Vigas de fibra de vidro x vigas de aço: a rigidez decide

O aço tem módulo de elasticidade de cerca de 200 GPa. Um perfil pultrudado típico de vidro/poliéster tem módulo longitudinal na faixa de aproximadamente 17–30 GPa, conforme a seção e o teor de fibra. Para a mesma seção transversal, uma viga de fibra de vidro flete, portanto, de sete a doze vezes mais que o aço sob a mesma carga.

O que isso significa na prática

• Dimensione primeiro pela flecha. Verifique o limite de serviço (um limite típico é vão/200 a vão/250, definido pela norma do projeto) antes de verificar a resistência.
• Considere a flecha por cisalhamento. Ao contrário do aço, o PRFV tem baixo módulo de cisalhamento, de modo que em vãos curtos a parcela de cisalhamento da flecha é significativa.
• Considere a fluência. Sob carga permanente o PRFV continua a fletir com o tempo; cargas permanentes exigem relações de tensão menores.
• Ruptura frágil. O PRFV não escoa, portanto não há ductilidade de aviso; os projetos usam coeficientes de segurança maiores e seguem uma norma de projeto de pultrusão (por exemplo EN 13706 ou o manual de projeto do fornecedor).
• Ligações. Parafuse e cole; não solde. Verifique o apoio e as distâncias de borda com os dados do fornecedor.

Mesma rigidez: o PRFV é realmente mais leve?

A densidade do PRFV é cerca de um quarto da do aço, mas, para igualar a rigidez de uma viga de aço, a seção de PRFV precisa ser maior. Como ilustração, tome uma viga de aço (200 GPa, 7,85 g/cm³) e uma viga de PRFV de mesmo formato (1,9 g/cm³) ampliada até que a flecha seja igual. Em seções geometricamente semelhantes, a rigidez cresce com a quarta potência do tamanho e o peso com o quadrado:

Assim, com a mesma rigidez, a economia de peso é real, mas bem menor do que a razão de densidades sugere (aqui, de 25 a 40 %). As seções reais não são geometricamente semelhantes, portanto use isto apenas para definir expectativas e peça uma comparação calculada para o seu vão e a sua carga.

Onde o PRFV ainda vence

Escolha PRFV quando …

• a estrutura estiver em ambiente com produtos químicos, névoa salina, umidade ou lavagem, onde o aço exige manutenção constante;
• a neutralidade elétrica ou magnética for um requisito de segurança ou de equipamento;
• o peso de instalação ou o acesso for o fator limitante;
• o vão e a carga forem moderados e uma seção mais alta for aceitável.

Escolha aço quando …

• vãos longos, cargas pesadas ou limites de flecha muito apertados orientarem o projeto;
• for exigida alta resistência ao fogo sem sistemas especiais;
• o ambiente for seco e ameno e o menor custo inicial importar mais.

O custo no ciclo de vida só favorece o PRFV quando manutenção, paradas ou substituição são realmente caras no ambiente; em um edifício seco e limpo, o aço também costuma ser mais barato ao longo da vida útil. Peça orçamento dos dois antes de decidir.

Veja nossas vigas I de fibra de vidro e perfis estruturais. Um exemplo de dimensionamento relacionado para seções ocas: exemplo de dimensionamento de tubo quadrado de PRFV e o guia de escolha de resinas.