Estrutura de sustentação em perfil de alumínio

Sobre a estrutura

A estrutura em perfil de alumínio foi escolhida por oferecer uma possibilidade bastante resistente e modular. A compra da quantidade necessária de perfil de alumínio fica, de acordo com a pesquisa que fizemos em 2016, em torno de R$ 85,00.

Perfil de Alumínio
Variedades disponíveis Existem muitos modelos de perfil de alumínio, quadrados, redondos, e tem um conhecido como: perfil de alumínio estrutural, este último é o mais utilizado para montagem de estruturas mecânicas. No geral são com bases retangulares, porem a base pode ser encontrada de formas diferentes; as laterais possuem vincos ao longo do comprimento que permitem interligar com outros perfis de alumínio.
Acessibilidade Os perfis de alumínio são mais facilmente encontrados em grandes cidades, ou em regiões com comércio industrial desenvolvido. Além disso, é facilmente encontrado em sites de compra como mercado live.
Faixa de Preços Os valores vão depender das dimensões solicitadas, podendo variar de 14 reais o metro(valor encontrado de um modelo 15x15) e podendo ultrapassar os 300 reais por metro (valor encontrado de um modelo 50x100).
Compatibilidade com Abraçadeiras Pela facilidade de trabalhar com alumínio estrutural, pode ser de fácil combinação dos dois; outros tubos ou formas podem ser facilmente presas ao Alumínio Estrutural por parafusos. Na maioria dos casos, sequer necessitará de abraçadeiras.
Fixação Podem ser feitos tripés com Alumínio Estrutural. Além disso, pode-se enterrar o alumínio em um bloco de concreto.
Galhos/Braços O Alumínio Estrutural possui vincos ao longo de todo o seu comprimento, permitindo que com poucos parafusos sejam instalados braços em diversos ângulos.
Resistência à oxidação Peças em alumínio sofrem oxidação, porém forma-se uma pequena película de óxido de alumínio sobre o material que impede que o material continue se deteriorando. Está camada é extremamente fina e não é percebida a olho nu, chamada camada passivadora. Significa que o material exposto ao tempo não ira deteriorar-se.
Resistência Mecânica A resistência da estrutura depende do modelo de Alumínio Estrutural escolhido. Em geral são bem resistentes. São utilizados em maquinas CNC. Utilizamos dois "troncos" na estrutura pois com apenas um a estrutura ficou instável, balançando para os lados.
Modularidade De fácil modularidade e montagem.

Materiais usados

Partes disponíveis em lojas especializadas:
Peça Quantidade
Parafuso M3 10mm 59
Roscas para parafuso M3 59
Esticador de cabo de Aço 3
Grampo para cabo de aço 6
Cabo de Aço ~3 metros
Perfil Estrutural de Alumínio ~6 metros
Partes que realizamos corte a laser em chapa de acrílico de 6mm. (Podem ser buscadas alternativas com peças comerciais usadas com os perfis de alumínio).
Peça Quantidade
Encaixe para esticador de cabo de aço (três furos para parafuso) 3
Peças de Fixação dos braços e pés (seis furos) 6
Peças para Fixação dos dois troncos centrais com 4 furos 2
Peças para Fixação dos dois troncos centrais com 2 furos 3

Conheça os materiais:

Parafuso M3 de 10mm - Abaixo vemos um parafuso preto semelhante ao M3 testado, mas indicamos os bicromatados que resistem à oxidação.
Exemplo de parafuso semelhante ao M3
(Fonte, Wikimedia Commons, por Macyber.)

Roscas para parafuso M3 - comumente chamadas de porcas. Abaixo vemos um exemplo de rosca.
Exemplo de rosca de parafuso.
(Fonte, Wikimedia Commons, por Tropican.)

Esticador de cabo de aço - utilizado para tensionar o cabo, dando firmeza à estrutura.

Grampo para cabo de aço - serve para prender o cabo nas pontas, quando queremos que ele enlace, prendendo-se na extremidade.

Cabo de aço - pode ser bastante fino (em torno de 2mm) pois é muito resistente e a nossa estrutura é algo bastante leve.

Perfil Estrutural de Alumínio - Para deixá-lo pronto para a montagem deve-se procurar uma serralheria ou possuir acesso a uma serra circular. Existem diversos tipos de perfil de alumínio, adequados para diversas situações. Estamos utilizando o perfil quadrado tamanho 15x15 (mm), adequado para o parafuso M3.

Partes que realizamos corte a laser em chapa de acrílico de 6mm:

Arquivo que utilizamos no corte a laser para uma estação (obs: no arquivo estão 12 peças triangulares, caso deseje-se reforçar a estrutura prendendo as pernas e braços dos dois lados). - Chapa_para_1_EMM.svg

Encaixe para esticador de cabo de aço e peças de fixação dos braços e pés

Peças de encaixe cortadas a laser

Peças para fixação dos dois troncos centrais com 2 e 4 furos

Conectores para fixação de um perfil grande em outro

Montagem

Os passos a seguir indicam como montar uma estrutura em perfil de alumínio como esta:

Imagem ilustrando o resultado da montagem. Sem os braços para melhorar a visualização do detalhe.

Observe que a altura exata das peças de fixação dos pés depende do comprimento dos pés, a altura do encaixe para esticador depende da altura de interesse para fixação de acordo com seu ambiente externo (recomendamos acima de 1m), assim como a altura dos braços. Por isso, recomendamos que durante a etapa de encaixe das peças deixem os parafusos pouco apertados, de forma que seja fácil realizar pequenos ajustes, para no fim apertar todos os parafusos de uma vez.

0. Obtenha o perfil de alumínio com as dimensões ilustradas a seguir (você pode cortar o perfil ou procurar uma serralheria):

Imagem ilustrando o tamanho dos cortes que devem ser realizados no perfil de aluminio.

1. Parafuse os encaixes para fixador de cabo de aço no tronco maior.

Ilustração de como os conectores para esticadores de cabo de aço devem estar.

2. Parafuse no mesmo tronco o encaixe para uma perna maior e, perpendicularmente, para uma perna menor.

Ilustração de como os conectores para as pernas devem encaixar-se.

3. Faça o passo 2 para o tronco menor, seguindo a mesma orientação (isto é, se você olhar por cima e o encaixe para a perna maior estiver apontando para a direita e o da perna menor para baixo, o mesmo deve acontecer no tronco menor). Você terá os dois troncos semelhantes ao diagrama a seguir:

Resultado esperado apos o parafusamento do enxaixe para as pernas e para os esticadores.

4. Nosso objetivo agora é unir os troncos usando as peças de fixação de dois e quatro furos. Queremos deixar as peças o mais igualmente espaçadas entre sí o possível, mas isso não é uma grande preocupação. Note que uma peça de fixação sempre fica perpendicular às peças adjacentes, ou seja, quando colocarmos uma peça em uma direção, a próxima deve formar um X com a anterior. Como na ilustração a seguir:

Ilustração de como os troncos são fixados um a outro.

4.1. Insira parafusos e roscas em todas as peças de encaixe de dois e quatro furos de forma que eles fiquem com a cabeça apontando para lados diferentes.

Ilustração de como os parafusos devem estar nos conectores de 4 furos e 2 furos.

4.2 Coloque no tronco menor, pela parte de baixo, primeiro uma peça de dois furos depois uma de quatro furos (as de 4 furos ficam nas extremidades). Use a imagem que mostra tudo montado como referência.

Agora temos ainda dois troncos separados, mas o tronco menor pode ser encaixado no maior.

5. Encaixe o tronco maior no menor usando as roscas e parafusos que ficaram soltas do passo anterior. Insira, agora por cima, as peças restantes de dois furos, colocando as roscas nos dois troncos ao mesmo tempo. Por fim, prenda a peça de quatro furos no fim do tronco menor, como na imagem:

Detalhe da fixação com conector de 4 furos.

Com os troncos fixados um ao outro, deverá se obter algo como a ilustração a seguir:

Ilustração do resultado esperado para fixação entre os dois troncos.

6. Parafuse as pernas no local apropriado, ajustando levemente a altura das pernas para que o tronco não fique enclinado.

7. Com os dois conectores de pernas e braços restantes, repita o processo feito para as pernas, porém na parte superior da estrutura.

Resultados obtidos

Obtivemos uma estrutura que se mostrou suficientemente firme e apta para suportar ventos intensos. Para a fixação dessa estrutura é necessária a instalação dos cabos de aço.

Ilustrações e diagramas podem ser obtidos e visualizados no Inkscape a partir deste arquivo: ilustracoes_estrutura_aluminio.svg

Arquivos utilizados nessa página (ilustrações e fotos):

pecas_encaixe.png - Peças de encaixe cortadas a laser (30.8 kB) Jan Luc Tavares, 14/11/2017 17:28

conectores_V2.png - Conectores para fixação de um perfil grande em outro (21.8 kB) Jan Luc Tavares, 14/11/2017 17:28

cortes_do_perfil.png - Imagem ilustrando o tamanho dos cortes que devem ser realizados no perfil de aluminio. (39.6 kB) Jan Luc Tavares, 15/11/2017 10:03

resultado-montagem.jpg - Imagem ilustrando o resultado da montagem. Sem os braços para melhorar a visualização do detalhe. (105.8 kB) Jan Luc Tavares, 15/11/2017 10:03

cab-aço.png - Ilustração de como os conectores para esticadores de cabo de aço devem estar. (8.8 kB) Jan Luc Tavares, 15/11/2017 10:03

encaixe-pernas.png - Ilustração de como os conectores para as pernas devem encaixar-se. (5.1 kB) Jan Luc Tavares, 15/11/2017 10:03

parafusos-no_conector.png - Ilustração de como os parafusos devem estar nos conectores de 4 furos e 2 furos. (1.9 kB) Jan Luc Tavares, 15/11/2017 10:03

resultado-passo3.png - Resultado esperado apos o parafusamento do enxaixe para as pernas e para os esticadores. (3.9 kB) Jan Luc Tavares, 15/11/2017 10:03

vista_superior.png - Ilustração de como os troncos são fixados um a outro. (11.2 kB) Jan Luc Tavares, 15/11/2017 10:03

detalhe-fixacao.jpg - Detalhe da fixação com conector de 4 furos. (124.7 kB) Jan Luc Tavares, 15/11/2017 10:29

resultado-passo5.png - Ilustração do resultado esperado para fixação entre os dois troncos. (23.5 kB) Jan Luc Tavares, 15/11/2017 10:29

parafusoM3.jpg - Exemplo de parafuso semelhante ao M3 (14.2 kB) Jan Luc Tavares, 15/11/2017 11:21

rosca-porca.jpg - Exemplo de rosca de parafuso. (19.9 kB) Jan Luc Tavares, 15/11/2017 11:27

Chapa_para_1_EMM.svg - Arquivo SVG com os desenhos das estruturas para corte a laser. (98.8 kB) Jan Luc Tavares, 15/11/2017 14:40

ilustracoes_estrutura_aluminio.svg - Arquivo contendo as ilustrações criadas para a documentação. (179.1 kB) Jan Luc Tavares, 15/11/2017 14:41