Cargas acidentais em guindastes: 5 casos de projeto na norma GB/T 3811-2008

Cargas acidentais em guindastes são cargas que não ocorrem com frequência durante a operação normal do guindaste, mas podem surgir ocasionalmente. Elas incluem cargas causadas por vento, neve, gelo, variações de temperatura e inclinação do guindaste durante o serviço. Essas cargas geralmente não são consideradas nos cálculos de falha por fadiga.

Este artigo resume cinco tipos de cargas acidentais em guindastes e seus métodos de cálculo: carga lateral horizontal Ps durante a inclinação, carga de gradiente, carga de vento, carga de neve e gelo e carga causada por mudanças de temperatura.

1. Carga acidental da grua devido ao seu desalinhamento: Ps

A carga lateral horizontal gerada durante a oscilação do guindaste é uma carga ocasional causada pela reação de um dispositivo de guia, como um rolete guia ou flange da roda, quando um guindaste ou carro sobre rodas se desloca longitudinalmente ou transversalmente em regime permanente.

Onde:

• ∑P — Soma das cargas máximas nas rodas: a soma das cargas máximas que ocorrem com frequência nas rodas associadas à distância entre eixos efetiva na extremidade do carro do lado sujeito à carga lateral.
• λ — Coeficiente de carga lateral horizontal. Depende da relação S/B (ou S/a), onde S é o vão da ponte rolante, B é a distância entre eixos da ponte rolante e a é a distância entre eixos efetiva. Determine λ a partir da figura abaixo.

Para um guindaste com múltiplas rodas, usar a distância entre eixos efetiva a em vez da distância entre eixos do guindaste B fornece uma base mais razoável para calcular a força lateral horizontal. Os princípios para determinar a distância entre eixos efetiva são apresentados na Cláusula D.2 da norma GB/T 3811-2008, páginas 134–135.

O Ps fornece uma base teórica para verificar o projeto do conjunto da roda horizontal. Para sintomas e causas operacionais relacionados, consulte este guia. desgaste da roda da ponte rolante e desalinhamento do trilho.

2. Carga de inclinação do guindaste

A carga de gradiente de guindaste é a componente, atuando ao longo da superfície inclinada de uma encosta, estrada ou ferrovia, do peso próprio do guindaste e da sua capacidade de elevação nominal.

1. Guindastes móveis: Quando for necessário fazer cálculos, considere as condições reais da estrada ou do terreno.
2. Guindastes sobre trilhos, incluindo guindastes ferroviários: Quando a inclinação da via não exceder 0,5% (0,29°), a carga de inclinação não é considerada. Caso contrário, calcule a carga de inclinação usando a inclinação real.
3. De acordo com as tolerâncias de retilineidade da parte superior do trilho da ponte rolante na Tabela 2 da norma GB/T 10183.1-2018, Guindastes — Rodas e Tolerâncias de Deslocamento e Translação — Parte 1: GeralA inclinação da via de uma ponte rolante ou pórtico sobre trilhos não deve exceder 1/1000 para a classe de tolerância 2, ou 0,5/1000 para a classe de tolerância 1, quando a velocidade de deslocamento da ponte rolante for ≥112 m/min. A inclinação da via do carrinho não deve exceder 0,5/1000 para as classes de tolerância 2 ou 1. Esta é uma inferência equivalente e a opinião pessoal do autor original; nenhum requisito geral explícito para inclinação foi encontrado.
4. Guindaste pórtico para construção naval: Devem ser utilizados trilhos soldados e a inclinação da via de deslocamento não deve exceder 1/1000 (GB/T 27997-2026).
5. Reach stacker: A inclinação do solo não deve exceder 3% (GB/T 26474-2026).
6. Guindaste pórtico para contêineres sobre pneus: A inclinação do terreno na trajetória de deslocamento não deve exceder 1%, e a inclinação local não deve exceder 3% (GB/T 14783-2009).

Com base nesses requisitos, se a instalação dos trilhos no local estiver em conformidade com a norma aplicável, é desnecessário calcular a carga de inclinação para um guindaste sobre trilhos? Se a carga de inclinação precisar ser calculada, isso indica que a condição de instalação especificada não está em conformidade com a norma? Essas são questões levantadas no artigo original.

3. Carga de vento do guindaste PW

A carga de vento deve ser considerada para guindastes operando ao ar livre. Assume-se que a carga de vento seja uma carga estática atuando na direção horizontal mais desfavorável. Selecione a pressão de vento calculada de acordo com o tipo de guindaste e a região de operação.

3.1 Pressão do vento calculada

Onde:

• p — Pressão do vento calculada, em newtons por metro quadrado (N/m²).
• Vs — Velocidade do vento calculada, em metros por segundo (m/s).

A velocidade do vento calculada é a velocidade da rajada de vento a uma altura de 10 m acima de terreno aberto, expressa como a velocidade média instantânea do vento em um intervalo de 3 segundos.

Em condições normais de operação, a velocidade do vento nas rajadas é 1,5 vezes a velocidade média do vento em um intervalo de 10 minutos.

Na condição de indisponibilidade do serviço, a velocidade da rajada de vento é 1,4 vezes a velocidade média do vento em um intervalo de 10 minutos.

3.2 Carga de vento em serviço PWⅡ

A carga de vento em serviço é a força máxima do vento que um guindaste deve ser capaz de suportar durante a operação.

A pressão do vento em serviço é considerada constante em toda a altura do guindaste, sem levar em conta a variação com a altura.

Quando um dispositivo de medição da velocidade do vento é usado para evitar a operação acima da velocidade limite do vento, ele é normalmente instalado no ponto mais alto do guindaste.

A pressão do vento em serviço calculada é dividida em PⅠ e PⅡ. As pressões e velocidades do vento correspondentes são mostradas abaixo. Se um fabricante utilizar velocidades ou pressões do vento diferentes dos valores tabelados, esses valores devem ser especificados na documentação de projeto e nas instruções de operação do guindaste. Na prática, a especificação técnica do projeto normalmente prevalece.

• PⅠ é a pressão de vento normal calculada para a condição de serviço. Ela é usada para calcular a resistência para a seleção da potência do motor e para a verificação térmica.
• PⅡ é a pressão máxima do vento calculada para a condição de serviço. É utilizada para calcular a resistência dos componentes do mecanismo e das estruturas metálicas, a rigidez e estabilidade estrutural, a capacidade de sobrecarga do acionamento, a estabilidade geral do guindaste contra tombamento e a segurança antiderrapante contra vento.

3.3 Carga de vento em serviço atuando sobre o guindaste

Onde:

• PWⅠ — Carga de vento normal em serviço atuando no guindaste, em newtons (N).
• PWⅡ — Carga máxima de vento em serviço atuando sobre o guindaste, em newtons (N).
• C — Coeficiente de força do vento.
• PⅠ e PⅡ — As duas pressões de vento calculadas em serviço, em N/m².
• A — Área sólida da face de barlavento do componente da grua perpendicular à direção do vento, em metros quadrados (m²). É igual à área de contorno de barlavento A0 multiplicada pela relação de solidez Φ da face de barlavento: A=A0Φ.
• θ — Ângulo entre a direção do vento e o eixo longitudinal do componente ou da superfície da estrutura (θ≤90°), em graus.

A carga total de vento na estrutura do guindaste é a soma das cargas de vento que atuam em suas partes individuais.

1. Para o coeficiente de força do vento C, consulte a Cláusula 4.2.2.3 da GB/T 3811-2008. Ela inclui coeficientes de força do vento para elementos individuais, estruturas de treliça de plano único e torres de treliça quadrada.
2. A área a barlavento A está relacionada ao fator de redução de blindagem. Por exemplo, para o cálculo da área a barlavento das vigas principais de um guindaste pórtico de viga dupla, consulte a Cláusula 4.2.2.3.6 da GB/T 3811-2008. Ela abrange a redução de blindagem para dois elementos, a redução de blindagem para os elementos listados na norma original, as relações de espaçamento e outros fatores.

Para a seleção prática de equipamentos após a definição da carga de projeto, consulte o KSCRANE. Guia de Seleção do Sistema de Proteção Contra Vento para Pórticos Rolantes.

3.4 Carga de vento atuando sobre a carga suspensa

Onde:

• PWQⅠ — Carga de vento normal em serviço atuando sobre a carga suspensa, em newtons (N).
• PWQⅡ — Carga máxima de vento em serviço atuando sobre a carga suspensa, em newtons (N).
• AQ — Área máxima a barlavento da carga içada, em metros quadrados (m²).

Quando um guindaste movimenta cargas com dimensões e formatos específicos, determine a área a barlavento a partir das dimensões e do perfil correspondentes. Caso a área não seja conhecida, estime-a de acordo com a Cláusula E.5 do Anexo E da norma GB/T 3811-2008.

4. Cargas de neve e gelo

Em determinadas regiões, deve-se considerar a carga de neve e gelo. O aumento da área exposta ao vento causado pelo acúmulo de gelo e neve também deve ser levado em conta.

5. Cargas causadas por mudanças de temperatura

Esta seção é teórica e serve apenas como referência. A carga térmica geralmente não é considerada. No entanto, deve ser considerada em certas regiões onde a temperatura durante a instalação do guindaste difere muito da temperatura durante o uso, ou para estruturas estaticamente indeterminadas de grande vão. Um exemplo é um guindaste pórtico com duas pernas rígidas e um vão de 30 m ou mais. Nesses casos, a expansão ou contração restrita dos elementos estruturais causada por variações de temperatura gera uma carga. O cálculo pode ser baseado em informações relevantes fornecidas pelo usuário.

6. GB/T 45680-2025 para Avaliação da Carga de Vento em Guindastes

GB/T 45680-2025, Guindastes — Avaliação da Carga de Vento(consulta sobre normas chinesas para guindastes)A norma ISO 4302:2016, recentemente desenvolvida em sua primeira edição, é uma adaptação modificada (MOD) da norma ISO 4302:2016. Publicada em 30 de maio de 2025 e em vigor desde 1º de dezembro de 2025, aplica-se ao cálculo das cargas de vento em guindastes, tanto em operação quanto fora de serviço.

A velocidade do vento em serviço será a velocidade do vento medida no ponto mais alto do guindaste.

Para uma visão geral do hardware disponível utilizado após a avaliação da carga de vento, consulte Acessórios para dispositivo à prova de vento de ponte rolante.

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