Comparação de tubos

Há três questões básicas com as quais a gente se depara na escolha e dimensionamento dos tubos para construir um quadro:
1) Tensão:  
O tubo suportará os esforços que gerarão as tensões a que ele estará submetido?
2) Deformação:
Qual será o seu comportamento quanto a deformação?
3) Peso:
Como adequar a resposta aos itens 1 e 2, com o menor peso?

Responder essas  perguntas não é tarefa fácil, mas a melhor composição desses três fatores levará ao bom dimensionamento ==> maior resistência dentro de limites aceitáveis de deformação e com o menor peso.
Os elementos estruturais do quadro, em geral, estão submetidos a esforços combinados entre tração – compressão – cisalhamento – flexão. O esforço de flexão, principalmente quando conjugado a outros de forma desfavorável, é normalmente o mais crítico quanto à intensidade das tensões e das deformações do quadro. Por isso são tão importantes as dimensões da seção transversal do elemento tubular do quadro, já que essas dimensões serão as responsáveis pela melhor composição dos fatores de resposta à tensão, à deformação e ao peso, citados acima.

Gostaria de compartilhar com o Recliforum uma tabela em planilha Excel: “TUBOS  REDONDOS_ COMPARAÇÃO” (link abaixo. Use a opção download).
A tabela tem o objetivo de permitir uma comparação entre tubos de aço, alumínio e titânio de seção circular, com espessura de parede pequena em relação ao diâmetro externo, caso dos tubos usados na construção de quadros.
Na tabela estão disponíveis três linhas, para comparação entre até três dimensões de tubos.
A comparação se dá pela análise das respostas dos tubos ao esforço de flexão pura, em termos de tensões e deformações, com consideração quanto aos respectivos consequentes pesos.
Os dados de entrada são as dimensões da seção transversal do tubo, o comprimento considerado, e o esforço representado por meio de uma carga concentrada no centro.
ATENÇÂO:
1) As respostas de tensão máxima devem ser avaliadas frente aos limites de tensão do material considerado.
2) As respostas de deformação só são válidas para tensões dentro da fase elástica do material considerado.
3) A tabela NÃO  tem por objetivo dimensionar elementos de quadros, mas apenas ajudar a entender melhor como se relacionam as respostas: tensão – deformação – peso, frente a: diâmetro externo x espessura de parede x material.

http://www.mediafire.com/download/ebntwcw72c7eq6l/TUBOS_REDONDOS_COMPARA%C3%87%C3%83O_rev1.xlsx

O post anterior foi editado para substituição do link, agora dirigido ao arquivo “TUBOS_REDONDOS_COMPARAÇÃO rev1.xlsx”.
Essa revisão considera, além da carga externa “F”, a influência, nos dados de saída, da carga adicional devida ao peso próprio do tubo.

Arthur HP3

Já tinha baixado o primeiro e agora baixei o segundo.

E quanto à torção, como se poderia comparar entre diversos materiais e diâmetros/espessuras?

Mordaz escreveu:

Já tinha baixado o primeiro e agora baixei o segundo.

E quanto à torção, como se poderia comparar entre diversos materiais e diâmetros/espessuras?

A consideração do peso próprio do tubo nos cálculos evita distorções nos dados de resposta - Tensão Máxima e Flecha - que ocorrem para valores de "L" muito grandes em relação à força "F".
Como os valores de "F" e "L" são de livre preenchimento, a correção foi necessária.
Além disso, dessa forma a planilha passa a se prestar para cálculo das respostas do tubo ao peso próprio, para tanto basta fazer F=0. Muito embora estas informações sejam de pouca importância prática para o nosso objetivo.

**********
Quanto à torção, só fazendo outra planilha. Boa sugestão!

ARTHUR HP3

Impressionante, Arthur!

Uma pergunta, os dados do aço é do aço 4130 (cromoly?)?

Fiz uma comparação... bizonha, ok!???
Usei tubos que provavelmente não existem no mercado, não sei.
A fim de comparar os materiais de forma mais pura, talvez... talvez não.

Mantive os 100kg de carga, 1m de comprimento.
Todos os materias usando tubo de 2" (50,8mm)
Então variei a espessura de forma que todos tivessem a mesma flecha... 5,0mm

Já tinha lido algo a respeito, mas fiquei surpreso mesmo assim:
Peso Aço: 0,485g (e=0,39mm!!!)
Peso Alumínio: 0,502g (e=1,15mm)
Peso Titânio: 0,490g (e=0,70mm)

Como só tem uma casa após a vírgula no cálculo da flecha (o que tentei equalizar), entendendo que há então uma falta de precisão pelo arredondamento (que não consigo ver),
entendo que os materiais são mais equivalentes do que imaginava, 
porém a facilidade de encontrar tubos de aço, a dificuldade de tratar o alumínio, me fazem pensar....

Fiz de novo com uma espessura encontrável de tubo de aço, flecha = 1,6mm
Aço = 1,521g ; e=1,245mm
Alu = 1,495g ; e=3,600mm
Tit = 1,495g ; e= 2,200mm

Abraços

Roberto

Aproveitando a oportunidade... (sei que deve estar em algum tópico e acho que já perguntei...)

Qual o diâmetro e a espessura do tubo da sua HR?

Marcus Del Mastro escreveu:

Roberto

Aproveitando a oportunidade... (sei que deve estar em algum tópico e acho que já perguntei...)

Qual o diâmetro e a espessura do tubo da sua HR?

1,5" x 0,035"

Marcus Del Mastro escreveu:

Fiz uma comparação... bizonha, ok!???
Usei tubos que provavelmente não existem no mercado, não sei.
A fim de comparar os materiais de forma mais pura, talvez... talvez não.

Mantive os 100kg de carga, 1m de comprimento.
Todos os materias usando tubo de 2" (50,8mm)
Então variei a espessura de forma que todos tivessem a mesma flecha... 5,0mm

Uma comparação de mais valor prático seria entre os diâmetros, espessuras e materiais mais usados.  Em reclinadas monotubo, são:

Aço CrMo - 2,0" x 0,035" / 50,8 mm x 0,89 mm

Alumínio - 60 mm x 2,5 mm

Titânio - Está em falta!  A Performer faz alguns modelos em Ti, mas nenhum é monotubo e nenhum com tubo de diâmetro superior a 50,8 mm.

Marcus Del Mastro escreveu:

Impressionante, Arthur!

Uma pergunta, os dados do aço é do aço 4130 (cromoly?)?

Marcus,

Interessantes as comparações que você fez. Em complemento, as tensões resultantes precisariam ser comparadas com as características de resistência dos respectivos materiais.

Pelo que você mostrou e por facilidades de mercado e de trabalho, também me inclino muito mais pelo 4130 do que pelo alumínio. Pesa contra o alumínio, além do que você já citou, a menor resistência à fadiga que implica em adotar uma sobre-espessura adicional. Pesa contra o aço a menor resistência à corrosão.

O "E" do aço não varia com o tipo de aço, ou seja: tanto uma aço carbono quanto um aço liga como o 4130 têm o E = 205 GPa.
Por força disso, se usarmos a planilha para comparar dois tubos de aço com as mesmas dimensões, um de aço ao carbono e outro de 4130, encontraremos o mesmo resultado em termos de flecha, peso e tensão máxima a que o material do tubo estará submetido. No entanto, como o 4130 resiste a tensões cerca de três vezes maiores do que um aço médio carbono, será possível admitir a presença de maiores tensões, o que nos permite usar menor espessura de parede (o que gerará maiores tensões) do que teríamos que usar para o aço carbono.
Vale lembrar que a menor espessura de parede terá como consequência maior deformação, e aí começa a brincadeira de ajustar todos os parâmetros em jogo da melhor forma possível.

ARTHUR HP3

Mordaz escreveu:

Marcus Del Mastro escreveu:

Fiz uma comparação... bizonha, ok!???
Usei tubos que provavelmente não existem no mercado, não sei.
A fim de comparar os materiais de forma mais pura, talvez... talvez não.

Mantive os 100kg de carga, 1m de comprimento.
Todos os materias usando tubo de 2" (50,8mm)
Então variei a espessura de forma que todos tivessem a mesma flecha... 5,0mm

Uma comparação de mais valor prático seria entre os diâmetros, espessuras e materiais mais usados.  Em reclinadas monotubo, são:

Aço CrMo - 2,0" x 0,035" / 50,8 mm x 0,89 mm

Alumínio - 60 mm x 2,5 mm

Titânio - Está em falta!  A Performer faz alguns modelos em Ti, mas nenhum é monotubo e nenhum com tubo de diâmetro superior a 50,8 mm.

O tubo da sua HR e esse outro 2" x 0,035", vc encontra no Brasil ou só lá fora?

Arthur HP3 escreveu:

Marcus Del Mastro escreveu:

Impressionante, Arthur!

Uma pergunta, os dados do aço é do aço 4130 (cromoly?)?

Marcus,

Interessantes as comparações que você fez. Em complemento, as tensões resultantes precisariam ser comparadas com as características de resistência dos respectivos materiais.

Pelo que você mostrou e por facilidades de mercado e de trabalho, também me inclino muito mais pelo 4130 do que pelo alumínio. Pesa contra o alumínio, além do que você já citou, a menor resistência à fadiga que implica em adotar uma sobre-espessura adicional. Pesa contra o aço a menor resistência à corrosão.

O "E" do aço não varia com o tipo de aço, ou seja: tanto uma aço carbono quanto um aço liga como o 4130 têm o E = 205 GPa.
Por força disso, se usarmos a planilha para comparar dois tubos de aço com as mesmas dimensões, um de aço ao carbono e outro de 4130, encontraremos o mesmo resultado em termos de flecha, peso e tensão máxima a que o material do tubo estará submetido. No entanto, como o 4130 resiste a tensões cerca de três vezes maiores do que um aço médio carbono, será possível admitir a presença de maiores tensões, o que nos permite usar menor espessura de parede (o que gerará maiores tensões) do que teríamos que usar para o aço carbono.
Vale lembrar que a menor espessura de parede terá como consequência maior deformação, e aí começa a brincadeira de ajustar todos os parâmetros em jogo da melhor forma possível.

ARTHUR HP3

Valeu Arthur, mais uma importante que aprendo.

Marcus Del Mastro escreveu:

O tubo da sua HR e esse outro 2" x 0,035", vc encontra no Brasil ou só lá fora?

O de 1,5" x 0,035" foi comprado da Intel Parts & Services (antes sediada em MG e agora em SP). O Duram importou um tubo da mesma medida para sua FWD verde.

O de 2,0" x 0,035" eu procurei, procurei... Achei um tubo com costura para importar, até barato, mas o frete estava proibitivo.

Mordaz escreveu:

Marcus Del Mastro escreveu:

O tubo da sua HR e esse outro 2" x 0,035", vc encontra no Brasil ou só lá fora?

O de 1,5" x 0,035" foi comprado da Intel Parts & Services (antes sediada em MG e agora em SP).  O Duram importou um tubo da mesma medida para sua FWD verde.

O de 2,0" x 0,035" eu procurei, procurei...  Achei um tubo com costura para importar, até barato, mas o frete estava proibitivo.

1,5" 0,035" curva quando freamos, o melhor é usar 0,049" já vi essa curvatura
na bike do Ricardo Michel e a do Cesar quebrar por isso, com 2" acho que não
acontece


qual o valor do frete? talvez possamos dividir, onde achou 2" 0,035"?

duram escreveu:

qual o valor do frete? talvez possamos dividir, onde achou 2" 0,035"?

Fairing Industrial (http://www.fairing.com/)

Tenho interesse em dividir o frete, com certeza.

Essa empresa é interessante por ter, além dos tubos "plain gauge" (de diâmetros e espessuras constantes), alguns tubos "butted" e partes específicas, como tubo de caixa de direção.

O meu último contato com eles teve a seguinte resposta (em 21 de dezembro de 2011):

Citação :

Thank you for checking, but we also rechecked with an actual packaging,
4 pieces of this 50.8x0.9-1520mm ( one flat box: 63"x10"x4") is about
$550.00 UPS Worldwide Expedited. Note: due to experience, we are
expecting this kind of price for this type of shipment. The best
international shipping is by USPS, but we would have to chop it.

Então, o problema é transportar tubos inteiros, não cortados.

O preço que obtive foi:  50.8mm x 0.9mm -1520mm @ $16.35 each

[]s
RT

Já que estamos discutindo a disponibilidade do tubo de CrMo de 2,0" x 0,035", que tal investigar também fornecedores de tubos de 60 mm x 2,5 mm (talvez também 63 mm x 2,5 mm) de alumínio 7XXX?  Dependendo da liga, exige tratamento térmico, mas resulta muito leve, ficando pouco a dever ao carbono.

Também tenho interesse em dividir o frete.

Se entrar mais gente é capaz de ficar bom o preço.

Mas acho que seria interessante conversar com a Intel se eles não conseguem importar esses tubos por um preço mais em conta.

Tá louco! 550,00 doletas!

Tirei do forum http://www.bentrideronline.com/messageboard/showthread.php?t=100548

"I was thinking on it again...
the weight difference between Unavailibium tubing and standard .049 is about .6 oz/ft,
not to mention easier to work with. That cant be much more than 3-4 oz overall, is it?
Could skip a couple burritos now and again, to make up the difference...
Reply With Quote"

Minha pergunta seria: ele tem razão? por alguns 0,6 oz/ft (0,56 gr/cm) será que vale
pagar mais pelo tubo e transporte? um tubo de 2" 0,035 será 56 gramas mais
leve que um tubo de 2" 0,049 em 1 metro.

Tópico relacionado:  https://recliforum.forumeiros.com/t679p15-tubo-quadrado-ou-redondo

Com base nas informações desse tópico:
Um pedaço de 1000 mm de tubo 2” x 0,035” pesa aproximadamente 1108 g.

Creio que podemos usar a razão 0,049/0,035 para estimar o peso do tubo de maior espessura.  Sendo assim:
Um pedaço de 1000 mm de tubo 2” x 0,049” pesa aproximadamente 1551 g.

Ou seja, 443 g a mais.  Não é pouco, mas também não chega a ser um desastre...

Mordaz escreveu:

Tópico relacionado:  https://recliforum.forumeiros.com/t679p15-tubo-quadrado-ou-redondo

Com base nas informações desse tópico:
Um pedaço de 1000 mm de tubo 2” x 0,035” pesa aproximadamente 1108 g.

Creio que podemos usar a razão 0,049/0,035 para estimar o peso do tubo de maior espessura.  Sendo assim:
Um pedaço de 1000 mm de tubo 2” x 0,049” pesa aproximadamente 1551 g.

Ou seja, 443 g a mais.  Não é pouco, mas também não chega a ser um desastre...

falei errado usar 2" 0,035 contra 1,5" 0,049

além do peso quais são as considerações em relação a flexão
cisalhamento e facilidade de uso e compra

me parece que o 1,5" ganha

duram escreveu:

me parece que o 1,5" ganha

Sem dúvida, uma swb monotubo usando 1,5" x 0,035" fica levíssima, o que por si só já é muito interessante, mas uma recli esportiva precisa flexionar menos e torcer menos.