APS 511X GRUA FIXA 2 - LARISSA SATLER DE ABREU RA C03BBE8

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UNIP - UNIVERSIDADE PAULISTA 
 
Instituto de Ciência e Tecnologia 
 
Engenharia Mecânica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório de APS 511X 
Grua Fixa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Larissa Satler de Abreu R.A: C03BBE-8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 de Abril de 2021 – Ribeirão Preto / SP 
3 
 
Sumário 
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................... 4 
2. OBJETIVO ................................................................................................. 9 
3. MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................ 10 
3.1. Materiais e custos ............................................................................. 10 
3.2. Métodos e montagem da grua ........................................................... 11 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES .............................................................. 16 
4.1. Memorial de Cálculos ........................................................................ 16 
5. CONCLUSÃO ........................................................................................... 18 
6. BIBLIOGRAFIA ......................................................................................... 19 
4 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 
Há muitos séculos, no tempo em que a Antiga Grécia e o Antigo Egito estavam no 
auge da sua existência, foram inventados os primeiros guindastes, ou gruas. Utilizados 
para transportar água e construir prédios, as gruas primordiais eram movidas pela 
força do homem ou dos animais. Estas duas civilizações são conhecidas pela herança 
que deixaram para o futuro, sendo consideradas duas das mais avançadas civilizações 
na época. De facto, não foi preciso esperar muito tempo para que surgisse um novo 
tipo de grua, foram adicionadas engrenagens ao sistema primordial, engrenagens 
movidas pela força humana. Esta pequena mudança fez com que fosse possível erguer 
cargas de maior peso, com uma facilidade maior. 
A maior parte do conhecimento sobre os guindastes antigos vem dos escritos do 
arquiteto romano Vitrúvio (século I A.C.) e de Héron de Alexandria (século I D.C.). O 
mais simples dos guindastes descritos compunha-se apenas de um a única estaca 
fincada no chão, que era erguida e sustentada por um par de cabos amarrados em sua 
extremidade superior. Em seu topo, prendia-se a roldana por onde corria a corda 
utilizada para suspender os materiais. Essa corda era normalmente operada por um 
molinete fixo num dos lados da estaca, junto à base. Os guindastes romanos 
apresentavam sérias limitações. Apesar de a carga poder ser levantada verticalmente, 
o ângulo em que ela podia girar, à direita ou à esquerda, sem o guindaste se 
desequilibrar, era muito restrito. Além disso, só poderia ser erguida até a altura das 
estacas. Outro problema era a imobilidade do equipamento, que precisava ser 
desmontado a cada etapa da construção. Os construtores medievais conseguiram 
superar a maioria desses problemas. A força humana utilizada para fazer funcionar o 
molinete permaneceu insubstituível até o advento das máquinas a vapor. 
Abaixo na figura 1 temos o exemplo de um guindaste. 
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Figura 1 - Guindaste 
 
 
Fonte: ://www.sitedecuriosidades.com/curiosidade/origem-e-funcionamento-do-guindaste.html 
 
 
 
Embora exista um a grande variedade de guindastes em uso, essas máquinas podem 
ser divididas em dois grupos principais: os guindastes de ponta e os de Lança. 
Qualquer modelo, porém, utiliza numerosos acessórios para os trabalhos de 
suspensão: nos ganchos de aço adaptam-se redes, tramas, cordas, cabos de aço, Etc. 
Para operar com materiais a granel, de pequeno por te, mas soltos e em grande 
quantidade tais como minérios ou grãos), os guindastes são equipados com uma garra 
(ou concha) composta de duas mandíbulas articuladas. 
Na próxima página na figura 2 temos uma imagem de uma grua utilizada em 
construções. 
http://www.sitedecuriosidades.com/curiosidade/origem-e-funcionamento-do-guindaste.html
6 
 
Figura 2 - Grua de Construção 
 
 
Fonte: https://manusgrua.com.br/produto/grua-shandong-zhongwen-qtz40 
 
 
 
O funcionamento de um guindaste depende de uma relação matemática entre a força 
utilizável no gabo de aço e o ângulo em que se encontra o material a ser erguido. A 
segurança de toda a operação, bem como a capacidade da máquina, subordina-se 
sempre a essa relação matemática. Os guindastes de lança são quase sempre 
autônomos e destinados à utilização ao ar livre e impulsionados por motor diesel. A 
lança oferece grande mobilidade para realizar as operações, porque tanto pode ser 
erguida ou baixada verticalmente quanto girar horizontalmente, em círculo, 
acompanhando sua superestrutura. 
Na próxima página temos a figura 3 uma demonstração de como é feito as elevações 
das cargas pela grua. 
https://manusgrua.com.br/produto/grua-shandong-zhongwen-qtz40
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Figura 3 - Sistema de elevação de carga 
 
 
Fonte: https://cdn.portalsaofrancisco.com.br/wpcontent/uploads/2017/01/g uindaste-4.jpg 
 
 
 
Em quase todos os modelos de guindaste, a maior parte da ação de levantamento de 
carga é executada por um ou mais cabos de aço que se enrolam em um tambor situado 
dentro da superestrutura. Importante para todos os tipos de guindastes, o problema do 
equilíbrio torna-se crítico nos modelos de torre, muito em pregados na construção civil. 
Sua torre serve de suporte para um braço horizontal que se prolonga em direções 
opostas e em comprimentos distintos. A extremidade mais curta do braço possui um 
contrapeso; na outra, o mecanismo de suspensão movimenta-se sobre um trole. A 
capacidade de carga aumenta à medida que o trole trabalha mais próximo da torre 
central. Serviço portuário de carga e descarga de navios vale-se de diferentes 
equipamentos, especialmente destinados a trabalhos específicos. Contudo, um dos 
guindastes de emprego mais generalizado em docas é o que possui a lança conectada 
com um braço articulado, ou seja, o modelo mais conhecido como grua. 
Abaixo a figura 4 temos exemplos das utilizações de guindastes em navios. 
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Figura 4 - Utilização de Guindaste em Navios 
 
 
Fonte: https://cdn.portalsaofrancisco.com.br/wpcontent/uploads/2017/01/guindaste-01.jpg 
 
 
 
Em estaleiros há guindastes com mais de 120 metros de altura que suspendem 1500 
toneladas numa única operação. 
Ao longo dos tempos as gruas estão se evoluindo, e como o processo de evolução é 
continuo cada vez mais teremos mais guindastes e gruas mais eficientes, econômicas, 
práticas e tecnológicas. 
9 
 
2. OBJETIVO 
 
 
Projetar e construir uma grua fixa com capacidade de suportar uma carga de 12 Kgf, 
que tenha sua estrutura composta por barras de aço com baixo teor de carbono, em 
formato de treliça e unidas por solda, tendo como obrigatoriedade ter a secção da torre 
em formato quadrático de 60 mm de lado, fabricado através de barras de aço (redondas 
ou quadradas) de 5 mm e 6 mm. Já a lança tem com o requisito possuir seção triangular 
equilateral de 60 mm, sendo construída através dos mesmos critérios para materiais 
que a torre. Sua base deve ser fabricada com uma chapa quadrada feita em aço A-36 
com 260 mm de lado, tendo a sua espessura determinada através do cálculo de 
equilíbrio estático do conjunto (com ou sem carga, somado a uma tolerância de 25% 
no peso final da peça). A grua deverá conter também um contrapeso, que será fixado 
na parte posterior da lança, a uma distância de 350 mm do centro da torre, e sua 
massa também será obtida através d o cálculo de equilíbrio estático. 
10 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
 
Para o desenvolvimento do projeto é necessário ter um pouco de conhecimento de 
alguns conceitos sobre mecânica e principalmente sobre estruturas da grua. Os 
métodos e matérias utilizados para a fabricação e montagem da grua serão mostrados 
a seguir. 
 
 
3.1. Materiais e custos 
 
 
Os custos são parte importante a serem consideradosno projeto, porém, deve ser 
balanceado juntamente com a qualidade. Na tabela a seguir são apresentados todos 
os materiais utilizados e os gastos gerados para o desenvolvimento do trabalho. 
Abaixo segue a uma tabela de materiais usados para a montagem e fabricação da 
grua. 
 
 
 
MATERIAL 
QUANTID 
ADE 
UNIDA 
DE 
PREÇO 
UNITARIO 
PREÇO 
TOTAL 
Barra de Ferro redonda Ø5 
mm 
 
26 
 
mm 
R$ 
0,70 
R$ 
18,20 
 
Cabo de aço Ø3 mm 
 
2 
 
mm 
R$ 
2,50 
R$ 
5,00 
Chapa 1.1/2 - Aço A36 
(260mm x 260mm) 
 
1 
 
peça 
R$ 
110,00 
R$ 
110,00 
 
Gancho 
 
1 
 
peça 
R$ 
9,90 
R$ 
9,90 
 
Contra Peso 
 
1 
 
peça 
R$ 
50,00 
R$ 
50,00 
 
Tinta 
 
1 
 
lata 
R$ 
14,99 
R$ 
14,99 
Serviços gerais 
(usinagem/soldas) 
 
1 
divers 
os 
R$ 
100,00 
R$ 
100,00 
 
TOTAL 
 R$ 
308,09 
11 
 
3.2. Métodos e montagem da grua 
 
 
Foi passado um projeto (figura 5) da grua para ser seguido, com dimensões e 
material a ser utilizado. 
 
 
Figura 5 - Projeto Inicial Grua 
 
Fonte: Faculdade UNIP 
 
 
 
Antes de iniciar a construção do protótipo é necessário estudar as normas de 
construção, dimensões, aplicação, entre outros itens importantes que serão avaliados. 
Nos itens abaixo serão descritos os procedimentos de construção dos itens mais 
importantes da grua. 
O primeiro passo na construção foi o corte das barras nas medidas montagem da 
torre. Foram cortadas quatro barras com 950 mm que serão as extremidades da torre, 
e posteriormente todas as barras para ser soldadas formando uma estrutura treliçada. 
Nesta etapa é muito importante que tudo seja montado e soldado verificando 
atentamente o alinhamento para que a torre não fique 
12 
 
torcida podendo prejudica a estrutura. Na figura abaixo se pode observar o resultado. 
 
 
Figura 6 - Torre 
 
Fonte: Imagem própria 
 
 
 
A segunda etapa do projeto foi à construção das estruturas das lanças, que deveriam 
ter seção triangularem equilateral com 60 mm. A lança para iça mento tem 650 mm de 
comprimento a partir do centro d à torre, enquanto a lança do contra peso tem 375 
mm. Foi desenvolvido também um gabarito em formato triangular para evitar 
desalinhamento na fixação das lanças na torre, conforme figura abaixo: 
13 
 
Figura 7 - Lanças 
 
Fonte: Imagem própria 
 
 
 
Após o término da estrutura principal, foi fixado na ponta da lança elos de corrente 
com um gancho de aço, que servirá para sustentação da carga. Na lança menor foi 
soldado um gancho para ser colocado o contra peso de 13 kg. Abaixo seguem fotos 
do gancho e do contra peso. 
14 
 
Figura 8 - Gancho 
 
 
Fonte: Imagem própria 
 
Figura 9 - Contra Peso 
 
15 
 
Fonte: Imagem própria 
 
 
 
Por fim a estrutura foi fixada no topo da chapa de aço A36 com dimensões 1.1/2” x 260 
mm x 260 mm. A espessura de 1.1/2” foi calculada de acordo com as reações para 
evitar o tombamento da grua. 
Figura 10 - Base soldada na estrutura 
 
Fonte: Imagem própria. 
16 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Realizamos apenas dois testes para a montagem da grua. O primeiro teste fracassou, 
pois, a chapa escolhida para a base ficou muito fina e não suportou a carga 
necessária. Depois de refazermos alguns cálculos chegamos à espessura de uma 
chapa mais grossa e fizemos o ajuste na grua e foi um sucesso. 
A partir dos cálculos realizados abaixo, obteve-se as dimensões estruturais da grua 
de acordo com a carga proposta. 
 
 
4.1. Memorial de Cálculos 
 
1° Caso -> Com o CP e com o peso de 12 kgf, onde a grua pode tombar para frente. 
Condição: 
R1 = 0 
 
F = 12 kgf 
ƩM1 = 0 
Cálculos para CP e as reações na grua: 
 
12* (650 + 30 - 260) - B * 130 - CP * (260 -30 + 350) 
 
12*420-B*130-CP*580 
 
5040-B*130-CP*580 
 
5040-279,5CP-CP580 
CP = 5040 / 859,5 
CP=5,8 kgf 
C ~ 6 kgf 
 
2° Caso -> Com o CP e sem o peso de 12 kgf, onde a grua pode tombar para trás. 
Condição: 
R2 = 0 
 
F = 0 
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ƩM1 = 0 
 
B * 130 - CP * (350 + 30 - 100) 
B*130-CP*280 
B=2,15CP 
 
B=12,9 kgf 
B ~13 kgf 
 
1° Caso: R1=0; R2=?; F=12 kgf 
ƩFy -> R2-12-B-CP=0 
R2=12+13+6 
R2=31 kgf 
 
 
2° Caso: R1=?; R2=0; F=0 
ƩFy -> R1-B-CP=0 
R1=13+6 
R1=19 kgf 
 
 
Cálculo para base h 
Aço 1020 na base 
20% de segurança -> 13 kgf + 20% = 15,6 kgf P 
= (260*260*h)Ƭe 
h = 15,60/0,5315 
h = 29,35 
h ~ 1.1/2”mm (estimativa para cima) 
18 
 
5. CONCLUSÃO 
 
 
A aplicação prática dos conhecimentos obtidos em sala contribui muito para o 
entendimento e desenvolvimento profissional. Através desta atividade foi possível 
observar a veracidade dos cálculos utilizados para equilíbrio de forças e momentos, 
tensões e esforços além da utilização do coeficiente de segurança para garantia do 
projeto. 
O objetivo de projetar e construir uma grua que sustente uma carga de 12 kgf foi 
alcançado graças aos conceitos aplicados, desde interpretação de desenho, cálculos, 
planejamento e métodos até a construção e acabamento final. 
Na figura abaixo temos o resultado final da grua já com o peso de teste concluindo o 
projeto e provando que foi bem sucedido. 
 
 
Figura 11 - Grua finalizada 
 
 
Fonte: Imagem própria. 
19 
 
6. BIBLIOGRAFIA 
 
• Apostila Prof. Frateschi 
 
 
• http://engiobra.com/guindastes-torre/ 
 
 
• HIBBLER, Russel Charles. Resistência dos materiais. 7ª 
Ed.Pearson, 2010 
 
• https://civilizacaoengenheira.wordpress.com/2012/12/22/ 
 
 
• http://www.trucado.com.b r/a-historia-do-guindaste/ 
 
 
• https://www.sitedecuriosidades.com/curiosidade/origem- 
efuncionamento-dos-guindastes 
 
• https://civilizacaoengenheira.wordpress.com/2012/12/22/como- 
funcionam-os-guindastes-torre/ 
http://engiobra.com/guindastes-torre/
http://www.trucado.com.b/
http://www.sitedecuriosidades.com/curiosidade/origem-
http://www.sitedecuriosidades.com/curiosidade/origem-