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Palavras-chave: Pontes rolantes. Guindastes 108 páginas
NBR 8400MAR 1984
Cálculo de equipamento para
levantamento e movimentação de
cargas
Sumário
1 Objetivo
2 Documentos complementares
3 Definições
4 Símbolos literais
5 Estruturas
6 Mecanismos
7 Compatibilização entre grupos de estruturas e de
mecanismos
ANEXO A - Exemplos de classificação dos equipamentos
e seus componentes mecânicos
ANEXO B - Cálculos das solicitações devidas às acele-
rações dos movimentos horizontais
ANEXO C -Execução das junções por meio de parafusos
de alta resistência com aperto controlado
ANEXO D -Tensões nas junções soldadas
ANEXO E - Verificação dos elementos de estrutura sub-
metidos à flambagem
ANEXO F - Verificação dos elementos de estrutura sub-
metidos à flambagem localizada
ANEXO G -Verificação dos elementos de estrutura sub-
metidos à fadiga
ANEXO H -Determinação das tensões admissíveis nos
elementos de mecanismos submetidos à fa-
diga
ANEXO I - Considerações sobre determinação dos diâ-
metros mínimos de enrolamento de cabos
1 Objetivo
1.1 Esta Norma fixa as diretrizes básicas para o cálculo
das partes estruturais e componentes mecânicos dos equi-
pamentos de levantamento e movimentação de cargas,
independendo do grau de complexidade ou do tipo de
serviço do equipamento, determinando:
a) solicitações e combinações de solicitações a se-
rem consideradas;
b) condições de resistência dos diversos componen-
tes do equipamento em relação às solicitações
consideradas;
c) condições de estabilidade a serem observadas.
1.2 Esta Norma não se aplica a guindastes montados so-
bre pneus ou lagartas.
2 Documentos complementares
Na aplicação desta Norma é necessário consultar:
NBR 5001 - Chapas grossas de aço carbono para
vaso de pressão destinado a trabalho a temperaturas
moderada e baixa - Especificação
NBR 5006 - Chapas grossas de aço carbono de baixa
e média resistência mecânica para uso em vasos de
pressão - Especificação
NBR 5008 - Chapas grossas de aço de baixa liga e
alta resistência mecânica, resistente à corrosão
atmosférica, para usos estruturais - Especificação
NBR 6648 - Chapas grossas de aço-carbono para
uso estrutural - Especificação
ISO R-148 - Essai de choc pour I'acier sour aprouvêtte
bi appuyée (entaille ENV)
Origem: ABNT 04:010.01-002/1983
CB-04 - Comitê Brasileiro de Mecânica
CE-04:010.01 - Comissão de Estudo de Pontes Rolantes
NBR 8400 - Cranes and lifting appliances - Basic calculation for structures and
components - Procedure
Descriptors: Cranes. Lifting
Esta Norma incorpora as Erratas nº 1, 2 e 3
Procedimento
Cópia não autorizada
2 NBR 8400:1984
DIN 17100 - Allgemeine baustähle; Gütevorschriften
ASTM A 36 - Structural steel
ASTM A 283 - Low and intermediate tensile strength
carbon steel plates of structural quality
ASTM A 284 - Low and intermediate tensile strength
carbon silicon steel plates for machine parts and
general construction
ASTM A 285 - Pressure vessel plates, carbon steel,
low and intermediate tensile strength
ASTM A 440 - High strength structural steel
ASTM A 441 - High strength low alloy structural
manganese vanadium steel
ASTM A 516 - Pressure vessel plates, carbon steel,
for moderate and Iower temperature service
3 Definições
Para os efeitos desta Norma são adotadas as definições
de 3.1 a 3.9.
3.1 Carga útil
Carga que é sustentada pelo gancho ou outro elemento
de içamento (eletroímã, caçamba, etc.).
3.2 Carga de serviço
Carga útil acrescida da carga dos acessórios de içamento
(moitão, gancho, caçamba, etc.).
3.3 Carga permanente sobre um elemento
Soma das cargas das partes mecânicas, estruturais e
elétricas fixadas ao elemento, devidas ao peso próprio
de cada parte.
3.4 Serviço intermitente
Serviço em que o equipamento deve efetuar deslocamen-
tos da carga com numerosos períodos de parada durante
as horas de trabalho.
3.5 Serviço intensivo
Serviços em que o equipamento é quase permanente-
mente utilizado durante as horas de trabalho, sendo os
períodos de repouso muito curtos; é particularmente o
caso dos equipamentos que estão incluídos em um ciclo
de produção, devendo executar um número regular de
operações.
3.6 Turno
Período de 8 h de trabalho.
3.7 Translação
Deslocamento horizontal de todo o equipamento.
3.8 Direção
Deslocamento horizontal do carro do equipamento.
3.9 Orientação
Deslocamento angular horizontal da lança do equipa-
mento.
4 Símbolos literais
A - Designação genérica de área, em m2
Ar
- Superfície real exposta ao vento (diferença entre a
superfície total e a superfície vazada)
At
- Superfície total exposta ao vento (soma da superfície
real com a superfície vazada)
a - Distância entre eixos
B - Distância entre faces (ver Figura 4)
b - Largura útil do boleto de um trilho, em mm
C - Coeficiente aerodinâmico
C' - Coeficiente aerodinâmico global
c - Classe de partida dos motores
c1
- Coeficiente aplicado à pressão limite em uma roda,
sendo função da rotação da mesma
c2
- Coeficiente aplicado à pressão limite em uma roda,
sendo função do grupo a que pertence o mecanismo
ca
- Constante de aproveitamento do motor
cr
- Coeficiente de redução para frenagem elétrica
D - Diâmetro de polia, em mm
De
- Diâmetro de enrolamento sobre as polias e tambores
medidos a partir do eixo do cabo
Dr
- Diâmetro de uma roda
d. - Designação genérica para os diâmetros
dc
- Diâmetro externo do cabo de aço, em mm
dn
- Diâmetro nominal do parafuso, em mm
e - Designação genérica de espessura
F - Designação genérica de carga
f - Freqüência de Iigação admissível
Fp
- Forças paralelas ao plano de junção de uma união
aparafusada
Fr
- Carga média sobre uma roda
Fs
- Carga de serviço, em N
Cópia não autorizada
NBR 8400:1984 3
Ft
- Esforço de tração nominal a ser introduzido no
parafuso, em daN
Fu
- Carga útil
Fw
- Força devida à ação do vento, em N
Fpa
- Força admissível paralela ao plano de junção de
uma união aparafusada
Fmáx.
- Carga máxima
FS - Coeficiente de segurança em relação às tensões
críticas
FSe
- Coeficiente de segurança em relação ao limite
de escoamento
FSp
- Coeficiente de segurança em relação às forças
paralelas ao plano de uma junção aparafusada
FSN
- Coeficiente de segurança em relação às forças
normais ao plano de uma junção aparafusada
FSr
- Coeficiente de segurança em relação à ruptura
f - Folga lateral entre a superfície de rolamento da
roda e o boleto do trilho (ver Figura 16)
2
iGD - Soma das inércias das massas móveis em trans-
lação e em rotação referidas à rotação norninal
do motor
2
mGD - Inércia do rotor do motor
g - Profundidade total do gorne de uma polia menos
o raio do gorne, em mm
H1
- Coeficiente que incide sobre o diâmetro de enro-
lamento dos cabos sobre polias e tambores e é
função do grupo a que pertence o mecanismo
H2
- Coeficiente que incide sobre o diâmetro do enro-
lamento dos cabos sobre polias e tambores, e é
função do próprio sistema de polia e dos tambo-
res
h - Altura de uma viga
J - ReIação entre a inércia total do mecanismo liga-
do ao eixo motor e a inércia do motor
K - Média cúbica
Kf
- Coeficiente de concentração de tensões obtidas
em ensaio
Kσ
- Coeficiente de flambagem em casos de compres-
são ou flexão
Kτ
- Coeficiente de flambagem em casos de cisalha-
mento puro
K - Coeficiente de enchimento dos cabos de aço
l - Largura total do boleto de um trilho (ver Figu-
ra 16)
M - Designação genérica de torque
Mm
- Torque médio de um motor elétrico
Ma
- Torque de aperto a ser aplicado a um parafuso,
em m.daN
Mx
- Coeficiente de majoração aplicável ao cálculo
das estruturas
M1
- Torque no eixo do motor necessário para manu-
tenção de um movimento horizontal, em N.m
m - Número de planos de atrito
N - Força de tração perpendicular ao plano de junção
de uma união aparafusada
Na
- Força de tração admissível perpendicular ao pla-
no de junção de uma união aparafusada
Nx
- Número convencional de ciclos de classes de
utilização do mecanismo
n - Rotação nominal de um motor, em rpm
np
- Número de partidas completas por hora
ni
- Número de impulsões ou de partidas incompletas
nf
- Número de frenagens
Pm
- Potência média de um motor elétrico em movi-
mentos horizontais, em kW
P1
- Potência necessária de um motor elétrico para a
manutenção de um movimento horizontal, em kW
P2
- Potência necessária de um motor elétrico para o
movimento de levantamento, em kW
Pa
- Pressão aerodinâmica, em N/m2
Pd
- Pressão diametral sobre as paredes dos furos
Plim
- Pressão limite sobre uma roda
p - Fração da carga máxima (ou da tensão máxima)
pmín.
- Fração mínima da carga máxima (ou da tensão
máxima)
Q - Coeficiente para determinação do diâmetro dos
cabos de aço
q - Coeficiente que depende do grupo em que está
classificado no mecanismo
R - Relação entre tensão mínima e tensão máxima
na verificação a fadiga
r - Raio do boleto do trilho (ver Figura 16)
rt
- Coeficiente determinando as reações transver-
sais devidas ao rolamento das rodas
S - Designação genérica de solicitação
Cópia não autorizada
4 NBR 8400:1984
SA
- Solicitação devida ao vento sobre uma super-
fície
SG
- Solicitação devida ao peso próprio
SH
- Solicitação devida aos movimentos horizontais
SI
- Solicitação parcial constante
SL
- Solicitação devida à carga de serviço
SM
- Solicitação devida a torques dos motores e
freios sobre mecanismo
SR
- Solicitação devida às reações não equilibradas
por torques
ST
- Solicitação devida a choques
SV
- Solicitação devida à carga de vento e aos movi-
mentos horizontais, multiplicada por ψ
SW
- Solicitação devida ao vento limite de serviço
SW8
- Solicitação devida a um vento que exerce pres-
são de 8 daN/mm2
SW25
- Solicitação devida a um vento que exerce pres-
são de 25 daN/mm2
SWmáx.
- Solicitação devida a um vento máximo com o
equipamento fora de serviço
SMA
- Solicitação SM
devida a acelerações e frena-
gens
SMCmáx.
- Solicitação SM
devida ao torque máximo do mo-
tor
SMF
- Solicitação SM
devida ao atrito
SMG
- Solicitação SM
devida ao içamento de cargas
móveis do equipamento, com exceção da carga
de serviço
SML
- Solicitação SM
devida ao içamento da carga em
serviço
SMW
- Solicitação SM
devida ao efeito do vento limite
de serviço
SRA
- Solicitação SR
devida a acelerações e frena-
gens
SRG
- Solicitação SR
devida ao peso próprio de ele-
mentos atuando sobre a peça considerada
SRL
- Solicitação SR
devida à carga de serviço
SMW8
- Solicitação SM
devida a um vento que exerce
pressão de 8 daN/mm2
SMW25
- Solicitação SM
devida a um vento que exerce
pressão de 25 daN/mm2
SRW8
- Solicitação SR
devida a um vento que exerce
pressão de 8 daN/mm2
SRW25
- Solicitação SR
devida a um vento que exerce
pressão de 25 daN/mm2
SRWmáx.
- Solicitação SR
devida ao verto máximo com o
equipamento fora de serviço
si
e sf
- Coeficientes fixados pelo fabricante do motor,
que dependem do tipo do motor, do gênero de
frenagem elétrica adotada, etc.
T - Esforço máximo de tração nos cabos de aço,
em daN
Ta
- Esforço de tração limite admissível
Tp
- Esforço de tração em um parafuso após ter rece-
bido aperto
t - Designação genérica de tempo
Tc
- Tempo de funcionamento de um mecanismo
durante um ciclo
te
- Tempo total de utilização efetiva do equipamen-
to
tm
- Tempo médio de funcionamento diário estimado
ts
- Duração média de um ciclo de manobra com-
pleto
V - Vão de uma viga de uma ponte ou pórtico rolan-
te
v - Velocidade linear
vL
- Velocidade de elevação da carga, em m/s
vt
- Velocidade de translação
vw
- Velocidade do vento, em m/s
WS
- Carga de serviço
Wi
- Diferença entre a carga de serviço e a carga útil
Wu
- Carga útil içada
y - Perda na cablagem do cabo de aço
Z - Índice de avaliação genérico
Zp
- Coeficiente de segurança prática dos cabos
Zt
- Coeficiente de segurança teórica dos cabos
αi - Relação entre o tempo de funcionamento do
período de aceleração e o tempo total de funcio-
namento de um mecanismo
β - Ângulo do gorne da polia em relação ao plano
médio da mesma
Γ - Relação (Fs
- Fu
)/Fs
γ - Relação entre a solicitação a que é submetido
o mecanismo para movimentar-se sem vento e
a solicitação total SMmáx.
II
Cópia não autorizada
NBR 8400:1984 5
∆ - Relação entre Fu
e Fs
, ou seja, Fu
/Fs
δ - Coeficiente de majoração para verificação à fa-
diga nos mecanismos
ε - Desvio lateral do cabo em relação ao plano mé-
dio da polia, em mm
η - Rendimento total do mecanismo
θ - Relação das tensões de borda
λ - Coeficiente de esbeltez
µ - Coeficiente de atrito
ξ - Coeficiente que determina as reações transver-
sais devidas ao rolamento
ρ1 - Coeficiente de sobrecarga do ensaio dinâmico
ρ2 - coeficiente de sobrecarga do ensaio estático
σ - Designação genérica de tensão
σG
- Tensão resultante das solicitações devidas ao
peso próprio
σV
- Tensão resultante das solicitações variáveis
σa
- Tensão admissível à tração ou compressão
σaf
- Tensão admissível à fadiga
σc
- Tensão de compressão
σe
- Limite de escoamento
σf
- Tensão de flexão
σfa
- Tensão limite de resistência à fadiga
σi
- Tensão ideal à flambagem localizada
σr
- Limite de ruptura
σt
- Tensão de tração
σw
- Tensão alternada
σx
- Tensão normal ao plano yz nos esforços combi-
nados
σy
- Tensão normal ao plano xz nos esforços combi-
nados
σe0,2
- Limite convencional do escoamento a 0,2% de
alongamento percentual
σa52
- Tensão admissível do aço de 52 daN/mm2
σe52
- Tensão de escoamento do aço de 52 daN/mm2
σr52
- Tensão de ruptura do aço de 52 daN/mm2
σcg
- Tensão de compressão entre roda e trilho
σcp
- Tensão de comparação
σcr
- Tensão crítica
σmáx.
- Tensão máxima
σE
cr - Tensão crítica de Euler
σ v
cr - Tensão crítica de flambagem
σmín.
- Tensão mínima
σ90%
- Tensão correspondente a 90% de vida nos cor-
pos-de-prova ensaiados à fadiga
τ - Tensão de cisalhamento
τa
- Tensão de cisalhamento admissível
τxy
- Tensão de cisalhamento agindo no plano nor-
mal à direção de σx
(ou σy
)
τ v
cr - Tensão de cisalhamento crítica de flambagem
τmáx.
- Tensão máxima
τmín.
- Tensão mínima
φ - Coeficiente de redução
ψ - Coeficiente dinâmico a ser aplicado à solicitação
devida à carga de serviço
ω - Coeficiente de flambagem que depende da es-
beltez da peça
5 Estruturas
5.1 Classificação da estrutura dos equipamentos
As estruturas dos equipamentos serão classificadas em
diversos grupos, conforme o serviço que irão executar, a
fim de serem determinadas as solicitações que deverão
ser levadas em consideração no projeto. Para determina-
ção do grupo a que pertence a estrutura de um equipa-
mento, são levados em conta dois fatores:
a) classe de utilização;
b) estado de carga.
5.1.1 Classe de utilização da estrutura dos equipamentos
A classe de utilização caracteriza a freqüência de utiliza-
ção dos equipamentos. Não se podendo classificar a es-
trutura dos equipamentos em função de seus diversos ci-
clos de manobras, convencionou-se classificá-la em fun-
ção da utilização do movimento de levantamento, defi-
nindo-se quatro classes de utilização, conforme a Tabe-
la 1, que servem de base para o cálculo das estruturas.
Para cada uma destas classes estipula-se um número to-
tal teórico de ciclos de levantamento que o equipamento
deverá efetuar durante sua vida. Estes números de ciclos
de levantamento constantes na Tabela 1 servem de base
para a determinação do número de ciclos de variações
Cópia não autorizada
6 NBR 8400:1984
Tabela 2 - Estados de carga
Estado de carga Definição Fração mínima da carga máxima
0 (muito leve) Equipamentos levantando excepcionalmente P = 0
a carga nominal e comumente cargas muito
reduzidas
1 (leve) Equipamentos que raramente levantam a carga P = 1/3
nominal e comumente cargas de ordem de 1/3 da
carga nominal
2 (médio) Equipamentos que freqüentemente levantam a P = 2/3
carga nominal e comumente cargas
compreendidas entre 1/3 e 2/3 da carga nominal
3 (pesado) Equipamentos regularmente carregados com a P = 1
carga nominal
5.2 Classificação dos elementos da estrutura do
equipamento
Para determinação das tensões a serem levadas em
consideração no projeto dos elementos da estrutura, estes
são classificados em grupos, seguindo os mesmos princí-
pios já apresentados para a estrutura dos equipamentos.
Para a determinação do grupo a que pertence um ele-
mento, são levados em conta dois fatores:
a) classe de utilização;
b) estado de tensões.
5.2.1 Classe de utilização dos elementos da estrutura
São idênticas às da classificação da estrutura dos equi-
pamentos (ver Tabela 1).
5.2.2 Estado de tensões
Os estados de cargas indicados em 5.1.2 não correspon-
dem aos estados de tensões de todos os elementos da
estrutura do equipamento. Alguns elementos podem ficar
submetidos a estados de tensões menores ou maiores
que os impostos pelas cargas levantadas. Estes estados
de tensões são convencionalmente definidos de modo
análogo ao dos estados das cargas, segundo as defini-
ções da Tabela 3, com os mesmos diagramas da Figu-
ra 1, porém p representando uma fração de tensão má-
xima, ou seja, σ/σmáx.
.
de tensões, em um elemento da estrutura, ou um elemento
não giratório dos mecanismos, na verificação à fadiga.
Notas: a) Este número de ciclos de variações de tensões pode
ser superior, igual ou inferior ao número de ciclos de
levantamento. Leva-se em conta esta observação para
a determinação do grupo de elemento na verificação à
fadiga.
b) Em caso algum estes números convencionais de ciclos
podem ser considerados como garantia da vida do
equipamento.
c) Considera-se que um ciclo de levantamento é iniciado
no instante em que a carga é içada e termina no
momento em que o equipamento está em condições
de iniciar o levantamento seguinte.
5.1.2 Estado de carga
O estado de carga caracteriza em que proporção o equi-
pamento levanta a carga máxima, ou somente uma carga
reduzida, ao longo de sua vida útil. Esta noção pode ser
ilustrada por diagramas que representam o número de
ciclos para os quais uma certa fração p da carga máxima
(F/Fmáx.
) será igualada ou excedida ao longo da vida útil
do equipamento, caracterizando a severidade de serviço
do mesmo. Consideram-se, na prática, quatro estados
convencionais de cargas, caracterizados pelo valor de p.
Estes quatro estados de carga estão definidos na Tabe-
la 2 e representados pelos diagramas da Figura 1.
Tabela 1 - Classes de utilização
Numero convencional de
ciclos de levantamento
Utilização ocasional não regular, seguida de longos períodos
de repouso
B Utilização regular em serviço intermitente 2,0 x 105
C Utilização regular em serviço intensivo 6,3 x 105
Utilização em serviço intensivo severo, efetuado, por exemplo,
em mais de um turno
Classe de utilização Freqüência de utilização do movimento de levantamento
A 6,3 x 104
D 2,0 x 106
Cópia não autorizada
NBR 8400:1984 7
Figura 1-a) - Classe de utilização A 6,3 . 104
ciclos Figura 1-b) - Classe de utilização B 2 . 105
ciclos
Figura 1-d) - Classe de utilização D 2 . 106
ciclosFigura 1-c) - Classe de utilização C 6,3 . 105
ciclos
Nota: O eixo das ordenadas (p) representa F/Fmáx. no caso apresentado em 5.1.2 e σ/σmáx. no caso apresentado em 5.2.2.
Figura 1 - Diagrama de estados de cargas (ou estados de tensões)
5.3 Classificação em grupos da estrutura dos
equipamentos e seus elementos
A partir das classes de utilização e dos estados de cargas
levantadas (ou dos estados de tensões para os elemen-
tos), classificam-se as estruturas ou seus elementos em
seis grupos, conforme a Tabela 4. No Anexo A é exempli-
ficada a classificação de um equipamento.
5.4 Classificação das estruturas em grupos
Os diversos grupos indicados na Tabela 4 classificam a
estrutura para os equipamentos como um conjunto e de-
terminam o valor do coeficiente da majoração Mx
, que por
sua vez caracteriza o dimensionamento da estrutura.
Entretanto, para os cálculos de fadiga, não é sempre pos-
sível utilizar o grupo do equipamento como critério único
para a verificação de todos os elementos da estrutura, pois
o número de ciclos de solicitação e os estados de tensões
podem, para certos elementos, ser sensivelmente
diferentes da classe de utilização e dos estados de carga
do equipamento; nestes casos deve-se determinar para
tais elementos o grupo a ser utilizado na verificação à fadiga.
5.5 Solicitações que interferem no cálculo da estrutura
do equipamento
O cálculo da estrutura do equipamento é efetuado determi-
nando-se as tensões atuantes na mesma durante o seu
funcionamento. Estas tensões são calculadas com base
nas seguintes solicitações:
a) principais exercidas sobre a estrutura do equi-
pamento suposto imóvel, no estado de carga mais
desfavorável (ver 5.5.1);
b) devidas aos movimentos verticais;
c) devidas aos movimentos horizontais;
d) devidas aos efeitos climáticos;
e) diversas.
Cópia não autorizada
8 NBR 8400:1984
Tabela 3 - Estados de tensões de um elemento
Estado de tensões Definição Fração mínima de tensão máxima
0 (muito leve) Elemento submetido excepcionalmente à sua P = 0
tensão máxima e comumente a tensões muito
reduzidas
1 (leve) Elemento submetido raramente à sua tensão P = 1/3
máxima, mas comumente a tensões da ordem
de 1/3 da tensão máxima
2 (médio) Elemento freqüentemente submetido à sua tensão P = 2/3
máxima e comumente a tensões compreendidas
entre 1/3 a 2/3 da tensão máxima
3 (pesado) Elemento regularmente submetido à sua tensão P = 1
máxima
Tabela 4 - Classificação da estrutura dos equipamentos (ou elementos da estrutura) em grupos
Estado de cargas (ou estado Classe de utilização e número convencional de ciclos de
de tensões para um elemento) levantamento (ou de tensões para um elemento)
A B C D
6,3 x 104
2,0 x 105
6,3 x 105
2,0 x 106
0 (muito leve) 1 2 3 4
P = 0
1 (leve) 2 3 4 5
P = 1/3
2 (médio) 3 4 5 6
P = 2/3
3 (pesado) 4 5 6 6
P = 1
5.5.1 Solicitações principais
As solicitações principais são:
a) as devidas aos pesos próprios dos elementos, SG
;
b) as devidas à carga de serviço, SL
.
Os elementos móveis são supostos na posição mais
desfavorável. Cada elemento de estrutura é calculado
para uma determinada posição do equipamento, cujo
valor da carga levantada (compreendida entre 0 e a carga
de serviço) origina, no elemento considerado, as tensões
máximas. Em certos casos a tensão máxima pode corres-
ponder à ausência de carga de serviço.
5.5.2 Solicitações devidas aos movimentos verticais
As solicitações devidas aos movimentos verticais são pro-
venientes do içamento relativamente brusco da carga de
serviço, durante o levantamento, e de choques verticais
devidos ao movimento sobre o caminho de rolamento.
Nas solicitações devidas ao levantamento da carga de
serviço, levam-se em conta as oscilações provocadas
pelo levantamento brusco da carga, multiplicando-se as
solicitações devidas à carga de serviço por um fator cha-
mado coeficiente dinâmico (ψ). O valor do coeficiente dinâ-
mico a ser aplicado à solicitação devida à carga de serviço
é dado na Tabela 5.
5.5.2.1 Para certos equipamentos, as solicitações devidas
ao peso próprio e as devidas à carga de serviço são de
sinais contrários e convém, nestes casos, comparar a
solicitação do equipamento em carga, aplicando o
coeficiente dinâmico à carga de serviço, com a solicitação
do equipamento em vazio, levando em conta as oscilações
provocadas pelo assentamento de carga, ou seja:
a) determinar a solicitação total no assentamento da
carga pela expressão:
ψ
2
1)-(
S-S LG
b) comparar com a solicitação do equipamento em
carga determinada pela expressão:
SG
+ ψSL
c) utilizar para os cálculos o valor mais desfavorável.
Cópia não autorizada
NBR 8400:1984 9
de utilização do equipamento e as velocidades a serem
atingidas. Deduz-se o valor da aceleração, a qual serve
para o cálculo do esforço horizontal conforme as massas
a movimentar. Se os valores das velocidades e das ace-
lerações não são estabelecidos pelo usuário, poderão
ser escolhidos, a título indicativo, os tempos de aceleração
em função das velocidades a atingir conforme as seguin-
tes condições de utilização:
a) equipamentos de velocidade lenta média, porém
devendo percorrer um longo curso;
b) equipamentos de velocidade média e alta em
aplicações comuns;
c) equipamentos de alta velocidade com fortes
acelerações.
Nota: No caso c), deve-se quase sempre motorizar todas as
rodas.
A Tabela 6 fornece os valores de tempos de aceleração e
acelerações recomendadas para estas três condições. O
esforço horizontal a considerar deve ser no mínimo de
1/30 da carga sobre as rodas motoras e no máximo 1/4
desta carga. No caso de movimentos de orientação e de
levantamento da lança, o cálculo é efetuado considerando
o momento acelerador ou desacelerador que se exerce
no eixo do motor dos mecanismos. O valor das acelera-
ções depende do equipamento; na prática escolhe-se
uma aceleração na ponta de lança, podendo variar entre
0,1 m/s2
e 0,6 m/s2
conforme a rotação e o raio da lança,
de maneira a obter tempos de aceleração da ordem de
5 s a 10 s nos casos comuns. No Anexo B é apresentado
um método para o cálculo dos efeitos de aceleração dos
movimentos horizontais.
5.5.3.2 Efeitos da força centrífuga
Os efeitos da força centrífuga são levados em considera-
ção nos guindastes, devido ao movimento de orientação.
Na prática, basta determinar o esforço horizontal na ponta
da lança, resultante da inclinação do cabo que recebe a
carga. Em geral desprezam-se os efeitos da força centrífu-
ga nos demais elementos do equipamento.
5.5.3.3 Coeficiente que determina as reações transversais
devidas ao rolamento
O caso de reações horizontais transversais ocorre quando
duas rodas (ou dois truques) giram sobre um trilho, origi-
nando um movimento formado pelas forças horizontais
perpendiculares ao trilho. As forças componentes deste
momento são obtidas multiplicando-se a carga vertical
exercida nas rodas por um coeficiente (ξ), que depende
da relação entre o vão e a distância entre eixos
a
v (2)
. Os
valores deste coeficiente ξ, que determina as reações
transversais devidas ao rolamento, são dados na Figura 3.
Esta fórmula baseia-se no fato de que o coeficiente dinâ-
mico determina o valor da amplitude máxima das osci-
lações que se estabelecem na estrutura no momento de
levantamento da carga. A amplitude máxima destas osci-
lações tem para valor:
SL
(ψ - 1)
Quando se baixa a carga, admite-se que a amplitude da
oscilação que se forma na estrutura é a metade da provo-
cada no momento do levantamento. A Figura 2 mostra as
curvas de levantamento e de descida quando SL
e SG
são
de sinais contrários.
5.5.2.2 Pode-se estender a aplicação do coeficiente dinâ-
mico a outros equipamentos, como por exemplo os pórti-
cos com balanço, nos quais para a parte da viga principal
em balanço usa-se o coeficiente dinâmico dos guindastes
com lança; para a parte entre pernas, o coeficiente dinâ-
mico de pontes rolantes. O coeficiente dinâmico leva em
conta o levantamento relativamente brusco de carga de
serviço, que constitui o choque mais significativo. As soli-
citações devidas às acelerações ou desacelerações no
movimento de levantamento, assim como as reações ver-
ticais devidas à translação sobre caminhos de rolamento
corretamente executados(1)
, são desprezadas.
5.5.3 Solicitações devidas aos movimentos horizontais
As solicitações devidas aos movimentos horizontais são:
a) os efeitos da inércia devidos às acelerações ou
desacelerações dos movimentos de direção, de
translação, de orientação e de levantamento de
lança, calculáveis em função dos valores destas
acelerações ou desacelerações;
b) os efeitos de forças centrífugas;
c) as reações horizontais transversais provocadas
pela translação direta;
d) os efeitos de choque.
5.5.3.1 Efeitos horizontais devidos às acelerações ou
desacelerações
Os efeitos horizontais devidos às acelerações ou desa-
celerações são levados em consideração a partir das
acelerações ou desacelerações imprimidas nos elemen-
tos móveis, quando das partidas ou frenagens, calculan-
do-se as solicitações resultantes nos diferentes elementos
da estrutura. No caso de movimento de direção e transla-
ção, este cálculo efetua-se considerando um esforço hori-
zontal aplicado à banda de rodagem das rodas motoras,
paralelamente ao caminho de rolamento. Os esforços de-
vem ser calculados em função do tempo de aceleração
ou desaceleração, obtido conforme sejam as condições
(1)
Supõe-se que as juntas dos trilhos estejam em bom estado. Os inconvenientes apresentados por um mau estado do caminho de
rolamento são muito elevados nos equipamentos de levantamento tanto para a estrutura quanto para os mecanismos e se faz
necessário estabelecer, a princípio, que as juntas dos trilhos devem ser mantidas em bom estado. Nenhum coeficiente de choque
deve ser levado em consideração devido às deteriorações provocadas por juntas defeituosas. A melhor solução para os equipamentos
rápidos é a de soldar topo a topo os trilhos, a fim de suprimir completamente os choques devidos às passagens nas juntas.
(2)
Chama-se distância entre eixos a distância entre os eixos das rodas extremas ou, quando se trata de truques, a distância entre os
eixos das articulações na estrutura dos dois truques ou conjuntos de truques. Caso existam rodas de guias horizontais, a distância
entre eixos é a distância que separa os pontos de contato com o trilho entre duas rodas horizontais.
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Tabela 5 - Valores do coeficiente dinâmico ψψψψψ
Equipamento Coeficiente dinâmico Faixa de velocidade de
ψ elevação da carga (m/s)
1,15 0 < vL
≤ 0,25
Pontes ou pórticos rolantes 1 + 0,6 vL
0,25 < vL
< 1
1,60 vL
≥ 1
1,15 0 < vL
≤ 0,5
Guindaste com lanças 1 + 0,3 vL
0,5 < vL
< 1
1,3 vL
≥ 1
Nota: O coeficiente dinâmico é menor quando o esforço de levantamento se faz sobre um elemento de estrutura mais flexível, como no
caso de guindaste com lanças.
Figura 2 - Curva de levantamento e de descida quando SL
e SG
são de sinais contrários
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Tabela 6 - Tempos de aceleração e acelerações
Equipamentos de Equipamentos de alta
velocidade média e alta velocidade com fortes
(aplicações comuns) acelerações
Tempos Acelerações Tempos Acelerações Tempos Acelerações
de de de
aceleração aceleração aceleração
(m/s) (m/min) (s) (m/s2
) (s) (m/s2
) (s) (m/s2
)
4,00 240 - - 8,0 0,50 6,0 0,67
3,15 189 - - 7,1 0,44 5,4 0,58
2,50 150 - - 6,3 0,39 4,8 0,52
2,00 120 9,1 0,22 5,6 0,35 4,2 0,47
1,60 96 8,3 0,19 5,0 0,32 3,7 0,43
1,00 60 6,6 0,15 4,0 0,25 3,0 0,33
0,63 37,8 5,2 0,12 3,2 0,19 - -
0,40 24 4,1 0,098 2,5 0,16 - -
0,25 15 3,2 0,078 - - - -
0,16 9,6 2,5 0,064 - - - -
Velocidade a Equipamentos de
atingir velocidade lenta e média
Figura 3 - Coeficiente que determina as reações transversais devidas ao rolamento
5.5.3.4 Efeitos de choques contra batentes ou pára-choques
Os choques podem ocorrer:
a) na carga suspensa;
b) na estrutura.
Para choques ocorrendo na estrutura distinguem-se dois
casos:
a) quando a carga suspensa pode oscilar;
b) quando guias fixas impedem a oscilação (exemplo:
ponte empilhadeira).
No caso em que a carga suspensa pode oscilar não se
levam em consideração os efeitos de choque para veloci-
dades de deslocamento horizontal menores que 0,7 m/s.
Para as velocidades de deslocamento horizontais supe-
riores a 0,7 m/s, levam-se em conta reações provocadas
na estrutura pelos choques contra os pára-choques. Ad-
mite-se que o pára-choque é capaz de absorver a energia
cinética do equipamento (sem carga de serviço) a uma
fração da velocidade nominal de translação fixada em
0,7 vt
. Os esforços resultantes na estrutura são calculados
em função da desaceleração imposta pelo batente ao
equipamento. Para velocidades elevadas (superiores a
1 m/s), a utilização de dispositivos de frenagem (entrando
em ação com a aproximação das extremidades dos
caminhos de rolamento) é permitida, com a condição de
que a ação dos mesmos seja automática e imponha ao
equipamento desaceleração efetiva, reduzindo a veloci-
dade de translação para que se atinjam os batentes com
a velocidade reduzida prevista. Neste caso considera-se
como valor vt
para o cálculo do pára-choque a velocidade
reduzida obtida após frenagem (3)
. No caso em que a car-
ga suspensa não pode oscilar, verifica-se o efeito do amor-
tecimento da mesma maneira, entretanto levando-se em
conta o valor da carga de serviço. Quando o choque ocor-
re na carga suspensa, levam-se em consideração as soli-
citações provocadas por tal choque somente nos equipa-
mentos em que a carga é guiada rigidamente. O cálculo
destas solicitações pode ser feito considerando o esforço
horizontal, aplicado perpendicularmente à carga, capaz
de provocar basculamento sobre duas rodas do carro.
(3)
Utilizar sempre um dispositivo seguro e eficaz para prever o amortecimento antes do choque contra o batente.
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Tabela 7 - Valores da pressão aerodinâmica
Altura em relação Vento máximo
ao solo (equipamento fora de serviço)
Velocidade Pressão Velocidade Pressão
aerodinâmica aerodinâmica
(m) (m/s) (km/h) (N/m2
) (m/s) (km/h) (N/m2
)
0 a 20 20 72 250 36 130 800
20 a 100 42 150 1100
Mais de 100 46 165 1300
5.5.4 Solicitações devidas aos efeitos climáticos
As solicitações devidas aos efeitos climáticos são as resul-
tantes das seguintes causas:
a) ação do vento;
b) variação de temperatura.
5.5.4.1 A ação do vento depende essencialmente da forma
do equipamento. Admite-se que o vento possa atuar hori-
zontalmente em todas as direções. Esta ação é traduzida
pelos esforços de sobrepressão e de depressão cujos
valores são proporcionais à pressão aerodinâmica. A
pressão aerodinâmica é determinada pela fórmula:
1,6
v
P
2
w
a =
Onde:
vw
= velocidade do vento, em m/s
Para determinar os valores das pressões aerodinâmicas,
determina-se a velocidade do vento limite de serviço além
do qual qualquer utilização do equipamento deve cessar,
e a máxima velocidade do vento admitida para o cálculo
do equipamento fora de serviço. A velocidade do vento
limite deve ser prevista na direção mais desfavorável. A
Tabela 7 fornece os valores de pressão aerodinâmica
em função da altura, em relação ao solo, e das velocida-
des do vento. Em casos particulares em que ventos exce-
pcionais devem ser previstos, poderão ser impostas con-
dições mais desfavoráveis para a velocidade do vento
fora de serviço(4)
. O esforço devido à ação do vento em
uma viga é uma força cujo componente na direção do
vento é dado pela relação:
Fw
= CAPa
Onde:
A deve ser interpretada como sendo a superfície ex-
posta ao vento pela viga, isto é, a superfície da proje-
ção dos elementos constituintes da viga em um plano
perpendicular à direção do vento
C é o coeficiente aerodinâmico que depende da con-
figuração da viga e considera sobrepressão nas dife-
rentes superfícies
(4)
Não seria vantajoso aumentar o limite superior pela simples observação de uma aceleração, medida por um anemômetro, que
corresponde geralmente a uma rajada localizada que não pode colocar o equipamento em perigo. Os valores indicados na Tabela 7
decorrem da experiência e fornecem toda a segurança.
Pa
é a pressão aerodinâmica, em N/m2
Os valores do coeficiente aerodinâmico são dados na
Tabela 8.
Quando uma viga (ou parte de uma viga) é protegida
contra o vento pela presença de uma outra viga, deter-
mina-se o esforço do vento na viga (ou parte da viga) pro-
tegida, aplicando-se ao esforço calculado, conforme as
prescrições anteriores, um coeficiente de redução φ, cujos
valores são dados na Tabela 9 e na Figura 5.
Nota: Admite-se que a parte protegida da segunda viga é
delimitada pela projeção na direção do vento do contorno
da primeira viga sobre a segunda. O esforço do vento nas
partes externas a estas projeções é calculado sem a
aplicação do coeficiente de redução.
O coeficiente de redução depende das relações Ar
/At
e
B/h, sendo B a distância entre faces e h a altura da viga,
conforme indicado na Figura 4.
Quando, para as vigas em treliça, a relação Ar
/At
é superior
a 0,6, o coeficiente da redução é o mesmo que para uma
viga cheia. No caso particular das torres de seção quadra-
da, em treliças de perfilados, os cálculos são feitos apli-
cando-se à superfície dos componentes de uma das faces
um coeficiente aerodinâmico global, C’, dado pela ex-
pressão:
a) C’ = 1,6 (1 + φ), no caso de vento soprando perpen-
dicularmente à face considerada, ou
b) C’ = 1,76 (1 + φ), no caso de vento soprando diago-
nalmente à face considerada.
Nota: Nas fórmulas de C’ o coeficiente de redução, φ, é
determinado em função de Ar/At para
h
B
= 1.
A ação do vento sobre a carga suspensa é calculada
considerando-se a maior superfície que esta pode expor.
O esforço resultante é determinado tomando-se C = 1 pa-
ra valor do coeficiente aerodinâmico. Para cargas diver-
sas, inferiores a 250 kN, para as quais as superfícies ex-
postas ao vento não podem ser determinadas de modo
preciso, pode-se tomar, a título indicativo, os seguintes
valores de superfície:
a) 1m2
por 10 kN para a faixa até 50 kN;
b) 0,5 m2
por 10 kN para a faixa de 50 kN a 250 kN.
Vento limite de serviço
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5.5.4.2 As solicitações devidas às variações de tempera-
tura somente devem ser consideradas em casos particula-
res, entre os quais aquele em que os elementos não po-
dem se dilatar livremente. Neste caso toma-se como limite
de variação de temperatura:
- 10°C a + 50°C
5.5.5 Solicitações diversas
Para o dimensionamento de acessos e passadiços, cabi-
nas, plataformas, prevê-se como cargas concentradas:
a) 3000 N para acessos e passadiços de manuten-
ção, onde podem ser depositados materiais;
b) 1500 N para acessos e passadiços destinados
somente à passagem de pessoas;
c) 300 N de esforço horizontal nos guarda-corpos e
corrimãos.
5.6 Casos de solicitação
São previstos nos cálculos três casos de solicitações:
a) caso I - serviço normal sem vento;
b) caso II - serviço normal com vento limite de serviço;
c) caso III - solicitações excepcionais.
As diversas solicitações determinadas como indicado em
5.5 podem, em certos casos, ser ultrapassadas devido às
imperfeições de cálculo ou a imprevistos. Por esse motivo
leva-se ainda em conta um coeficiente de majoração (Mx
)
que depende do grupo no qual está classificado o equipa-
mento, que deve ser aplicado no cálculo das estruturas.
Os valores deste coeficiente de majoração, Mx
, são apre-
sentados em 5.7.
Tabela 8 - Valores de coeficiente aerodinâmico
Tipo de viga Croqui Relação Coeficiente aerodinâmico
(C)
Treliça composta - 1,6
por perfis
20
h
=
l
1,6
10
h
=
l
1,4
5
h
=
l
1,3
2
h
=
l
1,2
Viga de alma cheia ou
caixa fechada
110/Pd a ≤ 1,2
110/Pd a > 0,7
Elementos tubulares e
treliça composta por
tubos (d em m)
Nota: Os valores do coeficiente aerodinâmico podem ser diminuídos se ensaios em túneis de vento mostrarem que os valores da
tabela são demasiado elevados.
Figura 4 - Distância entre faces
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0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1
0,5 0,75 0,4 0,32 0,21 0,15 0,05 0,05 0,05
1 0,92 0,75 0,59 0,43 0,25 0,1 0,1 0,1
2 0,95 0,8 0,63 0,5 0,33 0,2 0,2 0,2
4 1 0,88 0,76 0,66 0,55 0,45 0,45 0,45
5 1 0,95 0,88 0,81 0,75 0,68 0,68 0,68
5.6.1 Caso I - Equipamento em serviço normal sem vento
Consideram-se as solicitações estáticas devidas ao peso
próprio SG
, as solicitações devidas à carga de serviço SL
multiplicadas pelo coeficiente dinâmico ψ, e os dois efeitos
horizontais mais desfavoráveis SH
entre os definidos em
5.5.3 com exclusão dos efeitos do choque. O conjunto
destas solicitações deve ser multiplicado pelo coeficiente
de majoração Mx
(ver 5.7). Quando a translação é um
movimento de posicionamento do equipamento usado
para deslocamentos de cargas, não se combina o efeito
deste movimento com outro movimento horizontal; é o
caso, por exemplo, de um guindaste portuário, onde, posi-
cionando o equipamento, uma série de operações se
efetua com o guindaste estacionado.
5.6.2 Caso II - Equipamento em serviço normal com vento
limite de serviço
Às solicitações de 5.6.1 adicionam-se os efeitos do vento
limite de serviço SW
, definido em 5.5.4.1 (Tabela 7) e,
Figura 5 - Valores do coeficiente de redução
Tabela 9 - Valores do coeficiente de redução φφφφφ
A
A
t
r
h
B
eventualmente, a solicitação devido à variação de
temperatura, ou seja:
Mx
(SG
+ ψ SL
+ SH
) + SW
Nota: Os efeitos dinâmicos de aceleração e de desaceleração
não têm os mesmos valores de 5.6.1 e 5.6.2, pois os tem-
pos de partida e de frenagem são diferentes com e sem
vento.
5.6.3 Caso III - Equipamento submetido a solicitações
excepcionais
As solicitações excepcionais referem-se aos seguintes
casos:
a) equipamento fora de serviço com vento máximo;
b) equipamento em serviço sob efeito de um amorte-
cimento;
c) equipamento submetido aos ensaios previstos em
5.1.5.
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5.8 Método de cálculo
Para os três casos de solicitação definidos em 5.6, deter-
minam-se tensões nos diferentes elementos da estrutura
e nas junções e verifica-se a existência de um coeficiente
de segurança suficiente em relação às tensões críticas,
considerando as três seguintes causas de falha possíveis:
a) ultrapassagem do limite de escoamento;
b) ultrapassagem das cargas críticas de flambagem;
c) ultrapassagem do limite de resistência à fadiga.
A qualidade dos aços utilizados deve ser indicada e as
propriedades mecânicas e as composições químicas de-
vem ser garantidas pela usina produtora do material. As
tensões admissíveis do material são determinadas nas
condições de 5.8.1, 5.8.7, 5.8.8 e 5.9, referentes às tensões
críticas do material. Aquelas tensões críticas são as corres-
pondentes ou ao limite elástico (que é traduzido pela fixa-
ção de uma tensão correspondente ao limite de alonga-
mento crítico) ou à tensão crítica de flambagem ou à fadiga
ou à tensão correspondente aos ensaios com uma
probabilidade de sobrevivência de 90%. O cálculo das
tensões atuantes nos elementos de estrutura é efetuado
a partir dos diferentes casos de solicitações previstos em
5.6, aplicando os processos convencionais da resistência
dos materiais.
5.8.1 Verificação em relação ao limite de escoamento dos
elementos de estrutura sem junções
5.8.1.1 Nos elementos solicitados à tração (ou compressão)
simples, a tensão de tração (ou compressão) calculada
não deve ultrapassar os valores da tensão admissível, σa
,
dados pela Tabela 12, para os aços com σe
/σr
< 0,7.
Para os aços com σe
/σr
> 0,7, deve-se utilizar a seguinte
fórmula para o cálculo da tensão admissível:
a52
r52e52
re
a σ
σ+σ
σ+σ
=σ
Onde σa52
é obtido a partir da Tabela 12.
Nota: Nos casos em que o aço não possuir patamar de escoa-
mento definido, toma-se para σe
a tensão que corresponde
a 0,2% de alongamento percentual, ou seja, σe0,2.
5.8.1.2 Nos elementos solicitados ao cisalhamento puro,
a tensão admissível ao cisalhamento é dada pela fórmula:
3
a
a
σ
=τ
5.6.3.1 Nos cálculos leva-se em consideração a mais
elevada das seguintes combinações:
a) solicitação devida ao peso próprio, acrescida da
solicitação Swmáx.
devida ao vento máximo, citada
em 5.5.4.1 (incluindo-se as reações das ancora-
gens), ou seja, SG
+ Swmáx.
;
b) solicitações SG
devidas ao peso próprio, acresci-
das de solicitação SL
devida à carga de serviço,
às quais acrescenta-se o mais elevado dos efei-
tos de choques ST
previstos em 5.5.3.4, ou seja,
SG
+ SL
+ ST
(5)
;
Nota: No caso de uso de dispositivos de frenagem prévia,
antes do contato com o pára-choque, toma-se
para ST a mais elevada das solicitações resultan-
tes, seja de desaceleração provocada pelo dispo-
sitivo, seja a imposta pelo choque contra o batente.
c) solicitação SG
devida ao peso próprio, acrescida
da mais elevada das duas solicitações ψρ1
SL
e
ρ2
SL
, onde ρ1
e ρ2
são os coeficientes de sobrecar-
ga previstos nos ensaios dinâmico e estático defini-
dos em 5.15.1 e 5.15.2, ou seja, SG
+ ψρ1
SL
ou
SG
+ ρ2
SL
.
Nota: A verificação da alínea c) só é útil no caso em que
a carga de serviço, suposta exercendo-se indivi-
dualmente, provoque tensões de sentido oposto
às resultantes dos pesos próprios, desde que a
carga de ensaio estático imposta não ultrapasse
1,5 vez a carga nominal.
5.7 Escolha do coeficiente de majoração Mx
5.7.1 Equipamentos industriais
O valor do coeficiente de majoração Mx
depende do grupo
no qual está classificado o equipamento e é dado na Ta-
bela 10.
Tabela 10 - Valores do coeficiente de majoração para
equipamentos industriais
Grupos 1 2 3 4 5 6
Mx
1 1 1 1,06 1,12 1,20
5.7.2 Equipamentos siderúrgicos
Devido às condições ambientais de serviço excepcional-
mente severas, os equipamentos de levantamento utili-
zados na siderurgia recebem um coeficiente de majoração
especial. Para os classificados nos grupos de 1 a 5, são
os mesmos da Tabela 10; para os equipamentos classifi-
cados no grupo 6 os coeficientes de majoração são os
constantes na Tabela 11.
(5)
Levar em conta as solicitações criadas pela carga de serviço, mas desprezar o efeito de oscilação resultante do choque; esta osci-
lação somente solicita a estrutura quando os demais efeitos já estão praticamente absorvidos. Esta observação não se aplica às
cargas guiadas rigidamente, nas quais não podem oscilar.
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Tabela 11 - Valores do coeficiente de majoração para equipamentos utilizados na siderurgia e classificados no
grupo 6
Equipamento Mx
Pontes, semipórticos e pórticos para pátio de sucata com ou sem eletroímã
Pontes, semipórticos e pórticos sem guia para manuseio de chapas, tarugos, trefilados,
bobinas, barras e perfis
Pontes para recozimento e decapagem
Pontes com gancho para transporte de lingoteiras 1,20
Pontes para carregamento de metal líquido, mistura de metal e vazamento (ponte panela)
Pontes com caçamba para sucata do forno elétrico
Pórticos para quebra de casca e carepa
Pórticos para bacia de decantação (limpeza de água)
Pontes de quebra de gusa e crosta 1,25
Pontes, semipórticos e pórticos com guia de carga para manuseio de chapas, tarugos,
trefilados, bobinas, barras e perfis
Pontes de viga giratória
Pontes para recuperação de carepa
Pontes, semipórticos e pórticos sem guia de carga para basculamento de chapas (escarfagem) 1,35
Pontes para carregamento de sucata na aciaria
Semipórticos para carregamento da caçamba do BOF
Pontes e pórticos para transporte da panela de escória
Pórticos para coqueria
Pórticos para coleta e mistura de minérios
Pontes, semipórticos e pórticos com guia de carga para basculamento de chapas (escarfagem)
Pontes para manuseio de lingotes e lingoteiras
Pontes estripadoras 1,45
Pontes para forno poço
Pontes para carregamento de forno
Pontes com virador de forja
Tabela 12 - Tensões admissíveis à tração (ou compressão) simples
Casos de solicitação Caso I Caso II Caso III
Tensão admissível
σa
1,5
eσ
1,33
eσ
1,1
eσ
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5.8.1.3 Nos elementos solicitados a esforços combinados,
deve-se verificar no ponto considerado que:
a) cada uma das duas tensões normais, σx
e σy
, seja
igual ou inferior a σa
;
b) o esforço de cisalhamento τxy
seja igual ou inferior
a τa
;
c) a tensão de comparação, σcp
, seja igual ou inferior
a σa
, isto é:
a
2
xyyx
2
y
2
xcp 3- σ≤τ+σσσ+σ=σ
Notas: a)Para a aplicação da fórmula da tensão de comparação
por simplicidade, devem ser tomados os valores máxi-
mos de σx, σy e τxy. Tal cálculo conduz a uma tensão
de comparação muito elevada para os casos em que é
impossível que cada uma das três tensões ocorra, si-
multaneamente, com o seu valor máximo; no entanto,
é aceitável por ser este método de cálculo favorável à
segurança.
b)Caso se deseje efetuar os cálculos de forma mais pre-
cisa, convém procurar a combinação mais desfavo-
rável que possa efetivamente ocorrer. Na prática utiliza-
se a maior tensão de comparação resultante das seguin-
tes combinações:
- σx máximo e as tensões σy e τxy correspondentes;
- σy máximo e as tensões σx e τxy correspondentes;
- τxy máximo e as tensões σx e σy correspondentes.
c)No caso em que duas das três tensões sejam sensivel-
mente de mesmo valor e superiores à metade da tensão
admissível, a combinação mais desfavorável dos três
valores pode ocorrer para casos de cargas diferentes
das correspondentes ao máximo de cada uma das
três tensões.
d)Caso particular:
- tração (ou compressão) combinada com cisalhamen-
to.
Verifica-se a relação: a
22
3 σ≤τ+σ
5.8.2 Verificação das junções rebitadas
5.8.2.1 No caso de rebites trabalhando ao cisalhamento,
tendo em vista a influência do esforço de aperto, a tensão
de cisalhamento calculada não deve ultrapassar o se-
guinte valor:
a) τ= 0,6 σa
, para o cisalhamento simples;
b) τ = 0,8 σa
, para o cisalhamento duplo ou múltiplo.
5.8.2.2 No caso de rebites trabalhando à tração, a tensão
de tração calculada não deve ultrapassar o valor:
σ = 0,2 σa
5.8.2.3 No caso de rebites trabalhando simultaneamente
à tração e ao cisalhamento, devem-se verificar as seguin-
tes condições:
a) σ ≤ 0,2 σa
e τ ≤ 0,6 σa
, para o cisalhamento simples;
b) σ ≤ 0,2 σa
e τ ≤ 0,8 σa
, para o cisalhamento duplo.
5.8.2.4 A pressão diametral sobre as paredes dos furos,
Pd
, deve obedecer à seguinte relação:
a) Pd
≤ 1,5 σa
, para o cisalhamento simples;
b) Pd
≤ 2 σa
, para o cisalhamento duplo.
Nota: Rebites trabalhando à tração não deverão ser utilizados
nos elementos principais e deverão ser evitados nos de-
mais elementos. Qualquer junção deve se realizar no míni-
mo por meio de dois rebites, alinhados na direção da força.
5.8.3 Verificação das junções aparafusadas
As verificações a efetuar supõem um aparafusamento rea-
lizado em boas condições, isto é, utilizando-se parafusos
calibrados (torneados ou estampados), cujo comprimento
do corpo liso seja igual à soma das espessuras das peças
a montar, sendo obrigatório o uso de arruelas. Os furos
devem ser abertos e mandrilhados com tolerância ade-
quada. Os parafusos não calibrados são somente aceitos
para junções secundárias, não transmitindo grandes es-
forços, e são proibidos nas junções submetidas à fadiga.
5.8.3.1 Nos parafusos trabalhando à tração, a tensão cal-
culada para a tração no fundo de filete não deve ultrapas-
sar:
σ = 0,65 σa
5.8.3.2 Nos parafusos trabalhando ao cisalhamento, a ten-
são calculada na seção da parte não rosqueada não deve
ultrapassar os valores determinados para os rebites em
5.8.2.1. A parte rosqueada não deverá ser submetida a
tensões de cisalhamento.
5.8.3.3 Nos parafusos trabalhando à tração e cisalhamento
combinados, devem-se verificar as seguintes condições:
a) σ ≤ 0,65 σa
e τ ≤ 0,6 σa
, no caso de cisalhamento
simples;
b) σ ≤ 0,65 σa
e τ ≤ 0,8 σa
, no caso de cisalhamento
duplo;
c) a
22
3 σ≤τ+σ .
5.8.3.4 Para pressão diametral, os valores indicados em
5.8.2.4 são aplicáveis aos parafusos.
5.8.4 Junções com parafusos de alta resistência com aperto
controlado
Neste tipo de junção as peças montadas por parafusos
de alta resistência são solicitadas pelos seguintes es-
forços:
a) forças paralelas ao plano de junção;
b) forças perpendiculares ao plano de junção;
c) combinações das forças indicadas em a) e b).
Nota: Convém salientar que os cálculos para verificação do com-
portamento das montagens com parafusos de alta resis-
tência são válidos para as montagens realizadas em con-
formidade com as prescrições usuais, ou seja, dando um
aperto controlado nos parafusos e preparando as superfí-
cies em contato, a fim de obter os coeficientes de atrito
convenientes. O anexo C fornece mais indicações sobre
este tipo de montagem.
Cópia não autorizada
18 NBR 8400:1984
b) σa
= 0,8σe0,2
, tomando-se precaução contra arran-
camento dos filetes do parafuso.
5.8.5 Determinação das tensões nos demais elementos das
junções aparafusadas
Para os elementos solicitados em tração, distinguem-se
dois casos:
a) parafusos dispostos em uma única linha perpen-
dicular ao sentido do esforço;
b) parafusos dispostos em várias linhas perpen-
diculares ao sentido do esforço.
5.8.5.1 Nos parafusos dispostos em uma única linha per-
pendicular ao sentido do esforço, deve-se verificar:
a) o esforço total na seção bruta;
b) 60% do esforço total na seção líquida (seção bruta
menos a seção dos parafusos dos furos).
5.8.5.2 Nos parafusos dispostos em várias linhas perpendi-
culares ao sentido do esforço, calcula-se a seção mais
carregada (correspondente à linha 1 para a peça A da fi-
gura 6), verificando-se duas condições:
a) esforço total na seção bruta;
b) o esforço total na seção líquida das linhas 2 e 3
(2/3 do esforço total da junta no caso da figura 6),
aumentando de 60% do esforço recebido pela li-
nha 1.
Supõe-se para isso que o esforço é repartido igualmente
entre todos os parafusos e que o número de linhas de pa-
rafusos é pequeno, pois se for grande demais os últimos
parafusos trabalham pouco. É recomendado não ultrapas-
sar duas linhas de parafusos ou, excepcionalmente, três.
5.8.6 Junções soldadas
Nas junções soldadas supõe-se que o metal da solda
possui características pelo menos tão boas quanto as do
metal-base. A tensão de ruptura dos eletrodos utilizados
deverá ser no mínimo igual à do metal-base.
5.8.4.1 As forças paralelas ao plano de junção, Fp
, tendem
a fazer deslizar as peças em contato e a transmissão do
esforço realiza-se por atrito. Para determinar o esforço
limite admissível, Fpa
, que pode ser transmitido por atrito
por cada parafuso, considera-se o esforço de tração Tp
que se exerce no parafuso após aperto, multiplicado pelo
coeficiente de atrito, µ, das superfícies em contato e aplica-
se a este esforço limite o coeficiente de segurança FSp
indicado na Tabela 13, multiplicando-se o resultado pelo
número de planos de atrito m, ou seja(6)
:
m
FS
T
F
p
p
pa
µ
=
Tabela 13 - Fator de segurança FSp
Caso de solicitação Caso I Caso II Caso III
FSp
1,5 1,33 1,1
Nota: O valor Tp depende do torque de aperto aplicado ao para-
fuso e o valor de µ depende do material das peças em
contato e do estado das superfícies.
5.8.4.2 As forças de tração perpendiculares ao plano de
junção, N, tendem a provocar uma descompressão das
peças em contato, que deve ser limitada a um valor que
permita ainda um contato suficiente aos fins que se destina
a junção. O valor admissível, Na
, deste tipo de esforço ex-
terno, suposto exercendo-se no eixo do parafuso, é deter-
minado dividindo-se o esforço de tração no parafuso após
o aperto, Tp
, pelo coeficiente de segurança FSN
dado pela
Tabela 14, ou seja:
=
N
p
a
FS
T
N
Tabela 14 - Fator de segurança FSN
Caso de solicitação Caso I Caso II Caso III
FSN
1,65 1,45 1,1
5.8.4.3 Para os efeitos das solicitações combinadas de-
vem-se fazer as seguintes verificações:
a) para o parafuso mais tensionado, a soma dos es-
forços de tração devida à solicitação N deve per-
manecer inferior ao esforço de tração admissível
definido em 5.8.4.2;
b) o esforço médio transmitido por atrito deve perma-
necer inferior ao seguinte valor:
( ) m.
FS
N-T
F
p
p
p
µ
=
5.8.4.4 A tensão admissível à tração nos parafusos de alta
resistência está limitada a:
a) σa
= 0,7σe0,2
, para execução normal;
(6)
O Anexo C complementa as informações contidas nesta.
Figura 6 - Fixação por três linhas de parafusos
Cópia não autorizada
NBR 8400:1984 19
5.8.6.1 As tensões desenvolvidas nas junções soldadas,
quando sujeitas à tração e compressão longitudinal, não
devem ultrapassar as tensões admissíveis, σa
, determina-
das em 5.8.1.1.
5.8.6.2 Para o cisalhamento nos cordões de solda e tensão
admissível, τa
, tem para valor:
2
a
a
σ
=τ
5.8.6.3 Para certos tipos de solicitações, em particular as
tensões transversais nos cordões de solda, as tensões
de comparação máximas devem ser diminuídas. A Tabe-
la 15 fornece, em função do tipo de solicitação, os valores
da tensão de comparação que não deve ser ultrapassada
para aços de 37 daN/mm2
, 42 daN/mm2
e 52 daN/mm2
de
tensão de ruptura. O anexo D fornece alguns dados com-
plementares sobre junções soldadas.
5.8.7 Verificação dos elementos submetidos à flambagem
Em princípio admite-se calcular as peças submetidas a
flambagem com a mesma segurança que a adotada em
relação ao limite de escoamento, isto é, caso se determine
a tensão crítica de flambagem, a tensão limite admitida
será a tensão crítica dividida pelos seguintes coeficientes:
Caso de solicitação Coeficiente
I 1,5
II 1,33
III 1,1
O método de cálculo adotado é deixado a critério do fabri-
cante, que deve justificar sua origem. Se o método usado
majora as tensões calculadas por um coeficiente de flam-
bagem que depende da esbeltez da peça, deve-se verifi-
Tabela 15 - Tensões de comparação máximas admissíveis em cordões de solda
Tensão de ruptura do aço daN/mm2
37 42 52
Casos de solicitação
Tipos de solicitação
Tensões de comparação
longitudinais para qualquer 16,0 18,0 21,5 17,5 19,5 24,0 24,0 27,0 32,5
tipo de cordão de solda
Tensões transversais em tração:
a) solda topo a topo e solda em K, 16,0 18,0 21,5 17,5 19,5 24,0 24,0 27,0 32,5
qualidade especial
b) solda em K, qualidade comum 14,0 15,8 18,5 15,3 17,0 21,0 21,0 23,6 28,5
c) solda em ângulo 11,3 12,7 15,2 12,4 13,8 17,0 17,0 19,1 24,0
Tensões transversais em
compressão:
a) solda topo a topo e solda em K 16,0 18,0 21,5 17,5 19,5 24,0 24,0 27,0 32,5
b) solda em ângulo 13,0 14,6 17,5 14,2 15,8 19,5 19,5 22,0 26,5
Cisalhamento em todos os tipos 11,3 12,7 15,2 12,4 13,8 17,0 17,0 19,1 24,0
de solda
car se esta tensão majorada permanece abaixo da tensão
limite determinada em 5.8.1.1. O Anexo E indica como
fazer a aplicação de diferentes processos clássicos, le-
vando-se em consideração as diretrizes estabelecidas
nesta Norma.
5.8.8 Verificação dos elementos submetidos à flambagem
localizada
Verifica-se que a tensão calculada não excede a tensão
crítica de flambagem localizada, dividida pelo coeficiente
de segurança da Tabela 16.
5.8.9 Construções submetidas a altas deflexões
5.8.9.1 Nos casos de altas deflexões, as tensões nos ele-
mentos, após a deformação, não são iguais às tensões
antes da deformação. É o caso, por exemplo, das tensões
que surgem na base de um guindaste, no qual o momento
não é proporcional às forças aplicadas em conseqüência
do aumento do braço (Figura 7).
Nestes casos os cálculos são feitos da seguinte maneira:
a) efetuar as verificações previstas em 5.8.1 a 5.8.8,
calculando as tensões resultantes dos diferentes
casos de solicitação, verificando se existe uma se-
gurança suficiente em relação às tensões críticas
(limite de escoamento e flambagem). Para cálculo
das tensões deve-se ter em conta o efeito das de-
formações pela aplicação das cargas;
b) a seguir fazer uma verificação suplementar, cal-
culando as tensões resultantes da aplicação das
solicitações multiplicadas pelo coeficiente de segu-
rança correspondente, levando em conta as defor-
mações resultantes desta aplicação majorada, veri-
ficando se as tensões assim calculadas permane-
cem inferiores às tensões de limite de escoamento
e flambagem.
Caso I Caso II Caso III Caso I Caso II Caso III Caso I Caso II Caso III
Cópia não autorizada
20 NBR 8400:1984
5.8.9.2 Tendo em vista que as solicitações variáveis Sv
(solicitações devidas à carga multiplicada por ψ, devido
ao vento e aos movimentos horizontais) são mais críticas
do que a solicitação constante no peso próprio SG
, pode-
se praticamente considerar os dois seguintes casos:
a) quando o peso próprio SG
e a carga variável SV
ocasionam deformações de sentidos opostos,
determinam-se a tensão σG
, resultante da aplica-
ção do peso próprio SG
(sem majoração), e a ten-
são σV
, resultante das cargas variáveis SV
multi-
plicadas pelo coeficiente de segurança correspon-
dente (em 5.8.1 a 5.8.8); verifica-se se esta tensão
é inferior à tensão crítica, ou seja, a tensão resul-
tante de (SG
+ FS
SV
) < σcr
;
b) quando o peso próprio e a carga variável oca-
sionam deformações de mesmo sentido, deter-
mina-se a tensão resultante da aplicação da car-
ga variável multiplicada pelo coeficiente FS e do
peso próprio multiplicado pelo coeficiente
FS’ = 1 + (FS - 1) r, onde r = σG
/(σG
+ σV
) é calcula-
do no estado inicial das deformações. Verifi-
ca-se então a tensão resultante de
(FS’ . SG
+ FS.SV
) < σcr
.
5.9 Elementos submetidos à fadiga
Há risco de fadiga quando um elemento é submetido a
solicitações variáveis. Na verificação à fadiga levam-se
em conta os seguintes parâmetros:
a) o número convencional de ciclos e o diagrama de
tensões a que está submetido o elemento;
b) o material empregado e o efeito de entalhe no
ponto considerado;
c) a tensão máxima a que está submetido o elemento;
d) a relação entre a tensão mínima e a tensão máxima.
O Anexo G fornece dados para a verificação dos elemen-
tos de estrutura submetidos à fadiga.
5.9.1 Número convencional de ciclos e diagrama de tensões
O número de ciclos de variações de solicitações e o dia-
grama de tensões a levar em consideração são os previs-
tos em 5.1.1 e 5.2.2. Estes dois parâmetros são definidos
unicamente pelo grupo em que está classificado o elemen-
to da estrutura conforme 5.3 e 5.4.
Tabela 16 - coeficiente de segurança na flambagem localizada
Caso de solicitação
Tipos de solicitação
Painel inteiriço (A)
1,71 + 0,180 (θ - 1) 1,50 + 0,125 (θ - 1) 1,35 + 0,075 (θ - 1)
Painel parcial (B)
1,50 + 0,075 (θ - 1) 1,35 + 0,050 (θ - 1) 1,25 + 0,025 (θ - 1)
Flambagem localizada de elementos curvos 1,70 1,50 1,35
(A)
Considera-se painel inteiriço a superfície total da chapa que está sendo verificada, sem levar em conta os enrijecedores.
(B)
Considera-se painel parcial a área de chapa delimitada por enrijecedores.
Nota: A relação das tensões de borda, θ, varia de -1 a +1, conforme a Tabela 46 do Anexo F, e que indica um método para determinação
dessas tensões.
Flambagem localizada
de elementos planos
Caso I Caso II Caso III
Figura 7 - Aumento do braço na base de um guindaste devido à deflexão
Cópia não autorizada
NBR 8400:1984 21
5.9.2 Material utilizado e efeito de entalhe
A resistência à fadiga de um elemento depende, entre
outros fatores, da qualidade do material usado, da forma
da peça e de como ficará montada. A maneira como a pe-
ça fica montada e seu método de fabricação provocam
concentrações de tensões, diminuindo consideravelmen-
te a resistência à fadiga do elemento.
5.9.3 Determinação da tensão máxima
A tensão máxima a que está submetido o elemento de
estrutura é a tensão mais elevada em valor absoluto (seja
em tração, seja em compressão) que pode ser imposta
ao elemento no caso I de solicitação exposta em 5.6.1,
sem a aplicação do coeficiente de majoração Mx
. Para as
peças comprimidas não se leva em conta na verificação
à fadiga a aplicação do coeficiente de flambagem ω citado
em 5.8.7 e no Anexo E.
5.9.4 Relação entre as tensões mínima e máxima
A relação entre as tensões mínima e máxima é determina-
da calculando-se os valores extremos das tensões a que
está submetido o elemento no caso I de solicitação. Esta
relação pode ser diferente conforme os ciclos de mano-
bras, porém é favorável à segurança determiná-la preven-
do os dois valores mais extremos que se pode encontrar
durante as manobras possíveis do caso I de solicitação.
A relação R = σmín.
/σmáx.
(ou τmín.
/τmáx.
, no caso de cisalha-
mento) varia de +1 a -1; é positiva se as tensões extremas
permanecem no mesmo sentido e negativa se as tensões
forem de sentido oposto.
5.10 Verificação dos elementos obtidos à fadiga
Em função dos parâmetros definidos em 5.9.1, 5.9.2 e
5.9.4, assegura-se que a resistência adequada dos ele-
mentos de estrutura e junções submetidos à fadiga veri-
ficando-se o σmáx.
, definida em 5.9.3, não é superior à
tensão admissível de resistência à fadiga do elemento
considerado. Esta tensão admissível à fadiga é determina-
da a partir de uma tensão crítica, definida como sendo a
que corresponde nos ensaios em corpos-de-prova a uma
vida provável de 90%, na qual se aplica um coeficiente
de segurança 4/3, ou seja:
σaf
= 0,75 σ90%
A determinação das tensões admissíveis à fadiga é com-
plexa e convém, nos casos gerais, consultar obras espe-
cializadas abordando este problema. O Anexo G fornece
algumas indicações práticas, baseadas em resultados
de pesquisas neste campo, para determinar estas tensões
admissíveis para os aços de (37, 42 e 52) daN/mm2
, em
função dos diferentes grupos em que estão classificados
os elementos e dos efeitos de entalhe das principais jun-
ções usadas na construção dos equipamentos de levan-
tamento.
5.11 Estabilidade ao tombamento
A estabilidade ao tombamento é verificada pelo cálculo,
supondo-se o limite de tombamento atingido para majora-
ções de carga de serviço e efeitos dinâmicos e climáticos
determinados na Tabela 17. O caminho de rolamento é
sempre suposto horizontal e rígido. Para os guindastes
flutuantes, leva-se em conta a inclinação assumida pelo
equipamento.
Desde que haja acordo entre comprador e fabricante, po-
de-se:
a) usar meios de ancoragem ou de estaiamento para
assegurar a estabilidade do equipamento quando
fora de serviço;
b) determinar posições para o equipamento, ou seus
elementos, quando em repouso;
c) estabelecer livre deslocamento de alguns elemen-
tos do equipamento (lança de guindaste, por
exemplo).
Nota: Para os cálculos de estabilidade, as solicitações não de-
vem ser acrescidas dos coeficientes ψ (em 5.5.2), ξ (em
5.5.3.3) e Mx (em 5.7).
Os dispositivos de ancoragem, de estaiamento, de trava-
mento e outros semelhantes devem ser considerados nos
cálculos como momento de antitombamento.
5.12 Segurança contra o arrastamento pelo vento
Independentemente da estabilidade ao tombamento,
convém verificar se o equipamento não será arrastado
pelo vento máximo majorado de 10%. Esta verificação
efetua-se admitindo um coeficiente de atrito nas rodas
freadas igual a 0,14 e uma resistência ao rolamento das
rodas não freadas igual a 10 N/kN para as rodas montadas
sobre rolamentos e 15 N/kN para as rodas sobre buchas.
Caso haja perigo de arraste, um dispositivo de bloqueio
deve ser previsto (corrente, garra manual ou automática,
etc.). Para o cálculo das garras trabalhando por atrito sobre
o trilho, admite-se um coeficiente de atrito igual a 0,25.
5.13 Contraflecha
As vigas principais dos equipamentos deverão ser projeta-
das com uma contraflecha cujo valor será igual à deflexão
ocasionada pelo peso próprio das vigas mais 50% da so-
ma do peso próprio do carro e da carga máxima. Ficará a
critério do fabricante a aplicação da contraflecha nos se-
guintes casos:
a) quando o valor calculado for inferior a 5 mm ou
1/2000 do vão (o que for maior);
b) para vigas fabricadas de perfis simples.
5.14 Critério para escolha dos aços
5.14.1 As verificações efetuadas nas regras de cálculo re-
lativas à segurança das estruturas dos equipamentos con-
tra escoamento, instabilidade e ruptura à fadiga não pro-
porcionam segurança contra a ruptura frágil. Para se obter
uma segurança suficiente contra a ruptura frágil, deve-se
escolher um certo tipo de aço em função da influência
desta ruptura. As principais influências que afetam a sensi-
bilidade à ruptura frágil são:
a) influências combinadas das tensões de tração devi-
das ao peso próprio e das tensões devidas à carga;
b) espessura da peça;
c) influências de baixas temperaturas.
As influências são avaliadas por um número de pontos
cuja soma determina o tipo de aço a utilizar.
Cópia não autorizada
22 NBR 8400:1984
b) espessura e da peça.
- para 5 mm ≤ e < 20 mm
2
b e
5002
9
Z =
- para 20 mm ≤ e ≤ 100 mm
0,05-14,81-e0,65Zb =
Para os perfis laminados deve-se incluir uma espes-
sura ideal e*, cujo valor é o seguinte:
- para barras redondas:
1,8
d*e =
- para barras quadradas:
1,8
e*e =
- para seções retangulares:
1,8
b*e =
onde b é o lado maior do retângulo e a razão entre
lados é
e
b
≤ 1,8 para
e
b
> 1,8 tem-se e* = e.
c) influência de baixas temperaturas: esta influência
somente existe em temperaturas negativas. Para
este caso:
Zc
= 0,4
5.14.3 Determinação do tipo de aço
A qualidade mínima do aço estrutural a ser utilizado é
determinada pela soma dos valores de Za
, Zb
e Zc
. A Ta-
bela 18 apresenta os grupos de aço em função da soma
daqueles índices.
5.14.2 Avaliação das influências de ruptura frágil:
a) combinação de tensões de tração devidas ao peso
próprio com tensões devidas à carga:
Caso I - não há cordão de solda ou somente um
cordão transversal (linha I da Figura 8).
.0,5parasomente1-
0,5
Z aG
a
G
a σ≥σ
σ
σ
=
Caso II - Cordão de solda longitudinal (linha ll da
Figura 8)
0,5
Z
a
G
a
σ
σ
=
Caso III - Cruzamento de cordões de solda (li-
nha III da figura 8)
1
0,5
Z
a
G
a +
σ
σ
=
Nota: σa = tensão admissível de tração em relação ao
limite elástico para o caso I de carregamento.
σG = tensão de tração devido ao peso próprio.
Za = índice de avaliação para a influência a.
O perigo de ruptura frágil aumenta quando há forte
concentração de tensões, especialmente tensões
de tração triaxiais como é o caso no cruzamento
de cordões de solda. Se os elementos forem reco-
zidos após a soldagem (aproximadamente
600 - 650°C) e as tensões forem baixas, pode-se
utilizar para todos os tipos de cordão de solda a li-
nha I da Figura 8.
Tabela 17 - Condições de estabilidade
Verificação a efetuar Solicitações a considerar Coeficientes de majoração
- Carga nominal 1,6
Verificação estática - Efeitos horizontais 0
- Vento 0
- Carga nominal 1,35
- Efeitos dos movimentos 1
horizontais (A)
- Vento de serviço (B)
1
- Carga nominal - 0,1
- Efeitos de dois movimentos 1
horizontais (A)
- Vento de serviço (B)
1
- Carga nominal 0
- Efeitos horizontais 0
- Vento máximo 1,1
- Carga nominal - 0,3(C)
- Efeitos de dois movimentos
horizontais sem carga (A)
1
- Vento de serviço (B)
1
(A)
É considerado separadamente movimento de translação para posicionamento. Um cálculo para a estabilidade deste movimento
deve ser previsto separadamente. Em caso de choque o cálculo de estabilidade é feito fazendo-se considerações dinâmicas.
(B)
Vento limite de serviço na direção mais desfavorável.
(C)
A menos que o cálculo possa justificar um valor inferior.
Verificação
dinâmica
Equipamento
em carga
Equipamento
em vazio
Verificação para o vento máximo
(tempestade)
Verificação em caso de ruptura
de eslinga
Cópia não autorizada
NBR 8400:1984 23
5.14.4 Qualidade dos aços
Neste critério, entende-se por qualidade dos aços a pro-
priedade deste em apresentar um comportamento de ri-
gidez sob certas temperaturas. Os aços estão divididos
em quatro grupos de qualidade. O grupo no qual o aço
utilizado deve ser classificado é função de sua resiliência
verificada no teste de impacto sob determinada tempera-
tura. A Tabela 19 fornece as resiliências e as temperaturas
de teste para os quatro grupos.
5.14.5 Diretrizes especiais
Na escolha das qualidades de aço, além das diretrizes
descritas, devem-se levar em conta os seguintes fatores:
a) os aços efervescentes do grupo I somente podem
ser utilizados em peças de estruturas principais
Za - Função das tensões e cordões de solda
Figura 8
no caso de perfilados laminados e de tubulação
até uma espessura de 6 mm;
b) elementos de construção de espessura maior que
50 mm somente podem ser utilizados em estruturas
principais soldadas se o fabricante tiver uma gran-
de experiência em soldagem de chapas grossas.
Neste caso a qualidade do aço e sua verificação
devem ser determinados por técnicos especializa-
dos;
c) se uma peça for obtida por dobramento a frio com
uma razão entre o raio e a espessura da chapa
< 10, deve-se utilizar aço na qualidade adequada
para tal dobramento.
Cópia não autorizada
24 NBR 8400:1984
Tabela 18 - Classificação dos grupos de qualidade em função da
soma dos índices de avaliação
Soma dos índices de avaliação Grupo de qualidade
ΣZ= Za
+Zb
+Zc
≤ 1 1
≤ 4 2
≤ 8 3
≤ 10 4
Figura 9 - Curva de correlação entre e e Zb
Tabela 19 - Grupos de qualidade dos aços
Designação do aço
Tipo Norma
CG-26 NBR 6648
1 - - A-36 ASTM
RSt 37-1 DIN
RSt 42-1 DIN
CG-24 NBR 6648
CG-26 NBR 6648
Tipo II NBR 5008
A-283 C/D ASTM
2 3,5 + 20 A-36 ASTM
A-440 ASTM
RSt 37-2 DIN
RSt 42-2 DIN
/continua
Grupo de Resiliência(A)
Temperaturas de teste
qualidade (daNm/cm2
) (°C)
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NBR 8400:1984 25
/continuação
Designação do aço
Tipo Norma
- - CG-26 NBR 6648
Tipo II NBR 5008
A-284 D ASTM
A-36 ASTM
3 3,5 0 A-441 ASTM
St 37-3u DIN
St 42-3u DIN
St 52-3u DIN
BM-19 NBR 5006
BT-21 NBR 5001
Tipo II NBR 5008
A-285-B ASTM
4 3,5 - 20 A-516-55 ASTM
A-441 ASTM
St 37-3N DIN
St 42-3N DIN
St 52-3N DIN
(A)
Teste de entalhe da Norma ISO R 148.
Notas: a)As resiliências indicadas são valores mínimos tomados como sendo a média de três testes nos quais nenhum valor pode ser
inferior a 2,0 daN.m/cm2
.
b) Aços de grupos diferentes podem ser soldados entre si.
5.15 Ensaios
Antes da colocação em serviço os equipamentos devem
sofrer os seguintes ensaios:
a) dinâmico;
b) estático.
5.15.1 Ensaio dinâmico
Efetua-se o ensaio dinâmico com um coeficiente de so-
brecarga ρ1
= 1,2, ou seja, com uma carga igual a 120%
da carga nominal. Todos os movimentos são executados
sucessiva e cuidadosamente, sem verificação das velo-
cidades nem do aquecimento dos motores.
5.15.2 Ensaio estático
Efetua-se o ensaio estático com um coeficiente de so-
brecarga ρ2
= 1,4, ou seja, com uma carga igual a 140%
da carga nominal. Este ensaio deve ser executado sem
vento e consiste em levantar a carga nominal a uma pe-
quena distância do chão e acrescentar sem choque o
adicional necessário.
Nota: É comum efetuar-se simultaneamente com os ensaios
uma medição da deformação sofrida pela estrutura do
equipamento. O valor da flecha deverá ser limitado unica-
mente por considerações do uso do equipamento. Caso o
usuário queira impor uma flecha limite, esta deve ser indi-
cada na sua especificação.
6 Mecanismos
6.1 Classificação dos mecanismos em função do
serviço
Os mecanismos são classificados em diferentes grupos
conforme o serviço que efetuam; os fatores tomados em
conta para a escolha do grupo a que pertence um determi-
nado mecanismo são:
a) classe de funcionamento;
b) estado de solicitação.
6.1.1 Classe de funcionamento
A classe de funcionamento caracteriza o tempo médio, es-
timado em número de horas de funcionamento diário do
mecanismo. Um mecanismo somente é considerado em
funcionamento quando está em movimento. A noção de
tempo médio define-se para os mecanismos regularmente
utilizados durante o ano, considerando somente os dias de
trabalho normal (exclusão dos dias de descanso). Durante
este tempo médio assim definido, o mecanismo é suposto
submetido a uma solicitação variável resultante do estado
de solicitação estabelecido em 6.1.2. Para os mecanismos
não utilizados regularmente durante o ano, o tempo de fun-
cionamento diário é determinado dividindo-se por 250 dias
o tempo de funcionamento anual. A Tabela 20 fornece as
correspondências entre classe de funcionamento e o tempo
médio de funcionamento diário estimado. O capítulo 7 mos-
tra como harmonizar a classe de utilização das estruturas
com a classe de funcionamento dos mecanismos.
Grupo de Resiliência(A)
Temperaturas de teste
qualidade (daNm/cm2
) (°C)
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26 NBR 8400:1984
Tabela 20 - Classe de funcionamento
Classe de Tempo médio de funcionamento Duração total teórica
funcionamento diário estimado da utilização
(h) (h)
V0,25 tm ≤ 0,5 ≤ 800
V0,5 0,5 < tm ≤ 1 1600
V1 1 < tm ≤ 2 3200
V2 2 < tm ≤ 4 6300
V3 4 < tm ≤ 8 12500
V4 8 < tm ≤16 25000
V5 tm >16 50000
Notas: a)Os tempos diários de funcionamento são considerados para uma utilização na velocidade nominal do mecanismo.
b)As classes V1 a V5 referem-se a mecanismos utilizados de modo regular.
c)A classe V0,5 refere-se principalmente a movimentos para trazer o equipamento a uma posição determinada e a partir da qual
uma série de operações se efetua sem utilização deste movimento (por exemplo: translações de grua portuária).
d)A classe V0,25 se refere a movimentos de utilização casual.
e)As durações de uso da terceira coluna devem ser consideradas como valores convencionais, servindo de base ao cálculo de
elementos de mecanismos, para os quais o tempo de utilização serve de critério para a escolha do elemento (rolamentos,
engrenagens em certos métodos).
f) A duração total de utilização não pode em caso algum ser considerada como garantia de vida útil.
6.1.2 Estado de solicitação
O estado de solicitação (analogamente às estruturas) ca-
racteriza em que proporção um mecanismo, ou um ele-
mento de mecanismo, é submetido à sua solicitação
máxima ou somente a solicitações reduzidas. Distinguem-
se três estados de solicitação caracterizados pela fração
da solicitação máxima, p, correspondente à menor solici-
tação do mecanismo durante o serviço, analogamente
às estruturas. Os três estados de solicitação são caracteri-
zados por p = 0, p = 1/3 e p = 2/3, sendo os diagramas cor-
respondentes os da Figura 10.
Nota: O valor p = 1, correspondente a um serviço contínuo a
plena carga, não é praticamente utilizado nos mecanismos
dos equipamentos de levantamento, caracterizados por
solicitações variáveis.
Os estados de solicitação dos mecanismos são definidos
na Tabela 21.
6.1.3 Média cúbica
Quando se pode estabelecer um diagrama de funciona-
mento de um mecanismo, é importante situá-lo em relação
aos três diagramas citados em 6.1.2. Esta comparação
pode ser feita considerando o valor da média cúbica do
diagrama estabelecido, determinada pela fórmula:
3
i
i
3
i
t
tS
K
Σ
Σ
=
Nota: Solicitações parciais constantes Si são aplicadas durante
os tempos correspondentes ti.
Na Tabela 22 são dados os valores convencionais de K,
calculados partindo-se dos diagramas de base.
6.1.3.1 No caso do movimento de levantamento, os esta-
dos de solicitação definidos na Tabela 21 podem ser re-
presentados pelos diagramas da Figura 10 e as médias
cúbicas pelas curvas da Figura 11.
6.1.3.2 No caso dos movimentos horizontais, para calcular
a média cúbica determinam-se primeiramente os dois
seguintes parâmetros:
a) relação (α) entre tempo de funcionamento do pe-
ríodo de aceleração (positivas e negativas) e o
tempo total de funcionamento do mecanismo;
b) relação (γ) entre a solicitação a que é submetido o
mecanismo para movimentar-se sem vento e a so-
licitação total SMmáx. II
, conforme 6.5.2.
As curvas da figura 12 fornecem, em função de α e γ, os
valores das médias cúbicas K para os movimentos hori-
zontais.
6.1.3.3 Os valores de K determinados nas curvas das Fi-
guras 11 e 12 permitem escolher o estado de solicitação
do mecanismo, considerando:
a) K ≤ 0,53, estado de solicitação 1;
b) 0,53 < K ≤ 0,67, estado de solicitação 2;
c) 0,67 < K ≤ 0,85, estado de solicitação 3.
Nota: Os valores de K superiores a 0,85, correspondente ao
diagrama p = 1, não são, em princípio, levados em conside-
ração (ver nota de 6.1.2).
6.2 Classificação dos mecanismos em grupos
A partir das classes de funcionamento e dos estados de
solicitação, classificam-se os mecanismos em seis grupos
conforme a Tabela 23.
Os mecanismos executando tarefas consideradas perigo-
sas (transporte de material em fusão, de produtos quími-
cos, de corrosivos, etc.) deverão ser classificados em um
grupo imediatamente superior do que seria, combinando-
se estado de solicitação e classe de funcionamento. O
Anexo A fornece exemplos de classificação de mecanis-
mos em função das classes de funcionamento e estados
de solicitação para os equipamentos mais comuns.
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Tabela 21 - Estado de solicitação dos mecanismos
Estados de solicitação Definição Fração da solicitação máxima
1 Mecanismos ou elementos de mecanismos sujeitos a P = 0
solicitações reduzidas e raras vezes a solicitações máximas
2 Mecanismos ou elementos de mecanismos submetidos,
durante tempos sensivelmente iguais, a solicitações P = 1/3
reduzidas, médias e máximas
3 Mecanismos ou elementos de mecanismos submetidos na
maioria das vezes a solicitações próximas à solicitação P = 2/3
máxima
Abscissas - fração de tempo total
Ordenadas - fração de carga total
Figura 10 - Diagrama das cargas levantadas
Tabela 22 - Médias cúbicas convencionais
Estados de solicitação K
1 0,53
2 0,67
3 0,85
Nota: A relação de um valor de K para outro é de ~ 1,25.
Figura 11 - Médias cúbicas no movimento de levantamento
Cópia não autorizada
28 NBR 8400:1984
b) as SML
correspondentes ao deslocamento vertical
da carga de serviço;
c) as SMF
correspondentes aos atritos que não foram
levados em conta no cálculo do rendimento do
mecanismo;
d) as SMA
correspondentes à aceleração ou à frena-
gem do movimento;
e) as SMW
correspondentes ao efeito do vento limite
de serviço SW
(ver 5.5.4.1).
6.3.2 Solicitações do tipo SR
As solicitações do tipo SR
a considerar são:
a) as SRG
devidas ao peso próprio dos elementos
atuando sobre a peça considerada;
b) as SRL
devidas à carga de serviço;
6.3 Solicitações a considerar nos cálculos dos
mecanismos
Os mecanismos são submetidos a duas espécies de solici-
tações:
a) as originadas por torques dos motores e freios,
representadas por SM
;
b) as que não dependem de ação dos motores ou
dos freios, mas que são determinadas pelas rea-
ções que se exercem sobre as peças mecânicas e
não equilibradas por um torque atuando sobre os
eixos motores(7)
, representadas por SR
.
6.3.1 Solicitações do tipo SM
As solicitações do tipo SM
a considerar são:
a) as SMG
correspondentes ao deslocamento vertical
do centro de gravidade dos elementos móveis do
equipamento, exceto a carga de serviço;
Figura 12 - Valores de K para movimentos horizontais
Tabela 23 - Grupos dos mecanismos
Classes de funcionamento
V 0,25 V 0,5 V1 V2 V3 V4 V5
1 1Bm 1Bm 1Bm 1Am 2m 3 m 4 m
2 1Bm 1Bm 1Am 2 m 3 m 4 m 5 m
3 1Bm 1Am 2 m 3 m 4 m 5 m 5 m
Estados de solicitação
(7)
Por exemplo, em um movimento de translação, as solicitações que resultam da reação vertical sobre as rodas, assim como os es-
forços transversais que solicitam o eixo da roda, não se transmitem aos elementos acionadores do movimento.
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NBR 8400:1984 29
c) as SRA
devidas às acelerações ou desacelerações
dos diferentes movimentos do equipamento, ou
de seus elementos, calculadas conforme 5.5.3.1,
desde que a ordem de grandeza destas solicita-
ções não seja desprezível em relação às solicita-
ções SRG
e SRL
;
d) as SRW
devidas ao vento limite de serviço SW
ou
ao vento máximo fora de serviço SWmáx.
(ver
5.5.4.1), desde que a ordem de grandeza destas
solicitações não seja desprezível.
6.4 Casos de solicitações
São previstos nos cálculos três casos de solicitações:
a) caso I - serviço normal sem vento;
b) caso II - serviço normal com vento;
c) caso III - solicitações excepcionais.
Determina-se para cada um destes casos uma solicitação
máxima que serve de base para os cálculos.
Nota: No caso dos equipamentos não submetidos ao vento, os
casos I e II serão iguais.
6.4.1 Caso I - Serviço normal sem vento
As solicitações máximas que servem de base para os
cálculos no caso I são as seguintes:
a) a SMmáx. I
, do tipo SM
, que é determinada pela fór-
mula:
SMmáx. I
= SMG
+ SML
+ SMF
+ SMA
b) a solicitação máxima SRmáx. I
, do tipo SR
, que é de-
terminada pela fórmula:
SRmáx. I
= SRG
+ SRL
+ SRA
Nota: Tanto para a) como para b) não se deve considerar a
combinação dos valores máximos de cada um dos termos
desta relação, mas o valor resultante da combinação mais
desfavorável, podendo efetivamente produzir-se durante
o serviço.
6.4.2 Caso II - Serviço normal com vento
As solicitações máximas que servem de base para os
cálculos no caso II são as seguintes:
a) a solicitação máxima SMmáx. II
, do tipo SM
, que é de-
terminada pela maior das combinações seguintes:
SMmáx. II
= SMG
+ SML
+ SMF
+ SMA
+ SMW8
ou
SMmáx. II
= SMG
+ SML
+ SMF
+ SMW25
b) a solicitação máxima SRmáx. II
, do tipo SR
, que é de-
terminada pela fórmula:
SRmáx. II
= SRG
+ SRL
+ SRA
+ SRW25
Nota: Tanto para a) como para b) se aplica a nota de 6.4.1.
6.4.3 Caso III - Solicitações excepcionais
As solicitações máximas que servem de base para os
cálculos no caso IIl são as seguintes:
a) a solicitação máxima SMmáx. III
, do tipo SM
, que é de-
terminada considerando-se a solicitação máxima
que o motor pode efetivamente transmitir ao meca-
nismo, levando-se em consideração as limitações
resultantes das condições práticas de funciona-
mento; os valores de SMmáx. III
são dados em 6.5;
b) a solicitação máxima SRmáx. III
, do tipo SR
, que é de-
terminada pela fórmula:
SR máx. III
= SRG
+ SRW máx.
Esta fórmula é adotada visto que as conseqüências de
uma sobrecarga devida a um amortecimento (choque,
batida) ou um enganchamento são menos graves para
um mecanismo do que para a estrutura, toma-se então
como solicitação excepcional a correspondente ao equi-
pamento fora de serviço com vento máximo (ver 5.6.3 alí-
nea a)).
Nota: No caso em que meios complementares de ancoragem
ou de estaiamento são adotados para assegurar a imobili-
dade ou a estabilidade por vento fora de serviço, convém
ter em conta o caso eventual da ação destes dispositivos
sobre os mecanismos.
6.5 Aplicação das considerações anteriores no cálculo
de SM
Os mecanismos dos equipamentos realizam:
a) deslocamentos puramente verticais do centro de
gravidade das massas móveis (por exemplo: mo-
vimentos de levantamento);
b) deslocamentos puramente horizontais do centro
de gravidade do conjunto das massas móveis (por
exemplo: movimentos de direção, de translação,
de orientação ou de levantamento de lança equili-
brada);
c) movimentos combinando uma elevação do centro
de gravidade das massas móveis com um desloca-
mento horizontal (por exemplo: levantamento de
lança não equilibrada).
6.5.1 Movimento de levantamento
As fórmulas para o cálculo das solicitações do tipo SM
são as seguintes:
a) casos I e II:
SMmáx. I
= SML
+ SMF
Sendo SMmáx. I
= SMmáx. II
Nota: Despreza-se neste caso a solicitação devida à aceleração
do levantamento que é pequena em relação a SML
.
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30 NBR 8400:1984
dos centros de gravidade das massas móveis é
desprezível em relação à potência necessária para
vencer as acelerações ou os efeitos do vento;
quando, contrariamente, os efeitos das acelera-
ções ou do vento são desprezíveis em relação ao
efeito do deslocamento vertical dos centros de gra-
vidade das massas móveis, este valor é demasiado
elevado e pode-se calcular SMmáx. III
pela fórmula:
SMmáx. III
= 1,6 SMmáx. II
Entre estes dois limites extremos deve-se examinar cada
caso particular em função do motor escolhido, de seu
modo de partir, do valor relativo das solicitações devidas
aos efeitos de inércia do vento e devidas à elevação dos
centros de gravidade. Quando as condições de funciona-
mento limitam o torque efetivamente transmitido ao meca-
nismo (conforme 6.5.2, alínea c), este torque limite é toma-
do com o valor de SMCmáx.
, se inferior aos valores anterior-
mente calculados.
6.6 Método de cálculo
Os elementos de mecanismo são calculados de modo
que os mesmos apresentem uma segurança suficiente
em relação às suas possíveis causas de falha (ruptura,
flambagem, fadiga e desgaste). Além disso outras con-
siderações podem interferir, devendo particularmente ser
evitado os aquecimentos exagerados ou as deformações
que podem dificultar o bom funcionamento dos mecanis-
mos.
6.6.1 Verificação em relação à ruptura(11)
A verificação dos elementos dos mecanismos em relação
à ruptura efetua-se considerando que a tensão calculada
não ultrapasse uma tensão admissível relacionada com
a tensão de ruptura do material utilizado. O valor da tensão
admissível σa
(12)
é dado por:
q.FSr
r
a
σ
=σ
Os valores de q são dados na Tabela 24.
Os valores de FSr
são dados na Tabela 25.
b) caso III:
SMmáx. III
= 1,6 (SML
+ SMF
)
Nota: Admite-se que as solicitações máximas que podem ser
transmitidas aos mecanismos de levantamento são
limitadas na prática a 1,6 vez a solicitação SMmáx. I
(8)
.
6.5.2 Movimentos horizontais
As fórmulas para o cálculo das solicitações do tipo SM
são as seguintes:
a) caso I:
SMmáx. I
= SMF
+ SMA
b) caso II: toma-se o valor mais elevado entre os se-
guintes:
SMmáx. II
= SMF
+ SMA
+ SMW8
ou
SMmáx. II
= SMF
+ SMW25
c) caso III: toma-se para SMmáx. III
a solicitação corres-
pondente ao torque do motor (ou do freio), a menos
que as condições de funcionamento limitem o tor-
que efetivamente transmitido, seja por escorrega-
mento das rodas sobre os trilhos, seja por meios
de controle adequados (acoplamento hidráulico,
limitador de torque, etc.). Neste caso toma-se efe-
tivamente o valor transmitido(9)
.
6.5.3 Movimentos combinados
As fórmulas para o cálculo das solicitações do tipo SM
são as seguintes:
a) casos I e II: para os casos I e II determina-se a
solicitação SMmáx. II
(10)
pela aplicação das fórmulas
gerais definidas em 6.4.1 e 6.4.2;
b) caso III: pode-se tomar como valor máximo
SMmáx. III
a solicitação provocada pela aplicação do
torque máximo do motor SMCmáx.
. Este valor, fre-
qüentemente muito elevado, é sempre aceitável
pois é favorável à segurança e deve ser conside-
rado quando a potência em jogo para a elevação
(8)
Em um movimento de levamentamento é impossível, em uso normal, transmitir ao mecanismo esforços superiores aos resultantes
do levantamento da carga (os efeitos da aceleração são desprezíveis). Um esforço maior provém de uma manobra errada (má
avaliação de carga, etc.). Pela experiência adquirida com equipamentos os mais diversificados, admitiu-se que o coeficiente 1,6 é uma
segurança suficiente. Motores com potência excessiva deverão ser evitados.
(9)
Se no caso do movimento de levantamento os esforços transmitidos normalmente ao mecanismo são limitados pela carga levantada,
nos movimentos horizontais o torque máximo do motor pode sempre ser transmitido ao mecanismo, caso não exista limitação
mecânica; por isso admite-se um critério de avaliação que difere dos valores de SMmáx. III conforme se trata de um movimento de
levantamento ou de outro movimento.
(10)
Ou SMmáx. I para os equipamentos não submetidos à ação do vento.
(11)
O critério de verificação em relação à ruptura foi escolhido, em que possa parecer mais lógico verificar em relação ao limite elástico
como indicado no capítulo 5 (Estruturas), pois este valor constitui em princípio o limite a não ultrapassar no uso dos materiais; para os
aços comumente usados nas estruturas, existe uma grande diferença entre o limite elástico e a carga de ruptura, diferença esta que
protege contra uma ruptura brusca, mesmo no caso excepcional de ultrapassagem do limite elástico; no entanto, o emprego nos me-
canismos de certos aços, tendo limite elástico muito próximo à carga de ruptura, levaria a construir peças frágeis; caso se ultrapasse a
tensão limite admissível em relação ao limite elástico, uma ultrapassagem casual deste limite levaria imediatamente à ruptura.
(12)
O coeficiente “q” leva em conta certa possibilidade de se ultrapassar a tensão calculada, devido às imperfeições do cálculo e aos
imprevistos.
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NBR 8400:1984 31
Tabela 25 - Valores de FSr
Casos de solicitação FSr
Casos I e II 2,8
Caso III 2
Nota: Os valores de q e FSr são acrescidos de 25% para o ferro
fundido cinzento. As seguintes relações entre as tensões
calculadas e as tensões admissíveis devem ser consi-
deradas:
a) tração pura:
1,25 σt ≤ σa
b) compressão pura:
σc ≤ σa
c) flexão pura:
σf ≤ σa
d) flexão e tração combinadas:
1,25 σt + σf ≤ σa
e) flexão e compressão combinadas:
σc + σf ≤ σa
f) cisalhamento puro:
a3 σ≤τ
g) tração, flexão e cisalhamento combinados:
a
22
ft 3)(1,25 σ≤τ+σ+σ
h) compressão, flexão e cisalhamento combinados:
a
22
fc 3)( σ≤τ+σ+σ
6.6.2 Verificação em relação à flambagem
Calculam-se as peças submetidas à flambagem em con-
formidade com 5.8.7, verificando-se que a tensão calcula-
da não ultrapassa uma tensão limite, determinada em
função da tensão crítica, além da qual existe o risco de
haver flambagem. Leva-se em consideração para esta
verificação o valor do coeficiente q, que depende do grupo
no qual é classificado o mecanismo conforme a Tabe-
la 24. Algumas indicações gerais relativas à verificação
dos elementos à flambagem são fornecidas no Anexo E.
6.6.3 Verificação em relação à fadiga
Para verificar o comportamento dos elementos à fadiga,
determina-se um ciclo de solicitações, calculando-se as
tensões extremas resultantes de todas as possibilidades
de variações de solicitações no caso I de solicitação. De-
termina-se assim para cada elemento do mecanismo:
a) σf mín.
e σf máx.
, tensões extremas à flexão;
b) σt mín.
e σt máx.
, tensões extremas à tração ou
compressão;
c) τmín.
e τmáx.
, tensões extremas ao cisalhamento.
Nota: As tensões são consideradas com valores algébricos:
σf máx., σt máx. e τmáx. representando em cada caso a maior
das duas tensões extremas em valor absoluto.
O cálculo da resistência à fadiga é feito considerando-se:
a) a relação R
máx.
mín.
σ
σ
= ou
máx.
mín.
τ
τ
ou o valor médio
2
mín.máx.
méd.
σ+σ
=σ ou
2
mín.máx.
méd.
τ+τ
=τ ;
b) uma tensão máxima majorada pela aplicação de
um coeficiente δ, determinado na Tabela 26, em
função do grupo a que pertence o mecanismo.
c) um número de ciclos deduzido do número conven-
cional de horas de uso do mecanismo e da rotação
para as peças giratórias; para os elementos não
giratórios, o número de ciclos é determinado a partir
do número convencional de ciclos de levantamen-
to definido em 5.1.1, tendo em conta o número de
ciclos de variação de esforço sofrido pelo elemento
durante um ciclo de levantamento; este número
de ciclos deve ser triplicado para as peças dos
mecanismos de levantamento e do levantamento
da lança, cuja falha pode ocasionar a perda do
controle do movimento da carga. A partir da relação
R e do número de ciclos, é verificado se a tensão
limite de fadiga correspondente é maior que o valor
δ . σmáx.
.
No caso em que o elemento considerado é submetido si-
multaneamente a dois ou três tipos de solicitação alterna-
das, pode-se verificar se o elemento é capaz de suportar,
sem ruptura, uma seqüência de ciclos resultantes da com-
binação de extremos de cada um dos tipos de esforços,
exercendo-se simultaneamente, ou levar em considera-
ção o fato de que, em certos casos, é impossível que os
valores extremos dos diversos esforços produzam-se si-
multaneamente; verificar então o comportamento do ele-
mento, determinando a combinação mais desfavorável
efetivamente possível. Os métodos a usar para efetuar
aquelas verificações são deixados a critério do fabricante,
que deve justificar a origem dos métodos adotados. São
importantes os fatores condicionando o comportamento
de um elemento à fadiga, tais como: a qualidade do mate-
rial, as dimensões dos elementos, sua forma e a qualidade
da usinagem, a que é preciso adicionar a influência da
corrosão que, em certas condições, ocasiona uma redu-
ção muito sensível da tensão admissível à fadiga. O Ane-
xo H dá algumas indicações sobre a fadiga.
6.6.4 Verificação em relação ao desgaste
Para as partes submetidas ao desgaste, devem-se deter-
minar as grandezas específicas que o influenciam, tais
como a pressão superficial e a velocidade circunferencial.
Os valores obtidos devem ser tais que não levem a um
desgaste excessivo dessas partes.
Tabela 24 - valores de q
Grupos de mecanismos q
1 Bm 1
1 Am 1
2 m 1,12
3 m 1,25
4 m 1,40
5 m 1,60
Cópia não autorizada
Nbr 8400   calculo de equipamento para levantamento e movimentacao de cargas
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Nbr 8400 calculo de equipamento para levantamento e movimentacao de cargas

  • 1. Copyright © 1984, ABNT–Associação Brasileira de Normas Técnicas Printed in Brazil/ Impresso no Brasil Todos os direitos reservados Sede: Rio de Janeiro Av. Treze de Maio, 13 - 28º andar CEP 20003-900 - Caixa Postal 1680 Rio de Janeiro - RJ Tel.: PABX (021) 210-3122 Fax: (021) 240-8249/532-2143 Endereço Telegráfico: NORMATÉCNICA ABNT-Associação Brasileirade NormasTécnicas Palavras-chave: Pontes rolantes. Guindastes 108 páginas NBR 8400MAR 1984 Cálculo de equipamento para levantamento e movimentação de cargas Sumário 1 Objetivo 2 Documentos complementares 3 Definições 4 Símbolos literais 5 Estruturas 6 Mecanismos 7 Compatibilização entre grupos de estruturas e de mecanismos ANEXO A - Exemplos de classificação dos equipamentos e seus componentes mecânicos ANEXO B - Cálculos das solicitações devidas às acele- rações dos movimentos horizontais ANEXO C -Execução das junções por meio de parafusos de alta resistência com aperto controlado ANEXO D -Tensões nas junções soldadas ANEXO E - Verificação dos elementos de estrutura sub- metidos à flambagem ANEXO F - Verificação dos elementos de estrutura sub- metidos à flambagem localizada ANEXO G -Verificação dos elementos de estrutura sub- metidos à fadiga ANEXO H -Determinação das tensões admissíveis nos elementos de mecanismos submetidos à fa- diga ANEXO I - Considerações sobre determinação dos diâ- metros mínimos de enrolamento de cabos 1 Objetivo 1.1 Esta Norma fixa as diretrizes básicas para o cálculo das partes estruturais e componentes mecânicos dos equi- pamentos de levantamento e movimentação de cargas, independendo do grau de complexidade ou do tipo de serviço do equipamento, determinando: a) solicitações e combinações de solicitações a se- rem consideradas; b) condições de resistência dos diversos componen- tes do equipamento em relação às solicitações consideradas; c) condições de estabilidade a serem observadas. 1.2 Esta Norma não se aplica a guindastes montados so- bre pneus ou lagartas. 2 Documentos complementares Na aplicação desta Norma é necessário consultar: NBR 5001 - Chapas grossas de aço carbono para vaso de pressão destinado a trabalho a temperaturas moderada e baixa - Especificação NBR 5006 - Chapas grossas de aço carbono de baixa e média resistência mecânica para uso em vasos de pressão - Especificação NBR 5008 - Chapas grossas de aço de baixa liga e alta resistência mecânica, resistente à corrosão atmosférica, para usos estruturais - Especificação NBR 6648 - Chapas grossas de aço-carbono para uso estrutural - Especificação ISO R-148 - Essai de choc pour I'acier sour aprouvêtte bi appuyée (entaille ENV) Origem: ABNT 04:010.01-002/1983 CB-04 - Comitê Brasileiro de Mecânica CE-04:010.01 - Comissão de Estudo de Pontes Rolantes NBR 8400 - Cranes and lifting appliances - Basic calculation for structures and components - Procedure Descriptors: Cranes. Lifting Esta Norma incorpora as Erratas nº 1, 2 e 3 Procedimento Cópia não autorizada
  • 2. 2 NBR 8400:1984 DIN 17100 - Allgemeine baustähle; Gütevorschriften ASTM A 36 - Structural steel ASTM A 283 - Low and intermediate tensile strength carbon steel plates of structural quality ASTM A 284 - Low and intermediate tensile strength carbon silicon steel plates for machine parts and general construction ASTM A 285 - Pressure vessel plates, carbon steel, low and intermediate tensile strength ASTM A 440 - High strength structural steel ASTM A 441 - High strength low alloy structural manganese vanadium steel ASTM A 516 - Pressure vessel plates, carbon steel, for moderate and Iower temperature service 3 Definições Para os efeitos desta Norma são adotadas as definições de 3.1 a 3.9. 3.1 Carga útil Carga que é sustentada pelo gancho ou outro elemento de içamento (eletroímã, caçamba, etc.). 3.2 Carga de serviço Carga útil acrescida da carga dos acessórios de içamento (moitão, gancho, caçamba, etc.). 3.3 Carga permanente sobre um elemento Soma das cargas das partes mecânicas, estruturais e elétricas fixadas ao elemento, devidas ao peso próprio de cada parte. 3.4 Serviço intermitente Serviço em que o equipamento deve efetuar deslocamen- tos da carga com numerosos períodos de parada durante as horas de trabalho. 3.5 Serviço intensivo Serviços em que o equipamento é quase permanente- mente utilizado durante as horas de trabalho, sendo os períodos de repouso muito curtos; é particularmente o caso dos equipamentos que estão incluídos em um ciclo de produção, devendo executar um número regular de operações. 3.6 Turno Período de 8 h de trabalho. 3.7 Translação Deslocamento horizontal de todo o equipamento. 3.8 Direção Deslocamento horizontal do carro do equipamento. 3.9 Orientação Deslocamento angular horizontal da lança do equipa- mento. 4 Símbolos literais A - Designação genérica de área, em m2 Ar - Superfície real exposta ao vento (diferença entre a superfície total e a superfície vazada) At - Superfície total exposta ao vento (soma da superfície real com a superfície vazada) a - Distância entre eixos B - Distância entre faces (ver Figura 4) b - Largura útil do boleto de um trilho, em mm C - Coeficiente aerodinâmico C' - Coeficiente aerodinâmico global c - Classe de partida dos motores c1 - Coeficiente aplicado à pressão limite em uma roda, sendo função da rotação da mesma c2 - Coeficiente aplicado à pressão limite em uma roda, sendo função do grupo a que pertence o mecanismo ca - Constante de aproveitamento do motor cr - Coeficiente de redução para frenagem elétrica D - Diâmetro de polia, em mm De - Diâmetro de enrolamento sobre as polias e tambores medidos a partir do eixo do cabo Dr - Diâmetro de uma roda d. - Designação genérica para os diâmetros dc - Diâmetro externo do cabo de aço, em mm dn - Diâmetro nominal do parafuso, em mm e - Designação genérica de espessura F - Designação genérica de carga f - Freqüência de Iigação admissível Fp - Forças paralelas ao plano de junção de uma união aparafusada Fr - Carga média sobre uma roda Fs - Carga de serviço, em N Cópia não autorizada
  • 3. NBR 8400:1984 3 Ft - Esforço de tração nominal a ser introduzido no parafuso, em daN Fu - Carga útil Fw - Força devida à ação do vento, em N Fpa - Força admissível paralela ao plano de junção de uma união aparafusada Fmáx. - Carga máxima FS - Coeficiente de segurança em relação às tensões críticas FSe - Coeficiente de segurança em relação ao limite de escoamento FSp - Coeficiente de segurança em relação às forças paralelas ao plano de uma junção aparafusada FSN - Coeficiente de segurança em relação às forças normais ao plano de uma junção aparafusada FSr - Coeficiente de segurança em relação à ruptura f - Folga lateral entre a superfície de rolamento da roda e o boleto do trilho (ver Figura 16) 2 iGD - Soma das inércias das massas móveis em trans- lação e em rotação referidas à rotação norninal do motor 2 mGD - Inércia do rotor do motor g - Profundidade total do gorne de uma polia menos o raio do gorne, em mm H1 - Coeficiente que incide sobre o diâmetro de enro- lamento dos cabos sobre polias e tambores e é função do grupo a que pertence o mecanismo H2 - Coeficiente que incide sobre o diâmetro do enro- lamento dos cabos sobre polias e tambores, e é função do próprio sistema de polia e dos tambo- res h - Altura de uma viga J - ReIação entre a inércia total do mecanismo liga- do ao eixo motor e a inércia do motor K - Média cúbica Kf - Coeficiente de concentração de tensões obtidas em ensaio Kσ - Coeficiente de flambagem em casos de compres- são ou flexão Kτ - Coeficiente de flambagem em casos de cisalha- mento puro K - Coeficiente de enchimento dos cabos de aço l - Largura total do boleto de um trilho (ver Figu- ra 16) M - Designação genérica de torque Mm - Torque médio de um motor elétrico Ma - Torque de aperto a ser aplicado a um parafuso, em m.daN Mx - Coeficiente de majoração aplicável ao cálculo das estruturas M1 - Torque no eixo do motor necessário para manu- tenção de um movimento horizontal, em N.m m - Número de planos de atrito N - Força de tração perpendicular ao plano de junção de uma união aparafusada Na - Força de tração admissível perpendicular ao pla- no de junção de uma união aparafusada Nx - Número convencional de ciclos de classes de utilização do mecanismo n - Rotação nominal de um motor, em rpm np - Número de partidas completas por hora ni - Número de impulsões ou de partidas incompletas nf - Número de frenagens Pm - Potência média de um motor elétrico em movi- mentos horizontais, em kW P1 - Potência necessária de um motor elétrico para a manutenção de um movimento horizontal, em kW P2 - Potência necessária de um motor elétrico para o movimento de levantamento, em kW Pa - Pressão aerodinâmica, em N/m2 Pd - Pressão diametral sobre as paredes dos furos Plim - Pressão limite sobre uma roda p - Fração da carga máxima (ou da tensão máxima) pmín. - Fração mínima da carga máxima (ou da tensão máxima) Q - Coeficiente para determinação do diâmetro dos cabos de aço q - Coeficiente que depende do grupo em que está classificado no mecanismo R - Relação entre tensão mínima e tensão máxima na verificação a fadiga r - Raio do boleto do trilho (ver Figura 16) rt - Coeficiente determinando as reações transver- sais devidas ao rolamento das rodas S - Designação genérica de solicitação Cópia não autorizada
  • 4. 4 NBR 8400:1984 SA - Solicitação devida ao vento sobre uma super- fície SG - Solicitação devida ao peso próprio SH - Solicitação devida aos movimentos horizontais SI - Solicitação parcial constante SL - Solicitação devida à carga de serviço SM - Solicitação devida a torques dos motores e freios sobre mecanismo SR - Solicitação devida às reações não equilibradas por torques ST - Solicitação devida a choques SV - Solicitação devida à carga de vento e aos movi- mentos horizontais, multiplicada por ψ SW - Solicitação devida ao vento limite de serviço SW8 - Solicitação devida a um vento que exerce pres- são de 8 daN/mm2 SW25 - Solicitação devida a um vento que exerce pres- são de 25 daN/mm2 SWmáx. - Solicitação devida a um vento máximo com o equipamento fora de serviço SMA - Solicitação SM devida a acelerações e frena- gens SMCmáx. - Solicitação SM devida ao torque máximo do mo- tor SMF - Solicitação SM devida ao atrito SMG - Solicitação SM devida ao içamento de cargas móveis do equipamento, com exceção da carga de serviço SML - Solicitação SM devida ao içamento da carga em serviço SMW - Solicitação SM devida ao efeito do vento limite de serviço SRA - Solicitação SR devida a acelerações e frena- gens SRG - Solicitação SR devida ao peso próprio de ele- mentos atuando sobre a peça considerada SRL - Solicitação SR devida à carga de serviço SMW8 - Solicitação SM devida a um vento que exerce pressão de 8 daN/mm2 SMW25 - Solicitação SM devida a um vento que exerce pressão de 25 daN/mm2 SRW8 - Solicitação SR devida a um vento que exerce pressão de 8 daN/mm2 SRW25 - Solicitação SR devida a um vento que exerce pressão de 25 daN/mm2 SRWmáx. - Solicitação SR devida ao verto máximo com o equipamento fora de serviço si e sf - Coeficientes fixados pelo fabricante do motor, que dependem do tipo do motor, do gênero de frenagem elétrica adotada, etc. T - Esforço máximo de tração nos cabos de aço, em daN Ta - Esforço de tração limite admissível Tp - Esforço de tração em um parafuso após ter rece- bido aperto t - Designação genérica de tempo Tc - Tempo de funcionamento de um mecanismo durante um ciclo te - Tempo total de utilização efetiva do equipamen- to tm - Tempo médio de funcionamento diário estimado ts - Duração média de um ciclo de manobra com- pleto V - Vão de uma viga de uma ponte ou pórtico rolan- te v - Velocidade linear vL - Velocidade de elevação da carga, em m/s vt - Velocidade de translação vw - Velocidade do vento, em m/s WS - Carga de serviço Wi - Diferença entre a carga de serviço e a carga útil Wu - Carga útil içada y - Perda na cablagem do cabo de aço Z - Índice de avaliação genérico Zp - Coeficiente de segurança prática dos cabos Zt - Coeficiente de segurança teórica dos cabos αi - Relação entre o tempo de funcionamento do período de aceleração e o tempo total de funcio- namento de um mecanismo β - Ângulo do gorne da polia em relação ao plano médio da mesma Γ - Relação (Fs - Fu )/Fs γ - Relação entre a solicitação a que é submetido o mecanismo para movimentar-se sem vento e a solicitação total SMmáx. II Cópia não autorizada
  • 5. NBR 8400:1984 5 ∆ - Relação entre Fu e Fs , ou seja, Fu /Fs δ - Coeficiente de majoração para verificação à fa- diga nos mecanismos ε - Desvio lateral do cabo em relação ao plano mé- dio da polia, em mm η - Rendimento total do mecanismo θ - Relação das tensões de borda λ - Coeficiente de esbeltez µ - Coeficiente de atrito ξ - Coeficiente que determina as reações transver- sais devidas ao rolamento ρ1 - Coeficiente de sobrecarga do ensaio dinâmico ρ2 - coeficiente de sobrecarga do ensaio estático σ - Designação genérica de tensão σG - Tensão resultante das solicitações devidas ao peso próprio σV - Tensão resultante das solicitações variáveis σa - Tensão admissível à tração ou compressão σaf - Tensão admissível à fadiga σc - Tensão de compressão σe - Limite de escoamento σf - Tensão de flexão σfa - Tensão limite de resistência à fadiga σi - Tensão ideal à flambagem localizada σr - Limite de ruptura σt - Tensão de tração σw - Tensão alternada σx - Tensão normal ao plano yz nos esforços combi- nados σy - Tensão normal ao plano xz nos esforços combi- nados σe0,2 - Limite convencional do escoamento a 0,2% de alongamento percentual σa52 - Tensão admissível do aço de 52 daN/mm2 σe52 - Tensão de escoamento do aço de 52 daN/mm2 σr52 - Tensão de ruptura do aço de 52 daN/mm2 σcg - Tensão de compressão entre roda e trilho σcp - Tensão de comparação σcr - Tensão crítica σmáx. - Tensão máxima σE cr - Tensão crítica de Euler σ v cr - Tensão crítica de flambagem σmín. - Tensão mínima σ90% - Tensão correspondente a 90% de vida nos cor- pos-de-prova ensaiados à fadiga τ - Tensão de cisalhamento τa - Tensão de cisalhamento admissível τxy - Tensão de cisalhamento agindo no plano nor- mal à direção de σx (ou σy ) τ v cr - Tensão de cisalhamento crítica de flambagem τmáx. - Tensão máxima τmín. - Tensão mínima φ - Coeficiente de redução ψ - Coeficiente dinâmico a ser aplicado à solicitação devida à carga de serviço ω - Coeficiente de flambagem que depende da es- beltez da peça 5 Estruturas 5.1 Classificação da estrutura dos equipamentos As estruturas dos equipamentos serão classificadas em diversos grupos, conforme o serviço que irão executar, a fim de serem determinadas as solicitações que deverão ser levadas em consideração no projeto. Para determina- ção do grupo a que pertence a estrutura de um equipa- mento, são levados em conta dois fatores: a) classe de utilização; b) estado de carga. 5.1.1 Classe de utilização da estrutura dos equipamentos A classe de utilização caracteriza a freqüência de utiliza- ção dos equipamentos. Não se podendo classificar a es- trutura dos equipamentos em função de seus diversos ci- clos de manobras, convencionou-se classificá-la em fun- ção da utilização do movimento de levantamento, defi- nindo-se quatro classes de utilização, conforme a Tabe- la 1, que servem de base para o cálculo das estruturas. Para cada uma destas classes estipula-se um número to- tal teórico de ciclos de levantamento que o equipamento deverá efetuar durante sua vida. Estes números de ciclos de levantamento constantes na Tabela 1 servem de base para a determinação do número de ciclos de variações Cópia não autorizada
  • 6. 6 NBR 8400:1984 Tabela 2 - Estados de carga Estado de carga Definição Fração mínima da carga máxima 0 (muito leve) Equipamentos levantando excepcionalmente P = 0 a carga nominal e comumente cargas muito reduzidas 1 (leve) Equipamentos que raramente levantam a carga P = 1/3 nominal e comumente cargas de ordem de 1/3 da carga nominal 2 (médio) Equipamentos que freqüentemente levantam a P = 2/3 carga nominal e comumente cargas compreendidas entre 1/3 e 2/3 da carga nominal 3 (pesado) Equipamentos regularmente carregados com a P = 1 carga nominal 5.2 Classificação dos elementos da estrutura do equipamento Para determinação das tensões a serem levadas em consideração no projeto dos elementos da estrutura, estes são classificados em grupos, seguindo os mesmos princí- pios já apresentados para a estrutura dos equipamentos. Para a determinação do grupo a que pertence um ele- mento, são levados em conta dois fatores: a) classe de utilização; b) estado de tensões. 5.2.1 Classe de utilização dos elementos da estrutura São idênticas às da classificação da estrutura dos equi- pamentos (ver Tabela 1). 5.2.2 Estado de tensões Os estados de cargas indicados em 5.1.2 não correspon- dem aos estados de tensões de todos os elementos da estrutura do equipamento. Alguns elementos podem ficar submetidos a estados de tensões menores ou maiores que os impostos pelas cargas levantadas. Estes estados de tensões são convencionalmente definidos de modo análogo ao dos estados das cargas, segundo as defini- ções da Tabela 3, com os mesmos diagramas da Figu- ra 1, porém p representando uma fração de tensão má- xima, ou seja, σ/σmáx. . de tensões, em um elemento da estrutura, ou um elemento não giratório dos mecanismos, na verificação à fadiga. Notas: a) Este número de ciclos de variações de tensões pode ser superior, igual ou inferior ao número de ciclos de levantamento. Leva-se em conta esta observação para a determinação do grupo de elemento na verificação à fadiga. b) Em caso algum estes números convencionais de ciclos podem ser considerados como garantia da vida do equipamento. c) Considera-se que um ciclo de levantamento é iniciado no instante em que a carga é içada e termina no momento em que o equipamento está em condições de iniciar o levantamento seguinte. 5.1.2 Estado de carga O estado de carga caracteriza em que proporção o equi- pamento levanta a carga máxima, ou somente uma carga reduzida, ao longo de sua vida útil. Esta noção pode ser ilustrada por diagramas que representam o número de ciclos para os quais uma certa fração p da carga máxima (F/Fmáx. ) será igualada ou excedida ao longo da vida útil do equipamento, caracterizando a severidade de serviço do mesmo. Consideram-se, na prática, quatro estados convencionais de cargas, caracterizados pelo valor de p. Estes quatro estados de carga estão definidos na Tabe- la 2 e representados pelos diagramas da Figura 1. Tabela 1 - Classes de utilização Numero convencional de ciclos de levantamento Utilização ocasional não regular, seguida de longos períodos de repouso B Utilização regular em serviço intermitente 2,0 x 105 C Utilização regular em serviço intensivo 6,3 x 105 Utilização em serviço intensivo severo, efetuado, por exemplo, em mais de um turno Classe de utilização Freqüência de utilização do movimento de levantamento A 6,3 x 104 D 2,0 x 106 Cópia não autorizada
  • 7. NBR 8400:1984 7 Figura 1-a) - Classe de utilização A 6,3 . 104 ciclos Figura 1-b) - Classe de utilização B 2 . 105 ciclos Figura 1-d) - Classe de utilização D 2 . 106 ciclosFigura 1-c) - Classe de utilização C 6,3 . 105 ciclos Nota: O eixo das ordenadas (p) representa F/Fmáx. no caso apresentado em 5.1.2 e σ/σmáx. no caso apresentado em 5.2.2. Figura 1 - Diagrama de estados de cargas (ou estados de tensões) 5.3 Classificação em grupos da estrutura dos equipamentos e seus elementos A partir das classes de utilização e dos estados de cargas levantadas (ou dos estados de tensões para os elemen- tos), classificam-se as estruturas ou seus elementos em seis grupos, conforme a Tabela 4. No Anexo A é exempli- ficada a classificação de um equipamento. 5.4 Classificação das estruturas em grupos Os diversos grupos indicados na Tabela 4 classificam a estrutura para os equipamentos como um conjunto e de- terminam o valor do coeficiente da majoração Mx , que por sua vez caracteriza o dimensionamento da estrutura. Entretanto, para os cálculos de fadiga, não é sempre pos- sível utilizar o grupo do equipamento como critério único para a verificação de todos os elementos da estrutura, pois o número de ciclos de solicitação e os estados de tensões podem, para certos elementos, ser sensivelmente diferentes da classe de utilização e dos estados de carga do equipamento; nestes casos deve-se determinar para tais elementos o grupo a ser utilizado na verificação à fadiga. 5.5 Solicitações que interferem no cálculo da estrutura do equipamento O cálculo da estrutura do equipamento é efetuado determi- nando-se as tensões atuantes na mesma durante o seu funcionamento. Estas tensões são calculadas com base nas seguintes solicitações: a) principais exercidas sobre a estrutura do equi- pamento suposto imóvel, no estado de carga mais desfavorável (ver 5.5.1); b) devidas aos movimentos verticais; c) devidas aos movimentos horizontais; d) devidas aos efeitos climáticos; e) diversas. Cópia não autorizada
  • 8. 8 NBR 8400:1984 Tabela 3 - Estados de tensões de um elemento Estado de tensões Definição Fração mínima de tensão máxima 0 (muito leve) Elemento submetido excepcionalmente à sua P = 0 tensão máxima e comumente a tensões muito reduzidas 1 (leve) Elemento submetido raramente à sua tensão P = 1/3 máxima, mas comumente a tensões da ordem de 1/3 da tensão máxima 2 (médio) Elemento freqüentemente submetido à sua tensão P = 2/3 máxima e comumente a tensões compreendidas entre 1/3 a 2/3 da tensão máxima 3 (pesado) Elemento regularmente submetido à sua tensão P = 1 máxima Tabela 4 - Classificação da estrutura dos equipamentos (ou elementos da estrutura) em grupos Estado de cargas (ou estado Classe de utilização e número convencional de ciclos de de tensões para um elemento) levantamento (ou de tensões para um elemento) A B C D 6,3 x 104 2,0 x 105 6,3 x 105 2,0 x 106 0 (muito leve) 1 2 3 4 P = 0 1 (leve) 2 3 4 5 P = 1/3 2 (médio) 3 4 5 6 P = 2/3 3 (pesado) 4 5 6 6 P = 1 5.5.1 Solicitações principais As solicitações principais são: a) as devidas aos pesos próprios dos elementos, SG ; b) as devidas à carga de serviço, SL . Os elementos móveis são supostos na posição mais desfavorável. Cada elemento de estrutura é calculado para uma determinada posição do equipamento, cujo valor da carga levantada (compreendida entre 0 e a carga de serviço) origina, no elemento considerado, as tensões máximas. Em certos casos a tensão máxima pode corres- ponder à ausência de carga de serviço. 5.5.2 Solicitações devidas aos movimentos verticais As solicitações devidas aos movimentos verticais são pro- venientes do içamento relativamente brusco da carga de serviço, durante o levantamento, e de choques verticais devidos ao movimento sobre o caminho de rolamento. Nas solicitações devidas ao levantamento da carga de serviço, levam-se em conta as oscilações provocadas pelo levantamento brusco da carga, multiplicando-se as solicitações devidas à carga de serviço por um fator cha- mado coeficiente dinâmico (ψ). O valor do coeficiente dinâ- mico a ser aplicado à solicitação devida à carga de serviço é dado na Tabela 5. 5.5.2.1 Para certos equipamentos, as solicitações devidas ao peso próprio e as devidas à carga de serviço são de sinais contrários e convém, nestes casos, comparar a solicitação do equipamento em carga, aplicando o coeficiente dinâmico à carga de serviço, com a solicitação do equipamento em vazio, levando em conta as oscilações provocadas pelo assentamento de carga, ou seja: a) determinar a solicitação total no assentamento da carga pela expressão: ψ 2 1)-( S-S LG b) comparar com a solicitação do equipamento em carga determinada pela expressão: SG + ψSL c) utilizar para os cálculos o valor mais desfavorável. Cópia não autorizada
  • 9. NBR 8400:1984 9 de utilização do equipamento e as velocidades a serem atingidas. Deduz-se o valor da aceleração, a qual serve para o cálculo do esforço horizontal conforme as massas a movimentar. Se os valores das velocidades e das ace- lerações não são estabelecidos pelo usuário, poderão ser escolhidos, a título indicativo, os tempos de aceleração em função das velocidades a atingir conforme as seguin- tes condições de utilização: a) equipamentos de velocidade lenta média, porém devendo percorrer um longo curso; b) equipamentos de velocidade média e alta em aplicações comuns; c) equipamentos de alta velocidade com fortes acelerações. Nota: No caso c), deve-se quase sempre motorizar todas as rodas. A Tabela 6 fornece os valores de tempos de aceleração e acelerações recomendadas para estas três condições. O esforço horizontal a considerar deve ser no mínimo de 1/30 da carga sobre as rodas motoras e no máximo 1/4 desta carga. No caso de movimentos de orientação e de levantamento da lança, o cálculo é efetuado considerando o momento acelerador ou desacelerador que se exerce no eixo do motor dos mecanismos. O valor das acelera- ções depende do equipamento; na prática escolhe-se uma aceleração na ponta de lança, podendo variar entre 0,1 m/s2 e 0,6 m/s2 conforme a rotação e o raio da lança, de maneira a obter tempos de aceleração da ordem de 5 s a 10 s nos casos comuns. No Anexo B é apresentado um método para o cálculo dos efeitos de aceleração dos movimentos horizontais. 5.5.3.2 Efeitos da força centrífuga Os efeitos da força centrífuga são levados em considera- ção nos guindastes, devido ao movimento de orientação. Na prática, basta determinar o esforço horizontal na ponta da lança, resultante da inclinação do cabo que recebe a carga. Em geral desprezam-se os efeitos da força centrífu- ga nos demais elementos do equipamento. 5.5.3.3 Coeficiente que determina as reações transversais devidas ao rolamento O caso de reações horizontais transversais ocorre quando duas rodas (ou dois truques) giram sobre um trilho, origi- nando um movimento formado pelas forças horizontais perpendiculares ao trilho. As forças componentes deste momento são obtidas multiplicando-se a carga vertical exercida nas rodas por um coeficiente (ξ), que depende da relação entre o vão e a distância entre eixos a v (2) . Os valores deste coeficiente ξ, que determina as reações transversais devidas ao rolamento, são dados na Figura 3. Esta fórmula baseia-se no fato de que o coeficiente dinâ- mico determina o valor da amplitude máxima das osci- lações que se estabelecem na estrutura no momento de levantamento da carga. A amplitude máxima destas osci- lações tem para valor: SL (ψ - 1) Quando se baixa a carga, admite-se que a amplitude da oscilação que se forma na estrutura é a metade da provo- cada no momento do levantamento. A Figura 2 mostra as curvas de levantamento e de descida quando SL e SG são de sinais contrários. 5.5.2.2 Pode-se estender a aplicação do coeficiente dinâ- mico a outros equipamentos, como por exemplo os pórti- cos com balanço, nos quais para a parte da viga principal em balanço usa-se o coeficiente dinâmico dos guindastes com lança; para a parte entre pernas, o coeficiente dinâ- mico de pontes rolantes. O coeficiente dinâmico leva em conta o levantamento relativamente brusco de carga de serviço, que constitui o choque mais significativo. As soli- citações devidas às acelerações ou desacelerações no movimento de levantamento, assim como as reações ver- ticais devidas à translação sobre caminhos de rolamento corretamente executados(1) , são desprezadas. 5.5.3 Solicitações devidas aos movimentos horizontais As solicitações devidas aos movimentos horizontais são: a) os efeitos da inércia devidos às acelerações ou desacelerações dos movimentos de direção, de translação, de orientação e de levantamento de lança, calculáveis em função dos valores destas acelerações ou desacelerações; b) os efeitos de forças centrífugas; c) as reações horizontais transversais provocadas pela translação direta; d) os efeitos de choque. 5.5.3.1 Efeitos horizontais devidos às acelerações ou desacelerações Os efeitos horizontais devidos às acelerações ou desa- celerações são levados em consideração a partir das acelerações ou desacelerações imprimidas nos elemen- tos móveis, quando das partidas ou frenagens, calculan- do-se as solicitações resultantes nos diferentes elementos da estrutura. No caso de movimento de direção e transla- ção, este cálculo efetua-se considerando um esforço hori- zontal aplicado à banda de rodagem das rodas motoras, paralelamente ao caminho de rolamento. Os esforços de- vem ser calculados em função do tempo de aceleração ou desaceleração, obtido conforme sejam as condições (1) Supõe-se que as juntas dos trilhos estejam em bom estado. Os inconvenientes apresentados por um mau estado do caminho de rolamento são muito elevados nos equipamentos de levantamento tanto para a estrutura quanto para os mecanismos e se faz necessário estabelecer, a princípio, que as juntas dos trilhos devem ser mantidas em bom estado. Nenhum coeficiente de choque deve ser levado em consideração devido às deteriorações provocadas por juntas defeituosas. A melhor solução para os equipamentos rápidos é a de soldar topo a topo os trilhos, a fim de suprimir completamente os choques devidos às passagens nas juntas. (2) Chama-se distância entre eixos a distância entre os eixos das rodas extremas ou, quando se trata de truques, a distância entre os eixos das articulações na estrutura dos dois truques ou conjuntos de truques. Caso existam rodas de guias horizontais, a distância entre eixos é a distância que separa os pontos de contato com o trilho entre duas rodas horizontais. Cópia não autorizada
  • 10. 10 NBR 8400:1984 Tabela 5 - Valores do coeficiente dinâmico ψψψψψ Equipamento Coeficiente dinâmico Faixa de velocidade de ψ elevação da carga (m/s) 1,15 0 < vL ≤ 0,25 Pontes ou pórticos rolantes 1 + 0,6 vL 0,25 < vL < 1 1,60 vL ≥ 1 1,15 0 < vL ≤ 0,5 Guindaste com lanças 1 + 0,3 vL 0,5 < vL < 1 1,3 vL ≥ 1 Nota: O coeficiente dinâmico é menor quando o esforço de levantamento se faz sobre um elemento de estrutura mais flexível, como no caso de guindaste com lanças. Figura 2 - Curva de levantamento e de descida quando SL e SG são de sinais contrários Cópia não autorizada
  • 11. NBR 8400:1984 11 Tabela 6 - Tempos de aceleração e acelerações Equipamentos de Equipamentos de alta velocidade média e alta velocidade com fortes (aplicações comuns) acelerações Tempos Acelerações Tempos Acelerações Tempos Acelerações de de de aceleração aceleração aceleração (m/s) (m/min) (s) (m/s2 ) (s) (m/s2 ) (s) (m/s2 ) 4,00 240 - - 8,0 0,50 6,0 0,67 3,15 189 - - 7,1 0,44 5,4 0,58 2,50 150 - - 6,3 0,39 4,8 0,52 2,00 120 9,1 0,22 5,6 0,35 4,2 0,47 1,60 96 8,3 0,19 5,0 0,32 3,7 0,43 1,00 60 6,6 0,15 4,0 0,25 3,0 0,33 0,63 37,8 5,2 0,12 3,2 0,19 - - 0,40 24 4,1 0,098 2,5 0,16 - - 0,25 15 3,2 0,078 - - - - 0,16 9,6 2,5 0,064 - - - - Velocidade a Equipamentos de atingir velocidade lenta e média Figura 3 - Coeficiente que determina as reações transversais devidas ao rolamento 5.5.3.4 Efeitos de choques contra batentes ou pára-choques Os choques podem ocorrer: a) na carga suspensa; b) na estrutura. Para choques ocorrendo na estrutura distinguem-se dois casos: a) quando a carga suspensa pode oscilar; b) quando guias fixas impedem a oscilação (exemplo: ponte empilhadeira). No caso em que a carga suspensa pode oscilar não se levam em consideração os efeitos de choque para veloci- dades de deslocamento horizontal menores que 0,7 m/s. Para as velocidades de deslocamento horizontais supe- riores a 0,7 m/s, levam-se em conta reações provocadas na estrutura pelos choques contra os pára-choques. Ad- mite-se que o pára-choque é capaz de absorver a energia cinética do equipamento (sem carga de serviço) a uma fração da velocidade nominal de translação fixada em 0,7 vt . Os esforços resultantes na estrutura são calculados em função da desaceleração imposta pelo batente ao equipamento. Para velocidades elevadas (superiores a 1 m/s), a utilização de dispositivos de frenagem (entrando em ação com a aproximação das extremidades dos caminhos de rolamento) é permitida, com a condição de que a ação dos mesmos seja automática e imponha ao equipamento desaceleração efetiva, reduzindo a veloci- dade de translação para que se atinjam os batentes com a velocidade reduzida prevista. Neste caso considera-se como valor vt para o cálculo do pára-choque a velocidade reduzida obtida após frenagem (3) . No caso em que a car- ga suspensa não pode oscilar, verifica-se o efeito do amor- tecimento da mesma maneira, entretanto levando-se em conta o valor da carga de serviço. Quando o choque ocor- re na carga suspensa, levam-se em consideração as soli- citações provocadas por tal choque somente nos equipa- mentos em que a carga é guiada rigidamente. O cálculo destas solicitações pode ser feito considerando o esforço horizontal, aplicado perpendicularmente à carga, capaz de provocar basculamento sobre duas rodas do carro. (3) Utilizar sempre um dispositivo seguro e eficaz para prever o amortecimento antes do choque contra o batente. Cópia não autorizada
  • 12. 12 NBR 8400:1984 Tabela 7 - Valores da pressão aerodinâmica Altura em relação Vento máximo ao solo (equipamento fora de serviço) Velocidade Pressão Velocidade Pressão aerodinâmica aerodinâmica (m) (m/s) (km/h) (N/m2 ) (m/s) (km/h) (N/m2 ) 0 a 20 20 72 250 36 130 800 20 a 100 42 150 1100 Mais de 100 46 165 1300 5.5.4 Solicitações devidas aos efeitos climáticos As solicitações devidas aos efeitos climáticos são as resul- tantes das seguintes causas: a) ação do vento; b) variação de temperatura. 5.5.4.1 A ação do vento depende essencialmente da forma do equipamento. Admite-se que o vento possa atuar hori- zontalmente em todas as direções. Esta ação é traduzida pelos esforços de sobrepressão e de depressão cujos valores são proporcionais à pressão aerodinâmica. A pressão aerodinâmica é determinada pela fórmula: 1,6 v P 2 w a = Onde: vw = velocidade do vento, em m/s Para determinar os valores das pressões aerodinâmicas, determina-se a velocidade do vento limite de serviço além do qual qualquer utilização do equipamento deve cessar, e a máxima velocidade do vento admitida para o cálculo do equipamento fora de serviço. A velocidade do vento limite deve ser prevista na direção mais desfavorável. A Tabela 7 fornece os valores de pressão aerodinâmica em função da altura, em relação ao solo, e das velocida- des do vento. Em casos particulares em que ventos exce- pcionais devem ser previstos, poderão ser impostas con- dições mais desfavoráveis para a velocidade do vento fora de serviço(4) . O esforço devido à ação do vento em uma viga é uma força cujo componente na direção do vento é dado pela relação: Fw = CAPa Onde: A deve ser interpretada como sendo a superfície ex- posta ao vento pela viga, isto é, a superfície da proje- ção dos elementos constituintes da viga em um plano perpendicular à direção do vento C é o coeficiente aerodinâmico que depende da con- figuração da viga e considera sobrepressão nas dife- rentes superfícies (4) Não seria vantajoso aumentar o limite superior pela simples observação de uma aceleração, medida por um anemômetro, que corresponde geralmente a uma rajada localizada que não pode colocar o equipamento em perigo. Os valores indicados na Tabela 7 decorrem da experiência e fornecem toda a segurança. Pa é a pressão aerodinâmica, em N/m2 Os valores do coeficiente aerodinâmico são dados na Tabela 8. Quando uma viga (ou parte de uma viga) é protegida contra o vento pela presença de uma outra viga, deter- mina-se o esforço do vento na viga (ou parte da viga) pro- tegida, aplicando-se ao esforço calculado, conforme as prescrições anteriores, um coeficiente de redução φ, cujos valores são dados na Tabela 9 e na Figura 5. Nota: Admite-se que a parte protegida da segunda viga é delimitada pela projeção na direção do vento do contorno da primeira viga sobre a segunda. O esforço do vento nas partes externas a estas projeções é calculado sem a aplicação do coeficiente de redução. O coeficiente de redução depende das relações Ar /At e B/h, sendo B a distância entre faces e h a altura da viga, conforme indicado na Figura 4. Quando, para as vigas em treliça, a relação Ar /At é superior a 0,6, o coeficiente da redução é o mesmo que para uma viga cheia. No caso particular das torres de seção quadra- da, em treliças de perfilados, os cálculos são feitos apli- cando-se à superfície dos componentes de uma das faces um coeficiente aerodinâmico global, C’, dado pela ex- pressão: a) C’ = 1,6 (1 + φ), no caso de vento soprando perpen- dicularmente à face considerada, ou b) C’ = 1,76 (1 + φ), no caso de vento soprando diago- nalmente à face considerada. Nota: Nas fórmulas de C’ o coeficiente de redução, φ, é determinado em função de Ar/At para h B = 1. A ação do vento sobre a carga suspensa é calculada considerando-se a maior superfície que esta pode expor. O esforço resultante é determinado tomando-se C = 1 pa- ra valor do coeficiente aerodinâmico. Para cargas diver- sas, inferiores a 250 kN, para as quais as superfícies ex- postas ao vento não podem ser determinadas de modo preciso, pode-se tomar, a título indicativo, os seguintes valores de superfície: a) 1m2 por 10 kN para a faixa até 50 kN; b) 0,5 m2 por 10 kN para a faixa de 50 kN a 250 kN. Vento limite de serviço Cópia não autorizada
  • 13. NBR 8400:1984 13 5.5.4.2 As solicitações devidas às variações de tempera- tura somente devem ser consideradas em casos particula- res, entre os quais aquele em que os elementos não po- dem se dilatar livremente. Neste caso toma-se como limite de variação de temperatura: - 10°C a + 50°C 5.5.5 Solicitações diversas Para o dimensionamento de acessos e passadiços, cabi- nas, plataformas, prevê-se como cargas concentradas: a) 3000 N para acessos e passadiços de manuten- ção, onde podem ser depositados materiais; b) 1500 N para acessos e passadiços destinados somente à passagem de pessoas; c) 300 N de esforço horizontal nos guarda-corpos e corrimãos. 5.6 Casos de solicitação São previstos nos cálculos três casos de solicitações: a) caso I - serviço normal sem vento; b) caso II - serviço normal com vento limite de serviço; c) caso III - solicitações excepcionais. As diversas solicitações determinadas como indicado em 5.5 podem, em certos casos, ser ultrapassadas devido às imperfeições de cálculo ou a imprevistos. Por esse motivo leva-se ainda em conta um coeficiente de majoração (Mx ) que depende do grupo no qual está classificado o equipa- mento, que deve ser aplicado no cálculo das estruturas. Os valores deste coeficiente de majoração, Mx , são apre- sentados em 5.7. Tabela 8 - Valores de coeficiente aerodinâmico Tipo de viga Croqui Relação Coeficiente aerodinâmico (C) Treliça composta - 1,6 por perfis 20 h = l 1,6 10 h = l 1,4 5 h = l 1,3 2 h = l 1,2 Viga de alma cheia ou caixa fechada 110/Pd a ≤ 1,2 110/Pd a > 0,7 Elementos tubulares e treliça composta por tubos (d em m) Nota: Os valores do coeficiente aerodinâmico podem ser diminuídos se ensaios em túneis de vento mostrarem que os valores da tabela são demasiado elevados. Figura 4 - Distância entre faces Cópia não autorizada
  • 14. 14 NBR 8400:1984 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 0,5 0,75 0,4 0,32 0,21 0,15 0,05 0,05 0,05 1 0,92 0,75 0,59 0,43 0,25 0,1 0,1 0,1 2 0,95 0,8 0,63 0,5 0,33 0,2 0,2 0,2 4 1 0,88 0,76 0,66 0,55 0,45 0,45 0,45 5 1 0,95 0,88 0,81 0,75 0,68 0,68 0,68 5.6.1 Caso I - Equipamento em serviço normal sem vento Consideram-se as solicitações estáticas devidas ao peso próprio SG , as solicitações devidas à carga de serviço SL multiplicadas pelo coeficiente dinâmico ψ, e os dois efeitos horizontais mais desfavoráveis SH entre os definidos em 5.5.3 com exclusão dos efeitos do choque. O conjunto destas solicitações deve ser multiplicado pelo coeficiente de majoração Mx (ver 5.7). Quando a translação é um movimento de posicionamento do equipamento usado para deslocamentos de cargas, não se combina o efeito deste movimento com outro movimento horizontal; é o caso, por exemplo, de um guindaste portuário, onde, posi- cionando o equipamento, uma série de operações se efetua com o guindaste estacionado. 5.6.2 Caso II - Equipamento em serviço normal com vento limite de serviço Às solicitações de 5.6.1 adicionam-se os efeitos do vento limite de serviço SW , definido em 5.5.4.1 (Tabela 7) e, Figura 5 - Valores do coeficiente de redução Tabela 9 - Valores do coeficiente de redução φφφφφ A A t r h B eventualmente, a solicitação devido à variação de temperatura, ou seja: Mx (SG + ψ SL + SH ) + SW Nota: Os efeitos dinâmicos de aceleração e de desaceleração não têm os mesmos valores de 5.6.1 e 5.6.2, pois os tem- pos de partida e de frenagem são diferentes com e sem vento. 5.6.3 Caso III - Equipamento submetido a solicitações excepcionais As solicitações excepcionais referem-se aos seguintes casos: a) equipamento fora de serviço com vento máximo; b) equipamento em serviço sob efeito de um amorte- cimento; c) equipamento submetido aos ensaios previstos em 5.1.5. Cópia não autorizada
  • 15. NBR 8400:1984 15 5.8 Método de cálculo Para os três casos de solicitação definidos em 5.6, deter- minam-se tensões nos diferentes elementos da estrutura e nas junções e verifica-se a existência de um coeficiente de segurança suficiente em relação às tensões críticas, considerando as três seguintes causas de falha possíveis: a) ultrapassagem do limite de escoamento; b) ultrapassagem das cargas críticas de flambagem; c) ultrapassagem do limite de resistência à fadiga. A qualidade dos aços utilizados deve ser indicada e as propriedades mecânicas e as composições químicas de- vem ser garantidas pela usina produtora do material. As tensões admissíveis do material são determinadas nas condições de 5.8.1, 5.8.7, 5.8.8 e 5.9, referentes às tensões críticas do material. Aquelas tensões críticas são as corres- pondentes ou ao limite elástico (que é traduzido pela fixa- ção de uma tensão correspondente ao limite de alonga- mento crítico) ou à tensão crítica de flambagem ou à fadiga ou à tensão correspondente aos ensaios com uma probabilidade de sobrevivência de 90%. O cálculo das tensões atuantes nos elementos de estrutura é efetuado a partir dos diferentes casos de solicitações previstos em 5.6, aplicando os processos convencionais da resistência dos materiais. 5.8.1 Verificação em relação ao limite de escoamento dos elementos de estrutura sem junções 5.8.1.1 Nos elementos solicitados à tração (ou compressão) simples, a tensão de tração (ou compressão) calculada não deve ultrapassar os valores da tensão admissível, σa , dados pela Tabela 12, para os aços com σe /σr < 0,7. Para os aços com σe /σr > 0,7, deve-se utilizar a seguinte fórmula para o cálculo da tensão admissível: a52 r52e52 re a σ σ+σ σ+σ =σ Onde σa52 é obtido a partir da Tabela 12. Nota: Nos casos em que o aço não possuir patamar de escoa- mento definido, toma-se para σe a tensão que corresponde a 0,2% de alongamento percentual, ou seja, σe0,2. 5.8.1.2 Nos elementos solicitados ao cisalhamento puro, a tensão admissível ao cisalhamento é dada pela fórmula: 3 a a σ =τ 5.6.3.1 Nos cálculos leva-se em consideração a mais elevada das seguintes combinações: a) solicitação devida ao peso próprio, acrescida da solicitação Swmáx. devida ao vento máximo, citada em 5.5.4.1 (incluindo-se as reações das ancora- gens), ou seja, SG + Swmáx. ; b) solicitações SG devidas ao peso próprio, acresci- das de solicitação SL devida à carga de serviço, às quais acrescenta-se o mais elevado dos efei- tos de choques ST previstos em 5.5.3.4, ou seja, SG + SL + ST (5) ; Nota: No caso de uso de dispositivos de frenagem prévia, antes do contato com o pára-choque, toma-se para ST a mais elevada das solicitações resultan- tes, seja de desaceleração provocada pelo dispo- sitivo, seja a imposta pelo choque contra o batente. c) solicitação SG devida ao peso próprio, acrescida da mais elevada das duas solicitações ψρ1 SL e ρ2 SL , onde ρ1 e ρ2 são os coeficientes de sobrecar- ga previstos nos ensaios dinâmico e estático defini- dos em 5.15.1 e 5.15.2, ou seja, SG + ψρ1 SL ou SG + ρ2 SL . Nota: A verificação da alínea c) só é útil no caso em que a carga de serviço, suposta exercendo-se indivi- dualmente, provoque tensões de sentido oposto às resultantes dos pesos próprios, desde que a carga de ensaio estático imposta não ultrapasse 1,5 vez a carga nominal. 5.7 Escolha do coeficiente de majoração Mx 5.7.1 Equipamentos industriais O valor do coeficiente de majoração Mx depende do grupo no qual está classificado o equipamento e é dado na Ta- bela 10. Tabela 10 - Valores do coeficiente de majoração para equipamentos industriais Grupos 1 2 3 4 5 6 Mx 1 1 1 1,06 1,12 1,20 5.7.2 Equipamentos siderúrgicos Devido às condições ambientais de serviço excepcional- mente severas, os equipamentos de levantamento utili- zados na siderurgia recebem um coeficiente de majoração especial. Para os classificados nos grupos de 1 a 5, são os mesmos da Tabela 10; para os equipamentos classifi- cados no grupo 6 os coeficientes de majoração são os constantes na Tabela 11. (5) Levar em conta as solicitações criadas pela carga de serviço, mas desprezar o efeito de oscilação resultante do choque; esta osci- lação somente solicita a estrutura quando os demais efeitos já estão praticamente absorvidos. Esta observação não se aplica às cargas guiadas rigidamente, nas quais não podem oscilar. Cópia não autorizada
  • 16. 16 NBR 8400:1984 Tabela 11 - Valores do coeficiente de majoração para equipamentos utilizados na siderurgia e classificados no grupo 6 Equipamento Mx Pontes, semipórticos e pórticos para pátio de sucata com ou sem eletroímã Pontes, semipórticos e pórticos sem guia para manuseio de chapas, tarugos, trefilados, bobinas, barras e perfis Pontes para recozimento e decapagem Pontes com gancho para transporte de lingoteiras 1,20 Pontes para carregamento de metal líquido, mistura de metal e vazamento (ponte panela) Pontes com caçamba para sucata do forno elétrico Pórticos para quebra de casca e carepa Pórticos para bacia de decantação (limpeza de água) Pontes de quebra de gusa e crosta 1,25 Pontes, semipórticos e pórticos com guia de carga para manuseio de chapas, tarugos, trefilados, bobinas, barras e perfis Pontes de viga giratória Pontes para recuperação de carepa Pontes, semipórticos e pórticos sem guia de carga para basculamento de chapas (escarfagem) 1,35 Pontes para carregamento de sucata na aciaria Semipórticos para carregamento da caçamba do BOF Pontes e pórticos para transporte da panela de escória Pórticos para coqueria Pórticos para coleta e mistura de minérios Pontes, semipórticos e pórticos com guia de carga para basculamento de chapas (escarfagem) Pontes para manuseio de lingotes e lingoteiras Pontes estripadoras 1,45 Pontes para forno poço Pontes para carregamento de forno Pontes com virador de forja Tabela 12 - Tensões admissíveis à tração (ou compressão) simples Casos de solicitação Caso I Caso II Caso III Tensão admissível σa 1,5 eσ 1,33 eσ 1,1 eσ Cópia não autorizada
  • 17. NBR 8400:1984 17 5.8.1.3 Nos elementos solicitados a esforços combinados, deve-se verificar no ponto considerado que: a) cada uma das duas tensões normais, σx e σy , seja igual ou inferior a σa ; b) o esforço de cisalhamento τxy seja igual ou inferior a τa ; c) a tensão de comparação, σcp , seja igual ou inferior a σa , isto é: a 2 xyyx 2 y 2 xcp 3- σ≤τ+σσσ+σ=σ Notas: a)Para a aplicação da fórmula da tensão de comparação por simplicidade, devem ser tomados os valores máxi- mos de σx, σy e τxy. Tal cálculo conduz a uma tensão de comparação muito elevada para os casos em que é impossível que cada uma das três tensões ocorra, si- multaneamente, com o seu valor máximo; no entanto, é aceitável por ser este método de cálculo favorável à segurança. b)Caso se deseje efetuar os cálculos de forma mais pre- cisa, convém procurar a combinação mais desfavo- rável que possa efetivamente ocorrer. Na prática utiliza- se a maior tensão de comparação resultante das seguin- tes combinações: - σx máximo e as tensões σy e τxy correspondentes; - σy máximo e as tensões σx e τxy correspondentes; - τxy máximo e as tensões σx e σy correspondentes. c)No caso em que duas das três tensões sejam sensivel- mente de mesmo valor e superiores à metade da tensão admissível, a combinação mais desfavorável dos três valores pode ocorrer para casos de cargas diferentes das correspondentes ao máximo de cada uma das três tensões. d)Caso particular: - tração (ou compressão) combinada com cisalhamen- to. Verifica-se a relação: a 22 3 σ≤τ+σ 5.8.2 Verificação das junções rebitadas 5.8.2.1 No caso de rebites trabalhando ao cisalhamento, tendo em vista a influência do esforço de aperto, a tensão de cisalhamento calculada não deve ultrapassar o se- guinte valor: a) τ= 0,6 σa , para o cisalhamento simples; b) τ = 0,8 σa , para o cisalhamento duplo ou múltiplo. 5.8.2.2 No caso de rebites trabalhando à tração, a tensão de tração calculada não deve ultrapassar o valor: σ = 0,2 σa 5.8.2.3 No caso de rebites trabalhando simultaneamente à tração e ao cisalhamento, devem-se verificar as seguin- tes condições: a) σ ≤ 0,2 σa e τ ≤ 0,6 σa , para o cisalhamento simples; b) σ ≤ 0,2 σa e τ ≤ 0,8 σa , para o cisalhamento duplo. 5.8.2.4 A pressão diametral sobre as paredes dos furos, Pd , deve obedecer à seguinte relação: a) Pd ≤ 1,5 σa , para o cisalhamento simples; b) Pd ≤ 2 σa , para o cisalhamento duplo. Nota: Rebites trabalhando à tração não deverão ser utilizados nos elementos principais e deverão ser evitados nos de- mais elementos. Qualquer junção deve se realizar no míni- mo por meio de dois rebites, alinhados na direção da força. 5.8.3 Verificação das junções aparafusadas As verificações a efetuar supõem um aparafusamento rea- lizado em boas condições, isto é, utilizando-se parafusos calibrados (torneados ou estampados), cujo comprimento do corpo liso seja igual à soma das espessuras das peças a montar, sendo obrigatório o uso de arruelas. Os furos devem ser abertos e mandrilhados com tolerância ade- quada. Os parafusos não calibrados são somente aceitos para junções secundárias, não transmitindo grandes es- forços, e são proibidos nas junções submetidas à fadiga. 5.8.3.1 Nos parafusos trabalhando à tração, a tensão cal- culada para a tração no fundo de filete não deve ultrapas- sar: σ = 0,65 σa 5.8.3.2 Nos parafusos trabalhando ao cisalhamento, a ten- são calculada na seção da parte não rosqueada não deve ultrapassar os valores determinados para os rebites em 5.8.2.1. A parte rosqueada não deverá ser submetida a tensões de cisalhamento. 5.8.3.3 Nos parafusos trabalhando à tração e cisalhamento combinados, devem-se verificar as seguintes condições: a) σ ≤ 0,65 σa e τ ≤ 0,6 σa , no caso de cisalhamento simples; b) σ ≤ 0,65 σa e τ ≤ 0,8 σa , no caso de cisalhamento duplo; c) a 22 3 σ≤τ+σ . 5.8.3.4 Para pressão diametral, os valores indicados em 5.8.2.4 são aplicáveis aos parafusos. 5.8.4 Junções com parafusos de alta resistência com aperto controlado Neste tipo de junção as peças montadas por parafusos de alta resistência são solicitadas pelos seguintes es- forços: a) forças paralelas ao plano de junção; b) forças perpendiculares ao plano de junção; c) combinações das forças indicadas em a) e b). Nota: Convém salientar que os cálculos para verificação do com- portamento das montagens com parafusos de alta resis- tência são válidos para as montagens realizadas em con- formidade com as prescrições usuais, ou seja, dando um aperto controlado nos parafusos e preparando as superfí- cies em contato, a fim de obter os coeficientes de atrito convenientes. O anexo C fornece mais indicações sobre este tipo de montagem. Cópia não autorizada
  • 18. 18 NBR 8400:1984 b) σa = 0,8σe0,2 , tomando-se precaução contra arran- camento dos filetes do parafuso. 5.8.5 Determinação das tensões nos demais elementos das junções aparafusadas Para os elementos solicitados em tração, distinguem-se dois casos: a) parafusos dispostos em uma única linha perpen- dicular ao sentido do esforço; b) parafusos dispostos em várias linhas perpen- diculares ao sentido do esforço. 5.8.5.1 Nos parafusos dispostos em uma única linha per- pendicular ao sentido do esforço, deve-se verificar: a) o esforço total na seção bruta; b) 60% do esforço total na seção líquida (seção bruta menos a seção dos parafusos dos furos). 5.8.5.2 Nos parafusos dispostos em várias linhas perpendi- culares ao sentido do esforço, calcula-se a seção mais carregada (correspondente à linha 1 para a peça A da fi- gura 6), verificando-se duas condições: a) esforço total na seção bruta; b) o esforço total na seção líquida das linhas 2 e 3 (2/3 do esforço total da junta no caso da figura 6), aumentando de 60% do esforço recebido pela li- nha 1. Supõe-se para isso que o esforço é repartido igualmente entre todos os parafusos e que o número de linhas de pa- rafusos é pequeno, pois se for grande demais os últimos parafusos trabalham pouco. É recomendado não ultrapas- sar duas linhas de parafusos ou, excepcionalmente, três. 5.8.6 Junções soldadas Nas junções soldadas supõe-se que o metal da solda possui características pelo menos tão boas quanto as do metal-base. A tensão de ruptura dos eletrodos utilizados deverá ser no mínimo igual à do metal-base. 5.8.4.1 As forças paralelas ao plano de junção, Fp , tendem a fazer deslizar as peças em contato e a transmissão do esforço realiza-se por atrito. Para determinar o esforço limite admissível, Fpa , que pode ser transmitido por atrito por cada parafuso, considera-se o esforço de tração Tp que se exerce no parafuso após aperto, multiplicado pelo coeficiente de atrito, µ, das superfícies em contato e aplica- se a este esforço limite o coeficiente de segurança FSp indicado na Tabela 13, multiplicando-se o resultado pelo número de planos de atrito m, ou seja(6) : m FS T F p p pa µ = Tabela 13 - Fator de segurança FSp Caso de solicitação Caso I Caso II Caso III FSp 1,5 1,33 1,1 Nota: O valor Tp depende do torque de aperto aplicado ao para- fuso e o valor de µ depende do material das peças em contato e do estado das superfícies. 5.8.4.2 As forças de tração perpendiculares ao plano de junção, N, tendem a provocar uma descompressão das peças em contato, que deve ser limitada a um valor que permita ainda um contato suficiente aos fins que se destina a junção. O valor admissível, Na , deste tipo de esforço ex- terno, suposto exercendo-se no eixo do parafuso, é deter- minado dividindo-se o esforço de tração no parafuso após o aperto, Tp , pelo coeficiente de segurança FSN dado pela Tabela 14, ou seja: = N p a FS T N Tabela 14 - Fator de segurança FSN Caso de solicitação Caso I Caso II Caso III FSN 1,65 1,45 1,1 5.8.4.3 Para os efeitos das solicitações combinadas de- vem-se fazer as seguintes verificações: a) para o parafuso mais tensionado, a soma dos es- forços de tração devida à solicitação N deve per- manecer inferior ao esforço de tração admissível definido em 5.8.4.2; b) o esforço médio transmitido por atrito deve perma- necer inferior ao seguinte valor: ( ) m. FS N-T F p p p µ = 5.8.4.4 A tensão admissível à tração nos parafusos de alta resistência está limitada a: a) σa = 0,7σe0,2 , para execução normal; (6) O Anexo C complementa as informações contidas nesta. Figura 6 - Fixação por três linhas de parafusos Cópia não autorizada
  • 19. NBR 8400:1984 19 5.8.6.1 As tensões desenvolvidas nas junções soldadas, quando sujeitas à tração e compressão longitudinal, não devem ultrapassar as tensões admissíveis, σa , determina- das em 5.8.1.1. 5.8.6.2 Para o cisalhamento nos cordões de solda e tensão admissível, τa , tem para valor: 2 a a σ =τ 5.8.6.3 Para certos tipos de solicitações, em particular as tensões transversais nos cordões de solda, as tensões de comparação máximas devem ser diminuídas. A Tabe- la 15 fornece, em função do tipo de solicitação, os valores da tensão de comparação que não deve ser ultrapassada para aços de 37 daN/mm2 , 42 daN/mm2 e 52 daN/mm2 de tensão de ruptura. O anexo D fornece alguns dados com- plementares sobre junções soldadas. 5.8.7 Verificação dos elementos submetidos à flambagem Em princípio admite-se calcular as peças submetidas a flambagem com a mesma segurança que a adotada em relação ao limite de escoamento, isto é, caso se determine a tensão crítica de flambagem, a tensão limite admitida será a tensão crítica dividida pelos seguintes coeficientes: Caso de solicitação Coeficiente I 1,5 II 1,33 III 1,1 O método de cálculo adotado é deixado a critério do fabri- cante, que deve justificar sua origem. Se o método usado majora as tensões calculadas por um coeficiente de flam- bagem que depende da esbeltez da peça, deve-se verifi- Tabela 15 - Tensões de comparação máximas admissíveis em cordões de solda Tensão de ruptura do aço daN/mm2 37 42 52 Casos de solicitação Tipos de solicitação Tensões de comparação longitudinais para qualquer 16,0 18,0 21,5 17,5 19,5 24,0 24,0 27,0 32,5 tipo de cordão de solda Tensões transversais em tração: a) solda topo a topo e solda em K, 16,0 18,0 21,5 17,5 19,5 24,0 24,0 27,0 32,5 qualidade especial b) solda em K, qualidade comum 14,0 15,8 18,5 15,3 17,0 21,0 21,0 23,6 28,5 c) solda em ângulo 11,3 12,7 15,2 12,4 13,8 17,0 17,0 19,1 24,0 Tensões transversais em compressão: a) solda topo a topo e solda em K 16,0 18,0 21,5 17,5 19,5 24,0 24,0 27,0 32,5 b) solda em ângulo 13,0 14,6 17,5 14,2 15,8 19,5 19,5 22,0 26,5 Cisalhamento em todos os tipos 11,3 12,7 15,2 12,4 13,8 17,0 17,0 19,1 24,0 de solda car se esta tensão majorada permanece abaixo da tensão limite determinada em 5.8.1.1. O Anexo E indica como fazer a aplicação de diferentes processos clássicos, le- vando-se em consideração as diretrizes estabelecidas nesta Norma. 5.8.8 Verificação dos elementos submetidos à flambagem localizada Verifica-se que a tensão calculada não excede a tensão crítica de flambagem localizada, dividida pelo coeficiente de segurança da Tabela 16. 5.8.9 Construções submetidas a altas deflexões 5.8.9.1 Nos casos de altas deflexões, as tensões nos ele- mentos, após a deformação, não são iguais às tensões antes da deformação. É o caso, por exemplo, das tensões que surgem na base de um guindaste, no qual o momento não é proporcional às forças aplicadas em conseqüência do aumento do braço (Figura 7). Nestes casos os cálculos são feitos da seguinte maneira: a) efetuar as verificações previstas em 5.8.1 a 5.8.8, calculando as tensões resultantes dos diferentes casos de solicitação, verificando se existe uma se- gurança suficiente em relação às tensões críticas (limite de escoamento e flambagem). Para cálculo das tensões deve-se ter em conta o efeito das de- formações pela aplicação das cargas; b) a seguir fazer uma verificação suplementar, cal- culando as tensões resultantes da aplicação das solicitações multiplicadas pelo coeficiente de segu- rança correspondente, levando em conta as defor- mações resultantes desta aplicação majorada, veri- ficando se as tensões assim calculadas permane- cem inferiores às tensões de limite de escoamento e flambagem. Caso I Caso II Caso III Caso I Caso II Caso III Caso I Caso II Caso III Cópia não autorizada
  • 20. 20 NBR 8400:1984 5.8.9.2 Tendo em vista que as solicitações variáveis Sv (solicitações devidas à carga multiplicada por ψ, devido ao vento e aos movimentos horizontais) são mais críticas do que a solicitação constante no peso próprio SG , pode- se praticamente considerar os dois seguintes casos: a) quando o peso próprio SG e a carga variável SV ocasionam deformações de sentidos opostos, determinam-se a tensão σG , resultante da aplica- ção do peso próprio SG (sem majoração), e a ten- são σV , resultante das cargas variáveis SV multi- plicadas pelo coeficiente de segurança correspon- dente (em 5.8.1 a 5.8.8); verifica-se se esta tensão é inferior à tensão crítica, ou seja, a tensão resul- tante de (SG + FS SV ) < σcr ; b) quando o peso próprio e a carga variável oca- sionam deformações de mesmo sentido, deter- mina-se a tensão resultante da aplicação da car- ga variável multiplicada pelo coeficiente FS e do peso próprio multiplicado pelo coeficiente FS’ = 1 + (FS - 1) r, onde r = σG /(σG + σV ) é calcula- do no estado inicial das deformações. Verifi- ca-se então a tensão resultante de (FS’ . SG + FS.SV ) < σcr . 5.9 Elementos submetidos à fadiga Há risco de fadiga quando um elemento é submetido a solicitações variáveis. Na verificação à fadiga levam-se em conta os seguintes parâmetros: a) o número convencional de ciclos e o diagrama de tensões a que está submetido o elemento; b) o material empregado e o efeito de entalhe no ponto considerado; c) a tensão máxima a que está submetido o elemento; d) a relação entre a tensão mínima e a tensão máxima. O Anexo G fornece dados para a verificação dos elemen- tos de estrutura submetidos à fadiga. 5.9.1 Número convencional de ciclos e diagrama de tensões O número de ciclos de variações de solicitações e o dia- grama de tensões a levar em consideração são os previs- tos em 5.1.1 e 5.2.2. Estes dois parâmetros são definidos unicamente pelo grupo em que está classificado o elemen- to da estrutura conforme 5.3 e 5.4. Tabela 16 - coeficiente de segurança na flambagem localizada Caso de solicitação Tipos de solicitação Painel inteiriço (A) 1,71 + 0,180 (θ - 1) 1,50 + 0,125 (θ - 1) 1,35 + 0,075 (θ - 1) Painel parcial (B) 1,50 + 0,075 (θ - 1) 1,35 + 0,050 (θ - 1) 1,25 + 0,025 (θ - 1) Flambagem localizada de elementos curvos 1,70 1,50 1,35 (A) Considera-se painel inteiriço a superfície total da chapa que está sendo verificada, sem levar em conta os enrijecedores. (B) Considera-se painel parcial a área de chapa delimitada por enrijecedores. Nota: A relação das tensões de borda, θ, varia de -1 a +1, conforme a Tabela 46 do Anexo F, e que indica um método para determinação dessas tensões. Flambagem localizada de elementos planos Caso I Caso II Caso III Figura 7 - Aumento do braço na base de um guindaste devido à deflexão Cópia não autorizada
  • 21. NBR 8400:1984 21 5.9.2 Material utilizado e efeito de entalhe A resistência à fadiga de um elemento depende, entre outros fatores, da qualidade do material usado, da forma da peça e de como ficará montada. A maneira como a pe- ça fica montada e seu método de fabricação provocam concentrações de tensões, diminuindo consideravelmen- te a resistência à fadiga do elemento. 5.9.3 Determinação da tensão máxima A tensão máxima a que está submetido o elemento de estrutura é a tensão mais elevada em valor absoluto (seja em tração, seja em compressão) que pode ser imposta ao elemento no caso I de solicitação exposta em 5.6.1, sem a aplicação do coeficiente de majoração Mx . Para as peças comprimidas não se leva em conta na verificação à fadiga a aplicação do coeficiente de flambagem ω citado em 5.8.7 e no Anexo E. 5.9.4 Relação entre as tensões mínima e máxima A relação entre as tensões mínima e máxima é determina- da calculando-se os valores extremos das tensões a que está submetido o elemento no caso I de solicitação. Esta relação pode ser diferente conforme os ciclos de mano- bras, porém é favorável à segurança determiná-la preven- do os dois valores mais extremos que se pode encontrar durante as manobras possíveis do caso I de solicitação. A relação R = σmín. /σmáx. (ou τmín. /τmáx. , no caso de cisalha- mento) varia de +1 a -1; é positiva se as tensões extremas permanecem no mesmo sentido e negativa se as tensões forem de sentido oposto. 5.10 Verificação dos elementos obtidos à fadiga Em função dos parâmetros definidos em 5.9.1, 5.9.2 e 5.9.4, assegura-se que a resistência adequada dos ele- mentos de estrutura e junções submetidos à fadiga veri- ficando-se o σmáx. , definida em 5.9.3, não é superior à tensão admissível de resistência à fadiga do elemento considerado. Esta tensão admissível à fadiga é determina- da a partir de uma tensão crítica, definida como sendo a que corresponde nos ensaios em corpos-de-prova a uma vida provável de 90%, na qual se aplica um coeficiente de segurança 4/3, ou seja: σaf = 0,75 σ90% A determinação das tensões admissíveis à fadiga é com- plexa e convém, nos casos gerais, consultar obras espe- cializadas abordando este problema. O Anexo G fornece algumas indicações práticas, baseadas em resultados de pesquisas neste campo, para determinar estas tensões admissíveis para os aços de (37, 42 e 52) daN/mm2 , em função dos diferentes grupos em que estão classificados os elementos e dos efeitos de entalhe das principais jun- ções usadas na construção dos equipamentos de levan- tamento. 5.11 Estabilidade ao tombamento A estabilidade ao tombamento é verificada pelo cálculo, supondo-se o limite de tombamento atingido para majora- ções de carga de serviço e efeitos dinâmicos e climáticos determinados na Tabela 17. O caminho de rolamento é sempre suposto horizontal e rígido. Para os guindastes flutuantes, leva-se em conta a inclinação assumida pelo equipamento. Desde que haja acordo entre comprador e fabricante, po- de-se: a) usar meios de ancoragem ou de estaiamento para assegurar a estabilidade do equipamento quando fora de serviço; b) determinar posições para o equipamento, ou seus elementos, quando em repouso; c) estabelecer livre deslocamento de alguns elemen- tos do equipamento (lança de guindaste, por exemplo). Nota: Para os cálculos de estabilidade, as solicitações não de- vem ser acrescidas dos coeficientes ψ (em 5.5.2), ξ (em 5.5.3.3) e Mx (em 5.7). Os dispositivos de ancoragem, de estaiamento, de trava- mento e outros semelhantes devem ser considerados nos cálculos como momento de antitombamento. 5.12 Segurança contra o arrastamento pelo vento Independentemente da estabilidade ao tombamento, convém verificar se o equipamento não será arrastado pelo vento máximo majorado de 10%. Esta verificação efetua-se admitindo um coeficiente de atrito nas rodas freadas igual a 0,14 e uma resistência ao rolamento das rodas não freadas igual a 10 N/kN para as rodas montadas sobre rolamentos e 15 N/kN para as rodas sobre buchas. Caso haja perigo de arraste, um dispositivo de bloqueio deve ser previsto (corrente, garra manual ou automática, etc.). Para o cálculo das garras trabalhando por atrito sobre o trilho, admite-se um coeficiente de atrito igual a 0,25. 5.13 Contraflecha As vigas principais dos equipamentos deverão ser projeta- das com uma contraflecha cujo valor será igual à deflexão ocasionada pelo peso próprio das vigas mais 50% da so- ma do peso próprio do carro e da carga máxima. Ficará a critério do fabricante a aplicação da contraflecha nos se- guintes casos: a) quando o valor calculado for inferior a 5 mm ou 1/2000 do vão (o que for maior); b) para vigas fabricadas de perfis simples. 5.14 Critério para escolha dos aços 5.14.1 As verificações efetuadas nas regras de cálculo re- lativas à segurança das estruturas dos equipamentos con- tra escoamento, instabilidade e ruptura à fadiga não pro- porcionam segurança contra a ruptura frágil. Para se obter uma segurança suficiente contra a ruptura frágil, deve-se escolher um certo tipo de aço em função da influência desta ruptura. As principais influências que afetam a sensi- bilidade à ruptura frágil são: a) influências combinadas das tensões de tração devi- das ao peso próprio e das tensões devidas à carga; b) espessura da peça; c) influências de baixas temperaturas. As influências são avaliadas por um número de pontos cuja soma determina o tipo de aço a utilizar. Cópia não autorizada
  • 22. 22 NBR 8400:1984 b) espessura e da peça. - para 5 mm ≤ e < 20 mm 2 b e 5002 9 Z = - para 20 mm ≤ e ≤ 100 mm 0,05-14,81-e0,65Zb = Para os perfis laminados deve-se incluir uma espes- sura ideal e*, cujo valor é o seguinte: - para barras redondas: 1,8 d*e = - para barras quadradas: 1,8 e*e = - para seções retangulares: 1,8 b*e = onde b é o lado maior do retângulo e a razão entre lados é e b ≤ 1,8 para e b > 1,8 tem-se e* = e. c) influência de baixas temperaturas: esta influência somente existe em temperaturas negativas. Para este caso: Zc = 0,4 5.14.3 Determinação do tipo de aço A qualidade mínima do aço estrutural a ser utilizado é determinada pela soma dos valores de Za , Zb e Zc . A Ta- bela 18 apresenta os grupos de aço em função da soma daqueles índices. 5.14.2 Avaliação das influências de ruptura frágil: a) combinação de tensões de tração devidas ao peso próprio com tensões devidas à carga: Caso I - não há cordão de solda ou somente um cordão transversal (linha I da Figura 8). .0,5parasomente1- 0,5 Z aG a G a σ≥σ σ σ = Caso II - Cordão de solda longitudinal (linha ll da Figura 8) 0,5 Z a G a σ σ = Caso III - Cruzamento de cordões de solda (li- nha III da figura 8) 1 0,5 Z a G a + σ σ = Nota: σa = tensão admissível de tração em relação ao limite elástico para o caso I de carregamento. σG = tensão de tração devido ao peso próprio. Za = índice de avaliação para a influência a. O perigo de ruptura frágil aumenta quando há forte concentração de tensões, especialmente tensões de tração triaxiais como é o caso no cruzamento de cordões de solda. Se os elementos forem reco- zidos após a soldagem (aproximadamente 600 - 650°C) e as tensões forem baixas, pode-se utilizar para todos os tipos de cordão de solda a li- nha I da Figura 8. Tabela 17 - Condições de estabilidade Verificação a efetuar Solicitações a considerar Coeficientes de majoração - Carga nominal 1,6 Verificação estática - Efeitos horizontais 0 - Vento 0 - Carga nominal 1,35 - Efeitos dos movimentos 1 horizontais (A) - Vento de serviço (B) 1 - Carga nominal - 0,1 - Efeitos de dois movimentos 1 horizontais (A) - Vento de serviço (B) 1 - Carga nominal 0 - Efeitos horizontais 0 - Vento máximo 1,1 - Carga nominal - 0,3(C) - Efeitos de dois movimentos horizontais sem carga (A) 1 - Vento de serviço (B) 1 (A) É considerado separadamente movimento de translação para posicionamento. Um cálculo para a estabilidade deste movimento deve ser previsto separadamente. Em caso de choque o cálculo de estabilidade é feito fazendo-se considerações dinâmicas. (B) Vento limite de serviço na direção mais desfavorável. (C) A menos que o cálculo possa justificar um valor inferior. Verificação dinâmica Equipamento em carga Equipamento em vazio Verificação para o vento máximo (tempestade) Verificação em caso de ruptura de eslinga Cópia não autorizada
  • 23. NBR 8400:1984 23 5.14.4 Qualidade dos aços Neste critério, entende-se por qualidade dos aços a pro- priedade deste em apresentar um comportamento de ri- gidez sob certas temperaturas. Os aços estão divididos em quatro grupos de qualidade. O grupo no qual o aço utilizado deve ser classificado é função de sua resiliência verificada no teste de impacto sob determinada tempera- tura. A Tabela 19 fornece as resiliências e as temperaturas de teste para os quatro grupos. 5.14.5 Diretrizes especiais Na escolha das qualidades de aço, além das diretrizes descritas, devem-se levar em conta os seguintes fatores: a) os aços efervescentes do grupo I somente podem ser utilizados em peças de estruturas principais Za - Função das tensões e cordões de solda Figura 8 no caso de perfilados laminados e de tubulação até uma espessura de 6 mm; b) elementos de construção de espessura maior que 50 mm somente podem ser utilizados em estruturas principais soldadas se o fabricante tiver uma gran- de experiência em soldagem de chapas grossas. Neste caso a qualidade do aço e sua verificação devem ser determinados por técnicos especializa- dos; c) se uma peça for obtida por dobramento a frio com uma razão entre o raio e a espessura da chapa < 10, deve-se utilizar aço na qualidade adequada para tal dobramento. Cópia não autorizada
  • 24. 24 NBR 8400:1984 Tabela 18 - Classificação dos grupos de qualidade em função da soma dos índices de avaliação Soma dos índices de avaliação Grupo de qualidade ΣZ= Za +Zb +Zc ≤ 1 1 ≤ 4 2 ≤ 8 3 ≤ 10 4 Figura 9 - Curva de correlação entre e e Zb Tabela 19 - Grupos de qualidade dos aços Designação do aço Tipo Norma CG-26 NBR 6648 1 - - A-36 ASTM RSt 37-1 DIN RSt 42-1 DIN CG-24 NBR 6648 CG-26 NBR 6648 Tipo II NBR 5008 A-283 C/D ASTM 2 3,5 + 20 A-36 ASTM A-440 ASTM RSt 37-2 DIN RSt 42-2 DIN /continua Grupo de Resiliência(A) Temperaturas de teste qualidade (daNm/cm2 ) (°C) Cópia não autorizada
  • 25. NBR 8400:1984 25 /continuação Designação do aço Tipo Norma - - CG-26 NBR 6648 Tipo II NBR 5008 A-284 D ASTM A-36 ASTM 3 3,5 0 A-441 ASTM St 37-3u DIN St 42-3u DIN St 52-3u DIN BM-19 NBR 5006 BT-21 NBR 5001 Tipo II NBR 5008 A-285-B ASTM 4 3,5 - 20 A-516-55 ASTM A-441 ASTM St 37-3N DIN St 42-3N DIN St 52-3N DIN (A) Teste de entalhe da Norma ISO R 148. Notas: a)As resiliências indicadas são valores mínimos tomados como sendo a média de três testes nos quais nenhum valor pode ser inferior a 2,0 daN.m/cm2 . b) Aços de grupos diferentes podem ser soldados entre si. 5.15 Ensaios Antes da colocação em serviço os equipamentos devem sofrer os seguintes ensaios: a) dinâmico; b) estático. 5.15.1 Ensaio dinâmico Efetua-se o ensaio dinâmico com um coeficiente de so- brecarga ρ1 = 1,2, ou seja, com uma carga igual a 120% da carga nominal. Todos os movimentos são executados sucessiva e cuidadosamente, sem verificação das velo- cidades nem do aquecimento dos motores. 5.15.2 Ensaio estático Efetua-se o ensaio estático com um coeficiente de so- brecarga ρ2 = 1,4, ou seja, com uma carga igual a 140% da carga nominal. Este ensaio deve ser executado sem vento e consiste em levantar a carga nominal a uma pe- quena distância do chão e acrescentar sem choque o adicional necessário. Nota: É comum efetuar-se simultaneamente com os ensaios uma medição da deformação sofrida pela estrutura do equipamento. O valor da flecha deverá ser limitado unica- mente por considerações do uso do equipamento. Caso o usuário queira impor uma flecha limite, esta deve ser indi- cada na sua especificação. 6 Mecanismos 6.1 Classificação dos mecanismos em função do serviço Os mecanismos são classificados em diferentes grupos conforme o serviço que efetuam; os fatores tomados em conta para a escolha do grupo a que pertence um determi- nado mecanismo são: a) classe de funcionamento; b) estado de solicitação. 6.1.1 Classe de funcionamento A classe de funcionamento caracteriza o tempo médio, es- timado em número de horas de funcionamento diário do mecanismo. Um mecanismo somente é considerado em funcionamento quando está em movimento. A noção de tempo médio define-se para os mecanismos regularmente utilizados durante o ano, considerando somente os dias de trabalho normal (exclusão dos dias de descanso). Durante este tempo médio assim definido, o mecanismo é suposto submetido a uma solicitação variável resultante do estado de solicitação estabelecido em 6.1.2. Para os mecanismos não utilizados regularmente durante o ano, o tempo de fun- cionamento diário é determinado dividindo-se por 250 dias o tempo de funcionamento anual. A Tabela 20 fornece as correspondências entre classe de funcionamento e o tempo médio de funcionamento diário estimado. O capítulo 7 mos- tra como harmonizar a classe de utilização das estruturas com a classe de funcionamento dos mecanismos. Grupo de Resiliência(A) Temperaturas de teste qualidade (daNm/cm2 ) (°C) Cópia não autorizada
  • 26. 26 NBR 8400:1984 Tabela 20 - Classe de funcionamento Classe de Tempo médio de funcionamento Duração total teórica funcionamento diário estimado da utilização (h) (h) V0,25 tm ≤ 0,5 ≤ 800 V0,5 0,5 < tm ≤ 1 1600 V1 1 < tm ≤ 2 3200 V2 2 < tm ≤ 4 6300 V3 4 < tm ≤ 8 12500 V4 8 < tm ≤16 25000 V5 tm >16 50000 Notas: a)Os tempos diários de funcionamento são considerados para uma utilização na velocidade nominal do mecanismo. b)As classes V1 a V5 referem-se a mecanismos utilizados de modo regular. c)A classe V0,5 refere-se principalmente a movimentos para trazer o equipamento a uma posição determinada e a partir da qual uma série de operações se efetua sem utilização deste movimento (por exemplo: translações de grua portuária). d)A classe V0,25 se refere a movimentos de utilização casual. e)As durações de uso da terceira coluna devem ser consideradas como valores convencionais, servindo de base ao cálculo de elementos de mecanismos, para os quais o tempo de utilização serve de critério para a escolha do elemento (rolamentos, engrenagens em certos métodos). f) A duração total de utilização não pode em caso algum ser considerada como garantia de vida útil. 6.1.2 Estado de solicitação O estado de solicitação (analogamente às estruturas) ca- racteriza em que proporção um mecanismo, ou um ele- mento de mecanismo, é submetido à sua solicitação máxima ou somente a solicitações reduzidas. Distinguem- se três estados de solicitação caracterizados pela fração da solicitação máxima, p, correspondente à menor solici- tação do mecanismo durante o serviço, analogamente às estruturas. Os três estados de solicitação são caracteri- zados por p = 0, p = 1/3 e p = 2/3, sendo os diagramas cor- respondentes os da Figura 10. Nota: O valor p = 1, correspondente a um serviço contínuo a plena carga, não é praticamente utilizado nos mecanismos dos equipamentos de levantamento, caracterizados por solicitações variáveis. Os estados de solicitação dos mecanismos são definidos na Tabela 21. 6.1.3 Média cúbica Quando se pode estabelecer um diagrama de funciona- mento de um mecanismo, é importante situá-lo em relação aos três diagramas citados em 6.1.2. Esta comparação pode ser feita considerando o valor da média cúbica do diagrama estabelecido, determinada pela fórmula: 3 i i 3 i t tS K Σ Σ = Nota: Solicitações parciais constantes Si são aplicadas durante os tempos correspondentes ti. Na Tabela 22 são dados os valores convencionais de K, calculados partindo-se dos diagramas de base. 6.1.3.1 No caso do movimento de levantamento, os esta- dos de solicitação definidos na Tabela 21 podem ser re- presentados pelos diagramas da Figura 10 e as médias cúbicas pelas curvas da Figura 11. 6.1.3.2 No caso dos movimentos horizontais, para calcular a média cúbica determinam-se primeiramente os dois seguintes parâmetros: a) relação (α) entre tempo de funcionamento do pe- ríodo de aceleração (positivas e negativas) e o tempo total de funcionamento do mecanismo; b) relação (γ) entre a solicitação a que é submetido o mecanismo para movimentar-se sem vento e a so- licitação total SMmáx. II , conforme 6.5.2. As curvas da figura 12 fornecem, em função de α e γ, os valores das médias cúbicas K para os movimentos hori- zontais. 6.1.3.3 Os valores de K determinados nas curvas das Fi- guras 11 e 12 permitem escolher o estado de solicitação do mecanismo, considerando: a) K ≤ 0,53, estado de solicitação 1; b) 0,53 < K ≤ 0,67, estado de solicitação 2; c) 0,67 < K ≤ 0,85, estado de solicitação 3. Nota: Os valores de K superiores a 0,85, correspondente ao diagrama p = 1, não são, em princípio, levados em conside- ração (ver nota de 6.1.2). 6.2 Classificação dos mecanismos em grupos A partir das classes de funcionamento e dos estados de solicitação, classificam-se os mecanismos em seis grupos conforme a Tabela 23. Os mecanismos executando tarefas consideradas perigo- sas (transporte de material em fusão, de produtos quími- cos, de corrosivos, etc.) deverão ser classificados em um grupo imediatamente superior do que seria, combinando- se estado de solicitação e classe de funcionamento. O Anexo A fornece exemplos de classificação de mecanis- mos em função das classes de funcionamento e estados de solicitação para os equipamentos mais comuns. Cópia não autorizada
  • 27. NBR 8400:1984 27 Tabela 21 - Estado de solicitação dos mecanismos Estados de solicitação Definição Fração da solicitação máxima 1 Mecanismos ou elementos de mecanismos sujeitos a P = 0 solicitações reduzidas e raras vezes a solicitações máximas 2 Mecanismos ou elementos de mecanismos submetidos, durante tempos sensivelmente iguais, a solicitações P = 1/3 reduzidas, médias e máximas 3 Mecanismos ou elementos de mecanismos submetidos na maioria das vezes a solicitações próximas à solicitação P = 2/3 máxima Abscissas - fração de tempo total Ordenadas - fração de carga total Figura 10 - Diagrama das cargas levantadas Tabela 22 - Médias cúbicas convencionais Estados de solicitação K 1 0,53 2 0,67 3 0,85 Nota: A relação de um valor de K para outro é de ~ 1,25. Figura 11 - Médias cúbicas no movimento de levantamento Cópia não autorizada
  • 28. 28 NBR 8400:1984 b) as SML correspondentes ao deslocamento vertical da carga de serviço; c) as SMF correspondentes aos atritos que não foram levados em conta no cálculo do rendimento do mecanismo; d) as SMA correspondentes à aceleração ou à frena- gem do movimento; e) as SMW correspondentes ao efeito do vento limite de serviço SW (ver 5.5.4.1). 6.3.2 Solicitações do tipo SR As solicitações do tipo SR a considerar são: a) as SRG devidas ao peso próprio dos elementos atuando sobre a peça considerada; b) as SRL devidas à carga de serviço; 6.3 Solicitações a considerar nos cálculos dos mecanismos Os mecanismos são submetidos a duas espécies de solici- tações: a) as originadas por torques dos motores e freios, representadas por SM ; b) as que não dependem de ação dos motores ou dos freios, mas que são determinadas pelas rea- ções que se exercem sobre as peças mecânicas e não equilibradas por um torque atuando sobre os eixos motores(7) , representadas por SR . 6.3.1 Solicitações do tipo SM As solicitações do tipo SM a considerar são: a) as SMG correspondentes ao deslocamento vertical do centro de gravidade dos elementos móveis do equipamento, exceto a carga de serviço; Figura 12 - Valores de K para movimentos horizontais Tabela 23 - Grupos dos mecanismos Classes de funcionamento V 0,25 V 0,5 V1 V2 V3 V4 V5 1 1Bm 1Bm 1Bm 1Am 2m 3 m 4 m 2 1Bm 1Bm 1Am 2 m 3 m 4 m 5 m 3 1Bm 1Am 2 m 3 m 4 m 5 m 5 m Estados de solicitação (7) Por exemplo, em um movimento de translação, as solicitações que resultam da reação vertical sobre as rodas, assim como os es- forços transversais que solicitam o eixo da roda, não se transmitem aos elementos acionadores do movimento. Cópia não autorizada
  • 29. NBR 8400:1984 29 c) as SRA devidas às acelerações ou desacelerações dos diferentes movimentos do equipamento, ou de seus elementos, calculadas conforme 5.5.3.1, desde que a ordem de grandeza destas solicita- ções não seja desprezível em relação às solicita- ções SRG e SRL ; d) as SRW devidas ao vento limite de serviço SW ou ao vento máximo fora de serviço SWmáx. (ver 5.5.4.1), desde que a ordem de grandeza destas solicitações não seja desprezível. 6.4 Casos de solicitações São previstos nos cálculos três casos de solicitações: a) caso I - serviço normal sem vento; b) caso II - serviço normal com vento; c) caso III - solicitações excepcionais. Determina-se para cada um destes casos uma solicitação máxima que serve de base para os cálculos. Nota: No caso dos equipamentos não submetidos ao vento, os casos I e II serão iguais. 6.4.1 Caso I - Serviço normal sem vento As solicitações máximas que servem de base para os cálculos no caso I são as seguintes: a) a SMmáx. I , do tipo SM , que é determinada pela fór- mula: SMmáx. I = SMG + SML + SMF + SMA b) a solicitação máxima SRmáx. I , do tipo SR , que é de- terminada pela fórmula: SRmáx. I = SRG + SRL + SRA Nota: Tanto para a) como para b) não se deve considerar a combinação dos valores máximos de cada um dos termos desta relação, mas o valor resultante da combinação mais desfavorável, podendo efetivamente produzir-se durante o serviço. 6.4.2 Caso II - Serviço normal com vento As solicitações máximas que servem de base para os cálculos no caso II são as seguintes: a) a solicitação máxima SMmáx. II , do tipo SM , que é de- terminada pela maior das combinações seguintes: SMmáx. II = SMG + SML + SMF + SMA + SMW8 ou SMmáx. II = SMG + SML + SMF + SMW25 b) a solicitação máxima SRmáx. II , do tipo SR , que é de- terminada pela fórmula: SRmáx. II = SRG + SRL + SRA + SRW25 Nota: Tanto para a) como para b) se aplica a nota de 6.4.1. 6.4.3 Caso III - Solicitações excepcionais As solicitações máximas que servem de base para os cálculos no caso IIl são as seguintes: a) a solicitação máxima SMmáx. III , do tipo SM , que é de- terminada considerando-se a solicitação máxima que o motor pode efetivamente transmitir ao meca- nismo, levando-se em consideração as limitações resultantes das condições práticas de funciona- mento; os valores de SMmáx. III são dados em 6.5; b) a solicitação máxima SRmáx. III , do tipo SR , que é de- terminada pela fórmula: SR máx. III = SRG + SRW máx. Esta fórmula é adotada visto que as conseqüências de uma sobrecarga devida a um amortecimento (choque, batida) ou um enganchamento são menos graves para um mecanismo do que para a estrutura, toma-se então como solicitação excepcional a correspondente ao equi- pamento fora de serviço com vento máximo (ver 5.6.3 alí- nea a)). Nota: No caso em que meios complementares de ancoragem ou de estaiamento são adotados para assegurar a imobili- dade ou a estabilidade por vento fora de serviço, convém ter em conta o caso eventual da ação destes dispositivos sobre os mecanismos. 6.5 Aplicação das considerações anteriores no cálculo de SM Os mecanismos dos equipamentos realizam: a) deslocamentos puramente verticais do centro de gravidade das massas móveis (por exemplo: mo- vimentos de levantamento); b) deslocamentos puramente horizontais do centro de gravidade do conjunto das massas móveis (por exemplo: movimentos de direção, de translação, de orientação ou de levantamento de lança equili- brada); c) movimentos combinando uma elevação do centro de gravidade das massas móveis com um desloca- mento horizontal (por exemplo: levantamento de lança não equilibrada). 6.5.1 Movimento de levantamento As fórmulas para o cálculo das solicitações do tipo SM são as seguintes: a) casos I e II: SMmáx. I = SML + SMF Sendo SMmáx. I = SMmáx. II Nota: Despreza-se neste caso a solicitação devida à aceleração do levantamento que é pequena em relação a SML . Cópia não autorizada
  • 30. 30 NBR 8400:1984 dos centros de gravidade das massas móveis é desprezível em relação à potência necessária para vencer as acelerações ou os efeitos do vento; quando, contrariamente, os efeitos das acelera- ções ou do vento são desprezíveis em relação ao efeito do deslocamento vertical dos centros de gra- vidade das massas móveis, este valor é demasiado elevado e pode-se calcular SMmáx. III pela fórmula: SMmáx. III = 1,6 SMmáx. II Entre estes dois limites extremos deve-se examinar cada caso particular em função do motor escolhido, de seu modo de partir, do valor relativo das solicitações devidas aos efeitos de inércia do vento e devidas à elevação dos centros de gravidade. Quando as condições de funciona- mento limitam o torque efetivamente transmitido ao meca- nismo (conforme 6.5.2, alínea c), este torque limite é toma- do com o valor de SMCmáx. , se inferior aos valores anterior- mente calculados. 6.6 Método de cálculo Os elementos de mecanismo são calculados de modo que os mesmos apresentem uma segurança suficiente em relação às suas possíveis causas de falha (ruptura, flambagem, fadiga e desgaste). Além disso outras con- siderações podem interferir, devendo particularmente ser evitado os aquecimentos exagerados ou as deformações que podem dificultar o bom funcionamento dos mecanis- mos. 6.6.1 Verificação em relação à ruptura(11) A verificação dos elementos dos mecanismos em relação à ruptura efetua-se considerando que a tensão calculada não ultrapasse uma tensão admissível relacionada com a tensão de ruptura do material utilizado. O valor da tensão admissível σa (12) é dado por: q.FSr r a σ =σ Os valores de q são dados na Tabela 24. Os valores de FSr são dados na Tabela 25. b) caso III: SMmáx. III = 1,6 (SML + SMF ) Nota: Admite-se que as solicitações máximas que podem ser transmitidas aos mecanismos de levantamento são limitadas na prática a 1,6 vez a solicitação SMmáx. I (8) . 6.5.2 Movimentos horizontais As fórmulas para o cálculo das solicitações do tipo SM são as seguintes: a) caso I: SMmáx. I = SMF + SMA b) caso II: toma-se o valor mais elevado entre os se- guintes: SMmáx. II = SMF + SMA + SMW8 ou SMmáx. II = SMF + SMW25 c) caso III: toma-se para SMmáx. III a solicitação corres- pondente ao torque do motor (ou do freio), a menos que as condições de funcionamento limitem o tor- que efetivamente transmitido, seja por escorrega- mento das rodas sobre os trilhos, seja por meios de controle adequados (acoplamento hidráulico, limitador de torque, etc.). Neste caso toma-se efe- tivamente o valor transmitido(9) . 6.5.3 Movimentos combinados As fórmulas para o cálculo das solicitações do tipo SM são as seguintes: a) casos I e II: para os casos I e II determina-se a solicitação SMmáx. II (10) pela aplicação das fórmulas gerais definidas em 6.4.1 e 6.4.2; b) caso III: pode-se tomar como valor máximo SMmáx. III a solicitação provocada pela aplicação do torque máximo do motor SMCmáx. . Este valor, fre- qüentemente muito elevado, é sempre aceitável pois é favorável à segurança e deve ser conside- rado quando a potência em jogo para a elevação (8) Em um movimento de levamentamento é impossível, em uso normal, transmitir ao mecanismo esforços superiores aos resultantes do levantamento da carga (os efeitos da aceleração são desprezíveis). Um esforço maior provém de uma manobra errada (má avaliação de carga, etc.). Pela experiência adquirida com equipamentos os mais diversificados, admitiu-se que o coeficiente 1,6 é uma segurança suficiente. Motores com potência excessiva deverão ser evitados. (9) Se no caso do movimento de levantamento os esforços transmitidos normalmente ao mecanismo são limitados pela carga levantada, nos movimentos horizontais o torque máximo do motor pode sempre ser transmitido ao mecanismo, caso não exista limitação mecânica; por isso admite-se um critério de avaliação que difere dos valores de SMmáx. III conforme se trata de um movimento de levantamento ou de outro movimento. (10) Ou SMmáx. I para os equipamentos não submetidos à ação do vento. (11) O critério de verificação em relação à ruptura foi escolhido, em que possa parecer mais lógico verificar em relação ao limite elástico como indicado no capítulo 5 (Estruturas), pois este valor constitui em princípio o limite a não ultrapassar no uso dos materiais; para os aços comumente usados nas estruturas, existe uma grande diferença entre o limite elástico e a carga de ruptura, diferença esta que protege contra uma ruptura brusca, mesmo no caso excepcional de ultrapassagem do limite elástico; no entanto, o emprego nos me- canismos de certos aços, tendo limite elástico muito próximo à carga de ruptura, levaria a construir peças frágeis; caso se ultrapasse a tensão limite admissível em relação ao limite elástico, uma ultrapassagem casual deste limite levaria imediatamente à ruptura. (12) O coeficiente “q” leva em conta certa possibilidade de se ultrapassar a tensão calculada, devido às imperfeições do cálculo e aos imprevistos. Cópia não autorizada
  • 31. NBR 8400:1984 31 Tabela 25 - Valores de FSr Casos de solicitação FSr Casos I e II 2,8 Caso III 2 Nota: Os valores de q e FSr são acrescidos de 25% para o ferro fundido cinzento. As seguintes relações entre as tensões calculadas e as tensões admissíveis devem ser consi- deradas: a) tração pura: 1,25 σt ≤ σa b) compressão pura: σc ≤ σa c) flexão pura: σf ≤ σa d) flexão e tração combinadas: 1,25 σt + σf ≤ σa e) flexão e compressão combinadas: σc + σf ≤ σa f) cisalhamento puro: a3 σ≤τ g) tração, flexão e cisalhamento combinados: a 22 ft 3)(1,25 σ≤τ+σ+σ h) compressão, flexão e cisalhamento combinados: a 22 fc 3)( σ≤τ+σ+σ 6.6.2 Verificação em relação à flambagem Calculam-se as peças submetidas à flambagem em con- formidade com 5.8.7, verificando-se que a tensão calcula- da não ultrapassa uma tensão limite, determinada em função da tensão crítica, além da qual existe o risco de haver flambagem. Leva-se em consideração para esta verificação o valor do coeficiente q, que depende do grupo no qual é classificado o mecanismo conforme a Tabe- la 24. Algumas indicações gerais relativas à verificação dos elementos à flambagem são fornecidas no Anexo E. 6.6.3 Verificação em relação à fadiga Para verificar o comportamento dos elementos à fadiga, determina-se um ciclo de solicitações, calculando-se as tensões extremas resultantes de todas as possibilidades de variações de solicitações no caso I de solicitação. De- termina-se assim para cada elemento do mecanismo: a) σf mín. e σf máx. , tensões extremas à flexão; b) σt mín. e σt máx. , tensões extremas à tração ou compressão; c) τmín. e τmáx. , tensões extremas ao cisalhamento. Nota: As tensões são consideradas com valores algébricos: σf máx., σt máx. e τmáx. representando em cada caso a maior das duas tensões extremas em valor absoluto. O cálculo da resistência à fadiga é feito considerando-se: a) a relação R máx. mín. σ σ = ou máx. mín. τ τ ou o valor médio 2 mín.máx. méd. σ+σ =σ ou 2 mín.máx. méd. τ+τ =τ ; b) uma tensão máxima majorada pela aplicação de um coeficiente δ, determinado na Tabela 26, em função do grupo a que pertence o mecanismo. c) um número de ciclos deduzido do número conven- cional de horas de uso do mecanismo e da rotação para as peças giratórias; para os elementos não giratórios, o número de ciclos é determinado a partir do número convencional de ciclos de levantamen- to definido em 5.1.1, tendo em conta o número de ciclos de variação de esforço sofrido pelo elemento durante um ciclo de levantamento; este número de ciclos deve ser triplicado para as peças dos mecanismos de levantamento e do levantamento da lança, cuja falha pode ocasionar a perda do controle do movimento da carga. A partir da relação R e do número de ciclos, é verificado se a tensão limite de fadiga correspondente é maior que o valor δ . σmáx. . No caso em que o elemento considerado é submetido si- multaneamente a dois ou três tipos de solicitação alterna- das, pode-se verificar se o elemento é capaz de suportar, sem ruptura, uma seqüência de ciclos resultantes da com- binação de extremos de cada um dos tipos de esforços, exercendo-se simultaneamente, ou levar em considera- ção o fato de que, em certos casos, é impossível que os valores extremos dos diversos esforços produzam-se si- multaneamente; verificar então o comportamento do ele- mento, determinando a combinação mais desfavorável efetivamente possível. Os métodos a usar para efetuar aquelas verificações são deixados a critério do fabricante, que deve justificar a origem dos métodos adotados. São importantes os fatores condicionando o comportamento de um elemento à fadiga, tais como: a qualidade do mate- rial, as dimensões dos elementos, sua forma e a qualidade da usinagem, a que é preciso adicionar a influência da corrosão que, em certas condições, ocasiona uma redu- ção muito sensível da tensão admissível à fadiga. O Ane- xo H dá algumas indicações sobre a fadiga. 6.6.4 Verificação em relação ao desgaste Para as partes submetidas ao desgaste, devem-se deter- minar as grandezas específicas que o influenciam, tais como a pressão superficial e a velocidade circunferencial. Os valores obtidos devem ser tais que não levem a um desgaste excessivo dessas partes. Tabela 24 - valores de q Grupos de mecanismos q 1 Bm 1 1 Am 1 2 m 1,12 3 m 1,25 4 m 1,40 5 m 1,60 Cópia não autorizada