Por que é tão importante a rigidez de um quadro?

    Quando um fabricante lança um novo modelo de bicicleta, muitas vezes afirmam que foram alcançadas melhorias em rigidez, peso, conforto ou aerodinâmica . Desses parâmetros, o que recebe mais destaque é o primeiro, fundamental quando se trata de tornar uma bicicleta o mais eficiente possível. No entanto, é um parâmetro que esconde muitas nuances por trás dele.

Rigidez ou a arte de fazer a bike se comportar exatamente como você quer.

    Quando os fabricantes apresentam seus argumentos para vender as qualidades de suas novas motos, a referência ao aumento da rigidez está sempre presente, parâmetro que muitos falam como a panacéia para uma boa moto, mas poucos entendem suas implicações. No entanto, como acontece com o peso das bicicletas, muitas vezes é superestimado quando um grande número de rigidez nem sempre melhora a qualidade da bicicleta .

O que é rigidez

    Antes de começar a analisar as implicações desse parâmetro, a primeira coisa a fazer é deixar claro o que é rigidez. Se seguirmos a definição usualmente utilizada na engenharia, rigidez é a capacidade de um elemento estrutural, no caso da bicicleta, o quadro, se opor às deformações causadas pela aplicação de uma força.

É por isso que quando falamos de rigidez, pensamos imediatamente na força que aplicamos aos pedais e no quanto o quadro se deforma lateralmente a cada pedalada.

    No entanto, esta é apenas uma das forças que afetam o quadro e outras forças muitas vezes não são levadas em consideração, como o efeito da força centrífuga nas curvas ou a reação ao impacto com buracos e outras irregularidades que encontramos nas estradas.
    Todos esses aspectos devem ser levados em consideração pelos engenheiros que desenvolvem as bicicletas para dotá-las não apenas de rigidez, mas também de uma correta capacidade de absorção , tentando tornar a montagem o mais leve possível.
    Portanto, ao falar sobre a rigidez de um quadro, temos que avaliar isso em diferentes áreas do quadro onde um ou outro será mais interessante.

    No princípio, alcançar a maior rigidez possível não deve ser um problema. Com a simples adição de material, ainda mais se esse material tiver menor capacidade de alongamento, conseguimos uma estrutura mais robusta. Além do material , as seções do tubo também são importantes . Quanto maior a seção, a rigidez também aumentará. O problema é que isso traz consigo um aumento de peso que não é desejável.
        O arranjo das fibras de carbono é vital aqui. Atualmente, são utilizadas fibras unidirecionais que se caracterizam por terem uma grande rigidez na direção em que as fibras estão dispostas mas muito pouca na direção perpendicular a elas. Isso dá aos engenheiros a capacidade de alcançar o comportamento desejado em cada área do quadro com base em como cada folha de fibra é colocada.

   
    Um enorme trabalho de cálculo que felizmente hoje recai em grande parte em computadores poderosos através do uso de análise de elementos finitos ou software FEA , com o qual centenas de quadros virtuais podem ser gerados e simular a resposta que eles teriam à aplicação de diferentes forças.
    Portanto, o objetivo é encontrar um equilíbrio e adicionar rigidez apenas onde você deseja. Para fazer isso, definimos vários tipos de rigidez em um quadro de bicicleta.

Impermeabilidade e a pedalada

    Primeiro temos aquela que costuma ser mais levada em conta, a rigidez lateral, que os fabricantes medem em seus laboratórios aplicando uma carga no pedaleiro que simula a força exercida ao pedalar. Essa rigidez mede o quanto essa área se deforma cada vez que nossas pernas pressionam as manivelas e é interessante que seja alta, pois minimizando o deslocamento lateral fazemos com que o vetor resultante seja uma transmissão da maior quantidade dessa força para a roda traseira.

    Além disso, o triângulo traseiro também deve ser rígido para não se deformar ao receber as forças que o atingem através da corrente.
    É um parâmetro que nós, que testamos bicicletas, tentamos avaliar com a facilidade que a bicicleta tem ao acelerar repentinamente, qualidade especialmente valorizada por escaladores e velocistas que exigem que a bicicleta se segure ao lançar um ataque ou enfrentar uma chegada massiva . No entanto, em velocidades de cruzeiro, com números de potência mais modestos como os que nós mortais geramos, a maioria dos quadros de hoje tem valor mais do que suficiente para uma pedalada eficiente.
    Para isso, os fabricantes têm optado por movimentos centrais mais largos e pedivelas com eixos de 30 mm . As cápsulas também costumam ser superdimensionadas, principalmente em sua seção lateral, embora levando em consideração que o arco da roda não é afetado. Tudo isso é arrematado com desenhos assimétricos da área para igualar a resposta às diferentes forças que são geradas no lado da transmissão e vice-versa; e um layout das camadas de fibra de carbono que maximizam essas qualidades.

Condução Precisa

    Ainda mais importante, e menos levada em conta, é a rigidez torcional. Isso define o quanto a estrutura torce sob diferentes forças. Uma torção que afeta o alinhamento de ambas as rodas e, portanto, tem um claro impacto na dirigibilidade da moto , principalmente na hora de traçar curvas.
    Quando traçamos curvas em alta velocidade, a moto aplica força centrípeta para dentro dela, o que resulta em uma força centrífuga que é o que percebemos querendo nos expulsar para fora da curva. Essa força não é a mesma em cada roda devido às diferenças estruturais entre o garfo e o triângulo traseiro, o que causa desalinhamento das rodas ao longo da linha.

    Na bike percebemos isso na forma de imprecisão . Quando você traça uma curva com uma bicicleta e tem que fazer correções constantes para manter a linha escolhida, a bicicleta não fica tão rígida quanto seria desejável nesse aspecto. Pelo contrário, quando uma bicicleta se destaca neste parâmetro é muito fácil não só desenhar a curva, onde com um único gesto inclina progressivamente a bicicleta até ao vértice para recuperar a verticalidade depois dela com a mesma progressividade, mas também na mudanças de direção ao vincular curvas, tornando esse gesto muito mais rápido e fácil sem a fadiga de modelos menos sólidos.
    Para garantir que a bike não torça, os fabricantes reforçam especialmente as pernas do garfo e optam por tubos de direção superdimensionados , aliás os rolamentos da mesma foram crescendo daqueles tradicionais de 1 polegada para os atuais de até 1,5 polegadas que pode ser visto no rolamento inferior. É também a razão pela qual o tubo inferior das bicicletas é o de seção mais generosa, pois se torna a viga principal que suporta a estrutura do quadro.

    Mas, há ainda outro aspecto a ter em conta. A rigidez lateral e de torção devem ser equilibradas entre si para que o quadro mostre um comportamento ideal sem descompensação . Por outro lado, o excesso de rigidez lateral nos eixos pode dificultar a pilotagem da moto quando o asfalto não é perfeito, pois salta a cada impacto. Como você pode ver, há muitos parâmetros a serem levados em consideração.

Rigidez Vertical

    Se nos pontos anteriores se tratou de conseguir a rigidez máxima, verifica-se que no plano vertical procura-se exatamente o contrário: que esta seja suficiente para não provocar um efeito rebote mas que, por sua vez, tenham capacidade de flexão suficiente para atenuar as irregularidades do terreno .
    Parâmetro extremamente difícil de ajustar já que o peso do ciclista influencia e, claro, as bicicletas são feitas para um conjunto díspar de pedais. Obviamente, estudos estatísticos das fisionomias de quem anda de bicicleta permitem estimar como é o ciclista médio usando cada um dos tamanhos, permitindo ao engenheiro ajustar esse parâmetro com mais precisão.

    Em todo o caso, aqui, tal como na rigidez lateral, a seção dos tubos bem como a disposição das fibras têm uma influência clara, procurando alcançar um equilíbrio perfeito entre a capacidade de absorção da bicicleta sem a comprometer ou ter a rigidez lateral prejudicada .
    Aspecto que tradicionalmente afeta as bicicletas aerodinâmicas , já que os próprios tubos perfilados oferecem trechos alongados na direção do percurso que aumentam a rigidez vertical, e achatados lateralmente, o que prejudica a rigidez lateral, justamente o contrário do que se busca.
    A solução para este dilema passou pela utilização de tubos de perfil truncado e um claro aumento das seções laterais dos tubos, que por outro lado também tem implicações, para além do peso, no comportamento aerodinâmico.

E se uma bicicleta for muito rígida ou muito flexível?

    Como dissemos no início, fazer uma bicicleta extremamente rígida é uma tarefa simples com materiais atuais e se ao menos isso importasse. Porém, poucos de nós aguentaríamos mais de uma hora numa bicicleta como esta, não só pelas irregularidades do terreno que rapidamente nos esmagariam os braços e as costas, mas também pela velocidade excessiva das reações a qualquer gesto mínimo que obrigasse manter uma tensão constante.
    De fato, ocasionalmente encontramos bicicletas com essas características que, embora você se surpreenda com as primeiras pedaladas, principalmente na hora de acelerar, logo descobre que não são práticas para o mundo real quando tudo dói com a passagem de tempo, quilômetros ou descer uma passagem de montanha torna-se uma batalha constante em cada curva que fornece tudo, menos confiança. Quem não se lembra das bicicletas de competição de alumínio que se usavam no início do século? Autenticas "Vigas com rodas".

    No extremo oposto, também encontramos bicicletas que acabamos chamando de chiclete. Bicicletas nas quais você constantemente tem que colocar tudo de sua parte para manter uma alta velocidade de cruzeiro e nas quais você percebe que metade das pedaladas que você dá se perde no vazio, sem falar na preguiça que elas mostram quando tentamos realizar um aceleração.
    Este tipo de bicicleta também traz à memória o trabalho constante com a direção para manter a linha escolhida, algo que quem tem uma bicicleta clássica feita de aço de média qualidade, que existem autênticas obras de arte feitas neste material que são eles se comportam luxuosamente, certamente você sabe o que queremos dizer.

    De tudo isto deduzimos que a rigidez é bem-vinda na maioria dos casos, mas sempre na sua medida adequada em cada zona do quadro e procurando o equilíbrio perfeito entre os parâmetros. Em suma, a rigidez geral dos quadros aumentou significativamente ao longo dos anos e apenas algumas pedaladas são suficientes em um modelo de última geração seguidas por tantas pedaladas em um modelo de, digamos, dez anos atrás, para perceber claramente como o aumento do conhecimento, das ferramentas de design e da qualidade dos materiais afetaram o comportamento das bicicletas.

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Fonte: https://www.brujulabike.com/importancia-rigidez-bicicleta/