Cargas móveis

São os veículos que trafegaram sobre a laje, podendo ser carros e caminhões para pavimentos e pátios externos, ou nos casos mais frequentes de pisos industriais os equipamentos denominados paleteiras e empilhadeiras (RODRIGUES et al., 2006).

O efeito dos veículos na laje deve ser analisado não somente no que diz respeito à força vertical que estes aplicam na laje, mas também no desgaste superficial, que dependendo da forma de contato e da frequência que atuam podem fazer com que a laje tenha um desempenho insatisfatório, mesmo tendo sua espessura e reforço corretamente dimensionados.

Sendo necessário especificar concreto ou material de revestimento com características adequadas de resistência à abrasão (RODRIGUES et al., 2006).

As cargas móveis são, por natureza, transientes, ou seja, de curta duração. Embora o intervalo entre as forças seja um fator que melhore a resistência do material, o fato dessas forças atuarem repetidamente provoca o fenômeno de fadiga, que pode romper uma estrutura submetida a tensões menores que a tensão resistente (OLIVEIRA, 2000).

O dimensionamento da espessura e do reforço da laje (barras de aço, fibras ou cabos de protensão), deve ser feito considerando a forma de apoios dos veículos (trem tipo, se rodas rígidas ou pneumáticas, área de contato), a intensidade da carga, o efeito da proximidade das cargas, a frequência das cargas para consideração do efeito de fadiga (RODRIGUES, 2010).

Em pisos de portos existem os veículos de movimentação de contêineres que podem solicitar o piso de forma semelhante à um grande avião, são os chamados “Reach Stackers” (RODRIGUES, 2010).

Figura 2.14– Veículo reach stacker (https://en.wikipedia.org/wiki/Reach_stacker em 12/06/16).

Nos pisos industriais, a empilhadeira costuma ser o veículo que aplica as maiores intensidades de carga (RODRIGUES, 2010).

Figura 2.15 – Veículo empilhadeira (www.solucoesindustriais.com.br em 12/06/16).

A empilhadeira é um veículo dotado de dois eixos, podendo ter ou não rodagem dupla, sendo que o eixo traseiro é considerado, para efeitos de dimensionamento, apenas como direcional, já que no momento de solicitação máxima de carga ela praticamente toda vai conectar-se no eixo dianteiro (OLIVEIRA, 2000).

Outro fator que agrega esforço ao pavimento é, em geral, a pequena distancia entre as rodas do eixo mais carregado, que segundo Oliveira (2000) é da ordem de 1m, podendo haver sobreposição das cargas individuais dos pontos de apoio.

As empilhadeiras podem ser dotadas de rodames pneumáticos, pneus preenchidos com espuma ou rodas rígidas de aço revestidas com poliuretano ou outro plástico de dureza elevada; este mesmo tipo de rodame equipa as paleteiras elétricas (RODRIGUES et al., 2006).

A pressão de contato pode ser considerada uniforme para efeito de dimensionamento (SENÇO, 1997; YODER e WITCZAK; 1975). Souza (1980) apresenta a seguinte expressão para obtenção da área de contato pneu-piso:

q K P Ac r r   Onde:

Ac = área de contato pneu-piso.

Pr = módulo de elasticidade do concreto.

Kr = fator que leva em conta a rigidez do pneu, variando de 1 a 3. q = pressão de enchimento dos pneus.

Tarr e Farny (2008), Rodrigues et al. (2006), Senço (1997), e Yoder e Witczak (1975) dizem que a pressão de contato, para pneumáticos, pode ser considerada igual à pressão de enchimento. O que implica em usar Kr igual a 1 na equação apresentada por Souza (1980).

Segundo Senço (1997), a pressão de enchimento é da ordem de 700 kPa (100 psi) para pneus comuns. Yoder e Witczak (1975) citam valores entre 400 a 650 kPa. Para rodas preenchidas com espuma, Rodrigues et al. (2006) recomendam utilizar uma pressão de 1750 kPa (250 psi).

No caso de rodas rígidas, Rodrigues e Cassaro (1998) recomendam utilizar uma pressão de enchimento fictícia de 1750 kPa (250 psi). Tarr e Farny (2008) enfatizam que o ideal é obter os dados do fabricante do veículo e na falta de informações recomendam adotar uma área de contato retangular definida pela largura da roda e por um comprimento de contato entre 75 a 100mm. No entanto, citam casos de rodas rígidas de pequeno diâmetro onde o comprimento de contato deve ser de 25 a 50mm.

Quanto à forma da área de contato, Senço (1997) diz que no caso de roda pneumática, a área é aproximadamente elíptica. Segundo Souza (1980), tal fato é verdadeiro para pneumáticos novos com pressão de enchimento e peso máximo recomendados; para pneumáticos usados e com pesos além do máximo recomendado, a área de contato é aproximadamente retangular.

Sempre que possível é interessante a determinação exata da área de contato por medição com o equipamento em operação, visto que a influência da área de contato (principalmente para equipamentos pesados) pode influir decisivamente na estrutura do pavimento industrial (RODRIGUES, 2010).

Oliveira (2000) considera área retangular de comprimento “c” e largura “b” calculadas pelas seguintes expressões:

65 , 0 c A c  c A b c

Yoder e Witczak (1975) apresentam forma de falsa elipse, composta por retângulo e semi-círculos, usada para análise de casos especiais onde se requer mais precisão:

5227 , 0 c A L

Figura 2.16 – Área de contato composta por retângulo e semi-círculos (YODER e WITZAK, 1975).

Para simplificação, a área de contato pode ser considerada circular (SOUZA, 1980; SENÇO, 1997; RODRIGUES, 2010; YODER e WITCZAK, 1975). Tal fato é justificado por Oliveira (2000), que através de modelos numéricos, observou que os esforços gerados por uma carga aplicada em área circular, retangular e retângulo com semi-círculos variam menos de 5%.

Resumidamente, para o dimensionamento é necessário também o conhecimento dos seguintes parâmetros (RODRIGUES et al., 2006):

- Carga do eixo mais carregado, formada pela carga útil somada ao peso próprio do veículo; nos casos gerais, considera-se na situação mais crítica que somente o eixo dianteiro receberá todos os esforços.

- Tipo de roda e pressão de contato. - tipo de rodagem, simples ou dupla.

- Distância entre rodas, s e sd, em m (Figura 2.9)

Segundo Oliveira (2000), para empilhadeiras, o valor de “s” varia em torno de 1 metro, e “sd” em cerca de 40 centímetros.

Muitas vezes há tráfego de caminhões sobre o piso, principalmente em áreas externas. Nesse caso o eixo pode ser simples, tandem duplo, ou tandem triplo. A Figura 2.15 ilustra esses diferentes casos.

Figura 2.18 – Eixos de caminhões (OLIVEIRA, 2000)

Rodrigues (2010) diz que quando são empregados equipamentos de grande porte, principalmente os portuários, deve-se recorrer às informações do fabricante para se obter as condições críticas de carregamento no eixo mais solicitado, sendo a proporcionalidade da ordem de 70% no eixo dianteiro (para equipamentos com carregamento frontal) e 30% no eixo traseiro. Nesses casos, torna-se importante o emprego de coeficientes de majoração de cargas que cubram as variações causadas pela movimentação. A Tabela 2.3 sugere coeficientes dinâmicos para equipamentos portuários (KNAPTON, 2007).

Tabela 2.3 – Coeficientes de majoração de carga (KNAPTON, 2007).

Tipo de Ação Equipamento Coeficiente de

Majoração

Frenagem

Reach Stacker e empilhadeiras de carregamento frontal Pórtico de carga (stradle carrier)

Empilhadeira de carregamento lateral Trator e cavalo mecânico

RTG ± 30% ± 50% ± 20% ± 10% ± 10% Manobras e Reach Stacker e empilhadeiras de carregamento frontal ± 40%

Curvas Pórtico de carga (stradle carrier) Empilhadeira de carregamento lateral Trator e cavalo mecânico

RTG ± 60% ± 30% ± 30% Zero Aceleração

Reach Stacker e empilhadeiras de carregamento frontal Pórtico de carga (stradle carrier)

Empilhadeira de carregamento lateral Trator e cavalo mecânico

RTG ± 10% ± 10% ± 10% ± 10% ± 5% Ondulação do Piso (defeitos superficiais)

Reach Stacker e empilhadeiras de carregamento frontal Pórtico de carga (stradle carrier)

Empilhadeira de carregamento lateral Trator e cavalo mecânico

RTG ± 20% ± 20% ± 20% ± 20% ± 10%