O cálculo de estruturas-suporte para equipamentos de movimentação

As estruturas-suporte para equipamentos de elevação e movimentação de cargas são classificadas da mesma forma que a estrutura dos equipamentos que operam sobre estas estruturas, conforme estabelecido na NBR 8400-1.

A NBR 10084 de 03/2020 – Cálculo de estruturas-suporte para equipamentos de elevação e movimentação de cargas — Procedimento estabelece os requisitos para o cálculo de estruturas-suporte para equipamentos de elevação e movimentação de cargas. Não é aplicável a estruturas-suporte para guindastes sobre pneus ou lagartas.

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Quais são os símbolos e abreviaturas usados nessa norma?

Qual é a distribuição da pressão para outros níveis da alma?

Quais são os pontos para determinação da tensão devido às cargas nas rodas?

Como deve ser o reforço na aba inferior na extremidade da viga de rolamento?

As estruturas-suporte para equipamentos de elevação e movimentação de cargas são classificadas da mesma forma que a estrutura dos equipamentos que operam sobre estas estruturas, conforme estabelecido na NBR 8400-1, levando-se em conta a composição mais desfavorável de cargas e a frequência de utilização dos equipamentos para cada setor da estrutura. Nas estruturas-suporte podem atuar as seguintes ações: principais; movimentos horizontais do equipamento; efeitos climáticos; diversas.

No dimensionamento de cada elemento das estruturas-suporte, devem ser consideradas as combinações de ações que possam acarretar os efeitos mais desfavoráveis no elemento considerado. Para o caso de dois ou mais equipamentos operando sobre a mesma estrutura-suporte, devem ser consideradas as condições mais desfavoráveis de carregamento e simultaneidade de utilização dos equipamentos para cada setor da estrutura.

Supõe-se que os elementos móveis do equipamento estejam na posição mais desfavorável. Devem também ser considerados os efeitos locais devidos à carga nas rodas do equipamento. As ações principais são: peso próprio da estrutura-suporte Fg1; peso próprio do equipamento que suporta a carga de serviço Fg2; carga de serviço Fq. Os esforços dinâmicos atuantes na estrutura-suporte, provenientes do içamento relativamente brusco da carga de serviço, são levados em conta multiplicando a carga de serviço (Fq) por um coeficiente dinâmico Ψ dado na NBR 8400-1.

As ações devidas aos movimentos horizontais do equipamento devem ser determinadas de acordo com a NBR 8400-1. As ações devidas aos efeitos climáticos devem ser determinadas de acordo com a NBR 8400-1. As ações diversas são as acidentais secundárias devidas aos carregamentos em passadiços, acessos, plataformas, corrimão e guarda-corpos são determinadas de acordo com a NBR 8400-1.

As diversas solicitações determinadas, como indicado na Seção 6, podem, em certos casos, ser ultrapassadas devido às imperfeições de cálculo ou aos imprevistos. Por este motivo, leva-se em conta um fator denominado coeficiente de majoração Mx no cálculo da estrutura-suporte. Os valores deste coeficiente são aqueles estabelecidos na NBR 8400-1 para cada equipamento, considerando o grupo da estrutura-suporte conforme Seção 5.

São previstos nos cálculos três casos de carregamento para as estruturas-suporte: caso I: serviço normal sem vento; caso II: serviço normal com vento-limite de serviço; caso III: ações especiais. Para o caso I — serviço normal sem vento, deve-se considerar a ação estática devida ao peso próprio da estrutura suporte Fg1, a ação devida ao peso do equipamento Fg2, da carga de serviço Fq multiplicada pelo coeficiente dinâmico Ψ e duas ações horizontais mais desfavoráveis Fh entre as indicadas em 6.2, com exclusão das ações devidas a choques. O conjunto destas ações deve ser multiplicado pelo coeficiente de majoração Mx.

Para o caso II —serviço normal com vento-limite de serviço, considerar as ações do caso I, adicionando os efeitos do vento-limite de serviço Fw, indicados em 6.3 e, se for o caso, o esforço devido à variação de temperatura. Para o caso III, as ações especiais sobre a estrutura-suporte referem-se às seguintes combinações: equipamentos fora de serviço com vento máximo: considerar os pesos próprios Fg1 e Fg2 e também o vento máximo Fw máx, incluindo as reações de ancoragens; equipamento em serviço sob efeito de um choque com amortecimento: considerar peso próprio Fg1 e também o peso do equipamento Fg2, a carga de serviço Fq e as ações mais desfavoráveis devidas ao choque; equipamentos submetidos aos ensaios previstos na NBR 8400-5: considerar o peso próprio Fg1 e também o peso do equipamento Fg2 e a sobrecarga (ensaio dinâmico).

No projeto, levar em consideração as solicitações mais desfavoráveis resultantes destas combinações. Para as vigas de rolamento e estruturas-suporte auxiliares metálicas o projeto deve ser elaborado em conformidade com os requisitos para componentes estruturais estabelecidos na NBR 8400-2, em casos específicos, não cobertos por esta norma, seguir o descrito na NBR 8800.

As verificações devem ser realizadas para assegurar que haja margem de segurança suficiente em relação às tensões críticas, considerando as três possíveis causas de falha descritas a seguir: exceder o limite elástico; exceder a tensão crítica de flambagem global ou localizada; exceder o limite de resistência à fadiga. As seguintes forças internas e momentos devidos às cargas no equipamento devem ser considerados no dimensionamento das vigas de rolamento e estrutura-suporte: flexão biaxial devido às ações verticais e laterais; compressão ou tração devido às ações horizontais longitudinais; torção devido á excentricidade das ações horizontais laterais, com relação ao centro de torção da seção da viga; forças cortantes devido às ações verticais e horizontais laterais.

A tensão de compressão local vertical σ0z gerada na alma pela carga vertical na roda (ver figura abaixo) deve ser determinada pela seguinte equação: q0z=Fz/lef.tw, onde Fz é o valor de projeto da carga na roda para o caso de solicitação considerado; lef é o comprimento efetivo suportando a carga; tw é a espessura da alma. O comprimento efetivo lef, sobre o qual a pressão devido à carga na roda é assumida como sendo uniforme, pode ser determinado usando a tabela abaixo. Quando a distância entre as rodas adjacentes for menor do que lef, deve ser considerada a pressão devido à superposição do efeito das duas rodas.

A pressão σ0z, para outros níveis da alma, pode ser calculada assumindo uma distribuição a um ângulo de 45o, a partir do comprimento lef (ver Figura 2 – disponível na norma) para cada roda. Quando o comprimento da área de dispersão for maior que a distância entre as rodas adjacentes, deve ser considerada a superposição do efeito da carga nas duas rodas.

Para regiões afastadas dos apoios da viga, a tensão devido à carga vertical σ0z deve ser multiplicada pelo fator de redução (1 –z/hw)2, onde hw é a altura total da alma e z é a distância desde a face inferior da aba da viga. Próximo aos apoios da viga, uma distribuição similar, assumindo um ângulo de 45° a partir da reação no apoio, pode ser considerada, devendo o caso mais crítico ser verificado.

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