PROJETO_PONTE_ROLANTE.pdf

Gest. Tecnol. Inov. Vol. v (n), AAAA ISSN 2595-3370 Página 1 de 24
Projeto dos elementos de uma ponte
rolante com viga principal em perfil I
Rafael Porto Assis Calocci rafaelchalocci@gmail.com UNIOPET
Cezar Augusto Schadeck cezarschadeck@opet.com.br (Orientação) UNIOPET
RESUMO
Este artigo objetiva realizar o dimensionamento de uma ponte rolante que atenda a
necessidade de um cliente, classificando seus elementos por meio de tabelas de engenharia e
cálculos analíticos, em seu desenvolvimento será elaborada uma metodologia detalhada por
etapas, o perfil metálico da viga principal e da cabeceira da ponte rolante serão verificados para
que a inércia seja sufuciente para resistir aos esforços internos, tensões e deflexões que agem
sobre eles, de maneira relacionada a norma vigente NBR8400 para que haja segurança nos
resultados, seus motores e redutores de todos os movimentos serão selecionados para atender
as necessidades do projeto. O propósito foi concluído de forma satisfatória de acordo com o
objetivo idealizado.
PALAVRAS CHAVES: Ponte rolante. Dimensionamento de ponte rolante. NBR8400.
Design of the elements of an I-profile crane
with main beam
ABSTRACT
This article aims to carry out the design of an overhead crane that meets the needs of a customer,
classifying its elements through engineering tables and analytical calculations. In its develop-
ment, a detailed methodology will be elaborated in stages, the metallic profile of the main beam
and the overhead of the overhead crane will be checked so that the inertia is sufficient to resist
the internal efforts, tensions and deflections that act on them, in a manner related to the current
standard NBR8400 so that there is safety in the results, its motors and reducers of all the move-
ments selected to meet the project's needs. The purpose was satisfactorily completed in accord-
ance with the idealized objective.
KEY-WORDS: Overhead crane. Crane design. NBR8400.

Gest. Tecnol. Inov. XX (X), AAAA ISSN 2595-3370 Página 2 de 24
1 INTRODUÇÃO
Conforme ocorreu o desenvolvimento industrial as peças e componentes fabricados foram
ficando cada vez maiores e robustos, começou a haver a necessidade de formas mais rápidas de
movimentação dessas peças pesadas e de grandes comprimentos, além de que essa
movimentação era realizada por pessoas ou por máquinas de arraste. Com isso surgiu a
oportunidade de formas mais rápidas de movimentação, neste contexto surgem as pontes
rolantes, que são equipamentos que realizam o içamento e deslocamento de cargas pesadas de
forma automatizada. A grande maioria dos projetos de pontes rolantes é aplicado a indústria
pesada, como metalurgia, siderurgia, indústria de fundição, vidraçarias, fábricas de papel e
centrais elétricas a fim de instalar e movimentar turbinas e também realizar reparos de
manutenção (ECKERT, 2019). O surgimento das pontes rolantes foi por volta do final do século
XIX com a ponte rolante movida a vapor, seu processo de fabricação era realizado com treliças
e rebites devido ao pouco conhecimento a respeito de soldagem da época, com o passar dos
anos e devido a necessidade de cobrir maiores vãos e elevar cargas mais pesadas as vigas
principais das pontes rolantes começaram a ser desenvolvidas em formato de caixão ou perfil I
por processo de solda, esses tipos de perfis foram formas de resolver problemas de torções e
vibrações excessiva em treliças arrebitadas, as pontes rolantes foram de extrema importância
durante a primeira e segunda guerra mundial, devido a enorme procura por aviões militares elas
possibilitavam a produção em massa dos mesmos (SOARES, 2011).
O desenvolvimento do projeto de uma ponte rolante é baseado na necessidade de quem
vai adquirir o equipamento, os galpões e barracões industriais muitas vezes já são desenvolvidos
em seu layout com uma ponte rolante, mas há o caso de empresas que necessitam da utilização
do equipamento com o passar do tempo e de acordo com o crescimento e velocidade fabril,
assim é realizada uma pequena entrevista com o adquirente. Faz-se perguntas sobre o
levantamento máximo das cargas que serão realizadas, confere-se in loco o vão que o
equipamento deve abranger e as velocidades de elevação direção e translação máximas
necessárias. Com todas as informações em mãos são realizados os cálculos conforme normas
regulamentadoras para dimensionamento de equipamentos de movimentação de cargas e assim
apresentado um projeto com a solução para a aplicação do cliente (COSTA, 2012).
As pontes rolantes têm uma grande vantagem se comparada a outros tipos de
equipamentos de movimentação como empilhadeiras, pórticos rolantes e semipórticos, pois ela
não ocupa área útil em solo, porque suas vigas de rolamento junto aos trilhos são instaladas
sobre o layout fabril, necessitando apenas de pilares para sustentar sua estrutura (DEMAG,
2018). Elas podem ser automatizadas com dupla ou única velocidade em todos os sentidos de
deslocamento, o que diminui seu tempo de locomoção para velocidade máxima sem carga e
trabalha de forma segura para locomoções com grandes cargas, além de cobrir toda a área útil
de um galpão (STHAL, 2011). As pontes rolantes são compostas de, uma viga principal, duas
cabeceiras, um carro guincho ou trolley com talha e um gancho com cadernal ou “moitão”. A
movimentação de cargas é conseguida da seguinte maneira, a viga principal possibilita o
deslocamento horizontal transversal que será realizado pelo trolley, as cabeceiras realizam o
movimento horizontal longitudinal deslocando-se sobre o caminho metálico e o cadernal ou
“moitão” com gancho realiza o movimento vertical de içamento e descida de carga. A figura 1
mostra as partes principais de uma ponte rolante, já a figura 2 ressalta como o equipamento é
disposto em um layout fabril (STHAL, 2011).

Figura 1 – Partes de uma ponte rolante
Fonte: O autor
Figura 2 – Representação área fabril com ponte rolante
Fonte: O autor
1.1 OBJETIVO
O objetivo deste estudo é realizar o projeto dos principais elementos de uma ponte rolante,
que são: viga principal, cabeceira, rodas, cabo de aço, polias, rolamentos e tambor enrolador
baseado na solicitação de um cliente, conforme normas e referências que possibilitem
desenvolver uma metodologia detalhada, para que sirva de base para futuros projetistas e
engenheiros.
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 PONTES ROLANTES
De acordo com Sordi (2016), as pontes rolantes são equipamento de elevação de cargas
que realizam movimentações verticais, horizontais e longitudinais, de altas capacidades e

elevados ciclos de trabalho, em sua pesquisa ele realiza o projeto da viga principal de uma ponte
rolante, fazendo análise de acordo com tópicos de resistência dos materiais em conjunto com a
NBR8800 e NBR8400 além de verificar o comportamento da viga pelo método dos elementos
finitos.
Segundo Hibbeler (2010) as vigas são elementos estruturais que tem o objetivo de
suportar as forças internas a quais estão sendo solicitadas, elas podem também ter forças axiais
sendo desenvolvidas em seu interior, porém como esses esforços são muito pequenos se
comparados aos de cisalhamento e flexão são desprezados. São variados os equipamentos de
movimentação de carga, além de existirem diversas tipologias que fazem parte do assunto desse
artigo, são eles: ponte rolante monoviga, ponte rolante biviga, ponte rolante suspensa, pórtico
rolante monoviga, pórtico rolante biviga e semi-pórtico rolante, o uso específico de cada um
deles é relativo a fatores geométricos, operacionais e econômicos, a ponte rolante que é o foco
dessa pesquisa circula em uma via denominada caminho de rolamento e é composta por uma
viga ou duas, respectivamente chamadas de ponte monoviga ou ponte biviga (RIBEIRO, 2011).
O projeto de uma máquina requer que ela funcione bem dentro de suas características
com segurança e confiabilidade, portanto um engenheiro que se designe projetista deve ter a
noção do que se trata de trabalho útil além de saber relacionar forças e movimentos pois quando
se transforma uma energia em outra as máquinas se movimentam e realizam forças, deste modo
sabendo decifrar essas informações de acordo com os parâmetros de engenharia determina-se a
geometria e dimensões de peças que compõe elementos de máquinas (NORTON, 2013).
2.2 NORMAS UTILIZADAS
As normas base de dimensionamento são a NBR8400 de 1984, que estabelece os
parâmetros mínimos para determinação dos elementos que compõe uma ponte rolante, junto a
norma européia F.E.M de 1997 que indica de forma aprofundada os requisitos de projeto, em
conjunto a NBR8800 de 2008 que tem parâmetros mais recentes e específicos para
determinação das seções que resistem aos esforços em perfis metálicos, além de ser possível
definir de acordo com a carga e o vão da ponte rolante a deflexão máxima admissível, para
exemplos de dimensionamento o Stell Design Guide 7 estipula requisitos para definição de
esforços solicitantes.
Para os tambores enroladores e polias fica a cargo de futuros leitores a consulta a norma
DIN15061, de 1977 que valida os parâmetros de usinagem e profundidades mínimas de canais
de acordo com os cabos de aço.
3 METODOLOGIA
O processo de desenvolvimento tem início em se determinar qual a carga útil de elevação,
subsequente estima-se o peso do carro guincho ou talha e possíveis dispositivos que auxiliem
na movimentação vertical, com esses dados e com o vão máximo faz-se o dimensionamento da
viga principal da ponte rolante. Após realização desta etapa o projeto é direcionado para os
cálculos de cabeceiras, rodas, rolamentos e motoredutores que vão possibilitar o deslocamento
longitudinal do equipamento. Com todos esses dados já dimensionados faz-se necessário
calcular os elementos que farão a elevação da carga no sentido vertical e horizontal transversal,
sendo eles: polias, cabo de aço, rolamentos e o motoredutor de elevação e direção. O projeto de
uma ponte rolante devido a falta de informação antes da modelagem do conjunto trolley talha,
muitas vezes requer ajustes devido ao peso real que inicialmente é estimado, que vai de acordo

com a experiência do projetista ou tabelas de equipamentos já produzidos, pois como foi dito
no início do projeto, não é possível saber com precisão qual o peso do carro guincho ou talha
antes deles serem modelados (TAMASAUSKAS, 2000).
O dimensionamento é elaborado para pontes com no máximo 12 metros de vão, já que as
vigas em perfil I são fabricadas com esse comprimento (GERDAU, 2019). Para pontes com
vãos maiores que este é necessário que se desenvolva uma viga em perfil caixão ou treliçado,
com esse formato de seção transversal há a possibilidade de desenvolvimentos para cargas altas,
que segundo a NBR8800, são acima de 200kN (LANGUI, 2001).
Para o desenvolvimento de projeto de ponte rolante recomenda-se iniciar o processo por
meio de uma entrevista com o cliente que está adquirindo o equipamento (TAMASAUSKAS,
2000). Seguindo essa recomendação, as informações iniciais foram levantadas e são
apresentadadas no quadro 01.
Quadro 01 – informações adquiridas para o projeto.
Informações relevantes Valores
Cargas máximas elevadas 4,2 toneladas
Vão 12 metros
Comprimento do galpão 25 metros
Carregamento diário aproximado 1/3 da carga total
Fonte: O autor
Segundo levantamento realizado no quadro 01 e com informações complementares para
o uso do galpão, que tem a função de estoque de equipamentos e manutenção industrial, a
utilização da ponte rolante normalmente será carregada com um terço da carga total e
esporadicamente manuseia-se a carga máxima, portanto foi decidido em entrevista o projeto de
um equipamento para capacidade de cinco toneladas, os dados seguem no quadro 02.
Quadro 02 – informações definidas para o projeto.
Informações relevantes Valores
Capacidade 5 toneladas
Vão 12 metros
Comprimento do galpão 25 metros
Velocidade de translação 40 m/min
Velocidade de direção 15 m/min
Velocidade de elevação 6 m/min
Distância entre rodas da cabeceira 2,5 metros
Fonte: O autor
Após definir os pontos iniciais do projeto, a próxima etapa do processo trata da realização
da análise que estabelece os parâmetros para obtenção dos resultados e especificação dos
elementos que podem variar de acordo com o uso planejado do equipamento (PURQUERIO,
2011). O desenvolvimento foi elencado neste estudo seguindo algumas etapas, que são
apresentadas conforme se segue.

Passo 1 - Definição da classe de utilização: é realizada de acordo com as informações
obtidas na fase de entrevista a respeito da ponte rolante e esses dados são cruzados com as
tabelas informativas da NBR8400, conforme trecho da tabela 1 referente a classificação
estrutural do equipamento.
Tabela 1 – Classse de utilizção
Classe de
utilização
Frrequência de utilização do movimento de
levantamento
Número convencional de ciclos
de levantamento
A Utilização ocasional não regular, seguida de longos
períodos de repouso
63.000
Fonte: NBR8400 (1984)
De acordo com os dados coletados nas premissas do projeto, a ponte rolante tem sua
classe de utilização definida pelo trecho da tabela 1, classificada como A.
Passo 2 - Definição do estado de carga da estrutura do equipamento: estabelece em qual
proporção o equipamento opera com sua carga máxima durante sua vida útil, definido de acordo
com o trecho da tabela 2, para o caso em análise estado leve.
Tabela 2 – Estados de carga
Estado de carga Definição Fração mínima de carga
máxima
1 (leve) Equipamentos que raramente levantam a carga
nominal e comunmente cargas de ordem de 1/3 da
carga nominal
P = 1/3
Fonte: NBR8400 (1984)
Passo 3 - Definição do estado de tensão do equipamento: alguns elementos estruturais
podem sofrer solicitações maiores ou menores, essa verificação é feita de modo análogo aos
passos anteriores já definidos. No trecho da tabela 3 são apresentados esses dados.
Tabela 3 – Estado de tensões
Estado de tensões Definição Fração mínima de tensão
máxima
1 (leve) Elemento submetido raramente á sua tensão máxima,
mas comumente a tensões da ordem de 1/3 da tensão
máxima
P = 1/3
Fonte: NBR8400 (1984)
Assim verifica-se qual o estado de tensão da ponte rolante que para o caso em análise é
leve, onde a ordem de tensões é de no máximo um terço das máximas.
Passo 4 - Classificação da estrutura do equipamento: este passo determina qual o
coeficiente de majoração, ou seja, um índice multiplicador das cargas que será usado para o
dimensionamento estrutural, ele é uma intersecção de dados já obtidos nas tabelas 1, 2 e 3 então
conforme trecho da tabela 4 obtem-se os dados indicados, como o estado de tensão em análise
é 1 e a classe de utilização é A, seu grupo estrutural é 2, para esta situação a NBR8400 define
o coeficiente de majoração como sendo 1.

Tabela 4 – Classificação da estrtura do equipamento
Estado de cargas (ou estado de
tensões para um elemento)
Classe de utilização e número convencional de ciclos de
levantamento (ou de tensões para um elemento)
A
63.000
B
200.000
C
630.000
D
2.000.000
1 (leve) P = 1/3 2 3 4 5
Fonte: NBR8400 (1984)
Passo 5 - Definir a carga máxima suportada pela estrutura: esta estapa é executada com o
uso da equação (1), que deve ser aplicada para dimensionar a carga máxima ao qual a estrutura
da ponte rolante será solicitada de acordo com os critérios definidos nos passos anteriores, a
partir deles é previsto o caso de solicitação, que para este estudo será o caso 1, como indicado
na NBR8400, serviço normal sem vento, pois a ponte rolante será instalada em galpão fechado.
Assim já definido o coeficiente de majoração, conforme passo 4, falta agora o coeficiente
dinâmico, dependente da velocidade de elevação que por sua vez é apenas multiplicado pela
carga útil a qual o equipamento esta sendo dimensionado, ele é determinado em razão da
elevação brusca da carga no instante que sai do chão ou quando se encontra suspensa no
momento de sua descida, conforme NBR8400 esse índice tem valor de 1,15 para velocidades
inferiores a 0,25m/s, pela informação do quadro 02 a velocidade do equipamento foi definida
como inferior a esta.
Com todas as informações coletadas até então já é possível determinar a equação (1) que
será empregada para o dimensionamento estrutural da viga principal da ponte rolante de acordo
com a NBR8400.
𝑃 = 𝑀𝑥 ∗ (𝑆𝐺 + 𝑆𝐿 ∗  + 𝑆𝐻) (1)
Onde, na equação (1):
P: Carga máxima devido a soma de todas as solicitações [N].
Mx: Coeficiente de majoração.
SG: Peso próprio do trolley e talha [N].
SL: Carga útil [N].
: Coeficiente dinâmico.
SH: Solicitação horizontal desfavorável no equipamento [N].
O coeficiente SH é devido as solicitações de frenagem e aceleração das massas totais que
deslocam-se sobre a ponte rolante e pode ser definido conforme segunda lei de Newton,
equação (2), (MORAES; CAZON, 2014).
𝐹 = 𝑚 ∗ 𝑎 (2)
Onde:
F: Força horizontal longitudinal aplicada as rodas motoras [N].

m: Massa do trolley e talha somadas a carga útil [kg].
a: Aceleração de deslocamento horizontal do trolley [m/s²].
Passo 6 - Esta estapa define como as cargas serão aplicadas à viga de sustentação da ponte
rolante de forma a solicitarem o equipamento na pior condição, segundo (HIBELLER, 2010),
o momento fletor máximo ocorre na maior distância entre as extremidades, e a força cortante
máxima acontece na menor distância possível da extremidade, com esses esforços é possível
determinar qual inércia a seção transversal verificada deve ter para suportar as cargas. Como
não é possível determinar o peso dos elementos de elevação na etapa de dimensionamento
(MORAES; CAZON, 2014), é usual que seja determinado um peso para o conjunto trolley e
talha, para este projeto será definido em 700kgf. O trolley a fim de informação ilustrativa tem
seu formato construtivo como pode ser visto na figura 3.
Figura 3 – Trolley de sustentação do guincho
Fonte: Nosaip equipamentos (2019)
Para análise dos esforços solicitantes na viga principal da ponte rolante será considerada
apenas uma carga concentrada, pois devido a distância entre as rodas do trolley em comparação
com o vão máximo, o momento fletor solicitante e a força cortante não influencia de forma
expressiva os resultados obtidos, dessa forma se obtem um resultado mais seguro (MORAES;
CAZON, 2014).
Para a conferência das tensões solicitantes máximas devido a flexão e deflexão causada
no equipamento, a aplicação da força na estrutura será conforme figura 4, a seis metros de
distância de cada apoio.
Figura 4 – Posição da força analise 1
Fonte: O autor

As equações (3), (4) e (5), definem o momento fletor máximo sobre a viga assim como
os deslocamentos devido a carga concentrada e distribuída (HIBELLER, 2010).
𝑀𝑚á𝑥 =
𝑃∗𝐿
4
(3)
Onde:
P: Carga máxima central majorada + a carga distribuída centralizada [N].
L: Comprimeto total da viga [m].
𝑑1 =
−𝑃∗𝐿³
48∗𝐸∗𝐼
(4)
Onde:
d1: Deflexão devido a carga concentrada [m].
E: Módulo de elasticidade do material [GPa].
I: Momento de inércia da seção [m^4].
𝑑2 =
−𝑃∗𝑊∗𝐿4
384∗𝐸∗𝐼
(5)
Onde:
d2: Deflexão devido a carga distribuída [m].
W: Carga distribuída [N/m].
Para a verificação da força cortante máxima aplicada a viga principal da ponte rolante e
qual o valor que esta solicita a cabeceira, o local de aplicação dela é definido conforme figura
5, devido aproximação de um dos lados da carga a extremidade da ponte rolante.
Figura 5 – Posição da força analise 2
Fonte: O autor
Essa força vertical será aplicada na extremidade da viga à 0,3 metros.
Passo 7 - Neste passo será estabelecido as tensões máximas admissíveis para tração e
compressão simples para qualquer elemento que constitui a ponte rolante, então a NBR8400
define esses valores conforme a tabela 5.

Tabela 5 – Tensões admissiveis a tração ou compressão simples
Casos de solicitação Caso 1 Caso 2 Caso 3
Tensão admissivel
𝜎𝑎 𝜎𝑒
1,5
𝜎𝑒
1,33
𝜎𝑒
1,1
Fonte: NBR8400 (1984)
Aqui cabe um adendo, para materiais com a tensão de escoamento dividido pela tensão
de ruptura menor que 0,7 pode-se usar a tabela 5 para esta solicitação, porém aços que não
atendam essa relação deve-se usar a equação (6), (NBR8400, 1984).
𝜎𝑎 =
𝜎𝑒+𝜎𝑟
𝜎𝑒52+𝜎𝑟52
∗ 𝜎𝑎52 (6)
Onde:
𝜎𝑎: Tensão admissível para o caso específico [MPa].
𝜎𝑒: Tensão de escoamento do material [MPa].
𝜎𝑟: Tensão de ruptura do material [MPa].
𝜎𝑒52: Tensão de escoamento do aço a 52 [daN/mm²].
𝜎𝑟52: Tensão de ruptura do aço a 52 [daN/mm²].
𝜎𝑎52: Tensão admissível conforme tabela 5 [MPa].
A tensão admissível para elementos submetidos a cisalhamento puro de acordo com
NBR8400 é conforme equação (7).
𝜏𝑎 =
𝜎𝑎
√3
(7)
Onde:
𝜎𝑎: Tensão admissível conforme tabela 5 [MPa].
𝜏𝑎: Tensão admissível cisalhante [MPa].
Passo 8 - Aqui é necessário definir o trem-tipo da ponte rolante, muitas vezes antes de ser
montada em um galpão o adquirente do equipamento pede essa informação, pois ele fará a
confecção do caminho de rolamento, elas podem ser de concreto ou aço, por isso é importante
especificar as cargas máximas que atuam nas rodas da cabeceira, para que sejam dimensionadas
com segurança. A estrutura que sustenta a ponte rolante está sujeita a cargas estáticas devido
ao peso próprio e de cargas móveis oriundas dos movimentos do equipamento, a relação entre
essas cargas e a distância entre seus eixos é uma característica individual de cada uma, que é
definido como trem-tipo (GOMES, 2017)
De acordo com Oliva (2006) é necessário fazer a verificação da força vertical máxima,
mínima e média por roda da ponte rolante, a fim de definir seu trem-tipo, dimensionar o

rolamento e determinar o par roda trilho, portanto esse cálculo é realizado pelas equações, (8),
(9) e (10).
𝑅𝑚á𝑥. 𝑟𝑝 =
𝑄𝑝∗1,1
𝑁𝑟𝑝
+
(𝑄+𝑄0+𝑄𝑐)∗(𝐿−𝑒)
𝐿∗(
𝑁𝑟𝑝
2
)
(8)
𝑅𝑚𝑖𝑛. 𝑟𝑝 =
𝑄𝑝∗1,1
𝑁𝑟𝑝
+
(𝑄+𝑄𝑐)∗(𝑒)
𝐿∗(
𝑁𝑟𝑝
2
)
(9)
𝑅𝑚é𝑑. 𝑟𝑝 =
2∗𝑅𝑚á𝑥.𝑟𝑝+𝑅𝑚𝑖𝑛.𝑟𝑝
3
(10)
Onde:
Rmáx.rp: Reação máxima na roda da ponte [N].
Rmin.rp: Reação mínima na roda da ponte [N].
Rméd.rp: Reação média na roda da ponte [N].
Qp: Peso próprio da ponte [N].
Q: Carga útil [N].
Q0: Peso de possíveis acessórios [N].
Qc: Peso próprio do conjunto trolley e talha [N].
L: vão da ponte rolante [m].
e: aproximação máxima do conjunto de elevação á cabeceira [m].
Nrp: Número de rodas da ponte rolante.
A NBR8400 (1984) indica que as reações horizontais transversais são oriundas dos
esforços perpendiculares das rodas aos trilhos de rolagem, essas cargas podem ser obtidas
multiplicando a força vertical máxima por um coeficiente que pode ser encontrado no gráfico
1, que é a relação entre o vão da ponte rolante e a distância entre os eixos das rodas da cabeceira.
Gráfico 1 – Coeficiente que determina as reações transversais devidas ao rolamento
Fonte: NBR8400 (1984)

Onde:
V: Vão da ponte rolante [m].
A: Distância entre eixos das rodas da cabeceira [m].
ξ: Coeficiente multiplicador para determinar a força transversal.
Passo 9 - Definição da classe de funcionamento dos mecanismos: consiste no tempo
médio em horas diárias operadas, este dado só pode ser considerado em operação quando o
equipamento estiver em movimento, de acordo com o trecho da tabela 6, adquire-se o primeiro
dado para essa verificação, que é V2, pois a ponte rolante vai operar de 2 a 4 horas diárias.
Tabela 6 – Classe de fundionamento
Classe de funcionamento Tempo médio de funcionamento
diário estimado em horas
Duração teórica da utilização
Em oras
V2 2 < tm ≤ 4 6300
Fonte: NBR8400 (1984)
O trecho da tabela 7 define o estado de solicitação dos mecanismos e determina a que
fração estão sendo solicitados, sendo 1, pois na maioria das vezes a força imposta nos
mecanismos é mínima.
Tabela 7 – Estado de solicitação dos mecanismos
Estados de
solicitaçõe
Definição Fração mínima da solicitação
máxima
1 Mecanismos ou elementos de mecanismos sujeitos a
solicitações reduzidas e raras vezes a solicitações
máximas
P = 0
Fonte: NBR8400 (1984)
Conforme a verificação das tabelas 6 e 7 é realizado o cruzamento de dados e então obtido
o grupo ao qual pertence os mecanismos da ponte rolante, essa informação é encontrada no
trecho da tabela 8, sendo 1Am.
Tabela 8 – Grupo dos mecanismos
Estados de
solicitação
Classes de funcionamento
V 0,25 V 0,5 V1 V2 V3 V4 V5
1 1Bm 1Bm 1Bm 1Am 2m 3m 4m
Fonte: NBR8400 (1984)
As informações obtidas no passo 9 permitem que os mecanismos que compõem a ponte
rolante sejam classificados e dimensionados para uma vida útil ótima do equipamento, porém
não pode ser estabelecido como garantia (NBR8400, 1984).
Passo 10 - Definição do diâmentro do conjunto de elevação: é composto por polias,
tambor enrolador e cabo de aço.

A equação (11) apresentada aqui para a escolha do diâmetro mínimo do cabo, deve
assegurar que ele tenha no minimo 100 fios, tensão de ruptura entre 2200MPa e 1600MPa, pode
ser de alma de fibra ou alma de aço de acordo com a necessidade do projeto, a CIMAF (2012)
em seu manual técnico define o fator de segurança para cabos de aço de pontes rolantes entre 6
e 8.
𝑑𝑐 = 𝑄 ∗ √𝑇 (11)
Onde:
dc: Diâmentro mínimo para o cabo de aço [mm].
Q: Fator multiplicador de acordo com a classificação do mecanismo tabela 11, que
depende do grupo dos mecanismos.
T: Pensão máxima no cabo, valor em deca Newton [daN/mm²].
Tabela 9 – Fator de segurança para cabos de aço
Grupo de mecanismo Valores mínimos de Q
Cabo normal Cabo não rotativo
1Am 0,280 0,300
Fonte: NBR8400 (1984)
De acordo com Oliva (2005), a tração máxima no cabo de aço do sistema de elevação da
ponte rolante é definido pela equação (12).
𝑇𝑐 =
𝐶𝑠
𝑛º𝑐∗𝑛
(12)
Onde:
Tc: Tração no cabo de aço [N].
Cs: Carga de serviço [N].
nºc: Número de cabos que compõe o sistema de elevação.
n: Rendimento do sistema de elevação [%].
O diâmetro das polias que compõe o conjunto de elevação e do tambor enrolador são
influência da bitola do cabo de aço, pois segundo CIMAF (2012) há uma circunferência mínima
de enrolamento do cabo de aço de forma que não danifique ou estrangule os seus fios, esse
diâmetro de enrolamento é apresentado na inequação (13).
𝐷𝑒 ≥ 𝐻1 ∗ 𝐻2 ∗ 𝑑𝑐 (13)
Onde:
De: Diâmetro externo polias e tambor [mm].
H1: Índice obtido de acordo com o grupo de mecanismos tabela 10.

H2: Índice obtido de acordo com o número de polias e inversões de sentido tabela 11.
dc: Diâmetro do cabo de aço [mm].
Tabela 10 – Índice multiplicador H1
Grupo de mecanismo Tambores Polias Polia de compensação
Cabo
normal
Cabo não
rotativo
Cabo
normal
Cabo não
rotativo
Cabo
normal
Cabo não
rotativo
1Am 16 18 18 20 14 16
Fonte: NBR8400 (1984)
Tabela 11 – Índice multiplicador H2
Wt ≤5 6 a 9 ≥10
H2 1 1,12 1,25
Fonte: NBR8400 (1984)
Passo 11 - Determinação do conjunto roda trilho da ponte rolante: já definidos as cargas
máximas, médias e mínimas que atuam sobre as rodas da ponte rolante é possivel determinar
qual o diâmetro da roda e qual a bitola do trilho a se utilizar, segundo a NBR8400 (1984), esse
dimensionamento tem influência de três fatores: a carga solicitante média sobre o elemento, a
largura da barra “trilho” que suportará a carga e o diâmetro da roda, todos eles tem que ser
menor do que a pressão limite de contato conforme tabela 12, multiplicado por fatores
empíricos c1 e c2, respectivamente, que são função da velocidade de translação e do grupo de
classificação do elemento, a equação (14) garante o funcionamento seguro sem desgaste
excessivo do par.
𝑅𝑚é𝑑.𝑟𝑝
𝑏𝐷𝑟
≤ 𝑃𝑙𝑖𝑚 ∗ 𝑐1 ∗ 𝑐2 (14)
Onde:
Rméd.rp: Força média solicitante da roda [N].
Plim: Pressão limite de contato de acordo com a tabela 12 [daN/mm²].
C1: Fator em função da rotação da roda.
C2: Fator em função do grupo de classificação do elemento.
b: Bitola do triho [mm].
Dr: Diâmetro da roda [mm].
Os fatores C1 e C2, são valores empíricos definidos a partir de ensaios e podem ser
encontrados na página 34, da NBR8400 de 1984.

Tabela 12 – Pressão limite
Tensão de ruptura do
material (daN/mm²)
Pressão limite
Plim (daN/mm²)
>50 0,5
>60 0,56
>70 0,65
>80 0,72
Fonte: NBR8400 (1984)
Passo 12 - Definição do rolamento: é dimensionado de acordo com a NSK rolamentos
(2017), em seu boletin técnico, o item tem que assegurar que a carga estática a qual ele resiste
deve ser de no mínimo 1,2 vezes a qual está sendo solicitado, além de garantir um mínimo de
vida útil de acordo com o tempo de serviço determinado, portanto as equações para comparação
são as (15) e (16), apropriadas para uso em rolamentos radial de uma carreira de esferas, quais
serão delimitados para o dimensionamento deste projeto, fica a cargo de um possível leitor que
queira usar esse artigo como base para futuros projetos ou até como uma melhoria a definição
de rolamentos de diferentes tipos construtivos para a mesma aplicação.
𝐶0𝑚𝑖𝑛 = 𝑓𝑠 ∗ 𝐶𝑠 (15)
Onde:
C0min: Carga estática mínima do rolamento [N].
fs: Fator de segurança do rolamento.
Cs: Carga solicitante do rolamento [N].
𝐿ℎ = 500 ∗ 𝑓ℎ3
(16)
Onde:
Lh: Vida útil do rolamento [horas].
fh: Fator que depende da rotação do rolamento e é obtido pela equação (17)
𝑓ℎ = 𝑓𝑛 ∗
𝐶
𝐶0𝑚𝑖𝑛
(17)
Onde:
fn: Coeficiente de velocidade obtido de acordo com a equação (18).
C: Carga dinâmica do rolamento selecionado [N].
C0min: Carga estática mínima do rolamento [N].
𝑓𝑛 = (0,03 ∗ 𝑛)1/3
(18)

Onde:
n: Rotação do rolamento definida de projeto [rpm].
Passo 13 - Definição dos motores e redutores de translação, direção e elevação: estes são
os elementos que dão a potência necessária, modificam o torque e velocidade de acordo com as
características de projeto. As equações (19), (20) e (21) definem a potência do motor de
elevação, a rotação do tambor e a redução necessária do redutor respectivamente, já as equações
(22), (23) e (24) definem a potência necessária para os movimentos de direção e translação
(OLIVA, 2005).
𝑃𝑚 =
(𝑄+𝑄0)∗𝑉𝑒𝑙
75∗60∗𝑛𝑚𝑒𝑐
∗ 𝑓1 ∗ 𝑓2 ∗ 𝑓3 (19)
Onde:
Pm: Potência do motor [cv].
Q: Carga útil [kgf].
Q0: Peso do “moitão” [kgf].
Vel: Velocidade de elevação [m/min].
nmec: Rendimento mecânico na elevação [%].
f1: Fator de temperatura, até 40º tem valor 1, acima consultar fabricante.
f2: Fator de altitude, até 1000 metro valor 1, acima consultar fabricante.
f3: Fator de sistema, depende do tipo de inversor de frequência, caso não use valor 1.
𝑁𝑇 =
(𝑉𝑒𝑙∗𝑛𝑐𝑚𝑜𝑖𝑡ã𝑜)
𝜋∗Ø𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟
(20)
Onde:
NT: Rotação do tambor [rpm].
Vel: Velocidade de elevação [m/min].
nc moitão: Número de cabos no “moitão”.
Øtambor: Diâmetro do tambor [m].
𝐼𝑟𝑒𝑑. 𝑒𝑙𝑒𝑣 =
(𝑛𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟)
𝑁𝑇
(21)
Onde:
Ired.elev: Redução necessária do redutor.
nmotor: Rotação do motor [rpm].
𝑃𝑚𝑟𝑑 =
(𝑄+𝑄0+𝑄𝑐)∗𝑉𝑑𝑖𝑟∗𝑊𝑡
75∗60∗𝑛𝑟𝑒𝑑𝑑𝑖𝑟
(22)

Onde:
Pmrd: Potência de regime do motor [cv].
Q: Carga útil [t].
Q0: Carga de possíveis acessórios [t].
Qc: Carga da talha + trolley para potência de direção ou talha + trolley + peso da ponte
para a potência de translação [t].
Vdir: Velocidade de direção ou translação [m/min].
Wt: Resistência ao deslocamento das rodas [kgf/t].
nreddir: Rendimento do redutor de translação ou direção [%].
𝑃𝑚𝑎𝑑 =
(𝑄+𝑄0+𝑄𝑐)∗𝑉𝑑𝑖𝑟²∗𝐵
75∗60∗𝑔∗𝑡𝑎𝑐𝑙∗𝑛𝑟𝑒𝑑𝑑𝑖𝑟
(23)
Onde:
Pmad: Potência de aceleração [cv].
g: Gravidade [m/s²].
tacl: Tempo de aceleração [s].
B: Fator de inércia definido como 1,1.
𝑃𝑚𝑑 =
(𝑃𝑚𝑟𝑑+𝑃𝑚𝑎𝑑)∗𝑓1∗𝑓2∗𝑓3
𝑅𝑡∗𝑁𝑚𝑑
(24)
Onde:
Pmd: Potência de regime do motor [cv].
Pmad: Potência de aceleração [cv].
Pmrd: Potência de regime do motor em [cv].
f1: Fator de temperatura, até 40º tem valor 1, acima consultar fabricante.
f2: Fator de altitude, até 1000 metro valor 1, acima consultar fabricante.
f3: Fator de sistema, depende do tipo de inversor de frequência, caso não use valor 1.
RT: Para motor de gaiola, 1,5.
Nmd: Quantidade de motores, na direção ou na translação.
4 RESULTADOS
De acordo com os passos realizados na parte metodológica e com os dados retirados na
fase de entrevista com o cliente serão apresentadas aqui a análise dos resultados obtidos para
escolha e verificação dos elementos que compõe a ponte rolante, serão explanados conforme a
metodologia gradual apresentada.

A definição dos primeiros quatro passos podem ser resumidas assim: ponte rolante para
transporte de materiais, operando em galpão fechado com temperatura máxima de 40ºC e
utilização não regular seguida de longas horas de repouso. Estima-se uma vida útil de quatro
anos e meio com ciclos que duram em média 10 minutos, equipamento raramente levanta a
carga nominal e regularmente eleva cargas da ordem de um terço da permitida, vão da ponte
rolante é de 12m e a aproximação máxima da talha as cabeceiras é de 0,3m, com velocidade de
elevação de 6 m/min, translação de 40 m/min e direção de 15 m/min.
Verificação do passo 5: de acordo com a equação (1), deve-se realizar uma análise de
todas as cargas que atuam causando esforços solicitantes na viga principal, chegando ao
resultado de 63,28kN. As ações horizontais se comparadas as solicitações verticais são
pequenas e que a primeiro momento antes de saber qual o peso da viga principal podem ser
ignoradas, após modelagem do equipamento, recomenda-se nova avaliação.
Verificação do passo 6: Aqui verifica-se quais os esforços internos atuantes e deflexões
na viga principal e cabeceira para determinar a seção transversal dos perfis. Pela equação (3),
tem-se 189,83kNm de momento fletor, a força cortante máxima que ocorre com a aproximação
de 0,3m da cabeceira da ponte rolante é de 61,71kN. Para um vão de 12m conforme determina
NBR8800, a deflexão permitida é de 0,02m, com posse dessas informações é possível indicar
um perfil metálico. Reorganizando a equação (4) obtem-se uma inércia mínima que atende essas
solicitações chegando ao perfil W610x113, após isso é necessário utilizar a equação (5) para
verificar a deflexão ocasionada pela carga permanente da seção transversal. Somadas as cargas
atuantes, as premissas da norma são atendidas, obtendo um deslocamento máximo de 0,0148m.
Com a viga principal da ponte rolante pré definida é possível determinar a seção da
cabeceira, que será fabricada em perfil U dobrado e soldado formando um tubo retangular. De
acordo com as cargas solicitantes a força máxima atuante sobre a cabeceira ocorrerá quando o
conjunto talha e trolley estiver todo deslocado na aproximação máxima de 0,3m, essa força
estará sempre concentrada no centro. Como definido no quadro 02, a distância entre rodas da
cabeceira é de 2,5m, portanto o momento fletor e força cortante máximos são respectivamente,
42,82kNm e 34,26kN. A deflexão admissível para as cabeceiras é de 0,00416m, seleciona-se
um perfil em U dobrado a frio para verificação que possui seção 0,25x0,1m e espessura de
0,00635m, obtêm-se deflexão máxima de 0,0022m, deslocamento esse que atende a norma
NBR8800.
Verificação do passo 7: Aqui será verificado se a tensão máxima atuante nos perfis
atendem os requisitos mínimos admissíveis pela norma NBR8400, as tensões de engenharia
serão determinadas de acordo com a tabela de bitolas GERDAU (2017) e para os perfis
dobrados a frio segundo (PINHEIRO, 2005), obtendo para tensões normais resultados conforme
quadro 03 e para tensões cisalhantes de acordo com o quadro 04.
Quadro 03 – Tensões normais.
Perfil Tensão admissível Tensão solicitante
Viga principal 230MPa 73MPa
Cabeceira 160MPa 104,1MPa
Fonte: O autor

Quadro 04 – Tensões cisalhantes.
Perfil Tensão admissível Tensão solicitante
Viga principal 132,8MPa 10,32MPa
Cabeceira 92,4MPa 12,7MPa
Fonte: O autor
Verificação do passo 8: Definição do trem-tipo da ponte rolante, são os esforços máximos
que reagem nas rodas da cabeceira, devido a solicitação vertical, horizontal transversal e
horizontal longitudinal, de acordo com as equações (8), (9) e (10). O quadro 05 informa os
resultados obtidos.
Quadro 05 – Trem-tipo de ponte rolante.
Tipo de esforços Forças
Reação vertical máxima na roda 31,4kN
Reação vertical média na roda 22,2kN
Reação vertical mínima na roda 3,76kN
Reação horizontal transversal 3,93kN
Reação horizontal longitudinal 37,7kN
Fonte: O autor
Verificação do passo 9: Esta etapa já foi abordada na metodologia, é a definição do grupo
ao qual pertencem os mecanismos, cruzando os dados da tabela 8, obtêm-se 1Am, com ciclo de
operação de até 4 horas por dia.
Verificação do passo 10: Aqui é realizado o dimensionamento do cabo de aço e dos
elementos que compõem o sistema de elevação, tambor enrolador e polias. O tipo construtivo
de ramais dos cabos de aço determinam os esforços solicitantes em cada cabo, fazendo com que
as cargas sejam repartidas. Para esse estudo será adotado uma ramificação de cabos usualmente
chamada de quatro barra um, que é formada por uma polia fixa, duas polias móveis e um ponto
fixo, faz com que a força total aplicada à ponta do gancho seja dividida por quatro, um exemplo
desse tipo de jogo de cabos pode ser obervado na figura 7. Portanto a força máxima solicitante
no cabo de aço de acordo com a equação (12) é 13,02kN, e seu diâmetro é verificado pela
equação (11), sendo de 0,01011m, é adotado um cabo de diâmetro comercial, de acordo com o
catálogo de cabos de aço (CIMAF, 2012), de 0,0115m, com construção 6x41WS, alma de fibra
com tensão de ruptura de 81,13kN, o que atende o fator de segurança mínimo para pontes
rolantes. O diâmetro mínimo do tambor e das polias são obtidos pela equação (13) em conjunto
com as tabelas 10 e 11, os resultados são apresentados no quadro 06.
Quadro 06 – Dimensões tambor e polias.
Item Dimensões
Tambor enrolador 0,184m
Cabeceira 0,207m
Fonte: O autor

Figura 7 – Talha de cabo de aço
Fonte: Talhas Lift (2017)
Verificação do passo 11: Esta etapa define o diâmetro da roda da ponte rolante e qual
trilho deve ser usado, de acordo com a inequação (14), a pressão limite de contato do material
da roda levando em consideração a tabela 12 deve ser maior que fatores relacionados a força
média aplicada a ela, seu diâmetro e a largura do trilho, selecionando uma roda com
circunferencia de 0,25m, com material SAE1045 laminado a quente que segundo (NORTON,
2011), tem tensão de ruptura de 565MPa, e usando um trilho TR25 que possui as dimensões
conforme figura 8, obtem-se a seguinte comparação 0,21≤0,54, portanto a inequação atende os
requisitos mínimos da norma NBR8400.
Figura 8 – Dimensões trilho TR25
Fonte: Brasil trilhos (2021)
Verificação do passo 12: Seleção do rolamento da roda de acordo com o método de
dimensionamento da NSK rolamentos (2017), a ponte rolante será constituída por um par de
rolamento em cada roda e deve ser verificada as equações (15), (16), (17) e (18) a fim de analisar
a força resistente e a vida útil do elemento. Como já determinada a carga máxima em cada roda,
o rolamento analisado será o 6310, as características de dimensionamento são mostradas no
quadro 07 e atendem os requisitos mínimos.

Quadro 07 – Características de dimensionamento do rolamento.
Verificações Valores
Carga atuante no rolamento 31,4kN
Carga estática do par de rolamentos 76,0kN
Vida útil mínima 2,268x10^7s
Vida útil calculada 2,7025x10^7s
Fonte: O autor
Verificação do passo 13: Seleção dos motores e redutores para o movimento de elevação,
de acordo com o passo 13, a potência necessária para o sistema pode ser obtida pela equação
(19), resultando um valor de 5,67kW, portanto como deve-se adotar um padrão comercial é
necessário que selecione o próximo motor na escala de potência, sendo de 7,35kW. A equação
(20) fornece qual a rotação do tambor enrolador, como o motor adotado será de 4 pólos síncrono
de 1800rpm (WEG, 2021), então será de 41,5rpm com redução necessária de 43,4. As
informações do conjunto selecionado são descritas no quadro 08.
Quadro 08 – Características motor e redutor sistema de elevação.
Informações de projeto Dados do técnicos Fabricante
Potência do motor de elevação 7,35kw WEG
Número de pólos do motor 4 WEG
Rotação do motor 1800rpm WEG
Redução 41,37 IBR
Fator de serviço do redutor 2,8 IBR
Modelo do redutor IBRX113 IBR
Fonte: O autor
Para o sistema de translação serão utilizados 2 conjuntos, um de cada lado da cabeceira,
a potência necessária será de acordo com a equação (24), o método de escolha é análogo ao da
seleção do sistema de elevação, os resultados são apresentados no quadro 09.
Quadro 09 – Caracteristicas motor e redutor sistema de translação.
Potência do motor de elevação 1,1kW WEG
Redução 40 IBR
Modelo do redutor IBRQ 075 IBR
Fonte: O autor

Não foi definido o tamanho da roda do conjunto trolley talha, pois não é o intuito
dimensionar seus elementos, porém para determinar o motor de direção é necessário conhecer
seu diâmetro então a cargo de dimensionamento será estabelecido que seu valor é de 0,15m,
assim é possível determinar sua rotação e redução necessárias para realizar o movimento de
direção, que são respectivamente 32rpm com uma redução de 1:56,25, necessitando de uma
potência de 0,375kW sendo necessário ser utilizado portanto o motor de 0,735kW, a direção
será composta por apenas um conjunto e suas informações estão no quadro 10.
Quadro 10 – Caracteristicas motor e redutor sistema de direção.
Potência do motor de elevação 0,735kW WEG
Redução 50 IBR
Modelo do redutor IBRQ 075 IBR
Fonte: O autor
A cargo de análise todos os elementos que compõe a ponte rolante devem ser modelados
em software CAD, a fim de se obter resultados mais precisos com relação as massas que compõe
o equipamento. No quadro 11 é apresentado de forma detalhada todas as características da ponte
rolante.
Quadro 11 – Caracteristicas ponte rolante.
Caracteristicas Dados do técnicos
Capacidade da ponte rolante 49,050kN
Peso da ponte rolante sem trolley e talha 15,460kN
Peso do trolley talha 6,867kN
Peso total 22,327kN
Vão da ponte rolante 12 m
Velocidade de translação 0,66m/s
Velocida de direção 0,25m/s
Velocidade de elevação 0,1m/s
Potência do motor de translação 2x 1,1kW
Potência do motor de direção 0,735kW
Potência do motor de elevação 7,35kW
Fonte: O autor
5 CONCLUSÃO
O presente trabalho concluiu com sucesso de forma sistematizada o dimensionamento
dos elementos principais que compõe uma ponte rolante, sendo eles: viga principal, cabeceira,

sistema de elevação composto por cabo, polias e tambor enrolador, motores e redutores de todos
os movimentos, abordando a norma NBR8400 a fim de enquadrar o equipamento, esta que foi
fundamental para a definição das partes dimensionadas. O foco do trabalho foi desenvolver de
forma fácil e gradual como deve ser realizado o dimensionamento desses elementos, para que
qualquer pessoa que tenha acesso a este artigo possa também projetar este equipamento, seus
cálculos foram realizados com o auxilio de planilhas automatizadas para reduzir o tempo de
execução das etapas propostas, a principal dificuldade encontrada é quanto a falta de
informações nas premissas de projeto relacionada ao peso do conjunto trolley talha,
necessitando que sejam estimados o que requer uma certa experiencia do projetista.
O projeto básico ao qual foi idealizado esse artigo é composto por um trolley motorizado
que realiza o movimento de direção, a ele é acoplada a talha que tem função de realizar a
elevação da carga que basicamente é um guincho motorizado, interligado a um jogo de cabos e
polias onde obtem-se velocidades e torque pretendidos, esse conjuto conhecido como trolley e
talha é montado na aba inferior da viga principal da ponte rolante, que por sua vez é composta
por duas cabeceiras motorizadas montadas sobre uma estrutura chamada de caminho de
rolamento, este que cobre a área útil de um galpão industrial.
A NBR8400 de 1984 é de total valia para esse artigo, através dela são definidos todas as
tensões admissíveis para dimensionar os elementos estruturais que compõe o equipamento além
de parâmetros e exemplos, os livros Resistência dos materiais de R.C. Hibeller 7º edição e
Projetos de máquinas uma abordagem integrada 4º edição de Robert L. Norton, servem como
conteúdo base para o profundo entendimento do comportamento dos materiais que compõe e
estruturam esse assunto.
Como sugestão para trabalhos futuros que contém pouco material de pesquisa:
Dimensionamento da estrutura que sustenta uma ponte rolante; projeto estrututal da viga
principal de uma ponte rolante em formato caixão; modelagem e dimensionamento do conjunto
trolley talha.
6 REFERÊNCIAS
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FEUP, 2016.
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estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. Rio de Janeiro, 2008.
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Disponivel em: https://www.brevil.ind.br/post/11/como-os-equipamentos-da-brevil-podem-
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engenharia mecânica. 8° ed. Porto Alegre; AMGH. 2011.
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rolante para o núcleo de automação e processos de fabricação (NAFA). Santa Maria,
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manuseio e transporte de cargas – ponte rolante – aplicação não-siderúrgica. Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2000.

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