Vigas de Rolamento para Edificios Industriais - Projeto e Componentes

VIGAS DE ROLAMENTO EDIFÍCIO INDUSTRIAL TÍPICO telhas de aço sanduíche A VÃO DA PONTE ROLANTE fechamento em brises Q CAP NOMINAL telhas de aço sanduíche alvenaria em blocos de concreto H ALTURA DE ELEVAÇÃO EL000 PISO ACABADO SEÇÃO TRANSVERSAL DET APOIO DA VIGA DE ROLAMENTO VISTA FRONTAL TRILHO TR 37 CH 125 L 64X5 CH 8 CH95 CH95 CH95 500 300 200 500 300 200 16 20mm PONTE ROLANTE Viga de rolamento PONTE ROLANTE EXEMPLOS em viga única em viga dupla Pontes rolantes leves Pontes rolantes médias e pesadas PONTE ROLANTE TIPOS DE COMANDO Controle pendente Controle remoto Cabine PONTE ROLANTE Componentes do sistema de elevação e transporte VIGAS DE ROLAMENTO Seções transversais típicas HT é a força proveniente da aceleraçãofrenagem do trole HL é a força proveniente da aceleraçãofrenagem da ponte excentricidade do trilho Solicitação flexão no plano vertical flexão no plano horizontal torção Alternativas de projeto 1 sem sistema de contenção lateral 2 com sistema de contenção lateral viga de frenagem Viga de rolamento com sistema de contenção lateral viga de frenagem VIGAS DE ROLAMENTO AÇÕES Permanentes peso próprio da viga de rolamento trilho acessórios de fixação dos trilhos e viga de frenagem Variáveis ponte rolante peso total da ponte incluindo trole e dispositivos de içamento mais carga içada Tratase de uma ação dinâmica portanto deve ser majorada por um coeficiente de impacto ϕ ABNT NBR 61202019 Anexo C ϕ 125 para pontes rolantes comandadas de uma cabine ϕ 110 para pontes rolantes comandadas por controle pendente ou controle remoto Forças horizontais decorrentes da movimentação do trole e da ponte VIGAS DE ROLAMENTO AÇÕES Variáveis forças horizontais decorrentes da movimentação do trole e da ponte ABNT NBR 61202019 Anexo C Força transversal ao caminho de rolamento HT proveniente da movimentação do trole Para pontes rolantes comandadas por controle pendente ou controle remoto a força transversal ao caminho de rolamento a ser aplicada no topo do trilho de cada lado deve ser igual a 10 da soma da carga içada com o peso do trole e dos dispositivos de içamento VIGAS DE ROLAMENTO AÇÕES Variáveis forças horizontais decorrentes da movimentação do trole e da ponte ABNT NBR 61202019 Anexo C Força longitudinal ao caminho de rolamento HL proveniente da movimentação da ponte A força longitudinal ao caminho de rolamento a ser aplicada no topo do trilho de cada lado deve ser igual a 10 da soma das cargas verticais máximas das rodas não majoradas pelo impacto VIGAS DE ROLAMENTO VERIFICAÇÕES Estadoslimites últimos momento fletor força cortante forças localizadas fadiga ações com grande número de ciclos Escoamento local da alma web local yielding Enrugamento da alma web crippling Flambagem lateral da alma web sidesway buckling VIGAS DE ROLAMENTO VERIFICAÇÕES Forças localizadas ABNT NBR 88002023 57 Escoamento local da alma web local yielding ABNT NBR 88002023 573 1 110 w w y Rd a t f F w 2 w T fs h t Para vigas de rolamento adotase α 45 portanto VIGAS DE ROLAMENTO VERIFICAÇÕES Forças localizadas ABNT NBR 88002023 57 Enrugamento da alma web crippling ABNT NBR 88002023 574 Força concentrada reação de apoio Para α 45 resulta 2 n Th web crippling VIGAS DE ROLAMENTO VERIFICAÇÕES Forças localizadas ABNT NBR 88002023 57 Flambagem lateral da alma web sidesway buckling ABNT NBR 88002023 575 A viga de frenagem restringe o movimento da mesa superior Fenômeno associado ao movimento lateral relativo entre as mesas na seção de força concentrada com ou sem rotação da mesa carregada 575 Flambagem lateral da alma web sidesway buckling 5751 A alma de uma barra solicitada por compressão provocada por uma força localizada que atue na mesa comprimida deve ser verificada para o estadolimite último de flambagem lateral caso o deslocamento lateral relativo entre a mesa comprimida carregada e a mesa tracionada não esteja impedido no ponto de aplicação da força 5752 A menos do disposto em 5753 5754 e 5755 a força solicitante de cálculo não pode superar a força resistente de cálculo da alma da barra dada por a se a rotação da mesa carregada for impedida para htwlbf 230 FRd Cr t w3 tf γa1 h2 094 037 htwlbf3 b se a rotação da mesa comprimida não for impedida para htwlbf 170 FRd Cr t w3 tf γa1 h2 037 htwlbf3 onde l é o maior comprimento destravado lateralmente envolvendo a seção de atuação da força concentrada considerando as duas mesas h é a distância entre as faces internas das mesas menos os raios de concordância no caso de perfis laminados ou a distância entre as faces internas das mesas no caso de perfis soldados Cr é igual a 32E quando Msd Mr e a 16E quando Msd Mr na seção da força Msd é o momento fletor solicitante de cálculo e Mr é o momento fletor correspondente ao início do escoamento conforme o Anexo G sem considerar a influência das tensões residuais 5753 Se htwlbf superar 230 ou 170 respectivamente quando a rotação da mesa carregada for ou não impedida o estadolimite último de flambagem lateral da alma não tem possibilidade de ocorrer VIGAS DE ROLAMENTO VERIFICAÇÕES Fadiga ABNT NBR 88002023 Anexo H Exemplo de trinca por fadiga Dano estrutural progressivo e localizado que ocorre quando o material está submetido a ciclos progressivos de variação de tensão σf 040 a 055fu Curva de Wöhler Regime elástico Ruptura sob grande número de ciclos N 20000 Tensões de serviço combinação frequente de fadiga 10 066 040 y y f f VIGAS DE ROLAMENTO VERIFICAÇÕES Fadiga ABNT NBR 88002023 Anexo H Nenhuma verificação de resistência à fadiga é necessária se N 20000 1 ciclodia em 50 anos VIGAS DE ROLAMENTO VERIFICAÇÕES Estadolimite de serviço deslocamento excessivo ABNT NBR 88002023 Anexo B f desconsiderar o coeficiente de impacto INFORMAÇÕES ADICIONAIS boleto patim TRILHOS FERROVIÁRIOS PADRÃO AMERICANO SISTEMAS DE FIXAÇÃO DO TRILHO Sistema fixo Sistema flutuante Tabela 102 Trilhos fixos Trilhos fixos Tipo Trilho base B Gabarito ideal G Calço de enchimento tc Presilha esp tp Parafuso Ø TR 37 1222 194 79 95 222 TR 45 1302 202 95 95 222 TR 50 1365 208 95 125 254 TR 52 1317 204 95 125 254 TR 57 1397 212 95 125 254 Presilha clamp fixa Tabela 101 Trilhos flutuantes Trilhos flutuantes Tipo Trilho Base B Gabarito ideal G Calço de enchimento tc Presilha Parafuso tp larg α Ø TR 37 1222 194 95 95 110 13 222 TR 45 1302 202 111 95 110 1402 222 TR 50 1365 208 111 125 110 1402 254 TR 52 1317 204 125 125 110 13 254 TR 57 1397 212 125 125 110 1402 254 Presilha clamp flutuante Sistema de fixação do trilho para mesa estreita Nota aceito apenas para trilhos TR25 32 37 e 45 ϕ 22 PARACHOQUE Fonte Belley IH Edifícios industriais em aço projeto e cálculo Ed Pini 2ª edição Projeto de viga de rolamento exemplo Fonte Belley IH Edifícios industriais em aço projeto e cálculo Ed Pini 2ª edição VIGA DE ROLAMENTO exemplo de cálculo vão da viga de rolamento L 675m capacidade nominal da ponte rolante Q 160kN vão da ponte rolante A 15m Ciclos de solicitação N 20000 inferior a 1 ciclodia em 50 anos aço ASTM A36 Caso 1 com contenção lateral entre apoios VIGA DE ROLAMENTO exemplo de cálculo Escolha da seção transversal 1 1 450mm d 675mm 15 10 d L Estimativa da altura da seção Adotado d 600mm Largura da mesa superior compatível com a fixação do trilho Adotando trilho TR37 b f 1942x35264mm Adotado bf 270mm Admitindo mesa compacta 038 11 f p y E f 11 123 2 f f f b t mm t Adotado tf 125mm bf d tf mesa alma solda Admitindo alma compacta 376 106 w p y E f 106 54 w w h t mm t Adotado tw 63mm Seção transversal PS 600x82 Ag 104cm2 Ix 68226cm4 Wx 2274cm3 Zx 2503cm3 Máximas forças nas rodas sem impacto Admitindo comando por controle remoto ou controle pendente Coeficiente de impacto ϕ 110 com impacto ABNT NBR 88002023 Anexo H É o caso portanto basta verificar as tensões máximas Fadiga Tensões de serviço combinação frequente de fadiga 10 066 040 y y f f x 2 L a Posição das forças para máximo momento fletor ver anexo 6750 1350 x 2700 2 2 L a mm max 270 M Rx kN m Verificação da máxima tensão normal 2 2 270 100 119kNcm 066 165 2274 y M x f kN cm W OK R 100 R kN Obs ação permanente desconsiderada Posição das forças para máxima força cortante Admitindo Vmax R 200kN resulta 2 2 200 53kNcm 040 10 063 60 y w V f kN cm A x OK Verificação da máxima tensão de cisalhamento Obs ação permanente desconsiderada Estadolimite de serviço deslocamento OK Pontes rolantes leves ABNT NBR 88002023 Anexo B 2 2 3 4 24 x Fb L b EI 2025 2025 2700 6750 114kN 114kN cm L cm x x x x x 0 90 750 0 85 4 202 5 24 20000 68226 3 675 202 5 114 2 2 Obs sem impacto mm L b mm L 2 025 2 2 700 750 6 b Estadoslimites últimos Ações permanente Peso próprio da VR 082 kNm Peso próprio do trilho TR37 037 kNm Chapa da viga de frenagem 050 kNm2 x 0742 m 0185 kNm 1375 kNm Na seção distante a 2700 mm do apoio seção de máximo momento fletor devido à carga móvel resulta No apoio resulta kN m x x M G 7 52 2 72 1 375 72 2 6 75 1 375 2 kN x VG 4 64 2 6 75 1 375 Variável ponte rolante 270 MQ kN m Q 200kN V kN m x x M M M Q Q G G Sd 414 270 51 7 52 1 25 kN x x V V V Q Q G G Sd 305 200 51 4 64 1 25 Estadoslimites últimos momento fletor FLM FLA MRk Mpl Seção transversal definida admitindose mesa e alma compactas FLT Obs A viga de frenagem confere contenção lateral bem como absorve as forças horizontais oriundas do movimento do trole MRk Mpl 1 2503 25 M 56886 110 pl Rd a M x kN cm M 569kNm M 414 Rd Sd kN m OK Estadoslimites últimos força cortante Admitindose enrijecedores transversais apenas nos apoios ah 3 Portanto kv 534 575 91 63 w r w h t OK 72 110 y v p f k E 90 137 y v r f k E kN V V a pl w p Rd 400 24 1 1 2 kN V kN V Sd Rd 305 400 Estadoslimites últimos forças localizadas escoamento local da alma 1 110 110269 06325 424 188 110 w w y Rd Sd a t f x F kN F kN OK Estadoslimites últimos forças localizadas enrugamento da alma 341 188 Rd Sd F kN F kN OK Obs Se não houver enrijecedor de apoio recaise em 5742 caso b força próxima à extremidade da barra Devido ao enrijecedor de apoio enquadrase em 5742 caso a Estadoslimites últimos forças localizadas flambagem lateral da alma OK 575 6750 365 230 63 270 Dimensões dos enrijecedores de apoio Admitindo enrijecedores de seção compacta lim 056 158 s s y b b E t t f 76 158 s s s b t t mm Adotado ts 8mm VIGA DE ROLAMENTO exemplo de cálculo Caso 2 sem contenção lateral entre apoios T S T m H c Pe H H h Solicitação flexão no plano vertical flexão no plano horizontal torção O procedimento indicado no AISE Technical Report n 13 2003 consiste em transferir a força horizontal aplicada no topo do trilho para a mesa superior e o momento de torção é substituído por um binário nas mesas Resulta portanto uma flexão oblíqua T I m H c Pe H h x Excentricidade do trilho conforme AISE Technical Report n 13 2003 O menor valor entre 075 tw e 63 mm 350 250 16 125 63 600 5715 242 358 G Aço ASTM A36 Ag 123 cm2 Ix 80413 cm4 Wxc 3318 cm3 Wxt 2248 cm3 Z 2829 cm3 ryTc 902 cm J 69 cm4 Cw 4346779 cm6 x y Perfil adotado PSA 600x97 88 kN 88 kN 125 kN 125 kN Forças verticais com impacto Forças horizontais 88 122 125 05 88 117 5857 T S T m H c Pe x x H H kN h c 122 mm trilho TR37 e 075tw 075 x 63 5 mm 88 122 125 05 29 5857 T I m H c Pe x x H kN h 10 da soma da carga içada com o peso do trole e dos dispositivos de içamento por roda por roda ABNT NBR 88002023 Anexo H É o caso portanto basta verificar as tensões máximas Fadiga Tensões de serviço combinação frequente de fadiga 10 066 040 y y f f x 2 L a Posição das forças para máximo momento fletor ver anexo 6750 1350 x 2700 2 2 L a mm max 270 M Rx kN m R 100 R kN Obs ação permanente desconsiderada 125 kN 125 kN Flexão em torno do eixo x Forças verticais com impacto 125 kN 250 kN 125 kN x 2 L a Posição das forças para máximo momento fletor ver anexo 6750 1350 x 2700 2 2 L a mm max 2527 M Rx kN m R 936 R kN 117 kN 117 kN Flexão em torno do eixo y mesa superior Forças horizontais na mesa superior 117 kN 234 kN 117 kN x 2 L a Posição das forças para máximo momento fletor ver anexo 6750 1350 x 2700 2 2 L a mm max 626 M Rx kN m R 232 R kN 29 kN 29 kN Flexão em torno do eixo y mesa inferior Forças horizontais na mesa inferior 29 kN 58 kN 29 kN Verificação da máxima tensão normal mesa superior 2 2 max 2 270 100 2527 100 1587kNcm 066 165 3318 16 35 6 x y y x x f kN cm x OK Verificação da máxima tensão normal mesa inferior 2 2 max 2 270 100 626 100 1682kNcm 066 165 2248 125 25 6 x y y x x f kN cm x OK 88 122 125 05 88 117 5857 T S T m H c Pe x x H H kN h 88 122 125 05 29 5857 T I m H c Pe x x H kN h Para flexão em y apenas as mesas são consideradas efetivas por roda por roda Posição das forças para máxima força cortante Admitindo Vmax R 200kN resulta 2 2 200 53kNcm 040 10 063 60 y w V f kN cm A x OK Verificação da máxima tensão de cisalhamento Obs ação permanente desconsiderada Estadolimite de serviço deslocamento OK Pontes rolantes leves ABNT NBR 88002023 Anexo B 2 2 3 4 24 x Fb L b EI 2025 2025 2700 6750 114kN 114kN cm L cm x x x x x 0 90 750 0 85 4 202 5 24 20000 68226 3 675 202 5 114 2 2 Obs sem impacto mm L b mm L 2 025 2 2 700 750 6 Verificação dos estadoslimites últimos Ações permanente Peso próprio da VR 097 kNm Peso próprio do trilho TR37 037 kNm 134 kNm 2 134 675 134 27 27 73 2 2 G x x M kN m 134 675 45 2 G x V kN Na seção distante a 2700 mm do apoio seção de máximo momento fletor devido à carga móvel resulta No apoio resulta variável ponte rolante 270 MQ kN m Q 200kN V M M 125x73 15x270 414kNm Sd x G G Q Q M V V 125x45 15x200 306kN Sd G G Q Q V Flexão em torno do eixo x variável ponte rolante 2527 MQ kN m M 15x2527 3791kNm Sd y Q Q M Flexão em torno do eixo y mesa superior 117 kN 117 kN 234 kN 117 HS kN 29 HI kN variável ponte rolante 626 MQ kN m M 15x626 939kNm Sd y Q Q M Flexão em torno do eixo y mesa inferior 29 kN 29 kN 58 kN 117 HS kN 29 HI kN 10 Sd y Sd x Rd x Rd y M M M M Verificação da flexão oblíqua Como a seção é compacta considerase apenas a FLT Considerase apenas a mesa como elemento resistente portanto 2 1 1 4 y f f y Rd y a a Zf t b f M Para seção retangular Z 15W 176 50 141 p y r E f MRd x FLT 675 75 902 b b yTc L r p b r 56200 y f Wxt kN cm 58065 y r xc f W kN cm Mr é o menor valor entre 70725 pl y M Zf kN cm 1 1 60668 b p Rd x pl pl r a r p M M M M kN cm 119 b C 10 Sd y Sd x Rd x Rd y M M M M Verificação da flexão oblíqua mesa superior 414 3791 10 607 111 10 Sd y Sd x Rd x Rd y M M M M Verificação da flexão oblíqua mesa inferior 414 939 089 10 607 44 OK OK Força cortante Escoamento local da alma Enrugamento da alma mesmas verificações feitas para o caso 1 A possibilidade de ocorrência da flambagem lateral da alma deve ser verificada 575 Flambagem lateral da alma web sidesway buckling 5751 A alma de uma barra solicitada por compressão provocada por uma força localizada que atue na mesa comprimida deve ser verificada para o estadolimite último de flambagem lateral caso o deslocamento lateral relativo entre a mesa comprimida carregada e a mesa tracionada não esteja impedido no ponto de aplicação da força 5752 A menos do disposto em 5753 5754 e 5755 a força solicitante de cálculo não pode superar a força resistente de cálculo da alma da barra dada por a se a rotação da mesa carregada for impedida para htwlbf 230 FRd Cr tw³ tfγa1 h² 094 037 htw lbf³ b se a rotação da mesa comprimida não for impedida para htwlbf 170 FRd Cr tw³ tfγa1 h² 037 htw lbf³ onde l é o maior comprimento destravado lateralmente envolvendo a seção de atuação da força concentrada considerando as duas mesas h é a distância entre as faces internas das mesas menos os raios de concordância no caso de perfis laminados ou a distância entre as faces internas das mesas no caso de perfis soldados Cr é igual a 32E quando Msd Mr e a 16E quando Msd Mr na seção da força Msd é o momento fletor solicitante de cálculo e Mr é o momento fletor correspondente ao início do escoamento conforme o Anexo G sem considerar a influência das tensões residuais 5753 Se htwlbf superar 230 ou 170 respectivamente quando a rotação da mesa carregada for ou não impedida o estadolimite último de flambagem lateral da alma não tem possibilidade de ocorrer A flambagem lateral da alma não ocorre 5715 6750 47 17 63 350 w f h t b Flambagem lateral da alma Admitindo rotação da mesa carregada não impedida OK Para bf 350 mm mesa superior 5715 6750 34 17 63 250 w f h t b OK Para bf 250 mm mesa inferior ANEXO Posição das forças para máximo momento fletor 1 2 F F R L x a L 1 2 F F M x Rx L x a x L 1 2 1 2 1 2 2 0 2 F F F F dM x L a F F x a x dx L L R