Atividade de Dilatação Térmica para Engenharia de Produção
Contexto:
Você foi designado para analisar o impacto da dilatação térmica em uma empresa de construção que fabrica vigas de aço para uma grande ponte ferroviária. Durante o verão, a temperatura local pode variar entre 30^circ C e 45^circ C, e a montagem das vigas será realizada nesse período.
Você precisa calcular como a dilatação térmica pode afetar a montagem das peças metálicas, levando em consideração a variação de temperatura e o material utilizado. Além disso, é necessário verificar se há implicações para a segurança e a integridade estrutural da ponte.
Instruções:
  1. Cálculos:
  • Considere que o comprimento inicial de uma viga de aço é de 10 metros e que o coeficiente de dilatação térmica do aço é aproximadamente 0,000012 por grau Celsius.
  • Calcule a variação no comprimento da viga quando a temperatura aumentar de 30^circ C para 45^circ C.
  1. Análise Técnica:
  • Com base nos cálculos realizados, analise como a dilatação térmica pode impactar o processo de montagem das vigas de aço. Considere que a dilatação pode afetar a precisão do encaixe das peças.
  • Quais seriam as possíveis consequências para a segurança da obra caso a dilatação não seja adequadamente considerada durante a montagem?
  1. Normas Regulamentadoras:
  • Considere as implicações das Normas Regulamentadoras (NRs), como a NR-18 (Condições e Meio Ambiente de Trabalho na Indústria da Construção) e a NBR 8800 (Projeto de Estruturas de Aço e de Estruturas Mistas de Aço e Concreto), no projeto e na execução da montagem das vigas de aço.
  • Como as normas brasileiras podem orientar o engenheiro para minimizar os riscos associados à dilatação térmica? Cite pelo menos duas normas relevantes e explique sua aplicação no caso.
  1. Parecer Técnico:
  • Elabore um parecer técnico individual, no qual você:
  • Apresente os cálculos realizados e analise as consequências da dilatação térmica nas vigas de aço.
  • Relacione os resultados com as implicações para a segurança no processo de montagem.
  • Sugira medidas ou ajustes que a empresa deve tomar para garantir a integridade da estrutura e a segurança dos trabalhadores, levando em conta as normas regulamentadoras.

Entrega:

  • O parecer técnico deve ser entregue em formato de relatório, contendo todos os cálculos, a análise dos impactos da dilatação térmica, a referência às normas regulamentadoras pertinentes e as soluções propostas.
    Boa Sorte

Passo 1

Beleza, resumindo rapidão: a gente tem uma viga de aço de 10 m que vai doida no calor de 30 °C até 45 °C. O conteúdo é dilatação térmica linear: quando a temperatura muda, o material “esticada” um pouquinho. Pra resolver, vamos precisar da fórmula

onde
  • é o comprimento inicial (10 m),
  • é o coeficiente de dilatação do aço (0,000012 /°C),
  • é a variação de temperatura (15 °C).

Passo 2

Calcular a variação de temperatura:
De
Agora aplicamos a fórmula da dilatação linear:
Isso dá 0,0018 m, ou seja, 1,8 mm de expansão.

Passo 3

Teoria rápida: a dilatação linear aparece porque as ligações atômicas se “afrouxam” com o calor, aumentando o espaçamento. No caso prático, esses 1,8 mm podem parecer pouco, mas numa ponte, cada milímetro conta no encaixe das vigas e na folga projetada entre juntas.

Passo 4

Impacto na montagem e segurança:
  • Se a gente montar tudo “no frio” sem prever essa folguinha, na hora do calor as vigas vão bater umas nas outras ou forçar os apoios, gerando tensões extras.
  • Tensões concentradas podem causar trincas ou empenamentos.
  • A galera de obra pode ter que forçar as peças, aumentando risco de quedas, amassados ou até colapso localizado.

Passo 5

Normas relevantes:
  1. NR-18 (Condições e Meio Ambiente de Trabalho): exige planejamento da montagem e análise de riscos, incluindo variações dimensionais por temperatura.
  2. NBR 8800 (Projeto de Estruturas de Aço e de Estruturas Mistas): define critérios de detalhamento de juntas e folgas, especificando que o projeto deve prever a dilatação térmica e suportes deslizantes.
    (Opcionalmente, NBR 6123 trata de ações térmicas em estruturas.)

Passo 6

Parecer e medidas práticas:
  • Incluir juntas de dilatação dimensionadas para 2 mm por viga, garantindo espaço para a expansão.
  • Usar apoios deslizantes ou mancais com grelhas que permitam o deslocamento longitudinal.
  • Monitorar temperatura durante a montagem e ajustar esforços com macacos hidráulicos, se necessário.
  • Atualizar o procedimento interno conforme NR-18, com mapeamento de riscos e treinamento da equipe.

Resposta

Variação de comprimento . Para evitar problemas de encaixe e garantir segurança, projete juntas de dilatação e apoios deslizantes seguindo a NBR 8800, e implemente o planejamento de riscos da NR-18. Essas medidas asseguram integridade estrutural e protegêm os trabalhadores.

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