por um tubo de CrMo de 2.0" x 0.035", mas ninguém tem.

usar 2" em uma bike? não fica grande e pesado?

verdade, procurei e não achei, acho que não existe 2" 0,035"!!!!!

duram escreveu:

usar 2" em uma bike? não fica grande e pesado?

verdade, procurei e não achei, acho que não existe 2" 0,035"!!!!!

Se for de parede fina (0.035") fica leve. Existe, sim. É o que usam nas Volae. Já vi usarem em artesanais também.

Qual a diferença de peso para a 1,5" 0,035"?

em um pedaço de 90 cm faz alguma diferença usar 1,5" ou 2"
para o desempenho da bike e qualidade de pedalada?

duram escreveu:

Qual a diferença de peso para a 1,5" 0,035"?

Segundo um cálculo que o Arthur fez há algum tempo, a diferença de peso é de 34%, mas a diferença no momento de inércia é de 141%.

duram escreveu:

em um pedaço de 90 cm faz alguma diferença usar 1,5" ou 2"
para o desempenho da bike e qualidade de pedalada?

Faz uma grande diferença em termos de flexão do quadro. Isso é mais perceptível em subidas íngremes e sprints.

Mordaz escreveu:

duram escreveu:

Qual a diferença de peso para a 1,5" 0,035"?

Segundo um cálculo que o Arthur fez há algum tempo, a diferença de peso é de 34%, mas a diferença no momento de inércia é de 141%.

duram escreveu:

em um pedaço de 90 cm faz alguma diferença usar 1,5" ou 2"
para o desempenho da bike e qualidade de pedalada?

Faz uma grande diferença em termos de flexão do quadro. Isso é mais perceptível em subidas íngremes e sprints.

...É, Roberto, lembro de termos trocado idéia sobre isso, a propósito da HR.
Essa comparação também pode ser feita pela tabela que postei, há alguns dias.
Rememorando e complementando:

Um tubo 2” x 0,035” pesa, aproximadamente, 33,6% mais do que um tubo 1,5” x 0,035” de igual comprimento.
Em contrapartida a esse aumento no peso, considerando solicitação à flexão, resultam:
- aumento na rigidez – para mesma solicitação de flexão, a deformação do tubo de 2” é cerca de 40% da deformação do tubo de 1,5”
- aumento da resistência - para mesma solicitação de flexão, há uma redução de cerca de 44% na tensão máxima a que é submetido o material do tubo, o que permite maior margem de segurança, aplicação de maior carga, ou uso de material menos resistente.

Na análise quanto à resistência, se o dimensionamento às tensões é atendido pelo tubo de 1,5”, seguramente não há vantagem em mudar. Mas é preciso avaliar também quanto à rigidez.
No caso da rigidez, é mais difícil definir os limites aceitáveis de deformação e conhecer, teoricamente, o comportamento do quadro. Os testes práticos sob diversas cargas e terrenos é que vão efetivamente mostrar os resultados de comportamento do quadro. Testes de protótipo fazem parte do desenvolvimento e aperfeiçoamento desse tipo de produto e, não raro, geram surpresas e modificações não previstas no papel.
Além disso, flexibilidade de quadro depende até de gosto. A flexibilidade pode ser desejável até certo ponto, mas depois de certo limite pode resultar em perda de eficiência na pedalada, desconforto ou problemas de sobrecarga por ampliação de esforços por harmônicos, levando à fadiga do material.

Nossa experiência, minha e do Roberto (Mordaz), na construção da HR ilustra de forma prática essa questão. A HR tem geometria monotubo, tem o movimento central fixo e foi feita com tubo principal de CrMo (4130) 1,5” x 0,035”. A conclusão prática a que chegamos, feitos os testes e considerando a análise acima, é que o quadro está bem dimensionado à resistência, mas é desejável que tivesse mais rigidez. A coisa não é tão crítica porque o Mordaz é leve (apesar do que pedala muito forte), mas acho que, no caso da nossa HR, os cerca de 300 g a mais valeriam a pena por maior rigidez. O difícil, como já tem dito o Mordaz, é achar tubo CrMo de diâmetro maior do que 1,5” com espessura de parede 0,035”.

Um pedaço de 1000 mm de tubo 1,5” x 0,035” pesa aproximadamente 815 g.
Um pedaço de 1000 mm de tubo 2” x 0,035” pesa aproximadamente 1108 g.

Arthur HP3

Um pedaço de 1000 mm de tubo 1,5” x 0,035” pesa aproximadamente 815 g.
Um pedaço de 1000 mm de tubo 2” x 0,035” pesa aproximadamente 1108 g.


quanto pesa um tudo de 1000 mm de 1,5" x 0,049"?
não seria melhor que usar 2" x 0,035"?

duram escreveu:

Um pedaço de 1000 mm de tubo 1,5” x 0,035” pesa aproximadamente 815 g.
Um pedaço de 1000 mm de tubo 2” x 0,035” pesa aproximadamente 1108 g.


quanto pesa um tudo de 1000 mm de 1,5" x 0,049"?
não seria melhor que usar 2" x 0,035"?

Daniel,

Um tubo 1,5” x 0,049” pesa, aproximadamente, 38,5% mais do que um tubo 1,5” x 0,035” de igual comprimento.
Comparando o 1,5” x 0,049” com o 1,5” x 0,035”, novamente considerando solicitação à flexão, resultam:
- aumento na rigidez – para mesma solicitação de flexão, a deformação do tubo de 0,049” é cerca de 76% da deformação do tubo de 0,035”
- aumento da resistência - para mesma solicitação de flexão, há uma redução de cerca de 26 % na tensão máxima a que é submetido o material do tubo.

A conclusão, portanto, é que usar o tubo de 1,5” x 0,049” e não o tubo 2” x 0,035” em lugar do 1,5” x 0,035” é desvantajoso, porque:

haverá um maior aumento de peso (38,5 % para o 1,5” x 0,049” contra 33,6 % para o 2” x 0,035”) para uma pior resposta em termos de aumento da rigidez (40 % da deformação para o 2” x 0,035” contra 76 % da deformação para o 1,5” x 0,049”) e uma pior resposta da resistência (redução de só 26 % da tensão para o 1,5” x 0,049” contra 44 % da tensão para o 2” x 0,035”).

Arthur HP3

Arthur, parece que aquela sua planilha não está muito "user-friendly"...

Para simplificar a comparação entre os tubos, tomo a liberdade de postar aqui uma tabela comparativa de sua autoria (Copyright 2011 HP3trikes):

Mordaz escreveu:

Arthur, parece que aquela sua planilha não está muito "user-friendly"...

Para simplificar a comparação entre os tubos, tomo a liberdade de postar aqui uma tabela comparativa de sua autoria (Copyright 2011 HP3trikes):

Legal Roberto, assim fica mais fácil e completo. Obrigado.
Eu não me lembrava mais desse arquivo.

Arthur HP3

Me dê uma aula: momento de inércia é mais importante
que o peso? o que exatamente é essa medida MI?

duram escreveu:

Me dê uma aula: momento de inércia é mais importante
que o peso? o que exatamente é essa medida MI?

Tá abusando...rsss

duram escreveu:

Me dê uma aula: momento de inércia é mais importante
que o peso? o que exatamente é essa medida MI?

Ô Daniel! Didática não é meu forte, acho que toda vez que tento explicar alguma coisa o que consigo é piorar tudo. Mas vamos tentar:
Você tem em mãos, por exemplo, uma barra de alumínio de 40 mm de largura por 3 mm de espessura por aproximadamente uns 30 cm de comprimento, cuja seção transversal é um retângulo (ver figura). Pelo centro de gravidade desse retângulo maciço, imagine que passam dois eixos, um vertical e um horizontal.

https://2img.net/r/ihimg/photo/my-images/546/seoretangular.jpg/

Segurando nas extremidades dessa barra e tentando flexioná-la, dobrá-la, você terá toda a facilidade em fazê-lo em torno do eixo horizontal, mas certamente não conseguirá dobrá-la em torno do eixo vertical.
O Momento de Inércia é a grandeza que expressa, numericamente, essa maior ou menor resistência à flexão exemplificada acima.

O Momento de Inércia mede a resistência à flexão (rigidez) de uma viga em relação a um eixo definido.

O cálculo do Momento de Inércia leva em conta a área da seção e a distância da fibra mais afastada da seção em relação ao eixo considerado.

No caso do exemplo acima, isto é, uma seção retangular maciça, a fórmula para calcular o momento de inércia é:

J = A x (B)ao cubo /12

sendo A e B os lados da seção retangular e J o momento de inércia em relação ao eixo que passa pelo centro de gravidade da seção e é paralelo ao lado A.

Voltemos, então, ao exemplo da barra, para colocarmos valores:

- Momento de inércia em relação ao eixo vertical
Jv= espessura x (largura)ao cubo/12
Fazendo as contas: 3 x (40)3 /12 = 16000 mm4

Se mudarmos o eixo de referência, do vertical para o horizontal, o “B” da fórmula passa a ser a espessura e o “A” a largura, e aí o resultado é um valor muito menor de rigidez à flexão, atestado por um Momento de Inércia muito menor:

- Momento de Inércia em relação ao eixo horizontal
Jh= largura x (espessura)ao cubo/12
Fazendo as contas: 40 x (3)3 /12 = 90 mm4.

Arthur HP3

Arthur HP3 escreveu:

duram escreveu:

Me dê uma aula: momento de inércia é mais importante
que o peso? o que exatamente é essa medida MI?

Ô Daniel! Didática não é meu forte, acho que toda vez que tento explicar alguma coisa o que consigo é piorar tudo. Mas vamos tentar:
Você tem em mãos, por exemplo, uma barra de alumínio de 40 mm de largura por 3 mm de espessura por aproximadamente uns 30 cm de comprimento, cuja seção transversal é um retângulo (ver figura). Pelo centro de gravidade desse retângulo maciço, imagine que passam dois eixos, um vertical e um horizontal.

https://2img.net/r/ihimg/photo/my-images/546/seoretangular.jpg/

Segurando nas extremidades dessa barra e tentando flexioná-la, dobrá-la, você terá toda a facilidade em fazê-lo em torno do eixo horizontal, mas certamente não conseguirá dobrá-la em torno do eixo vertical.
O Momento de Inércia é a grandeza que expressa, numericamente, essa maior ou menor resistência à flexão exemplificada acima.

O Momento de Inércia mede a resistência à flexão (rigidez) de uma viga em relação a um eixo definido.

O cálculo do Momento de Inércia leva em conta a área da seção e a distância da fibra mais afastada da seção em relação ao eixo considerado.

No caso do exemplo acima, isto é, uma seção retangular maciça, a fórmula para calcular o momento de inércia é:

J = A x (B)ao cubo /12

sendo A e B os lados da seção retangular e J o momento de inércia em relação ao eixo que passa pelo centro de gravidade da seção e é paralelo ao lado A.

Voltemos, então, ao exemplo da barra, para colocarmos valores:

- Momento de inércia em relação ao eixo vertical
Jv= espessura x (largura)ao cubo/12
Fazendo as contas: 3 x (40)3 /12 = 16000 mm4

Se mudarmos o eixo de referência, do vertical para o horizontal, o “B” da fórmula passa a ser a espessura e o “A” a largura, e aí o resultado é um valor muito menor de rigidez à flexão, atestado por um Momento de Inércia muito menor:

- Momento de Inércia em relação ao eixo horizontal
Jh= largura x (espessura)ao cubo/12
Fazendo as contas: 40 x (3)3 /12 = 90 mm4.

Arthur HP3

Mandou bem Arthur,...

Por isso, Daniel, que as vigas de um edifícil edifício são, em geral, mais altas do que largas, certo Arthur? Mais ou menos?
edit: pelo amor de deus "edifícil" é difícil!!!

Marcus Del Mastro escreveu:

Arthur HP3 escreveu:

duram escreveu:

Me dê uma aula: momento de inércia é mais importante
que o peso? o que exatamente é essa medida MI?

Mandou bem Arthur,...

Por isso, Daniel, que as vigas de um edifícil são, em geral, mais altas do que largas, certo Arthur? Mais ou menos?

Marcus,

Não é mais ou menos, é exatamente isso que você comentou! Obrigado pela ajuda.

E isso fica bem explicado pela fórmula de cálculo do MI da viga, que é exatamente o mesmo do exemplo que eu postei, já que o MI tem variação diretamente proporcional ao cubo da dimensão “B”, no caso a altura da viga. Isto é: se eu dobro a dimensão “A” eu dobro o MI, mas se eu dobro a dimensão “B”, em multiplico por 8 o MI. Esse fator multiplicador resulta em aumento de rigidez com o menor aumento de peso possível.

Essa, em tese, é a mesma explicação para ser mais vantagem aumentar o diâmetro do tubo do que a sua espessura, para aumentar a rigidez com o mínimo de aumento de peso.

Arthur HP3

Arthur,
Valeu,
Depois dessa vou voltar a faculdade de engenharia e vc será
meu professor hehehehe
Daniel