MEMORIAL DE CÁLCULO DO ELEVADOR DE CREMALHEIRA (LM 1.5)
CAPACIDADE DE 1.500 KGF.
MEMORIAL DE CÁLCULO REFERÊNCIAS:
1 ASTM A193:2003
2 V. Dobrovolsk- Elementos de Máquinas , Ed. MIR, Moscou 7 Joseph Edward Shigley- Elementos de Máquinas, Ed. LTC
3 Gustav Niemann- Elementos de Máquinas, Ed. Edgard Blucher
4 Francesco Provenza- Construções Mecânicas, Ed. Protec
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DO ELEVADOR
DESCRIÇÃO
UNIDADE
CAPACIDADE MÁXIMA DO ELEVADOR 1.500 KGF
NÚMERO MÁXIMO DE PESSOAS 15 PESSOAS VELOCIDADE APROXIM. DA CABINA 30 M/ MIN DIMENSÕES APROXIM. DA CABINA 1,30 x 2,60 M
ALTURA DA CABINA 2,20 M
POTÊNCIA TOTAL DOS MOTORES 2x 7,5 KW TENSÃO DE ALIMENTAÇÃO 380 / 440 V
CHAVE DE PROTEÇÃO 125 A
CARGA A SER APLICADA NA BASE DE CONCRETO
Carga Total a ser Aplicada na Base do Elevador
15974,87 k
Carga Estática 7274,87 k
Carga Dinâmica 8700,00 k
101 ALTURA DA TORRE EM METROS
67
MODULOS 1,483MMELEVADOR CABINA SIMPLES 1 ELEVADOR 1.500 KGF
Pos. Descrição dos Materiais Peso Unit. Peso Tot Unid. Quant.
1 CONJ. MODULO 100,00 k 6500,00 k Conj. 65
3 GRAVATA DA TORRE 30,00 k 520,10 k Conj. 17
4 PROTEÇÃO DE BASE 70,00 k 70,00 k Conj. 1
5 BASE METALICA 100,00 k 100,00 k Conj. 1
6 CABO DE ALIMENTAÇÃO CAB. SIMPLES 0,75 k 84,77 k Conj. 113
8 CONJ. CABINA SIMPLES 1400,00 k 1400,00 k Conj. 1
3.200 1.300 32 35 10 55 15 30 650 1.300 LC da Torre 300 1.210 300 ESTAIAMENTO DA TORRE (GRAVATA) 1.600 800 Pav. Acesso 300 2.600 2.200 300 X Y 725 725
MEMORIAL DE CÁLCULO DOS CHUMBADORES
Os fatores de segurança que devem ser usados nas diferentes condições de aplicação estão na tabela abaixo:
CARGAS FATORES DE SEGURANÇA OBSERVAÇÕES
VIBRATÓRIAS 8 a 10 Apenas um sentido de vibração
Para uma carga estática em concreto de 268 Kgf/cm² sem armação de ferro, a carga de arrancamento do chumbador Alfa de 1/2" (AF 12110), conforme catálogo é de 3.042 kg. Fator de segurança utilizado = 10
Valor a ser considerado em projeto = carga catálogo / fator de segurança = 3042/10 = 304 kg.
DISTÂNCIAS MÍNIMAS DE APLICAÇÃO
De acordo com os testes de arrancamento, chegou-se à conclusão de que quando o chumbador é arrancado do concreto, ele traz consigo uma parte cônica de concreto de raio = 5 vezes o diâmetro externo do chumbador como mostra a figura abaixo.
Para se obter 100% da capacidade de carga especificada, a distância mínima entre o centro dos chumbadores não pode ser menor que 10 vezes o diâmetro do furo.
A distância do chumbador à borda do concreto, não pode ser menor que 5 vezes seu diâmetro externo. (figura abaixo)
A eficiência do chumbador é reduzida proporcionalmente até 50% da sua capacidade nominal, para espaçamento igual a 5 vezes o diâmetro do furo.
X -- Distância mínima entre centros de dois chumbadores = 10 vezes o diâmetro correspondente.
Y -- Distância mínima de um chumbador à borda do concreto = 5 vezes o diâmetro do furo correspondente (tabela abaixo).
ÁREA DE TENSÃO
O chumbador quando aplicado, forma uma área de compressão no concreto que pode ser definida como um cone, cujo vértice é o ponto de expansão máxima, e a base é igual a 20 vezes o diâmetro do chumbador. Os testes feitos nos chumbadores foram realizados em
concreto sem ferragem.
EFEITOS DO CONCRETO NA CAPACIDADE DO CHUMBADOR O gráfico abaixo mostra em termos porcentuais, a variação na carga do chumbador em função da tensão de compressão no concreto.
Este gráfico foi desenvolvido, tomando-se por base um concreto de 274 kgf/cm² sem ferragem.
1 – MODULO
Materiais dos Elementos da Estrutura e Tensões Admissíveis
1.1- Materiais Estruturais
Para tubos, perfis, chapas, barras, solda, etc., adotamos o material ASTM A 36 ou outro material de mesma qualidade ou superior.
1.2- Tensões Admissíveis de Tração ou Compressão Simples _e = 250MPa _r = 400MPa
= 0.63 que é menor que 0.7
Assim, adotamos os valores da Ref. (1) Tabela 12 Caso de Solicitação I, _aI
_e 1.5 = 167 × MPa
Caso de Solicitação II, _aII _e 1.33
= 188 × MPa
Caso de Solicitação III, _aIII
_e 1.1 = 227 × MPa
Tensões Admissíveis de Cisalhamento puro Caso de Solicitação I, _aI
_aI 3 = 96 × MPa
Caso de Solicitação II, _aII _all 3
= 109 × MPa
Caso de Solicitação III, _aIII _aIII 3
= 131 × Mpa
1.3 - Tensões Admissíveis nas Tensões Combinadas
Utilizamos _cp igual à tensões equivalentes máxima (critério de Von Mises) resultantes das simulações por elementos finitos e as comparamos com _a. Assim _eq _ _a
2- Tensões Admissíveis das Junções Aparafuradas
Adotamos parafusos DIN 267 Grau 8.8 ou similar de qualidade igual ou superior.
Utilizar parafusos em boas condições, calibrados, com rosca laminada, com comprimento do corpo liso igual a soma das espessuras das pecas a montar, sendo obrigatório o uso de arruelas.
Os furos devem ser abertos e mandriados com tolerâncias adequadas. 2.1- Parafusos trabalhando a tração
A tensão calculada para a tração no fundo do filete não deve ultrapassar: Para parafuso DIN 267 Grau 8.8, _e_DIN267_8_8 640Nmm2
_aI_DIN267_8_8 0.65 _e_DIN267_8_8 1.5 = × = 277 × MPa _aII_DIN267_8_8 0.65 _e_DIN267_8_8 1.33 = × = 313 × MPa _aIII_DIN267_8_8 0.65 _e_DIN267_8_8 1.1 = × = 378 × MPa
2.2- Parafusos trabalhando ao cisalhamento na parte não rosqueada
(a seção roscada não deve trabalhar ao cisalhamento), a tensão calculada não deve ultrapassar:
_ = 0.6 × _a para cisalhamento simples
_ = 0.8 × _a para cisalhamento duplo ou múltiplo 2.3- Pressão diametral sobre as paredes dos furos Pa _ 1.5 × _a para o cisalhamento simples
Pa _ 2 × _a para o cisalhamento duplo 3- Critério de Verificação de Flambagem
a) Calcular a tensão no elemento considerado (_) b) Obter o comprimento real do elemento (L)
c) Consultar a tabela 41, pag. 57 e obter K de projeto dependente dos apoios. Para extremidades soldadas (bi-engastadas) K = 0.65
d) Calcular Lfb=KxL
e) Obter A=área do elemento e I=momento de inércia do elemento f) Calcular o índice de esbeltez (_): _=Lfb/(I/A)^(1/2)
3.1 - Para aço laminado de σr=370 N/mm2: a = 0.89281612 c = −0.00015689536
b = 0.0094137597 d = 2.0497517e-006 e = −3.8323508e-009
Interpolando-se da tabela 42 para facilidade de calculo; _(x) a + b × x c x= + × 2 + d × x3 + e × x4
_ × _(_) _ _a este teste deve resultar=1
4.1 - Cálculo de Propriedades Geométricas Para Cantoneira de Abas Iguais - Ref .(2) Acant (a , t) = 2 × t × a − t2
b(a , t) = a − t Icant (a , t) a4 − b(a , t)4 12
5 - CASOS DE SOLICITACAO 5.1 - Coeficiente Mx Da tabela 10, Mx 1 if Grupo = 1 2 3 1.06 if Grupo = 4 1.12 if Grupo = 5 1.2 if Grupo = 6
=para Grupo = 4 o Coeficiente de Majoração e Mx = 1.06 O coeficiente dinâmico e _ = 1.15
5.2 CASO I
Equipamento em serviço normal SEM VENTO (SG+ψ*SL+SH)*Mx Aplicar as seguintes cargas:
SG× Mx leva a usar g × Mx 10.4 m s2
= aceleração da gravidade na simulação SL × _ × Mx
2
= 4053N por no na ponta da lança do modelo
5.3- CASO II
Equipamento em serviço normal com vento limite de serviço (72 Km/h) Mx*(SG+ψ*SL+SH)+SW
CONSIDERAR AS CARGAS ANTERIORES MAIS AS SEGUINTES: SWconj_giro_serviço + SWSL serviço 30
= 37N em cada um dos 30 nos do conj. giro.
SWtorre_serviço = 99N por coluna (4) e por modulo, na diagonal, linearmente, no sentido do vento.
Verificação do CASO II em FEA- Tensões máximas:
5.4- CASO III
Equipamento submetido a solicitações excepcionais Considerar a mais elevada das seguintes combinações: 4.1- CASO III-A,
Equipamento Fora de Serviço com Vento Maximo = SG+SWmax: SG com g 9.807
M s2
Ate 20m do solo, vento de ate 130 Km/h SWconj_giro_20 30
= 99N para cada um dos 30 nos do conj. de giro SWtorre_20 = 317N por coluna e por modulo 5.4.2- CASO III-B,
Peso próprio + Carga de Serviço + Choques = SG+SL+ST Considerar as seguintes cargas:
SG com g 9.807 m s2
= SL = 6650N ST = 0
Este caso e menos critico que o CASO I e será desprezado. 15.4.3- CASO III-C, Equipamento sob ensaio estático e dinâmico. SG+ (função de SL= Maximo entre ψxρ1xSL e ρ2xSL)
g 9.807 m s2
SG com =
SL × max(_ × _1 , _2) 2
= 4655N por no na ponta da lança Tensão admissível _aIII = 227 × MPa
Figura 1 –Deslocamento Resultante (URES) - LC2 configuração deformada [m].
Comentários / Conclusões:
Conclusão dos cálculos dos Módulos
Através de outras simulações, determinamos a carga útil máxima no Caso I e Caso II para que a torre possa atender a segurança determinada em norma.
De acordo com os cálculos o módulo atendem plenamente as normas de segurança. Conclusão dos cálculos da Cabina
São observados pontos de tensões acima do admissível e em alguns pontos acima do valor de escoamento para o material considerado no caso de carga referente à frenagem de emergência com capacidade máxima. Portanto para que os níveis de tensões sejam inferiores ao admissível para todos os casos de carga serão propostas configurações de reforços.
A região que apresenta tensões elevadas é a região inferior do chassi, a qual pode ser visualizada na figura 2.
Foram apresentados neste documento os resultados apenas das regiões e casos de carga mais críticos para o estudo realizado.
Posteriormente, para uma nova configuração, serão realizadas as análises dos casos de carga restantes (carga de acionamento, carga de parapeito e a verificação de estabilidade global da estrutura, verificação das uniões soldadas e aparafusadas). Estes resultados serão apresentados no relatório final.
As reações de apoio da cabine serão utilizadas para a avaliação da torre de sustentação, o modelo de elementos finitos desta estrutura pode ser visualizado nas figuras a seguir:
DOCUMENTO DE PROPRIEDADE DE:
LIMAC BAURU LOCAÇÃO E FABRICAÇÃO DE EQUIPAMENTOS PARA CONSTRUÇÃO CIVIL LTDA.
END: ESCRITÓRIO, RUA DR.ALÍPIO DOS SANTOS, 13-50 – JD.PANORAMA – CEP 17011-136 – BAURU-SP
FÁBRICA, ROD.COMANDANTE JOÃO RIBEIRO DE BARROS, KM 358,5 À ESQUERDA – BAURU-SP
