VIGAS DE ROLAMENTO COM PERFIS ESTRUTURAIS GERDAU. Camila Da Silveira Machado Engenheira Civil PERFIS ESTRUTURAIS GERDAU ARTIGO TÉCNICO 1.

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1 . INTRODUÇÃO Amlamente utilizadas, as ontes olantes e suas vigas de olamento têm-se tonado equiamentos imescindíveis aa a movimentação de cagas em galões industiais e de amazenamento. Comostas o eis metálicos, as vigas de olamento ossibilitam o deslocamento longitudinal das ontes olantes, tansmitindo os esoços o elas causados às estutuas (Fig.). esaçamento ente odas do tole eso do tole e dos disositivos de içamento eso da onte olante Paa o dimensionamento do caminho de olamento, é eciso detemina alguns aâmetos descitos ela NBR 00:0: deomação máima admissível (vetical e tansvesal) coeiciente de imacto vetical aa onte olante coeicientes de ondeação aa combinação de caegamentos (emanente e móvel) coeiciente de ondeação da esistência do aço estutual aa estado-limite último (ELU) ao escoamento, à lambagem e à instabilidade As veiicações ealizadas neste atigo são aa o eil metálico a se utilizado como viga de olamento e não se alicam às outas estutuas do conjunto, como a onte olante, o tole ou os outos equiamentos utilizados aa o içamento e a movimentação de cagas. O eemlo alica-se aa ontes olantes de contole endente ou contole emoto com caacidade nominal ineio a t. Os cálculos aqui aesentados estão conome escições da Noma Basileia ABNT NBR 00, Pojeto de estutuas de aço e de estutuas mistas de aço e conceto de ediícios, de setembo de 0. Além dessa bibliogaia, seviu de consulta o Steel Design Guide númeo 7 Industial Buildings Roos to Ancho Rods, do Ameican Institute o Steel Constuction (AISC). Fig. Esquema das vigas de olamento Paa eeitos de cálculo, as vigas de olamento oam dimensionadas como vigas biaoiadas sem contenção lateal ou uso de enijecedoes aa condições egulaes de uso. As soluções oostas são coesondentes à séie de Peis Estutuais Gedau laminados em aço ASTM A57 Gau 50 com limite de escoamento mínimo de 3,5 t/cm² e módulo de elasticidade de 00 t/cm².. PONTES ROLANTES Em geal, os onecedoes de ontes olantes disonibilizam em seus catálogos as dimensões do equiamento, a caacidade de içamento e as cagas sobe as odas do tole. Outas inomações, como o eso do tole, dos disositivos de içamento e da onte olante, nomalmente não são onecidas aa a ase de oçamento da oba, o que obiga ojetistas usaem emissas nessa ase aa estima as dimensões dos eis metálicos a seem utilizados nas vigas de olamento. VÃO LIVRE DA PONTE ROLANTE COMPRIMENTO DESTRAVADO DA VIGA 3. PREMISSAS PARA DIMENSIONAMENTO ESPAÇAMENTO ENTRE RODAS DO TROLE Com base nos catálogos de onecedoes de ontes olantes e nas caacteísticas do ojeto das vigas de olamento, seguem as vaiáveis aa o é-dimensionamento (Fig.): vão live da viga de olamento comimento destavado máimo da viga de olamento caacidade de içamento da onte olante caga vetical máima o oda do tole Fig. Esquema da onte olante VIGAS DE ROLAMENTO COM PERFIS ESTRUTURAIS GERDAU Camila Da Silveia Machado Engenheia Civil

2 4. EXEMPLO NUMÉRICO A ati das emissas listadas, seá veiicado o eil W no dimensionamento da viga de olamento de m de vão, sem contenção lateal, aa o uso de uma onte olante com caacidade de içamento de 0 t e vão live de m. Consideou-se que o conjunto tole e disositivos de içamento esa,5 t. As vaiáveis da onte olante são obtidas a ati de catálogos de abicantes. t t h X Caacidade da onte olante Vão live da onte olante Caga vetical máima o oda do tole Peso do tole e disositivos de içamento Esaçamento ente odas do tole R t w Y Y b d Caacteísticas do eil W 6055 M 55,0 kg/m I 953 cm 4 X Caacteísticas da onte olante d A 9, cm² D 6, cm b 3,4 cm h 57,3 cm d 54, cm t,3 cm w t,9 cm,5 cm t W 4 cm³ 5,6 cm Z 4749 cm³ I 073 cm 4 W 666 cm³ 7,4 cm 0 t m 7,5 t,5 t mm Z 03 cm³ J 0 cm 4 Conome Aneo B da NBR 00:0, item B.7., a oça tansvesal ao caminho de olamento, decoente da movimentação da onte olante comandada o contole endente ou contole emoto, a se alicada no too do tilho, deve se igual a 0% da soma da caga içada e do eso do tole e dos disositivos de içamento. Devido à insuiciência de inomações eeentes à onte olante na ase de é-dimensionamento da viga de olamento, ode-se admiti a eação tansvesal como % da caga içada. Essa ecomendação é citada na NBR.00/0, consideando uma onte olante comandada de uma cabine aa uso geal. Esse valo atende à situação com seguança, e sugee-se seu uso quando, em ase de oçamento, não se disõe de dados como o eso do tole e dos disositivos de içamento. Comimento destavado da viga Pemissas de cálculo Caegamento vetical emanente (eso óio do eil) Caegamento vetical móvel (o oda do tole) Caegamento tansvesal móvel L 00 cm b 0,0055,4 0,00 t/cm 7,5,5,5 4, t 0, (,5 0,5), t As veiicações são ealizadas aa os dois eios locais da seção do eil. Paa tanto, considee como eio local tansvesal e como eio local vetical. Re. ao eso óio Deomação vetical (eio local ) 5 P L 4 5 0, ,039 cm 34 E I Paa a deteminação das deomações admissíveis aa a viga de olamento, conome NBR.00/0, o eemlo em questão consideou uma onte olante de caacidade nominal máima de t e de alicação não sideúgica. Re. à caga vetical o oda P a (3 L² 4 a²) E I (3 00² 4 30²) 0,473 cm 7, Citéios de Noma (conome NBR 00:0) Deomação admissível vetical Deomação admissível tansvesal Coeiciente de imacto vetical aa onte olante comandada de uma cabine Coeiciente de ondeação aa caegamento emanente Coeiciente de ondeação aa caegamento móvel Coeiciente de ondeação da esistência do aço estutual aa ELU ao escoamento, à lambagem e à instabilidade ( a) L/600 L/400 5%,4,5, Deomação total Veiicação L/600 0,039 0,473 0,5057 cm 0,5057 0,3 00/600 Paa cálculo da deomação tansvesal, consideou-se aenas o lange sueio do eil aa esisti aos esoços, visto que a caga é alicada no too do tilho, conome ecomendação do 7º Steel Design Guide do AISC. Deomação tansvesal (eio local ) Paa o cálculo das deomações máimas admissíveis, considea-se o caegamento na osição mais desavoável, ou seja, quando as odas do tole estão osicionadas de oma cental na viga de olamento (Fig. 3). Re. a caga tansvesal o oda (deomação total) P a (3 L² 4 a²) E I (3 00² 4 30²) 0,9577 cm 0, Veiicação L/400 0,9577 0,4 00/400 Fig. 3 Posicionamento das odas do tole no vão da viga de olamento aa maio deomação Paa identiica a situação mais desavoável aa o cálculo do momento leto máimo, consideou-se uma ática comumente utilizada e citada no 7º Steel Design Guide do AISC: uma das odas do tole enconta-se osicionada a uma distância equivalente a um quato do esaçamento ente essas odas a ati do meio do vão live, conome igua 4. No eemlo, a osição na qual o momento leto é máimo ocoe quando as odas do tole estão osicionadas a 35 e 655 cm a ati da etemidade esqueda da viga, consideando o esaçamento ente odas do tole de 340 cm.

3 Consideando a osição mais desavoável das odas do tole, os momentos letoes com elação ao eio local vetical são calculados tanto aa os caegamentos emanentes e móveis, atuando de oma indeendente ente si, como também atuando combinados ente si com os coeicientes de ondeação. Já em elação ao eio local tansvesal, considea-se a eação como 0% da soma da caacidade de içamento e do eso do tole e disositivos de içamento, não majoando elo coeiciente de imacto, aenas elo coeiciente de ondeação aa o caegamento móvel. Fig. 4 Posicionamento das odas do tole no vão da viga de olamento aa maio leão Paa o esoço cotante solicitante, a coniguação de caegamento mais desavoável ocoe quando uma das odas do tole está eatamente sobe o aoio. Paa eeitos de cálculo, as odas estão a 0 e 350 cm a ati da etemidade esqueda da viga (Fig. 5). Paa o cálculo do momento leto esistente da seção em elação ao eio local, conome Aneo G da NBR 00:0, consideou-se seção I com dois eios de simetia letida em elação ao eio de maio momento de inécia. Momento leto esistente (eio local ) Flambagem lateal com toção L b / 00/7,4 0,,76 E / 4,3,3 I J 7 C w,7 J I E J W 0,03 C b Fig. 5 Posicionamento das odas do tole no vão da viga de olamento aa maio esoço cotante M Z 63, t.m l M ( ) W 0,4 t.m Eio local Caegamento Vetical móvel Tansvesal móvel Tansvesal emanente Tansvesal móvel e emanente Paa a veiicação dos esoços cotantes, consideou-se a seção letida em elação ao eio de maio inécia e a alma sem o uso de enijecedoes tansvesais. Esoços cotantes máimos, t 7, t 0,9 t, t Esoço cotante esistente h / t 45, w,0 k E / 59, v,37 k E / 73, v V V / Rd l a Eio local V 0,6 A 0,6 d t l w w V / V / Rd l a V 4,/, 9, t Rd Eio local V 0,6 b t 7,4 t l V 7,4/, 5, t Rd V, ( / )² V / Rd l a 4, t t V Momentos letoes máimos sd 0,7 t V, t.m 35, t.m,7 t.m 36, t.m sd C b ² E I C w J L b 0,039,7 t.m L b I C w M C 0 t.m 49 t.m M / l M C / M (M M ) Rd b a l l Flambagem local da mesa comimida M Rd Flambagem local da alma a b / ( t ),5 0,3 E / 9, 0,3 E / ( ) 3,9 d / t 4,6 w M M / 49 t.m Rd l a 3,76 E / 90,5 5,70 E / 37, 0 t.m M M / 49 t.m Rd l a Veiicação M Sd / M Rd 36, / 0 0,36

4 PERFIS ESTRUTURAIS GERDAU Paa o momento leto esistente em elação ao eio local, consideou-se aenas o lange sueio do eil aa esisti aos esoços, ou seja, dimensionou-se como seção sólida etangula letida em elação ao eio de maio momento de inécia. ELU de enugamento de alma ln dtilho t,9 cm ln d Momento leto esistente (eio local ) MRd Ml / a,9 0,9 6, 0, tw 7, /, 5,63 t.m E t Foça longitudinal 57,3 /,3,7,70 ELU não ocoe 00 / 3,4 b 333,6 t ( K L )² Q A NRd ELU de lambagem da alma sob caga concentada I ²EI,5 h O estado-limite último de escoamento local da alma deve se veiicado, já que a alma do eil está comimida o uma oça local atuante na mesa. Considea-se como situação mais desavoável quando a oça está a uma distância da etemidade da baa ineio ou igual à altua da seção tansvesal.,055 Ne 0 d a A alma da baa, quando solicitada o comessão ovocada o uma oça localizada que atue na mesa comimida, deve se veiicada aa o estado-limite último de lambagem da alma sob caga concentada. No entanto, consideando que a otação da mesa comimida não está imedida e que as elações ente altua e lagua não satisizeam o limite ecomendado em Noma, não há a ossibilidade de o ELU de lambagem lateal da alma ocoe. tw Q Qs Q a ln 64,9 t FSd / FRd, / 64,9 0, FSd 7,5,5,5, t A veiicação da lambagem local de baas aialmente comimidas, ealizada conome Aneo F da NBR 00:0, consideou a esbeltez dos elementos do eil aa o cálculo do ato de edução total associado à lambagem local. Paa tanto, a mesa do eil, elemento comimido com duas bodas longitudinais vinculadas, oi classiicada no Guo 4 da Tabela F. da mesma Noma. Enquanto a alma do eil, elemento comimido com aenas uma boda longitudinal vinculada, teve a tensão atuante adotada como σ X consideando, aa o cálculo do ato de edução associado à esistência à comessão, que o ato de edução Q tem valo unitáio, a oça aial de lambagem elástica oi calculada conome Aneo E da NBR 00:0. Ne 0,33 t²w tw t Msd / MRd, / 5,63 0,3 FRd 0,77 / Q A ²0 0,,4 0,4 t ELU de escoamento local da alma NSd,5 0,0 7,5,3 t k t 3,5 cm NSd / NRd,3 / 0,4 0,0 FRd Consideou-se ainda, conome NBR 00:0, a atuação simultânea da oça aial de comessão e de momentos letoes.,0 (,5 k ln ) tw 90,5 t a FSd / FRd,4 / 90,5 0,3 Foças combinadas NSd / NRd,3 0,4 NSd 0, 36, 0 MRd NRd MSd, 5,63 0,56 MSd MRd A alma do eil, solicitada o comessão decoente da oça localizada que atua sobe a mesa, deve se veiicada aa o estado-limite último (ELU) de enugamento de alma. Paa tanto, deteminou-se que o comimento de atuação da oça longitudinal da viga é igual à soma da altua do tilho e da esessua da mesa. Estimou-se que um tilho comumente utilizado na coniguação de ontes olantes meça 0 cm de altua. 3 Paa os cálculos de adiga, não é consideado o imacto. O coeiciente e a tensão são obtidos na NBR 00:0, aneo K, tabela K.. Paa a deteminação dos ciclos de vaiação de tensões duante a vida útil da estutua, estimou-se, a avo da seguança, uma média de 00 alicações diáias em 50 anos.

5 PERFIS ESTRUTURAIS GERDAU Fadiga C 50 0 N anos 365 dias 5000,0 ciclos lim lim 37 C SR 0,66 MPa 0,333 N 65 MPa 65 MPa TH Todas as veiicações de cálculo desse atigo não levam em consideação a necessidade de utilização de enijecedoes tansvesais intemediáios nas vigas de olamento. Recomenda-se, no entanto, a utilização de enijecedoes tansvesais aenas nas etemidades das vigas de olamento. No dimensionamento oi consideado que o tilho sobe a viga de olamento está centalizado com o eio longitudinal da viga. Paa os casos de alma esbelta em que haja ecenticidade ente o tilho e a viga de olamento, deve-se analisa a necessidade da utilização de enijecedoes tansvesais intemediáios. A NBR 00:0, nos itens e 5.7.9, deine ecomendações a eseito das dimensões e do osicionamento dos enijecedoes tansvesais. Em elação ao eio local MSd 35,,5 3,4 t.m MSd W 55, MPa lim 55, / 0, Em elação ao eio local MSd,,5,4 t.m MSd W MPa lim / 0,0 Fadiga ao cisalhamento QSd VS d QSd lim,5 7,4 t Aw 9,6 MPa 0,4 3 MPa lim 9,6 / 3 0,70 Paa o cálculo da eação hoizontal, é necessáio inoma o eso do conjunto tole e disositivos de içamento. Contudo, não há uma adonização da geometia desses equiamentos a caacidade de içamento e as dimensões vaiam ente os abicantes, vaiando ainda ente os tios do tole eistentes, manual ou elético, e altua de elevação de caga. A situação ideal é que se tivesse a deinição das caacteísticas do tole e demais disositivos de içamento antes da deteminação do eil que o suotaá. Visto nem seme se te essas inomações na ase de oçamento, a tabela abaio aesenta uma estimativa desse valo obtida a ati dos catálogos de abicantes. Caacidade de içamento da onte olante 4 Peso do tole e disositivos de içamento t 0,5 t 3, t 0, t 5 t,3 t 6,3 t,5 t t,0 t 0 t,5 t,5 t 3, t 3 t 3,3 t 5 t 3, t 6 t 4,0 t t 5,0 t Na busca de uma solução altenativa, ode-se ota ainda ela customização dos eis estutuais utilizados nas vigas de olamento atavés da diminuição do comimento de lambagem ou ela associação das seções de eis. Utilizando tavamentos ao longo da viga de olamento, diminui-se o comimento destavado, ação a avo da seguança estutual, que ode esulta no uso de um eil mais econômico. Essa alteação de comimento destavado inteee dietamente no momento leto de lambagem elástica, o que, o conseguinte, altea o valo do momento leto esistente de cálculo aa a lambagem lateal com toção (FLT). Essa edução do comimento destavado oduz ainda alteações nas oças combinadas de comessão e no estado-limite último de lambagem da alma sob caga concentada. Quando o eil estutual não atende aos esoços de solicitação, ode-se utiliza um eoço com eil U laminado na mesa sueio da viga de olamento aa aumenta a inécia do conjunto, já que se considea aenas a mesa sueio aa deteminação da esistência e deomação devida à atuação da caga lateal da onte. Os eemlos dessas estutuas de eoço são aesentados na igua 6, conome sugestão de Ildon Bellei, em sua oba Ediicíos Industiais em Aço. Fig. 6 Sugestão de estutua de contenção lateal (itens a e b) sugestão de eoço com eil laminado U aa viga de olamento (item c). Uma vez discutidos os itens envolvidos no dimensionamento de vigas de olamento, a tabela a segui aesenta sugestões de Peis Estutuais Gedau quando alicados como caminho de olamento aa ontes olantes. Cabe essalta que as ecomendações das bitolas estão conome todas as emissas citadas neste atigo e são válidas aa as dimensões das ontes olantes e dos toles aesentadas na tabela. Essas dimensões dos equiamentos oam obtidas em catálogos disoníveis no mecado. Qualque vaiação delas ode ocasiona alteação da bitola da viga de olamento. A tabela é uma eamenta indicada aa utilização duante a ase de oçamento, quando é comum não se ossui todas as inomações necessáias aa o dimensionamento de vigas de olamento. Com a sugestão de Peil Estutual, é ossível estima a viabilidade técnica e econômica da oba. O ojeto estutual deinitivo deve se desenvolvido o um oissional habilitado.

6 Ponte Rolante Tole Viga de olamento Caacidade de içamento (t) Vão live (m) Distância ente odas (mm) Reação vetical má. o oda (t) Distância ente aoios (m) /4 3, 5 6,3 0, ,90,0,30 3, 3,50 3, 3,40 3,90 4,50 5,0,90 3,3 3,5 3,95 4,35 3,66 3, 4,6 4,60 5,5 4,3 5, 5,65 6,55 5,35 5,0 6,5 6,70 7,56 7,90,60 9, 9,90 0,7 6,0 7,40 7,95,40 9,34 9,90 0,70,40,40 3,,4 9, 9,79 0,50, 0,40,0,0,60 3,30 W 50 3,7 W 50 3,7 W 50 3,7 W 50 3,5 W 50 3,5 W 50 44, W 50 44, W 50 44, W 50 44, W 50 44, W 30 5,0 W 30 5,0 W 30 5,0 W 30 5,0 W 30 5,0 W 40 60,0 W 40 60,0 W 40 60,0 W 40 60,0 W 40 60,0 W 360 7,0 W 360 7,0 W 360 7,0 W 360 7,0 W 360 7,0 W 360 7,0 W 360 7,0 W 360 7,0 W ,0 W ,0 W ,0 W ,0 W 530 0,0 W 530 0,0 W 530 0,0 W 530 0,0 W 530 0,0 W 30 3,7 W 30 44,5 W 30 44,5 W 30 5,0 W 30 5,0 W 360 5,0 W 360 5,0 W 360 5,0 W 30 5,0 W 360 5,0 W 360 5,0 W 460 9,0 W ,0 W 530 0,0 W 530 0,0 W ,0 W 530 0,0 W 530 0,0 VENDAS SUDESTE SUL NORTE / NORDESTE São Paulo Tel. () Fa () atendimentogedau.s@gedau.com.b Rio de Janeio Tel. () Fa () atendimentogedau.j@gedau.com.b Rio Gande do Sul Tel. (5) Fa (5) 333- Paaná Tel. (4) Fa (4) Penambuco Tel. () Fa () atendimentogedau.nne@gedau.com.b Minas Geais Tel. (3) Fa (3) CENTRO-OESTE Tel. (6) Fa (6) atendimentogedau.sul@gedau.com.b atendimentogedau.mg@gedau.com.b atendimentogedau.cto@gedau.com.b