Projeto Conceitual e Dimensionamento da Estrutura de um Pórtico Rolante

Marcus Vinícius Amélio de Moraes

Projeto Conceitual e Dimensionamento da Estrutura de um Pórtico Rolante

Rondonópolis-MT, V-1.0 2013

Marcus Vinícius Amélio de Moraes

Projeto Conceitual e Dimensionamento da Estrutura de um Pórtico Rolante

Monografa desenvolvida durante a disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação), apresentado ao Colegiado do Curso de Engenharia Mecânica do Instituto de Ciências Agrárias e Tecnológicas do Campus Universitário de Rondonópolis da Universidade Federal de Mato Grosso, como exigência parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Engenharia Mecânica.

Universidad Universidadee Federal de Mato Grosso - Campus Rondonópolis Instituto de Ciências Agrárias e Tecnológicas Curso de Engenharia Mecânica

Orientador: Pro. Dr. Aguinaldo Soares de Oliveira

Rondonópolis-MT, V-1.0 2013

Projeto Conceitual e Dimensionamento da Estrutura de um Pórtico Rolante

Marcus Vinícius Amélio de Moraes ESTE TRABALHO DE GRADUAÇÃO FOI JULGADO ADEQUADO COMO PARTE DO REQUISITO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE GRADUADO EM ENGENHARIA MECÂNICA. APROVADO EM SUA FORMA FINAL PELO COLEGIADO DO CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA.

Prof. Dr. Aguinaldo Soares de Oliveira

Coordenador

Banca examinadora:

Prof. Dr. Aguinaldo Soares de Oliveira

Orientador - EM/ICAT/CUR/UFMT

Prof. Esp. Renato Tillmann Bassinni

EM/ICAT/CUR/UFMT

Prof. Dra. Viviane Cassol Marques

EM/ICAT/CUR/UFMT

Rondonópolis-MT, V-1.0, 15 de Abril de 2013

Aos meus pais pela dedicação e compreensão.

Agradecimentos Primeiramente agradeço a Deus que iluminou meu caminho nesta caminhada. Ao meu orientador, Pro. Dr. Aguinaldo Soares de Oliveira pela orientação e auxílio. A todos os proessores do curso, que oram tão importantes na minha vida acadêmica e no desenvolvimento desta monografa. Aos meus pais, que apesar das difculdades enrentadas, sempre incentivaram meus estudos. Aos integrantes e ex-integrantes da Equipe Aeroo pela convivência, pelo aprendizado, pela diversão e pela amizade. Em especial ao Saulo Barbosa pelo empenho e dedicação à equipe.

“Tudo deveria se tornar o mais simples possível, mas não simplifcado. (Albert Einstein )

Resumo Neste trabalho é apresentado o projeto conceitual e o dimensionamento da estrutura de um pórtico rolante. O projeto conceitual oi desenvolvido com base em erramentas de processo de desenvolvimento de produtos (PDP). O projeto estrutural terá como base as normas NBR 8400 (1984) e NBR 8800 (2008). A NBR 8400 defne as solicitações e as combinações de solicitações a serem consideradas nos cálculos e a NBR 8800 estabelece os requisitos básicos que devem ser obedecidos no projeto de estruturas de aço. Palavras-chaves: Pórticos Rolantes. Processo de Desenvolvimento de Produtos.

NBR 8400.

Abstract In this work is presented the conceptual design and sizing o the structure o a gantry crane. The conceptual design was developed based in tools o product development process (PDP). The structural project will be based on NBR 8400 (1984 1984)) and NBR 8800 (2008 2008)) standards. The NBR 8400 defnes the solicitations and the combinations o solicitations that have to be considered on the calculations and the NBR 8800 establish the minimum requirements to be ollowed on steel structures project. Key-words : Gantry Cranes. Product Development Process. NBR 8400.

Lista de ilustrações Figura Figura 1 – Pórti Pórtico co rolan rolante te . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Figura Figura 2 – Talha elét elétric ricaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Figura Figura 3 – Modelo Modelo genér genérico ico PDP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Figura Figura 4 – Casa Casa da da qual qualida idade de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Figura Figura 5 Figura Figura 6 Figura Figura 7 Figura Figura 8

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Função unção global global do produto produto . Desdobr Des dobramen amento to das das unções unções Roda Girató Giratória ria . . . . . . . Talha e trole trole man manual ual . . . .

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30 30 34 35

Figura 9 – Característ Características icas técnicas técnicas da talha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Figura 10 – Característ Características icas técnicas técnicas do trole trole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Figura Figura 11 – Reações Reações no trole trole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Figura 12 Figura 13 Figura Figura 14 Figura Figura 15 15 Figura 16 Figura Figura 17 Figura 18

– Estabilidade Estabilidade longitudinal longitudinal . . . . . . . . . . . . . – Esquema Esquema estático estático da viga viga principal principal . . . . . . . – Pe Perfl rfl W310x21 W310x21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Pe Perfl rfl U152x U152x12,2 12,2 . . . . . . . . . . . . . . . . . – Esquema Esquema estático estático da estrutura estrutura . . . . . . . . . . – Posiç Posições ões crítica críticass do trole . . . . . . . . . . . . . – Estrutura Estrutura do pórtico deorma deormada da para posição posição 1

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48 49 50 51 53 55 61

Figura 19 – Coefciente Coefciente que determina determina as reações reações devidas ao rolament rolamentoo . . . . . . . 67 Figura 20 – Coefciente Coefciente de ambagem ambagem por exão de elementos elementos isolados isolados . . . . . . . 71 Figura 21 – Valores de (b/t)lim (b/t)lim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Figura Figura 22 22 – Momen Momento to Nomin Nominal al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Figura 23 – Valores limite limitess da relação largura largura espessura espessura de seções I ou H . . . . . . 73 Figura Figura 24 Figura Figura 25 Figura Figura 26 Figura Figura 27 Figura Figura 28 Figura Figura 29

– Esorç Esorços os na viga viga 1 para posição posição 1 – Esorç Esorços os na viga viga 1 para posição posição 2 – Esorç Esorços os na viga viga 2 para posição posição 1 – Esorç Esorços os na viga viga 2 para posição posição 2 – Esorç Esorços os na viga viga 3 para posição posição 1 – Esorç Esorços os na viga viga 3 para posição posição 2

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74 75 76 77 78 79

Figura Figura 30 Figura Figura 31 Figura Figura 32 Figura Figura 33 Figura Figura 34 Figura Figura 35 Figura Figura 36 Figura Figura 37

– Esorç Esorços os na viga viga 4 para posição posição 1 – Esorç Esorços os na viga viga 4 para posição posição 2 – Esorç Esorços os na viga viga 5 para posição posição 1 – Esorç Esorços os na viga viga 5 para posição posição 2 – Esorç Esorços os na viga viga 6 para posição posição 1 – Esorç Esorços os na viga viga 6 para posição posição 2 – Esorç Esorços os na viga viga 7 para posição posição 1 – Esorç Esorços os na viga viga 7 para posição posição 2

Figura Figura 38 Figura Figura 39 Figura Figura 40 Figura Figura 41 Figura Figura 42 Figura Figura 43 Figura Figura 44 Figura Figura 45 Figura Figura 46 Figura Figura 47 Figura Figura 48 Figura Figura 49 Figura Figura 50 Figura Figura 51

– Des Deslocam locamen entos tos na viga viga 1 – Des Deslocam locamen entos tos na viga viga 1 – Des Deslocam locamen entos tos na viga viga 2 – Des Deslocam locamen entos tos na viga viga 2 – Des Deslocam locamen entos tos na viga viga 3 – Des Deslocam locamen entos tos na viga viga 3 – Des Deslocam locamen entos tos na viga viga 4 – Des Deslocam locamen entos tos na viga viga 4 – Des Deslocam locamen entos tos na viga viga 5 – Des Deslocam locamen entos tos na viga viga 5 – Des Deslocam locamen entos tos na viga viga 6 – Des Deslocam locamen entos tos na viga viga 6 – Des Deslocam locamen entos tos na viga viga 7 – Des Deslocam locamen entos tos na viga viga 7

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para para posição 1 para para posição 2 para para posição 1 para para posição 2 para para posição 1 para para posição 2 para para posição 1 para para posição 2 para para posição 1 para para posição 2 para para posição 1 para para posição 2 para para posição 1 para para posição 2

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80 81 82 83 84 85 86 87

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88 88 89 89 89 90 90 90 91 91 91 92 92 92

Lista de tabelas Tabela 1 Tabela 2 Tabela 3 Tabela 4 Tabela 5 Tabela 6

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23 24 24 25 26 28

Tabela 7 – Matriz morológica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabela 8 – Avaliação das alternativas de estruturas . . . . . . . . . . . . . . . Tabela 9 – Avaliação das alternativas do sistema de deslocamento horizontal . Tabela 10 – Avaliação das alternativas do método de deslocamento horizontal . Tabela 11 – Avaliação das alternativas do sistema de deslocamento vertical . . . Tabela 12 – Conceito fnal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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31 32 33 33 34 36

Tabela 13 Tabela 14 Tabela 15 Tabela 16

– Propriedades da seção da viga principal – Propriedades da seção da perna . . . . . – Esorços máximos sobre a estrutura . . . – Valores . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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50 51 55 58

Tabela 17 Tabela 18 Tabela 19 Tabela 20 Tabela 21 Tabela 22

– Classe de uncionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Classes de utilização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Duração de utilização dos equipamentos . . . . . . . . . . . . . . . . . – Duração de utilização dos mecanismos . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Estados de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Classifcação da estrutura dos equipamentos (ou elementos da estrutura) em grupos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Estado de solicitação dos mecanismos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Grupo dos mecanismos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Valores do coefciente dinâmico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Tempos de aceleração e acelerações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Valores do coefciente de majoração para equipamentos industriais . . .

66 66 67 68 68

Tabela 23 Tabela 24 Tabela 25 Tabela 26 Tabela 27

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Necessidades do cliente . . . . . . . . Matriz necessidade do cliente . . . . Requisitos do cliente . . . . . . . . . Matriz requisitos de projeto . . . . . Requisitos do projeto . . . . . . . . . Especifcações do projeto do produto

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Lista de abreviaturas e siglas ABNT

Associação Brasileira de Normas Técnicas

NBR

Norma Brasileira Registrada

PDP

Processo de desenvolvimento de produtos

h

Horas

s

Segundos

m

Metros

ton

Toneladas

QFD

Desdobramento da unção qualidade

Lista de símbolos L

Vão do pórtico [m]

H

Altura do pórtico [m]

A

Área [2 ]



Tensão de escoamento [MPa]

E

Módulo de elasticidade [GPa]

g

Aceleração da gravidade [/2]

 

Momento de inércia em relação ao eixo x [4 ]

 

Momento de inércia em relação ao eixo y [4 ]

 

Momento de inércia em relação ao eixo z [ 4 ]

 

Força normal [N]

 

Força cortante em y [N]

 

Força cortante em z [N]

 

Momento etor em y [Nm]

 

Momento etor em z [Nm]



Deslocamento em y [mm]



Deslocamento em z [mm]

Sumário Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

I Processo de Desenvolvimento de Produtos

18

1 Metodologia do Projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pórticos Rolantes . . . . . . . . . . . . . . Processo de Desenvolvimento de Produtos Norma ABNT NBR 8400 . . . . . . . . . . ABNT NBR 8800 . . . . . . . . . . . . . .

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2 Projeto Inormacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.1 Defnição do escopo do produto . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1 Análise do problema de projeto . . . . . . . . . . . 2.1.2 Pesquisa dos padrões/normas, patentes e legislação 2.1.2.1 ABNT NBR 8400 . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2.2 ABNT NBR 8800 . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Ciclo de vida do produto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Requisitos do cliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Defnição dos requisitos do cliente . . . . . . . . . . 2.4 Requisitos do produto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5 Especifcações de projeto do produto . . . . . . . . . . . . 2.5.1 Desdobramento da unção qualidade . . . . . . . . 2.5.2 Defnição das especifcações de projeto do produto .

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3 Projeto Conceitual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.1 3.2 3.3 3.4

Verifcação do escopo do produto . . . . . . . . Modelagem uncional . . . . . . . . . . . . . . . Princípios de soluções para as unções . . . . . . Avaliação dos conceitos . . . . . . . . . . . . . . 3.4.1 Estrutura . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.2 Sistema de deslocamento horizontal . . . 3.4.3 Método de deslocamento horizontal . . . 3.4.4 Sistema de deslocamento vertical . . . . 3.4.5 Sistema de acionamento do equipamento 3.4.6 Sistema de segurança . . . . . . . . . . .

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3.5 Defnição e análise da arquitetura fnal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

II Dimensionamento do Pórtico Rolante

37

4 Solicitações segundo a Norma NBR 8400 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.1 Classifcação do Pórtico Rolante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.1 Características principais: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.2 Tempo médio de duração do ciclo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.3 Tempo Médio de uncionamento diário . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.4 Duração teórica de utilização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.5 Número de ciclo de uncionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.6 Classe de utilização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.7 Tempo total de utilização eetiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.8 Duração de utilização dos equipamentos . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.9 Duração total de utilização dos mecanismos . . . . . . . . . . . . . 4.1.10 Classe de uncionamento dos mecanismos . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.11 Classifcação da estrutura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.12 Classifcaçãos do mecanismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Seleção do mecanismo de levantamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.1 Talha manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.2 Trole manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Reações nas rodas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Solicitações que intererem no cálculo da estrutura do equipamento . . . . 4.4.1 Solicitações principais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.2 Solicitações devidas aos movimentos verticais . . . . . . . . . . . . 4.4.3 Solicitações devidas aos movimentos horizontais . . . . . . . . . . . 4.4.3.1 Eeitos horizontais devidos às acelerações ou desacelerações 4.4.3.2 Coefciente que determina as reações transversais devidas ao rolamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.3.3 Eeitos de choques contra batentes ou pára-choques . . . 4.5 Casos de solicitação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

38 38 38 38 39 39 39 39 39 39 40 40 40 40 41 41 42 43 43 43 43 44 45 45 46

5 Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante . . . . . . . . . . . . . . 47

5.1 Dimensões do pórtico rolante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Pré-dimensionamento da estrutura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.1 Viga principal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.2 Pernas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Cálculo das orças de inércia resultantes dos movimentos do pórtico rolante 5.3.1 Massa equivalente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

47 48 48 51 52 52

5.4

5.5 5.6

5.7

5.3.2 Coefciente  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.3 Coefciente ℎ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.4 Força de inércia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.4.1 Sistema de levantamento e carga útil . . . . . . . . . . 5.3.4.2 Viga principal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.4.3 Pernas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Solicitações sobre a estrutura do pórtico rolante . . . . . . . . . . . . . 5.4.1 Peso próprio da estrutura ( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.2 Solicitações devidas aos movimentos verticais ( ) . . . . . . . . 5.4.3 Solicitações devidas aos movimentos horizontais (  ) . . . . . . 5.4.4 Forças de inércia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Análise dos esorços estruturais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.1 Esorços calculados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verifcação das seções ao estado limite último . . . . . . . . . . . . . . 5.6.1 Vigas submetidas à tração . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6.1.1 Força axial de tração resistente de cálculo (   ) . . . 5.6.2 Vigas submetidas à compressão . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6.2.1 Força axial de compressão resistente de cálculo (   ) 5.6.2.2 Fator de redução  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6.2.3 Índice de esbeltez reduzido (0 ) . . . . . . . . . . . . . 5.6.2.4 Força de ambagem elástica ( ) . . . . . . . . . . . . 5.6.2.5 Flambagem local de barras axialmente comprimidas . . 5.6.2.6 Valores dos parâmetros . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6.3 Vigas submetidas à momento etor e orça cortante . . . . . . . 5.6.3.1 Momento etor resistente de cálculo ( ) . . . . . . 5.6.3.2 Força cortante resistente de cálculo (  ) . . . . . . . 5.6.4 Vigas submetidas à combinação de esorços . . . . . . . . . . . . 5.6.4.1 Resistência à exão composta com compressão . . . . . Verifcação dos estados limites de serviço . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .

52 52 52 52 53 53 53 54 54 54 54 54 55 56 56 56 56 57 57 57 57 58 58 58 59 60 60 60 61

Conclusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Reerências . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Anexos

65

ANEXO A Tabelas e fguras da NBR 8400 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 ANEXO B Tabelas e fguras da NBR 8800 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

ANEXO C Tabelas e fguras do Peil (2010) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 ANEXO D Esorços solicitantes de cálculo nas vigas . . . . . . . . . . . . . . 74 ANEXO E Deslocamentos calculados nas vigas . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

17

Introdução Este trabalho pretende projetar uma máquina de elevação e transporte para a movimentação de chapas, tubos e vigas de aço em uma ábrica de equipamentos agrícolas. As atividades de movimentação e armazenagem de matérias primas e mercadorias intererem de modo signifcativo na produtividade das empresas do setor metal mecânico, principalmente por se tratar de produtos pesados e de diícil manuseio. Máquinas de elevação e transporte são a melhor alternativa para a movimentação aérea desses produtos em um ambiente industrial, são usadas para movimentação de cargas à distâncias relativamente curtas em relação à outros tipos de máquinas de transporte, atuam em estabelecimentos ou áreas, departamentos, ábricas e indústrias, em canteiros de obras, em armazéns e etc1 . Exitem diversos tipos de máquinas de elevação e transporte tais como pontes e pórticos rolantes, guindaste, transportadores de correia, etc. A seleção da máquina adequada depende de atores como o tipo de material e o local de instalação,como pode ser observado na seção 1.2 o pórtico rolante é a alternativa mais viável para este caso específco. Com a implantação do pórtico rolante reduz-se custos de mão de obra, materiais e despesas em gerais, além de melhorar as condições de trabalho dando maior segurança e reduzindo a adiga dos uncionários. Ainda há um aumento na capacidade produtiva da área e no estoque de matéria prima assim a empresa pode atingir um nível de produtividade que compensará o alto investimento2. Neste trabalho apresentamos a metodologia do projeto de um pórtico rolante e seus componentes. Para o desenvolvimento de um produto mais competitivo será utilizado erramentas de processo de desenvolvimento de produtos (PDP). A demanda por mudanças nos produtos, e nas suas aplicações e usos, tem aumentado muito intensamente, justifcando uma preocupação maior com a efciência e efcácia do desenvolvimento de produto. E esse desempenho depende do gerenciamento do PDP3 .

1 2 3

Rudenko (1976) Langui (2001) Rozeneld (2006)

Parte I Processo de Desenvolvimento de Produtos

19

1 Metodologia do Projeto 1.1 Objetivo O objetivo deste trabalho é desenvolver o projeto de um pórtico rolante que irá operar no interior da instalação de uma ábrica de equipamentos agrícolas. Para o desenvolvimento do projeto será utilizado o processo de desenvolvimento de produtos (PDP), e o cálculo das partes estruturais e componentes mecânicos dos equipamentos de levantamento e movimentação de cargas terá como base as normas NBR 8400 (1984) e NBR 8800 (2008).

1.2 Pórticos Rolantes Pórticos rolantes (fgura 1) são máquinas de elevação e transporte normalmente utilizados para movimentação de cargas em áreas externas devido à ausência de estrutura do prédio porém é uma opção econômica para trabalho em áreas internas, pois é isento de undações, colunas e vigas. O pórtico rolante atende todas as necessidades de movimentação aérea de carga com a vantagem de não comprometer a integridade do ediício e ornecendo ao proprietário da empresa a exibilidade de mover o equipamento para instalações uturas1 . Para o levantamento das cargas são utilizados troles com talhas elétricas ou manuais, a fgura 2 mostra uma talha elétrica de cabo de aço montada em um trole elétrico. Figura 1: Pórtico rolante Figura 2: Talha elétrica

Fonte: Material... (2013)

1

Mollyn. . . (2013)

Fonte: CM... (2013)

20

Capítulo 1. Metodologia do Projeto

1.3 Processo de Desenvolvimento de Produtos O PDP consiste em um conjunto de atividades multidisciplinares para solução de problemas que envolve diversas áreas como Engenharia, Administração, Marketing, Recursos Humanos entre outros. Com o PDP se obtém às especifcações do produto e de seu processo de produção através das necessidades do cliente, além de permitir o acompanhamento do produto após o lançamento. A sequência das atividades do PDP é Projetar-Construir-Testar-Otimizar, sendo que o que se “projeta-contrói-testa-otimiza” pode ser um conceito, uma especifcação ou uma tolerância, seja de produto ou do processo de produção2 . A fgura 3 mostra um modelo genérico de um processo de desenvolvimento de produto. Neste trabalho o PDP está ocado nos projetos inormacional e conceitual ilustrados na fgura 3. Figura 3: Modelo genérico PDP

Fonte: Rozeneld (2006)

1.4 Norma ABNT NBR 8400 Esta Norma defne as solicitações e as combinações de solicitações a serem consideradas no cálculo das partes estruturais e componentes mecânicos além das condições de resistência dos diversos componentes do equipamento em relação às solicitações consideradas3 .

1.5 ABNT NBR 8800 Esta norma estabelece os requisitos básicos que devem ser obedecidos no projeto à temperatura ambiente de estruturas de aço com base no método dos estados-limites4 . 2 3 4

Rozeneld (2006) NBR 8400 (1984) NBR 8800 (2008)

21

2 Projeto Inormacional Nesta ase são levantados os dados e inormações das necessidades dos clientes, para a defnição das especifcações de projeto de produtos. Esta ase do projeto consiste nas seguintes atividades: ∙

Defnição do escopo do produto;

∙

Detalhamento do ciclo de vida do produto;

∙

Identifcação dos requisitos do cliente;

∙

Defnição dos requisitos do produto;

∙

Defnição das especifcações de projeto do produto.

2.1 Defnição do escopo do produto 2.1.1 Análise do problema de projeto O objetivo é projetar um pórtico rolante que deverá atender as seguintes especifcações estabelecidas de acordo com as restrições de instalação e necessidades do cliente: ∙

Objetivo do equipamento: Transporte de materiais;

∙

Ambiente de trabalho: Interior (sem ação do vento);

∙

Carga útil: 5[];

∙

Vão: 3[];

∙

Altura de elevação: 3[];

∙

Número de horas trabalhadas por dia: 8[ℎ].

2.1.2 Pesquisa dos padrões/normas, patentes e legislação 2.1.2.1 ABNT NBR 8400

A defnição dos esorços solicitantes para o cálculo das partes estruturais e componentes mecânicos dos equipamentos de levantamento e movimentação de cargas terá como base a NBR 8400 (1984).

Capítulo 2. Projeto Inormacional 

22

2.1.2.2 ABNT NBR 8800

A verifcação estrutural obedecerá a NBR 8800 (2008).

2.2 Ciclo de vida do produto O ciclo de vida de um produto são todas as ases da vida do produto, desde a concepção da idéia, sua conceituação, o desenvolvimento, a produção e vendas até a ase de descarte1 . Este projeto tem as seguintes ases: ∙

Projeto;

∙

Fabricação;

∙

Montagem;

∙

Função;

∙

Uso;

∙

Manutenção.

2.3 Requisitos do cliente Nesta ase devemos avaliar as necessidades do projeto de modo que o produto atenda os as necessidades do cliente. É gerado os requisitos do cliente obtendo as principais características do projeto através do ponto de vista do cliente. A tabela 1 mostra as necessidades do cliente e o grau de importância atribuído conorme a ênase do cliente, sendo 1 pouco importante e 10 muito importante.

1

Rozeneld (2006)

23

Capítulo 2. Projeto Inormacional 

Tabela 1: Necessidades do cliente Necessidades do cliente Importância (1 -10) Ter Baixo custo 10 Ser Seguro 10 Ter Fácil operação 8 Ser compacto 5 Ser robusto 8 Atender as normas 9 Ser silencioso 4 Ser durável 9 Ter baixo consumo de energia 8 Ter baixo custo de manutenção 8 Ter uma boa estética 1 Ser rápido 5 Fonte: O autor Os atributos básicos do produto são: ∙

Funcionalidade;

∙

Impacto Ambiental;

∙

Confabilidade;

∙

Robustez;

∙

Ergonomia;

∙

Segurança;

∙

Normalização;

∙

Patenteabilidade;

∙

Econômico.

Relacionando os itens do ciclo de vida com os atributos básicos do produto obtemos a matriz necessidades do cliente conorme apresentado na tabela 2.

24

Capítulo 2. Projeto Inormacional 

Tabela 2: Matriz necessidade do cliente

Fonte:O autor

2.3.1 Defnição dos requisitos do cliente Colocando as declarações de necessidades do cliente em uma linguagem de engenharia obtemos os requisitos do cliente conorme apresentado na tabela 3, sendo 1 pouco importante e 10 muito importante. Tabela 3: Requisitos do cliente

Fonte:O autor

25

Capítulo 2. Projeto Inormacional 

2.4 Requisitos do produto Nesta ase os requisitos de clientes são convertidos em conceitos mensuráveis para o projeto. Os atributos específcos do produto são: ∙

Geométricos;

∙

Cinemática;

∙

Forças;

∙

Energia;

∙

Materiais.

Para se obter os requisitos de projeto relacionamos os requisitos de cliente e os atributos específcos do produto conorme apresentado na tabela 4. Tabela 4: Matriz requisitos de projeto

Fonte:O autor Da matriz requisitos de projeto podemos obter os requisitos de projeto, conorme apresentado na tabela 5, sendo 1 pouco importante e 10 muito importante. O peso da estrutura está diretamente relacionado ao custo justifcando o alto grau de importância do requisito "estrutura leve".

26

Capítulo 2. Projeto Inormacional 

Tabela 5: Requisitos do projeto Requisitos do projeto Importância (1 -10) Material resistente 9 Estrutura leve 10 Segurança na operação 7 Normalização componentes 9 Baixo custo de manutenção 6 Fonte: O autor

2.5 Especifcações de projeto do produto 2.5.1

Desdobramento da unção qualidade

O Desdobramento da unção qualidade (QFD) relaciona os requisitos de projetos e os requisitos do cliente, é uma erramenta da qualidade voltada para o desenvolvimento de produtos que satisaçam os clientes, o método QFD utilizado oi a casa da qualidade. A casa da qualidade é a matriz que executa o projeto da qualidade, ordenando as qualidades verdadeiras exigidas pelos clientes por meio de expressões linguísticas, convertendo-as em características substitutas e mostrando a correlação entre essas características substitutas (características de qualidade) e aquelas qualidades verdadeiras 2 . A fgura 4 mostra a casa da qualidade.

2

AKAO (1997)

27

Capítulo 2. Projeto Inormacional 

Figura 4: Casa da qualidade

Fonte:O autor

28

Capítulo 2. Projeto Inormacional 

2.5.2 Defnição das especifcações de projeto do produto Segundo UTFPR (2003) para se obter as especifcações de projeto do produto é necessário um conjunto de inormações completas, que será utilizado como base para o desenvolvimento das etapas posteriores à etapa de projeto. Apenas os requisitos de projeto, apresentados na casa da qualidade, não são sufcientes para representar os objetivos a serem alcançados no projeto do produto. Portanto, para cada requisito de projeto devese associar um valor meta e o conjunto dessas inormações irá gerar a tabela 6 com as especifcações de projeto do produto. Tabela 6: Especifcações do projeto do produto Ordem Requisitos do projeto

Saída desejada

Saída indesejada

1o

Estrutura leve

Menor custo aquisição de aço

Estrutura rágil

2o

Material resistente

Longa vida útil

Falha mecânica

3o

Segurança na operação

Operação segura

Acidentes

Normalização componentes

Atender as normas de projeto e abricação

Irregularidades em relação as normas

Baixo custo de manutenção

Mínimo de paradas e manutenção eetuadas pelos próprios clientes

Manutenção corretiva

4

o

5o

Fonte: O autor

29

3 Projeto Conceitual O Projeto Conceitual trabalha com inormações dispersas, baseadas no raciocínio do próprio projetista portanto, não ormalizadas 1. O projetista utiliza sua capacidade intelectual, diversifcação de conhecimentos, sua experiência pessoal e criatividade para gerar a concepção do produto. Alguns autores dão maior ênase às ases de avaliação e outros às ases de geração de soluções, porém é consenso geral que deve haver uma sequência sistemática de procedimentos para a obtenção de soluções para problemas que não sejam atreladas somente à capacidade mental do projetista2 , para tal, esta ase do projeto consiste nas seguintes atividades: ∙

Verifcação do escopo do produto;

∙

Modelagem uncional;

∙

Princípios de soluções para as unções;

∙

Avaliação dos conceitos;

∙

Defnição e análise da arquitetura fnal.

3.1 Verifcação do escopo do produto Após análise das especifcações de projeto do produto e o problema de projeto, que é movimentar cargas com segurança, agilidade e confabilidade. Constatou-se que todas as especifcações de projeto do produto defnidas na ase anterior do projeto permanecem inalteradas.

3.2 Modelagem uncional Nesta ase é defnido a estrutura uncional do equipamento, estabelecendo as entradas e saídas do sistema temos a unção global do produto (fgura 5). Realizando um desdobramento da unção global em subunções, de maneira que quando todas elas são executadas é realizada a unção global do produto temos a fgura 6. 1 2

DURKIN (1998) ALMEIDA (2000)

30

Capítulo 3. Projeto Conceitual 

Figura 5: Função global do produto

Fonte: O autor Figura 6: Desdobramento das unções

Fonte: O autor

3.3 Princípios de soluções para as unções Apresentando soluções para cada sub unção (fgura 6) temos a matriz morológica, tabela 7.

31

Capítulo 3. Projeto Conceitual 

Tabela 7: Matriz morológica Critérios

Alternativa 1

Alternativa 2

Alternativa 3

Confguração 1

Confguração 2

Confguração 3

Motor elétrico

Moto redutor

Manual

Perfl U

Trilho

Livre

Talha elétrica

Talha manual

Talha de alavanca

Controle remoto

Manual

Alerta sonoro

Chave fm de curso

Estrutura

Sistema de deslocamento horizontal

Método de deslocamento horizontal

Sistema de deslocamento vertical

Sistema de acionamento do equipa- Botoeira com cabo mento Sistema de segu- Botão de emergênrança cia

Fonte: O autor

3.4 Avaliação dos conceitos Nesta seção é apresentada a avaliação dos conceitos indicados na tabela 7, sendo 0 pouco signifcativo e 5 muito signifcativo, porém nos itens de custos oi inverso.

32

Capítulo 3. Projeto Conceitual 

3.4.1 Estrutura A tabela 8 mostra a avaliação da confguração da estrutura, pode-se observar que a confguração 2 atende melhor as necessidades do cliente. Tabela 8: Avaliação das alternativas de estruturas Peso 8 10 10 8 6 5 8 7 8 9 8 4

Requisitos do cliente Confguração 1 Confguração 2 Confguração 3 Custo de abricação 2 3 1 Custo de manutenção 0 0 0 Segurança durante operação 5 5 5 Custo de operação 0 0 0 Facilidade de manutenção 5 5 5 Compacto 4 4 4 Resistente 5 5 5 Durável 5 5 5 Rápido 5 5 5 Segurança ora de operação 5 5 5 Facilidade de operação 5 5 5 Silencioso 5 5 5 Total 336 344 328 Fonte: O autor

3.4.2 Sistema de deslocamento horizontal A tabela 9 mostra a avaliação do sistema de deslocamento horizontal, pode-se observar que a alternativa de deslocamento manual atende melhor as necessidades do cliente.

33

Capítulo 3. Projeto Conceitual 

Tabela 9: Avaliação das alternativas do sistema de deslocamento horizontal Peso 8 10 10 8 6 5 8 7 8 9 8 4

Requisitos do cliente Motor elétrico Moto redutor Manual Custo de Aquisição 1 0 5 Custo de manutenção 2 2 5 Segurança durante operação 2 4 2 Custo de operação 3 3 4 Facilidade de manutenção 3 2 5 Compacto 4 4 5 Resistente 3 4 5 Durável 4 4 5 Rápido 4 5 2 Segurança ora de operação 5 5 5 Facilidade de operação 3 5 2 Silencioso 5 5 5 Total 283 321 369 Fonte: O autor

3.4.3 Método de deslocamento horizontal A tabela 10 mostra a avaliação do método de deslocamento horizontal, observa-se que a alternativa de deslocamento livre, ou seja o equipamento pode ser movimentar em qualquer direção no piso da ábrica, atende melhor as necessidades do cliente. Para que o deslocamento seja livre são utilizadas rodas giratórias como a mostrada na fgura 7 Tabela 10: Avaliação das alternativas do método de deslocamento horizontal Ordem 8 10 10 8 6 5 8 7 8 9 8 4

Requisitos do cliente Perfl U Trilho Livre Custo de aquisição 0 0 5 Custo de manutenção 2 2 1 Segurança durante operação 3 5 2 Custo de operação 0 0 0 Facilidade de manutenção 5 5 5 Compacto 3 4 5 Resistente 5 5 5 Durável 5 5 5 Rápido 5 5 5 Segurança ora de operação 5 5 5 Facilidade de operação 5 5 5 Silencioso 5 5 5 Total 315 340 345 Fonte: O autor

34

Capítulo 3. Projeto Conceitual 

Figura 7: Roda Giratória

Fonte: All... (2013)

3.4.4 Sistema de deslocamento vertical A tabela 11 mostra a avaliação do sistema de deslocamento vertical, a partir dela temos que a alternativa de levantamento da carga com talha manual montada em trole manual atende melhor as necessidades do cliente. A fgura 8 mostra exemplos de talha e trole manual. Tabela 11: Avaliação das alternativas do sistema de deslocamento vertical Ordem 8 10 10 8 6 5 8 7 8 9 8 4

Requisitos do cliente Talha elétrica Talha manual Talha de alavanca Custo de aquisição 1 5 3 Custo de manutenção 0 2 1 Segurança durante operação 5 3 4 Custo de operação 0 1 1 Facilidade de manutenção 2 4 4 Compacto 4 4 4 Resistente 5 4 4 Durável 5 4 4 Rápido 5 3 4 Segurança ora de operação 5 5 5 Facilidade de operação 5 4 4 Silencioso 5 5 5 Total 310 323 315 Fonte: O autor

35

Capítulo 3. Projeto Conceitual 

Figura 8: Talha e trole manual

Fonte: CM (2011)

3.4.5 Sistema de acionamento do equipamento Como o sistema de deslocamento vertical que será utilizado no equipamento é a talha manual, o sistema de acionamento do equipamento é manual.

3.4.6 Sistema de segurança O único item de segurança apresentado na tabela 7 que se aplica a confguração do equipamento é a alternativa 2, alerta sonoro.

3.5 Defnição e análise da arquitetura fnal Após selecionar as soluções que apresentaram melhor desempenho oi defnido as características do equipamento conorme apresentado na tabela 12.

36

Capítulo 3. Projeto Conceitual 

Tabela 12: Conceito fnal Conceito fnal

Critérios

Estrutura Confguração 2

Sistema de deslocamento horizontal

Manual

Método de deslocamento horizontal

Livre

Sistema de deslocamento vertical

Talha Manual

Sistema de acionamento do equipamento

Manual

Sistema de segurança Alerta sonoro Fonte: O autor

Parte II Dimensionamento do Pórtico Rolante

38

4 Solicitações segundo a Norma NBR 8400 Neste capítulo serão defnidos as solicitações sobre a estrutura com base na Norma NBR 84001.

4.1 Classifcação do Pórtico Rolante É um dos aspectos mais importantes e complexo, que irá prever como o equipamento vai operar, ou seja, a proporção de carga usual de operação em relação à carga máxima, e a requência de utilização2 .

4.1.1 Características principais: a) Carga: a carga máxima que o pórtico vai levantar é 5[] porém o a maioria das cargas levantadas estará na aixa de 30% a 65% da carga máxima; b) Altura média de elevação (H): 1, 5[]; c) Velocidade de elevação (V): 2[/]; d) Tempo de trabalho diário (T): 8[ℎ]; e) Número de ciclos por hora(N): 6[/ℎ].

4.1.2 Tempo médio de duração do ciclo Um ciclo compreende o içamento, o levantamento, a movimentação, o abaixamento e a retirada da carga. Considerando a velocidade de elevação obtém-se um tempo médio de duração do ciclo ( ) de 300[].

4.1.3 Tempo Médio de uncionamento diário O tempo médio de uncionamento diário () dado pela equação 4.1 é 1, 2[ℎ/].  = 1 2

NBR 8400 (1984) Tamasauskas (2000)

2 *   *   *   60 *  

(4.1)

39

Capítulo 4. Solicitações segundo a Norma NBR 8400 

4.1.4 Duração teórica de utilização A duração teórica de utilização () é de 3200[ℎ], esse valor oi encontrado a partir de  na tabela 17 do anexo A.

4.1.5 Número de ciclo de uncionamento O número de ciclo de uncionamento (  ) dado pela equação 4.2 é 3, 8 * 104 .   = 3600 *

 

(4.2)

4.1.6 Classe de utilização A classe de utilização leva em conta o uso do equipamento como um todo3 e é obtida a partir do valor de   na tabela 18 do anexo A. A classe de utilização obtida oi: A.

4.1.7 Tempo total de utilização eetiva O tempo total de utilização eetiva () dado pela equação 4.3 é 3167[ℎ].  =

  *  3600

(4.3)

4.1.8 Duração de utilização dos equipamentos A duração de utilização dos equipamentos obtida na tabela 19 é de 5300[ℎ].

4.1.9 Duração total de utilização dos mecanismos A duração total de utilização ( ) dos mecanismos é encontrado na tabela 20. Para a determinação de  devemos determinar a relação entre o tempo de uncionamento do mecanismo ( ) e o tempo do ciclo ( ), essa relação é dada pela equação 4.4.  =

 

Os tempos de uncionamentos para os mecanismos são: a) Para os movimentos verticais:  = 75[] ; b) Para os movimentos horizontais:  = 75[]. Então o  para os dois casos é 0,25. A partir da tabela 20 obtemos 3320[ℎ] para  . 3

Brasil (1985)

(4.4)

Capítulo Capítulo 4. Solicitaç Solicitaçõe õess segundo segundo a Norma NBR 8400 

40

4.1.10 4.1.10 Classe Classe de unc uncion ionamen amento to dos dos mecanis mecanismos mos Na tabela 20 também é indicado a classe de uncionamento dos mecanismos como sendo  2 .

4.1.11 4.1.11 Classi Classifca fcação ção da estrut estrutura ura As estruturas dos equipamentos são classifcados em grupos de acordo com o serviço à ser executado, para a determinação do grupo são levados em consideração dois atores4 : a) Classe de utilização; b) Estado de carga. A classe de utilização oi encontrado na subseção 4.1.6. 4.1.6. O estado de carga incorpora a percentagem da carga nominal normalmente levantada pela maquina5. Conorme a indicado nas características principais do equipamento a maioria das cargas levantadas estará na aixa de 30% a 65% da carga máxima, na tabela 21 temos que o estado de carga é 2. Com esses dois atores, classe de utilização A e estado de carga 2 podemos determinar que as estruturas dos equipamentos pertence ao grupo 3, como pode ser observado na tabela 22 do anexo A. A.

4.1.12 4.1.12 Classi Classifca fcaçãos çãos do mecanis mecanismo mo A classe de uncionamento dos mecanismos oi encontrado na subseção 4.1.10. 4.1.10. Considerando Considerando que os mecanismos mecanismos são submetidos submetidos as solicitações solicitações próximas próximas às maximas maximas na maioria das vezes temos que o estado de solicitação conorme a tabela 23 é 3. Na tabela 24 verifcamos que o mecanismo deve ser classifcado no grupo 3 m.

4.2 Seleçã Seleçãoo do mecan mecanism ismoo de levant levantame amento nto Na subseção 3.4.4 estabeleceu-se que o tipo de mecanismo de elevação à ser utilizado é talha e trole manual. Com a carga nominal, especifcada na subseção 2.1.1, e a classe de uncionament uncionamentoo dos mecanismos, estabelecido estabelecido na subseção 4.1.10, 4.1.10, pode-se selecionar o modelo da talha e do trole. A seleção oi eita consultando o catálogo da empresa Columbus Columbus McKinnon do Brasil Brasil Ltda6 . 4 5 6

NBR 8400 (1984 1984)) Brasil (1985) (1985) CM (2011 2011))

Capítulo Capítulo 4. Solicitaç Solicitaçõe õess segundo segundo a Norma NBR 8400 

41

4.2.1 4.2.1 Talha alha manual manual O modelo de talha selecionado oi o GLS-5, a fgura 9 mostra as características técnicas técnicas da talha selecionada. selecionada. Figura Figura 9: Característ Características icas técnicas da talha

Fonte: CM (2011) 2011)

4.2.2 4.2.2 Trole role manual manual O modelo de trole selecionado oi o GCTY-5, a fgura 10 mostra as características técnicas técnicas do trole selecionado. selecionado.

42

Capítulo Capítulo 4. Solicitaç Solicitaçõe õess segundo segundo a Norma NBR 8400 

Figura 10: Característ Características icas técnicas do trole

Fonte: CM (2011) 2011)

4.3 4.3 Reaç Reações ões nas nas rodas rodas A fgura 11 mostra as reações no trole, 1 e 2, sendo que     é o peso total do sistema de levantamento somado a carga útil, e 1 e 2 as distâncias das rodas até o centro de aplicação da carga, que coincide com o centro de massa do sistema de levantamento. Fazendo o somatório das orças e dos momentos iguais a zero, sabendo que 1 é igual a 2 que é 186, 186, 5[ 5[]] , temos: 1 = 2 =

     2

(4.5)

O peso total do sistema de levantamento pode ser obtido a partir das fgura 9 e fgura 10, 10, temos que o peso total da talha é 37[ 37[]] e peso total do trole é 40[ 40[]], então o peso total do sistema de levantamento é 77[ 77[]]. A carga útil oi especifcada na subseção 2.1.1 como sendo 5[ 5[]], então    5077[]], 1 e 2 são 2538, 2538, 5[ 5[   ]].   é 5077[ Figura 11: Reações no trole

Fonte: O autor

Capítulo 4. Solicitações segundo a Norma NBR 8400 

43

4.4 Solicitações que intererem no cálculo da estrutura do equipamento Segundo NBR 8400 (1984) o cálculo da estrutura do equipamento é eetuado determinando-se as tensões atuantes na estrutura em uncionamento. Para o cálculo destas tensões deve-se considerar as seguintes solicitações: a) Principais atuantes sobre a estrutura imóvel, no estado de carga mais desavorável; b) Devidas aos movimentos verticais; c) Devidas aos movimentos horizontais;

4.4.1 Solicitações principais Segundo NBR 8400 (1984) as solicitações principais, supondo os elementos móveis na posição mais desavorável, são devidas: ∙

Aos pesos próprios dos elementos   ;

∙

À carga de serviço  ;

4.4.2 Solicitações devidas aos movimentos verticais Estas solicitações são devidas a elevação relativamente brusca da carga de serviço e as acelerações/desacelerações7 . A NBR 8400 (1984) estabelece que em solicitações devidas ao levantamento da carga, deve-se considerar as oscilações provocadas pelo levantamento brusco, multiplicando-se as solicitações devidas as cargas pelo coefciente dinâmico (Ψ). O valor de Ψ, dado na tabela 25 do anexo A, é 1,15.

4.4.3 Solicitações devidas aos movimentos horizontais Segundo NBR 8400 (1984) as solicitações devidas aos movimentos horizontais são: a) Os eseitos de inércia devidos as acelerações/desacelerações, dos movimentos de translação horizontais, calculáveis em unções dos valores das acelerações/desacelerações ; b) As reações horizontais transversais provocadas pela translação; c) Os eeitos de choque. 7

NBR 8400 (1984)

44

Capítulo 4. Solicitações segundo a Norma NBR 8400 

4.4.3.1 Eeitos horizontais devidos às acelerações ou desacelerações

Segundo NBR 8400 (1984) nas solicitações horizontais devidos às acelerações ou desacelerações deve ser calculado: 1. As orças de inércia na direção longitudinal a viga resistente resultante dos movimentos do trole. Os esorços devem ser calculados em unção do tempo de aceleração, obtido conorme as condições de utilização do equipamento e as velocidades atingidas8 . Estimando uma velocidade de 0, 16[/] o tempo de aceleração e a aceleração podem ser obtidos pela tabela 26 do anexo A. Temos que o tempo de aceleração (  ) é 2, 5[] e a aceleração ( ) é 0, 064[/2 ]. Segundo a NBR 8400 (1984) o cálculo da orça de inercia segue o seguinte método: a) Massa equivalente: Para este caso a massa equivalente é igual a massa do sistema de levantamento. (4.6)  = 77[] b) Força de inércia média: A orça de inercia média é obtida pela equação 4.7,  é a carga útil, o valor de   é 320[ ].   =  ·  

(4.7)

c) Período de oscilação: O período de oscilação é 3, 47[], dado pela equação 4.8  1 = 2 ·  ·

√ ℓ



(4.8)

Onde:  1 = período de oscilação ℓ = comprimento de suspensão de carga  = aceleração da gravidade d) Coefciente  : O valor do coefciente  é 66,77 dado pela equação 4.9. =

1 

(4.9)

e) Coefciente  : O valor do coefciente   é 0,72 dado pela equação 4.10.   = 8

NBR 8400 (1984)

   1

(4.10)

45

Capítulo 4. Solicitações segundo a Norma NBR 8400 

) Coefciente ℎ : Para valores de  maiores do que dois o ℎ pode ser calculado pela equação 4.11. O valor obtido oi 8,3. ℎ =

√ 

1 (2 +  + ) 

(4.11)

g) Força de inércia devida à carga: O valor da    é 2656[ ] dado pela equação 4.12. (4.12)    = ℎ ·   2. As orças de inércia resultantes dos movimentos do pórtico rolante. As orças de inércia resultantes dos movimentos de arranque e paragem do pórtico rolante são consideradas como uniormemente distribuídas sobre a estrutura. Considerando uma velocidade de    = 0, 40[/] e classifcando o equipamento como de velocidade lenta e média, o tempo de aceleração e a aceleração podem ser obtidos pela tabela 26 do anexo A. Temos que o tempo de aceleração ( ) é 4, 1[] e a aceleração (  ) é 0, 098[/2 ]. O cálculo das orças de inércia resultantes dos movimentos do pórtico é realizado depois do pré-dimensionamento na seção 5.3. 4.4.3.2 Coefciente que determina as reações transversais devidas ao rolamento

As reações transversais devidas ao rolamento do trole ocorrem devido ao levantamento torto de carga ou travamento das rodas. Segundo a NBR 8400 (1984) as orças componentes deste momento são obtidas multiplicando-se a carga vertical devido as reações nas rodas, calculadas na seção 4.3, pelo coefciente ( ), que depende da relação entre o vão e a distância entre eixos  . O vão (v) sera considerada como sendo 200[] e a distância entre eixos é 186, 5[], então  = 1, 07. A partir da fgura 19 do anexo A temos que   é igual à 0,05. Assim temos que:   =  ·  

(4.13)

Portanto  1 =  2 = 126, 92[ ]. 4.4.3.3

Eeitos de choques contra batentes ou pára-choques

A NBR 8400 (1984) estabelece que não se leva em consideração os eeitos de choque para velocidades de deslocamento horizontal menores que 0, 7[/], como a velocidade do pórtico é    = 0, 40[/], não será considerado os eeitos de choque.

Capítulo 4. Solicitações segundo a Norma NBR 8400 

46

4.5 Casos de solicitação Na NBR 8400 (1984) são previstos nos cálculos três casos de solicitações: ∙

Caso I - serviço normal sem vento;

∙

Caso II - serviço normal com vento limite de serviço;

∙

Caso III - solicitações excepcionais.

Conorme defnido na subseção 2.1.1 o pórtico trabalha sem ação do vento, portanto será eetuado cálculos somente para o caso I. A NBR 8400 (1984) diz que as diversas solicitações determinadas na seção 4.4 podem ser ultrapassadas devido às impereições de cálculo ou imprevistos. Por isso deve ser considerado um coefciente de majoração (  ) que depende do grupo em que o equipamento está classifcado, que deve ser aplicado no cálculo das estruturas. A NBR 8400 (1984) estabelece que para o caso I considera-se as solicitações estáticas devidas ao peso próprio   , as solicitações devidas à carga de serviço   multiplicadas pelo coefciente dinâmico , e os dois eeitos horizontais mais desavoráveis   . Portanto temos a expressão abaixo:   · (  +  ·   +   )

O coefciente de majoração para equipamentos industriais de aplicação não-siderúrgica é dado pela tabela 27 do anexo A. Sendo que o equipamento se encontra no grupo 3, conorme defnido na subseção 4.1.11, o coefciente de majoração é igual a 1.

47

5 Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante Segundo Sobue (2005) não existe erramentas analíticas disponíveis para o dimensionamento estrutural de pórticos rolantes, mas sim equações de verifcação, as estruturas ótimas são procuradas por tentativa e erro com base na experiência do projetista. Para dimensionamento da estrutura, primeiro é realizado um pré-dimensionamento, para posteriormente verifcar-se a estabilidade estrutural com base na NBR 8800 (2008). A NBR 8400 (1984) determina que deve-se determinar as tensões nos dierentes elementos da estrutura e nas junções e verifcar a existência de um coefciente de segurança sufciente em relação às tensões criticas, considerando que podem ocorrer as seguintes causas de alha: 1. Ultrapassagem do limite de escoamento; 2. Ultrapassagem das cargas críticas de ambagem; 3. Ultrapassagem do limite de resistência à adiga. A NBR 8800 (2008) diz que deve-se também verifcar os deslocamentos máximos. As verifcações estruturais obedecerão as recomendações da NBR 8800 (2008), mas utilizando os coefcientes de segurança estabelecidos pela NBR 8400 (1984). Neste trabalho não será realizada nenhuma análise quanto aos elementos parausados, junções soldadas e resistência à adiga.

5.1 Dimensões do pórtico rolante Conorme defnido na subseção 2.1.1 o pórtico tem três metros de vão e de altura, a estabilidade longitudinal pode ser obtida considerando uma parada brusca do pórtico e igualando os momentos de estabilidade e de tombamento. A fgura 12 mostra as orças usadas para o cálculo dos momentos, sendo: ∙

   = massa total do sistema de levantamento ( 5075[]);

∙

 = aceleração da gravidade (9, 8[/2 ]);

Capítulo 5. Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante 

∙

 = altura máxima de elevação da carga (2, 9[]);

∙

 = largura da base do pórtico [m];

∙

   = orça de inércia devido à carga (2656[ ]).

48

Figura 12: Estabilidade longitudinal

Fonte: O autor Pela equação 5.1 temos que o valor mínimo de B é 0,62 m será adotado 1, 2[] porque utilizou-se uma regra prática1 de que  ≥ /2, 5.    ·  ·

 =    ·  2

(5.1)

5.2 Pré-dimensionamento da estrutura O pré-dimensionamento do pórtico é divido em duas partes: ∙

Viga principal;

∙

Pernas.

5.2.1 Viga principal A fgura 13 mostra o esquema estático da viga principal onde 1 , 2 oram calculados na seção 4.3 e  é o vão do pórtico rolante, então temos: 1

Ribeiro (2011)

49

Capítulo 5. Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante 

∙

1 = 2 = 25[ ];

∙

 = 0, 373[];

∙

 = 3[].

Figura 13: Esquema estático da viga principal

Fonte: O autor A equação 5.2 calcula o valor do momento máximo na viga, o valor será majorado com os coefcientes calculados na seção 4.4. Pela equação 5.2 temos que o valor de   é igual à 37, 8[ ].   =   ·  · 1 ·

( − ) 2

(5.2)

Para o caso de solicitação I ou seja, serviço normal sem vento, a NBR 8400 (1984) estabelece a tensão admissível ( ) para tração e compressão como sendo 1,5 , onde  é a tensão de escoamento do material. 

Os perfs estruturais oram selecionados pelo catálogo da Gerdau2 , o aço selecionado oi o AR350, pela NBR 7007 (2002) temos que  é igual à 350[  ]. Então o módulo elástico mínimo da seção é 162[3 ], dado pela equação 5.3.   · 106   > 

2

Gerdau (2012)

(5.3)

Capítulo 5. Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante 

50

A NBR 8800 (2008) estabelece valores limites para a echa máxima admissível (  ), para pórticos com capacidade nominal inerior a 200 kN é recomendado /600, então temos que   é 5[]. O momento de inércia (  ) é 3155, 5[4 ], dado pela equação 5.4, sendo que o módulo de elasticidade3 (E) é 205[ ]. (  ·  · 2 · 1 ) · 3   = 48 ·   ·  

(5.4)

Com os valores de   e   oi selecionado o perfl W310x21 (fgura 14) em Gerdau (2012). As propriedades da seção da viga principal são mostradas na tabela 13. Figura 14: Perfl W310x21

Fonte: Gerdau (2013)

Tabela 13: Propriedades da seção da viga principal Propriedade Valor Unidade 21  / 101    303   292 ℎ  5,1   5,7    30,7  2 3776   4 98   4 249,2   3 19,5   3 Fonte: Gerdau (2012)

3

FATEC-SP (2008)

Capítulo 5. Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante 

51

5.2.2 Pernas Segundo Ribeiro (2011), para o pré-dimensionamento das pernas considera-se o momento máximo nas pernas, 35% do momento máximo na viga principal. O módulo elástico mínimo da seção é 56, 7[3 ], dado pela equação 5.5.   >

  · 0, 35 

(5.5)

Com o valor de   oi selecionado em Gerdau (2011) o perfl U152x12,2 (fgura 15). Figura 15: Perfl U152x12,2

Fonte: Gerdau (2011)

As propriedades da seção das pernas são mostradas na tabela 14. Tabela 14: Propriedades da seção da perna Propriedade Valor Unidade 12,2  / 48,77    152,4   5,08   8,71    15,5  2 546   4 28,8   4 71,7   3 8,16   3 Fonte: Gerdau (2011)

Capítulo 5. Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante 

52

5.3 Cálculo das orças de inércia resultantes dos movimentos do pórtico rolante Conorme citado na subseção 4.4.3.1 as orças de inércia serão consideradas como uniormemente distribuídas sobre a estrutura, como a viga principal e as pernas tem seções dierentes serão calculadas orças de inércia para cada seção.

5.3.1 Massa equivalente A massa equivalente ( ) corresponde a soma das massas da viga principal ( ), das pernas (  ) e da massa do sistema de levantamento ( ), onde: ∙

 = 21[/]

∙

  = 12, 2[/]

∙

 = 77[]

Pela equação 5.6 temos que a  é igual à 319[].  = 3 ·  + (4 · 3, 06 + 1, 2 · 2) ·   + 

(5.6)

5.3.2 Coefciente  O valor do coefciente  é 15, 7, dado pela equação 4.9.

5.3.3 Coefciente ℎ O valor do coefciente ℎ é 4, 21, dado pela equação 4.11.

5.3.4 Força de inércia A orça de inércia é o produto da massa pela aceleração, na seção 4.4 oi defnido que a aceleração do pórtico ( ) é 0, 098[/2 ]. 5.3.4.1 Sistema de levantamento e carga útil

Pela equação 5.7 temos que a orça de inércia do conjunto sistema de levantamento e carga útil ( 1 ) é 2, 1[ ].  1 = ℎ · ( +  ) ·  

(5.7)

Distribuindo a orça de inércia nas quatro rodas do trole temos que a orça de inércia por roda ( 1  ) é 525[ ]

Capítulo 5. Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante 

53

5.3.4.2 Viga principal

Como pode ser visto na tabela 13 a massa da viga principal ( ) é 21[/], como será considerada uniormemente distribuída a orça de inércia da viga principal é 8, 7[/], dado pela equação 5.8.  2 = ℎ ·  ·  

(5.8)

5.3.4.3 Pernas

Como pode ser visto na tabela 14 a massa das pernas (  ) é 12, 2[/], como será considerada uniormemente distribuída a orça de inércia da viga principal é 5, 03[/], dado pela equação 5.9. (5.9)  3 = ℎ ·  ·  

5.4 Solicitações sobre a estrutura do pórtico rolante Após eetuado o pré-dimensionamento é possível calcular as solicitações sobre a estrutura. A fgura 16 mostra o esquema estático da estrutura. O sistema de coordenadas usado para os cálculos está indicado na fgura 16. Figura 16: Esquema estático da estrutura

Fonte:O autor

Capítulo 5. Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante 

54

5.4.1 Peso próprio da estrutura ( ) O peso próprio da estrutura (   ) é 325, 7[/] sendo considerado como uniormemente distribuído sobre a estrutura.

5.4.2 Solicitações devidas aos movimentos verticais (  ) As solicitações devidas aos movimentos verticais (  ) são 57, 5[ ], dado pela equação 5.10, sendo que 1 e 2 oram calculados na seção 4.3 e  é a aceleração da gravidade, considerado como 9, 8[/2 ] .   =   ·  · (1 + 2 ) · 

(5.10)

5.4.3 Solicitações devidas aos movimentos horizontais (  ) As solicitações devidas aos movimentos horizontais (  ) é 2, 5[ ], dado pela equação 5.11, sendo que  1 e  2 oram calculados na subseção 4.4.3.2.    =   · ( 1 +  2) · 

(5.11)

5.4.4 Forças de inércia As orças de inércia calculadas na subseção 5.3.4 devem ser multiplicadas pelo coefciente de majoração (  ) calculado na seção 4.5, como   é igual à 1, temos: ∙

Forca de inércia devida ao movimento do sistema de levantamento na direção y-y ( 1 ) = 2656[ ]

∙

Forca de inércia devida ao movimento do pórtico (sistema de levantamento e carga) na direção x-x ( 2 ) = 525[ ]

∙

Forca de inércia devida ao movimento do pórtico (viga principal) na direção x-x ( 3 ) = 8, 7[/]

∙

Forca de inércia devida ao movimento do pórtico (pernas) na direção x-x (  4 ) = 5, 3[/]

5.5 Análise dos esorços estruturais Os esorços estruturais oram analisados no sotware AxisVM11. Foi analisado com base nas solicitações calculadas na seção 5.4 sendo analisado apenas as condições críticas, ou seja, com todas as solicitação aplicadas ao mesmo tempo na estrutura.

55

Capítulo 5. Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante 

Como o trole pode estar em qualquer posição sobre a viga principal são gerados esorços dierentes para cada posição, neste caso também serão considerados apenas as condições críticas. Temos duas posições criticas do trole: 1. Posição 1 (fgura 17a): no meio do vão; 2. Posição 2(fgura 17b): no inicio do vão. Figura 17: Posições críticas do trole

(a) Posição 1

(b) Posição 1

Fonte: O autor

5.5.1 Esorços calculados Esorços solicitantes calculados são apresentados no anexo D, a tabela 15 apresenta os esorços máximos na viga principal e nas pernas considerando a condição mais crítica. Tabela 15: Esorços máximos sobre a estrutura   [ ]

(tração) Viga 0,523 Perna 0,012

  [ ]

(compressão)   [ ]

  [ ]

  [  · ]   [  · ]

-3,56 -38,78

-49,15 0,141

-31,223 0,248

-4.94 -2,061

Fonte: O autor

1,238 6,305

56

Capítulo 5. Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante 

5.6 Verifcação das seções ao estado limite último 5.6.1 Vigas submetidas à tração De acordo com a NBR 8800 (2008) deve ser atendida a condição:   ≤   , onde: ∙

 é a orça axial de tração solicitante de cálculo determinada na subseção 5.5.1;

∙

 é a orça axial de tração resistente de cálculo, determinada conorme a subse-

ção 5.6.1.1 5.6.1.1 Força axial de tração resistente de cálculo (   )

De acordo com a NBR 8800 (2008),   pode ser calculado pela equação 5.12, onde: ∙

 é a área bruta da seção transversal indicados nas tabela 13 e tabela 14;

∙

  é a resistência ao escoamento do aço indicado na seção 5.2.

∙

  é o coefciente de segurança, será utilizado o valor recomendado pela NBR 8400 (1984), ou seja 1, 5.   =

 ·    

(5.12)

Para a viga principal   é igual à 716, 34[ ]. Para as pernas  é igual à 361, 7[ ]. Como   é 0, 523[ ] para a viga principal e 0, 012[ ] para as pernas, a condição está verifcada.

5.6.2 Vigas submetidas à compressão De acordo com a NBR 8800 (2008) deve ser atendida a condição:  

≤

 ,

onde: ∙

 é a orça axial de compressão solicitante de cálculo determinada na subse-

ção 5.5.1; ∙

 é a orça axial de compressão resistente de cálculo, determinada conorme sub-

seção 5.6.2.1

57

Capítulo 5. Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante 

5.6.2.1 Força axial de compressão resistente de cálculo (  )

De acordo com a NBR 8800 (2008)  pode ser calculado pela equação 5.13, onde: ∙

 é o ator de redução associado à resistência à compressão, dado na subseção 5.6.2.2;

∙

 é o ator de redução total associado à ambagem local, determinado conorme

subseção 5.6.2.5.  ·  ·  ·    

 =

(5.13)

5.6.2.2 Fator de redução 

De acordo com a NBR 8800 (2008)  é dado por: 2 0

∙

para 0 ≤ 1, 5:  = 0, 658

∙

para 0 > 1, 5:  =

0,877

2 0

Onde 0 é o índice de esbeltez reduzido, dado em subseção 5.6.2.3. 5.6.2.3 Índice de esbeltez reduzido ( 0)

De acordo com a NBR 8800 (2008) 0 é dado por: 0 =

√   ·



·  

 

(5.14)

Onde   é a orça de ambagem elástica, obtida na subseção 5.6.2.4 5.6.2.4 Força de ambagem elástica (  )

De acordo com a NBR 8800 (2008)   é dado por:  2 ·   ·    = (  · )2

(5.15)

Onde: ∙

Coefciente de ambagem (  ) é igual à 1,2, dado pela fgura 20 do anexo B;

∙

 é o comprimento real do elemento submetido à ambagem.

58

Capítulo 5. Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante 

5.6.2.5 Flambagem local de barras axialmente comprimidas

Para a ambagem local será considerado apenas as pernas do pórtico. Segundo NBR 8800 (2008) para eeito de ambagem local, os elementos das seções transversais usuais são classifcados em AA (duas bordas longitudinais vinculadas) e AL (uma borda longitudinal vinculada). A NBR 8800 (2008) diz que Q é igual à 1 se todos os elementos componentes da seção transversal possuem relações entres largura e espessura (b/t) que não superam os valores de (b/t)lim dados pela fgura 21 do anexo B. E para relações (b/t) maiores que (b/t)lim o ator de redução total é calculado pela equação 5.16. (5.16)

 =  · 

Onde  e  são atores de redução que levam em conta a ambagem local dos elementos. Como os elementos do pórtico submetidos à ambagem local estão classifcados no grupo 2 da fgura 21 do anexo B temos que (b/t)lim é igual à 36,06 e (b/t) é 26,57, portanto Q é igual à 1. 5.6.2.6 Valores dos parâmetros

A tabela 16 apresenta os valores do parâmetros da subseção 5.6.2. Tabela 16: Valores   [ ]



0

  [ 4]

274,87

0.76

0,81

819,61

Fonte: O autor Como o esorço máximo de compressão para a perna é 38, 78[ ] a condição está verifcada.

5.6.3 Vigas submetidas à momento etor e orça cortante As solicitações devido ao momento etor e orça cortante serão analisadas apenas para a viga principal, segundo a NBR 8800 (2008) no dimensionamento das barras submetidas a momento etor e orça cortante devem ser atendidas as seguintes condições  ≤  e   ≤   . Onde: ∙

 é o momento etor solicitante de cálculo;

Capítulo 5. Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante 

59

∙

  é a orça cortante solicitante de cálculo;

∙

 é o momento etor resistente de cálculo, determinado conorme subseção 5.6.3.1;

∙

  é a orça cortante resistente de cálculo, determinado conorme subseção 5.6.3.2.

5.6.3.1 Momento etor resistente de cálculo ( )

De acordo com a NBR 8800 (2008) as seções das vigas podem ser divididas em três classes conorme a inuência da ambagem local sobre os momentos etores resistentes4 : 1. Seção compacta :  ≤   ; 2. Seção semi-compacta :   <  ≤  ; 3. Seção esbelta :  <  . Os valores de  ,   e  podem ser obtidos pela fgura 23 do anexo C , temos que a seção é compacta tanto para a alma quanto para a mesa da viga principal. Segundo a NBR 8800 (2008) o momento resistente de projeto para seção compacta é dado por:   =

   

(5.17)

Onde   é o momento resistente nominal, dado pela equação 5.18 obtido pela fgura 22 do anexo C. (5.18)   =   ·   Sendo que Z é o módulo plástico da seção obtido em Gerdau (2012), temos que: ∙

  = 291, 9[3];

∙

  = 31, 4[3 ];

∙

 = 102, 17[ ];

∙

 = 11[ ];

∙

  = 68[ ];

∙

   = 7, 33[ ].

Como  é igual à 31, 223[ ] e   é 1, 38[ ] a condição está verifcada. 4

Peil (2010)

Capítulo 5. Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante 

60

5.6.3.2 Força cortante resistente de cálculo (   )

Segundo a NBR 8800 (2008) para vigas de seção compacta   é dado pela equação 5.19.  ℓ (5.19)   =  

Onde  ℓ é a orça cortante correspondente à plastifcação da alma por cisalhamento, dada pela equação 5.20.  ℓ = 0, 6 ·  ·  ·  

(5.20)

Onde: ∙

d é a altura total da seção transversal que pode ser obtida da tabela 13;

∙

 é a espessura da alma que pode ser obtida da tabela 13.

Temos que   é igual à 216, 34[ ], como   é 49, 155[ ], a condição está verifcada.

5.6.4 Vigas submetidas à combinação de esorços Segundo a NBR 8800 (2008) para  /  ≤ 0, 2 a atuação simultânea de orça axial de tração ou de compressão e de momentos etores deve obedecer a equação 5.21  8     + ·( + )≤1  9     

(5.21)

Onde ∙

 é a orça axial solicitante de cálculo de tração ou compressão;

∙

 é a orça axial resistente de cálculo de tração ou compressão;

∙

  e    são os momentos etores solicitantes de cálculo;

∙

  e    são os momentos etores resistentes de cálculo.

5.6.4.1 Resistência à exão composta com compressão

Foi analisado a resistência à exão composta com compressão pela equação 5.21 obteu-se 0, 699 < 1, portanto satisaz a condição.

Capítulo 5. Dimensionamento da estrutura do pórtico rolante 

61

5.7 Verifcação dos estados limites de serviço O valor máximo de deslocamentos verticais e horizontais são dados pela NBR 8800 (2008). Para a viga principal é recomendado  = /600, sendo L o vão do pórtico rolante, temos que  = 5[]. Para as pernas é recomendado  =  /400, onde   é o comprimento total da perna. Como   é igual à 3, 06[] então  = 7, 65[]. Os deslocamentos solicitantes calculados estão apresentados no anexo E para a viga principal o deslocamento máximo é 4, 212[] e para as pernas é 6, 936[], portanto o estado limite de utilização está verifcado. A fgura 18 mostra a estrutura deormada para a posição 1 com todas as solicitações atuando ao mesmo tempo. Figura 18: Estrutura do pórtico deormada para posição 1

Fonte: O autor

62

Conclusão Neste trabalho apresentou-se a metodologia para o desenvolvimento do projeto conceitual de um pórtico rolante utilizando erramentas da qualidade como o    e o   . O desenvolvimento do projeto conceitual oi importante pois com ele oi possível obter a confguração do pórtico rolante que melhor satisaz o cliente. Também oi realizado o dimensionamento da estrutura de um pórtico rolante obedecendo as normas NBR 8400 (1984) e NBR 8800 (2008). Com a utilização das normas oi possível garantir a segurança e o desempenho estrutural do pórtico rolante evitando o colapso da estrutura e a ocorrência de deslocamentos excessivos .

63

Reerências ABNT. NBR 8400 : Cálculo de equipamentos para levantamento e movimentação de cargas. Brasil, 1984. 108 p. Citado 20 vezes nas páginas 6, 7, 19, 20, 21, 38, 40, 43, 44, 45, 46, 47, 49, 56, 62, 66, 67, 68, 69 e 70. ABNT. NBR 7007 : Aços-carbono e microligados para uso estrutural e geral. Brasil, 2002. 4 p. Citado na página 49. ABNT. NBR 8800 : Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de ediícios. Brasil, 2008. 247 p. Citado 16 vezes nas páginas 6, 7, 19, 20, 22, 47, 50, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 71 e 72. AKAO, Y. Desdobramento das diretrizes para o sucesso do TQM . São Paulo: Bookman, 1997. Citado na página 26. ALL biz: Site. 2013. Disponível em: . Acesso em: 22 mar. 2013. Citado na página 34. ALMEIDA, F. J. D. Estudo e escolha de metodologia para o projeto conceitual. Revista  de Ciência e Tecnologia , 2000. v. 8, n. 16, p. 31–42, 2000. Citado na página 29. BRASIL, A. V. Máquinas de levantamento. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1985. Citado 2 vezes nas páginas 39 e 40. CM Brasil: Site. 2013. Disponível em: . Acesso em: 10 mar. 2013. Citado na página 19. COLUMBUS MCKINNNON DO BRASIL LTDA. Catálogo : Linha de talhas manuais cm e yale. Brasil, 2011. 6 p. Citado 4 vezes nas páginas 35, 40, 41 e 42. DURKIN, J. . D. Expert Systems – design and development . New York: BPrentice Hall, 1998. Citado na página 29. FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SãO PAULO. Perfs Metálicos e Laminados  Planos . Brasil, 2008. 43 p. Citado na página 50. GERDAU. Catálogo : Barras e perfs. Brasil, 2011. 2 p. Citado na página 51. GERDAU. Perfs Estruturais Gerdau : Tabela de bitolas. Brasil, 2012. 3 p. Citado 3 vezes nas páginas 49, 50 e 59. GERDAU: Site. 2013. Disponível em: . Acesso em: 08 abr. 2013. Citado na página 50. LANGUI, C. A. Pontes Rolantes - A importância do equipamento nas áreas de produção industrial . Tese (MBA) — Universidade de Taubaté, 2001. Citado na página 17.

Reerências 

64

MATERIAL Handling Institute: Site. 2013. Disponível em: . Acesso em: 10 mar. 2013. Citado na página 19. MOLLYN Equipamentos: Site. 2013. Disponível em: . Acesso em: 10 mar. 2013. Citado na página 19. PFEIL, W. Estruturas de aço: dimensionamento prático. Rio de Janeiro: Livros Técnicos Científcos S.A, 2010. Citado 3 vezes nas páginas 16, 59 e 73. RIBEIRO, F. J. G. Dimensionamento de um Pórtico Rolante . Tese (Mestrado) — FEUP, Faculda de de Engenharia da Universidade do Porto, 2011. Citado 2 vezes nas páginas 48 e 51. ROZENFELD, H. e. a. Gestão de desenvolvimento de produtos . São Paulo: Saraiva, 2006. Citado 3 vezes nas páginas 17, 20 e 22. RUDENKO, N. Máquinas de Elevação e Transporte . Rio de Janeiro: Livros Técnicos Científcos S.A, 1976. Citado na página 17. SOBUE, G. Modelagem paramétrica de pórticos rolantes: estabilidade estrutural e  otimização. Tese (Mestrado) — EPUSP, Universidade de São Paulo, 2005. Citado na página 47. TAMASAUSKAS, A. Metodologia do Projeto Básico de Equipamentos de Manuseio e  Transporte de Cargas . Tese (Mestrado) — EPUSP, Universidade de São Paulo, 2000. Citado na página 38. UTFPR. QFD : Desdobramento da unção qualidade. Brasil, 2003. 43 p. Citado na página 28.

Anexos

66

ANEXO A – Tabelas e fguras da NBR 8400

Tabela 17: Classe de uncionamento

Fonte: NBR 8400 (1984)

Tabela 18: Classes de utilização

Fonte: NBR 8400 (1984)

ANEXO A. Tabelas e fguras da NBR 8400 

Tabela 19: Duração de utilização dos equipamentos

Fonte: NBR 8400 (1984)

Figura 19: Coefciente que determina as reações devidas ao rolamento

Fonte: NBR 8400 (1984)

67

ANEXO A. Tabelas e fguras da NBR 8400 

Tabela 20: Duração de utilização dos mecanismos

Fonte: NBR 8400 (1984)

Tabela 21: Estados de carga

Fonte: NBR 8400 (1984)

68

ANEXO A. Tabelas e fguras da NBR 8400 

69

Tabela 22: Classifcação da estrutura dos equipamentos (ou elementos da estrutura) em grupos

Fonte: NBR 8400 (1984)

Tabela 23: Estado de solicitação dos mecanismos

Fonte: NBR 8400 (1984)

Tabela 24: Grupo dos mecanismos

Fonte: NBR 8400 (1984)

ANEXO A. Tabelas e fguras da NBR 8400 

Tabela 25: Valores do coefciente dinâmico

Fonte: NBR 8400 (1984)

Tabela 26: Tempos de aceleração e acelerações

Fonte: NBR 8400 (1984)

Tabela 27: Valores do coefciente de majoração para equipamentos industriais

Fonte: NBR 8400 (1984)

70

71

ANEXO B – Tabelas e fguras da NBR 8800

Figura 20: Coefciente de ambagem por exão de elementos isolados

Fonte: NBR 8800 (2008)

ANEXO B. Tabelas e fguras da NBR 8800 

Figura 21: Valores de (b/t)lim

Fonte: NBR 8800 (2008)

72

73

ANEXO C – Tabelas e fguras do Peil (2010)

Figura 22: Momento Nominal

Fonte: Peil (2010)

Figura 23: Valores limites da relação largura espessura de seções I ou H

Fonte: Peil (2010)

74

ANEXO D – Esorços solicitantes de cálculo nas vigas Figura 24: Esorços na viga 1 para posição 1

Fonte: O autor

ANEXO D. Esorços solicitantes de cálculo nas vigas 

Figura 25: Esorços na viga 1 para posição 2

Fonte: O autor

75

ANEXO D. Esorços solicitantes de cálculo nas vigas 

Figura 26: Esorços na viga 2 para posição 1

Fonte: O autor

76

ANEXO D. Esorços solicitantes de cálculo nas vigas 

Figura 27: Esorços na viga 2 para posição 2

Fonte: O autor

77

ANEXO D. Esorços solicitantes de cálculo nas vigas 

Figura 28: Esorços na viga 3 para posição 1

Fonte: O autor

78

ANEXO D. Esorços solicitantes de cálculo nas vigas 

Figura 29: Esorços na viga 3 para posição 2

Fonte: O autor

79

ANEXO D. Esorços solicitantes de cálculo nas vigas 

Figura 30: Esorços na viga 4 para posição 1

Fonte: O autor

80

ANEXO D. Esorços solicitantes de cálculo nas vigas 

Figura 31: Esorços na viga 4 para posição 2

Fonte: O autor

81

ANEXO D. Esorços solicitantes de cálculo nas vigas 

Figura 32: Esorços na viga 5 para posição 1

Fonte: O autor

82

ANEXO D. Esorços solicitantes de cálculo nas vigas 

Figura 33: Esorços na viga 5 para posição 2

Fonte: O autor

83

ANEXO D. Esorços solicitantes de cálculo nas vigas 

Figura 34: Esorços na viga 6 para posição 1

Fonte: O autor

84

ANEXO D. Esorços solicitantes de cálculo nas vigas 

Figura 35: Esorços na viga 6 para posição 2

Fonte: O autor

85

ANEXO D. Esorços solicitantes de cálculo nas vigas 

Figura 36: Esorços na viga 7 para posição 1

Fonte: O autor

86

ANEXO D. Esorços solicitantes de cálculo nas vigas 

Figura 37: Esorços na viga 7 para posição 2

Fonte: O autor

87

88

ANEXO E – Deslocamentos calculados nas vigas Figura 38: Deslocamentos na viga 1 para posição 1

Fonte: O autor

Figura 39: Deslocamentos na viga 1 para posição 2

Fonte: O autor

ANEXO E. Deslocamentos calculados nas vigas 

Figura 40: Deslocamentos na viga 2 para posição 1

Fonte: O autor

Figura 41: Deslocamentos na viga 2 para posição 2

Fonte: O autor

Figura 42: Deslocamentos na viga 3 para posição 1

Fonte: O autor

89

ANEXO E. Deslocamentos calculados nas vigas 

Figura 43: Deslocamentos na viga 3 para posição 2

Fonte: O autor

Figura 44: Deslocamentos na viga 4 para posição 1

Fonte: O autor

Figura 45: Deslocamentos na viga 4 para posição 2

Fonte: O autor

90

ANEXO E. Deslocamentos calculados nas vigas 

Figura 46: Deslocamentos na viga 5 para posição 1

Fonte: O autor

Figura 47: Deslocamentos na viga 5 para posição 2

Fonte: O autor

Figura 48: Deslocamentos na viga 6 para posição 1

Fonte: O autor

91