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Tubos

É muito fácil estimar a idade de uma bicicleta. Mesmo de longe, mesmo sem ver os componentes, podemos dar um palpite sobre época em que ela foi fabricada olhando apenas as espessuras dos tubos que compõe o quadro.

Nos anos dourados das bicicletas de 10 marchas ( 2×5) os tubos eram muito finos, feitos de aço ao carbono (provavelmente da ordem dos AISI 1020).

tubofino

Uns 10 anos depois entravam em cena as primeiras bicicletas todo-terreno de alto nível, estreando materiais novos como o aço liga de Cr-Mo ( cromo e molibdêmio) e paralelamente a isso tinhamos avanços na geometria, com tubos ligeiramente maiores ( maior diâmetro)

Com a entrada do alumínio na construção de bicicletas, material de propriedades muito diferentes do aço (baixo peso porém baixa resistência a tração e baixo módulo de elasticidade, ou seja, mais mole e menos resitente) as dimensões usuais dos tubos tiveram que ser revistas.

tubogrosso

Os tubos de um quadro praticamente só sofrem dois tipos de esforços:

Flexão, quando se pedala de pé e “torce ” a bicicleta.

Tração e compressão. Tratando o quadro como uma treliça, vemos que alguns tubos são “puxados” e outros apertados.

A tração e compressão em tubos de aluminio pode ser facilmente compensada se utilizar tubos com espessura maior, ou seja, aumentando a área transversal temos mais material para aguentar o esforço.

A resistência a flexão , entretanto, não tem um comportamento proporcional com a área transversal. Ela se relaciona com um termo conhecido pelo simbolo Ix ou Iy ou Iz cuja fórmula é dada, para o caso específico de tubos cilindricos por:

Ix= pi * ( D² + d²)*(d²-d²)/4    onde D é o diâmetro externo e d é o diâmentro interno e pode ser simplificada para

Ix= pi/4* (D^4-d^4)

Ou seja, é mais vantajoso, para melhorar o comportamento para a flexão usar tubos de baixa espessura porêm de diâmetros grandes ao invés de tubos finos e espessos.

No exemplo da figura 3 temos 2 tubos vistos de frente. Ambos possuem a mesma área transversal, ou seja pesariam exatamente o mesmo se tivessem o mesmo comprimento e teriam a mesma quantidade de material. A única diferença entre eles é a espessura e o diâmetro.

área

Pode-se ver pelo valor calculado para o Ix, que o tubo de diâmetro maior e menor espessura possui quase 80% maior resistência a flexão que o tubo mais fino.

Porém não podemos reduzir muito a espessura do tubo, pois isso deixaria ele sensível demais a pequenos impactos laterais ( pedras, batidas da corrente).

3 respostas para “Tubos”

  1. 9 setembro 2009 as 19:00

    Lulis disse:

    Da série “coisas que você sempre quis saber mas nunca teve um thiago para perguntar”. Moitobom!

  2. 12 setembro 2009 as 8:24

    Rogério Leite disse:

    Thiago… Li este tb, depois daquele sobre os materiais. Realmente, é como disse o Lulis, coisas que a gente não sabe porque nunca encontrou um Thiago para responder! Bote na sua agenda aquela parte mais complicada: AS JUNÇÕES dos tubos. As antigas existia uma peça que conectava os tubos. As atuais, as conexões feitas apenas por solda parecem sempre mais frágeis!

  3. 18 setembro 2009 as 15:42

    thiago disse:

    Pedido anotado! Eu quero fazer uma matéria sobre junções mesmo. É sempre nelas que os problemas começam ou aparecem.
    Abraços