Cálculo da carga do vento em guindaste

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Cálculo da carga do vento em guindaste

  1. 1. ABNT-Associação Brasileira de Normas Técnicas 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 Telex: (021) 34333 ABNT - BR EndereçoTelegráfico: NORMATÉCNICA Copyright © 1990, ABNT–Associação Brasileira de Normas Técnicas Printed in Brazil/ Impresso no Brasil Todos os direitos reservados Licença de uso exclusivo para Petrobrás S/A Cópia impressa pelo Sistema Target CENWeb ABR 1994 NBR 13129 Cálculo da carga do vento em guindaste Procedimento Origem: Projeto 05:012.02-007/1991 CB-05 - Comitê Brasileiro de Automóveis, Caminhões, Tratores, Veículos Similares e Autopeças CE-05:012.02 - Comissão de Estudo de Máquinas Rodoviárias NBR 13129 - Cranes - Wind load assessment - Procedure Descriptors: Wind load. Crane Esta Norma foi baseada na ISO 4302/1981 Válida a partir de 30.05.1994 Palavras-chave: Carga de vento. Guindaste 5 páginas 1 Objetivo 1.1 Esta Norma fixa as condições exigíveis para o cálculo da carga do vento em guindastes. 1.2 Este procedimento de cálculo admite que o vento so-pre horizontalmente em qualquer direção, a uma veloci-dade constante, e que exista uma reação estática às car-gas que o vento aplica na estrutura do guindaste. Esta reação inclui tolerâncias embutidas, para os efeitos das ra-jadas de vento (mudanças rápidas da velocidade dos ven-tos) e para a resposta dinâmica. 2 Condições gerais 2.1 Pressão dinâmica do vento 2.1.1 A pressão dinâmica do vento “p” é dada pela seguinte equação: Onde: K = fator relacionado com a massa específica do ar, o qual, para fins de projeto, é considerado constan-te (K = 0,613 kg/m3) = velocidade do vento, usada como base para o cálculo 2.1.2 Quando “p” é expresso em kPa e “ ” em m/s, tem-se: 2.2 Condições de vento no projeto Duas condições de vento no projeto são consideradas no cálculo da carga do vento em guindastes. 2.2.1 Ação do vento quando o guindaste está em operação Vento máximo que o guindaste pode suportar sob con-dições de operação. Admite-se que a carga do vento é aplicada na direção menos favorável em combinação com cargas apropriadas de serviço (que é a carga que o guindaste pode suportar, descontando-se a carga refe-rente à influência do vento). A velocidade dos ventos e a pressão dinâmica do vento correspondente, quando o guindaste está em operação, são dadas na Tabela 1. Se o fabricante usar valores diferentes dos valores mostrados na Tabela 1, nesse caso os valores usados devem ser es-pecificados no certificado do guindaste.
  2. 2. Licença de uso exclusivo para Petrobrás S/A Cópia impressa pelo Sistema Target CENWeb 2 NBR 13129/1994 Tabela 1 - Pressões e velocidades dos ventos quando o guindaste está em operação Tipo de guindaste Velocidade do Pressão dinâmica a) Guindastes facilmente fixados contra a ação dos ventos, projetados somente para operação com ventos leves (por exemplo: guindastes de chassi baixo com lanças que 14 0,125 podem ser baixadas facilmente ao solo) b) Todos os tipos normais de guindastes instalados em áreas 20 0,25 2.2.1.1 Ação do vento em carga suspensa no guindaste A ação do vento na carga suspensa deve ser considerada e o procedimento pelo qual isto é feito deve ser claramen-te descrito, conforme segue: a) uma redução da carga nominal (que é a carga es-pecificada pelo fabricante que o guindaste pode operar em condições normais) baseada na veloci-dade do vento, área de carga e fator de forma; b) uma limitação da velocidade do vento, quando o guindaste está em operação, para cargas do vento que excederem uma área de superfície estipulada; c) uso da força dos ventos nos parâmetros de tama-nho e forma de carga suspensa. A força dos ven-tos na carga suspensa é calculada como um valor mínimo, como segue: - guindaste do tipo a) na Tabela 1: f = 0,015 m.gn; - guindaste do tipo b) na Tabela 1: f = 0,03 m.gn; - guindaste do tipo c) na Tabela 1: f = 0,06 m.gn; Onde: f = força dos ventos na carga suspensa, em KN m = massa da carga suspensa, em t gn = aceleração da queda livre (gn 10 m/s2) Nota: Quando um guindaste é projetado para transportar cargas somente de tamanho e forma específicos, a força dos ven-tos na carga suspensa deve ser calculada para as dimen-sões e configurações apropriadas. 2.2.2 Ação do vento quando o guindaste está fora de operação 2.2.2.1 Vento máximo (tempestade) que sopra na direção menos favorável e que o guindaste pode suportar quando em uma condição fora de operação. A velocidade do ven-to varia de acordo com a localização geográfica e o grau geométrico de exposição do guindaste aos ventos. vento (m/s) do vento (kPa) 2.2.2.2 Os guindastes móveis com lança de 30 m de com-primento, no máximo, que podem ser baixados ao solo com facilidade, os guindastes com pino de articulação baixo com lança telescópica e os guindastes com torres que podem ser facilmente estendidas e retraídas teles-copicamente por meio de mecanismo próprio apenas pre-cisam ser projetados para ação do vento, quando fora de operação na posição baixada. As instruções de operação para estes guindastes devem incluir o requisito de que as lanças e/ou torres devem ser presas quando não estão em serviço. 2.2.2.3 As instruções de operação para os guindastes que requerem instalação de estabilizadores de vento ou outros meios não usados durante a operação, a fim de resistir à velocidade especificada para ação do vento, quando os guindastes estão fora de operação, devem especificar a velocidade do vento que os guindastes podem suportar com segurança, na sua configuração de operação. As instruções devem também descrever as provisões que de-vem ser especificadas, para que o guindaste possa su-portar com segurança a ação do vento especificado, quando ele está em operação. 3 Condições específicas 3.1 Cálculo da carga do vento 3.1.1 Para estruturas parciais e completas e componentes do implemento usados nas estruturas dos guindastes, a carga do vento “F”, em kN, é calculada pela seguinte equação: F = A . p. Cf Onde: A = área efetiva frontal da parte, em m2, isto é, a proje-ção da área sólida sobre um plano perpendicular à direção do vento p = pressão do vento que corresponde à condição apropriada do projeto, em KN/m2 Cf = coeficiente da força na direção do vento (ver 3.2) livres c) Guindastes descarregadores tipo transportador, que 28,5 0,50 devem continuar operando com ventos fortes
  3. 3. NBR 13129/1994 3 3.1.2 Para calcular a carga dos ventos em condições quan-do o guindaste estiver fora de operação, a pressão do ven-to pode ser obtida como constante para todos os interva-los verticais de 10 m acima da altura de guindaste. Alter-nativamente, a pressão real do vento no projeto em qual-quer altura pode ser calculada, ou a pressão do vento no projeto no topo da estrutura pode ser obtida como cons-tante acima da altura máxima. 3.1.3 A carga total do vento na estrutura é obtida como a soma das cargas em seus componentes. 3.2 Coeficiente das forças 3.2.1 Componentes do implemento, armações, etc. 3.2.1.1 Os coeficientes das forças para componentes do implemento, armações de treliça única e alojamento de implementos, etc. São dados na Tabela 2. Os valores pa-ra os componentes do implemento variam de acordo com a flambagem aerodinâmica e, no caso de vigas de caixa de seções grandes, com a relação da seção. A flam-bagem aerodinâmica e a relação da seção são definidas na Tabela 2. Tabela 2 - Coeficientes das forças Flambagem aerodinâmica (A) Tipo Descrição l/b ou l/D 5 10 20 30 40 50 Superfícies planas,seções ocas, retangulares, 1,3 1,35 1,6 1,65 1,7 1,9 seções laminadas Seções circulares, onde: Componentes Dvs < 6 m2/s, 0,75 0,80 0,90 0,95 1,0 1,1 Figura 1 - Dimensões para cálculo de flambagem e relação da seção de estruturas do implemento Dvs ¯ 6 m2/s 0,60 0,65 0,70 0,70 0,75 0,8 Seções quadradas acima b/d de 350 mm e retangulares acima de 250 mm x 450 mm ¯ 2 1,55 1,75 1,95 2,1 2 1 1,40 1,55 1,75 1,85 1,9 0,5 1,0 1,2 1,3 1,35 1,4 0,25 0,8 0,9 0,9 1,0 1,0 Seções laterais planas 1,7 Armações Seções circulares, onde: de Dvs < 6 m2/s 1,2 treliça Dvs ¯ 6 m2/s 0,8 única Alojamento Plataforma ou base da máquina (fluxo de da ar sob a estrutura evitado) 1,1 máquina (A) Ver Figura. Licença de uso exclusivo para Petrobrás S/A Cópia impressa pelo Sistema Target CENWeb
  4. 4. Licença de uso exclusivo para Petrobrás S/A Cópia impressa pelo Sistema Target CENWeb 4 NBR 13129/1994 3.2.1.2 Os coeficientes das forças obtidas por meio do túnel de vento ou ensaios em escala real podem ser tam-bém usados. 3.2.1.3 Quando uma armação é fabricada com seções cir-culares ou de seções circulares em ambos os regimes de fluxo Dvs (< 6 m2/s) e Dvs (¯ 6 m2/s), onde D é o diâmetro da seção circular, em m, e vs é a velocidade do vento no projeto, em m/s, os coeficientes apropriados da força são aplicados nas áreas frontais correspondentes. 3.2.1.4 A flambagem aerodinâmica é calculada através da seguinte equação: 3.2.1.5 A relação da seção é calculada através da seguinte equação: 3.2.2 Fatores de proteção de componentes do implemento ou armações múltiplas 3.2.2.1 Quando componentes do implemento ou arma-ções paralelas são posicionados de maneira a propor-cionar proteção, a força do vento no componente ou arma-ção de proteção ao vento e nas partes desprotegidas é calculada usando-se os coeficientes apropriados de for-ça. Os coeficientes das forças nas partes desprotegidas são multiplicadas por um fator de proteção “η”, dado na Tabela 3. Os valores de “η” variam com as relações de solidez e espaçamentos definidos na Tabela 3. Tabela 3 - Fatores de proteção (η) Relação de Relação de solidez A/Ae espaçamento α/b 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 ¯ 0,6 0,5 0,75 0,4 0,32 0,21 0,15 0,1 1,0 0,92 0,75 0,59 0,43 0,25 0,1 2,0 0,95 0,8 0,63 0,5 0,33 0,2 4,0 1 0,88 0,76 0,66 0,55 0,45 5,0 1 0,95 0,88 0,81 0,75 0,68 6,0 1 1 1 1 1 1 3.2.2.2 Quando existir um número de armações e compo-nentes do implemento idênticos, com espaçamentos eqüi-distantes entre si, de maneira tal que cada armação pro-teja a que estiver imediatamente anterior, é aceito que o efeito de proteção aumente até a nona armação e perma-neça constante daí em diante. As cargas dos ventos, em N, devem ser calculadas pelas seguintes equações: a) na primeira armação: b) na segunda armação: c) na nona armação (quando η estiver entre 3 e 8): d) na nona e em armações subseqüentes: 3.2.2.3 A carga total do vento, em N, é então: a) quando existirem até nove armações: (n - 9) b) quando existirem mais de nove armações: (n > 9) 3.2.2.4 Para fins de projeto, o valor de ηx, usado na equação anterior, é considerado como 0,10, sempre que, numeri-camente, este for menor que 0,10. 3.2.2.5 A relação de solidez é calculada através da seguin-te equação(ver Figura 2):
  5. 5. Licença de uso exclusivo para Petrobrás S/A Cópia impressa pelo Sistema Target CENWeb NBR 13129/1994 5 Figura 2 - Dimensões para cálculo da relação de solidez 3.2.2.6 A relação de espaçamento é calculada através da equação (ver Figura 3): 3.2.3 Torres de treliça 3.2.3.1 No cálculo da carga do vento na face em torres quadradas, a área sólida da face de proteção do vento é multiplicada pelos seguintes coeficientes de força total: a) para torres compostas de seções planas: b) para torres compostas de seções circulares: 3.2.3.2 O valor de η é obtido da Tabela 3 para a/b = 1, de acordo com a relação de solidez da face de proteção do vento. 3.2.3.3 A carga máxima do vento em uma torre quadrada ocorre quando o vento sopra em uma quina. Isto pode ser tomado como 1,2 vez para carga na face. 3.2.4 Partes inclinadas para a direção do vento Quando o vento sopra em um ângulo com o eixo geomé-trico longitudinal do componente de implemento ou com a superfície de uma armação, a força na direção do vento, F, em N, é obtida da equação: Onde: F, A, p e Cf = definidos em 3.1.1 θ = ângulo do vento (θ < 90°) com o eixo geométrico longitudinal do componente de implemento ou superfície da armação Figura 3 - Dimensões para cálculos da relação de espaçamento

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