PONTE ROLANTE PROJETO FINAL

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Calculo da ponte rolante
OTIMIZAÇÃO
Introdução
Estudo que consiste no projeto de uma ponte rolante para utilização industrial. Com os dados fornecidos relativos a necessidades, foi feito um estudo prévio de modo a fazer um pré-dimensionamento das vigas.
Para esta finalidade foi realizada uma tabela de cálculos no Microsoft Excel, adaptada ao trabalho, baseando-se nos procedimentos a serem efetuados e mostrados no desenvolvimento do trabalho. Esses cálculos permitiram, de forma iterativa, chegar a um valor limite de momento de inercia necessário para garantir a segurança da ponte, e daí então chegar a um melhor compromisso entre as dimensões da seção da ponte, otimizando as dimensões, favorecendo uma redução do custo da ponte rolante. 
Este projeto partiu da necessidade de um estudo para a instalação da ponte rolante num pavilhão industrial, que deveria seguir os seguintes requisitos:
1. Tipo de aplicação: não siderúrgica
2. Vão: 20 m
3. Altura do solo: 8 m
4. Capacidade de Carga: 20 toneladas
5. Tipologia da ponte rolante: bi-viga
Os cálculos com o objetivo de otimização são feitos em quatro fases. A primeira diz respeito ao projeto das vigas principais da ponte. A fase seguinte trata do dimensionamento dos reforços das vigas principais. A terceira etapa incide no projeto das vigas de suporte e guiamento da ponte. Concluindo, a quarta etapa é o dimensionamento dos elementos de ligação.
As vigas utilizadas em pontes rolantes são sujeitas a esforços no sentido vertical, tratando-se de uma estrutura móvel, também estará sujeita a pequenos esforços no sentido horizontal e a vibrações, sendo que para uma maior resistência a estes esforços e de modo a minimizar as vibrações, foi utilizada uma configuração em caixão que afasta as massas das almas e dos banzos dos eixos de flexão e assim maximizar o momento de inércia nos planos de flexão da viga.
	Na utilização da tabela de cálculo foram introduzidos, de forma iterativa, vários valores de espessuras de chapas e relações de dimensões entre a alma e o banzo, sempre de forma a garantir que a flecha máxima imposta pelas normas não fosse ultrapassada.
	Este processo permitiu, como se apresenta na tabela 1 a seguir, obter os seguintes valores para as dimensões das vigas principais da ponte rolante.
Tabela 1: Dimensões estipuladas
	
	Alma 
	Banzo 
	Inclusão 
	Espessura da Chapa da Alma 
	Espessura da Chapa do Banzo 
	Dimensões (mm)
	1000
	500
	30
	15
	18
Para validar os resultados obtidos foi também necessário conhecer os valores referentes ao carro guincho e ao movimento de translação da ponte, para isso foram pré selecionados equipamentos em função das dimensões necessárias e valores de velocidade mais correntes, obtendo assim os seguintes valores:
· Peso próprio: 2000kg
· Distância entre eixos (c) =1300 mm
· Velocidade de elevação (y) = 0,133 m/s
· Bitola = 1400 mm
· Velocidade translação do carro guincho (direção de x) = 0,333 m/s
· Velocidade de translação da ponte rolante (direção de z) = 0,667 m/s
Segundo a alínea a) do artigo 29.º do REAE “a espessura dos cordões não deve ser inferior a 3mm”, logo devemos considerar para as soldaduras de ângulo uma espessura de 3mm sabendo que como 3> 0,42 temos garantida a segurança dos cordões de soldadura.
Ainda segundo a alínea a) do artigo 60.º do mesmo regulamento, quando se refere a cordões de topo, “não é necessário comprovar por cálculo a sua segurança desde que sejam satisfeitas na execução as condições enunciadas nos artigos 11.º, 29.º, 30.º e 31.º.”
Logo, segundo o artigo 29.º, alínea b) a espessura dos cordões de ângulo não deve ser superior a 0,7 da menor espessura dos elementos a ligar, portanto não deverá ser maior que 3,5mm (0,7 x 5).
O regulamento referido anteriormente ainda nos informa que para as zonas onde serãosoldadas as chapas de topo de 5 mm serão aplicadas as normas do artigo 30º da alínea a), que nos diz que “no caso de a espessura não exceder 6 mm e ser possível realizar a soldadura pelas duas faces esta poderá executar-se em geral sem prévia formação de chanfros”.
Para as zonas onde serão soldadas as chapas superiores de 8mm serão aplicadas as normas segundo o REAE Artigo 30º alínea b) que nos dizem que “no caso de a espessura estar compreendida entre 6mm e 15mm executar-se-á, em geral, um cordão em forma de ”V”.
Para efeitos de cálculo foram utilizados os seguintes valores de densidade e módulo de elasticidade do aço: 
Cronograma do Projeto
	Atividades
	Mês
	
	Março
	Abril
	Maio
	Junho
	Julho
	Especificação de compra do aço
	X
	
	
	
	
	Definição da Sequencia de Montagem
	
	X
	
	
	
	Definição dos processos e parâmetros de soldagem
	
	X
	X
	
	
	Especificações dos consumíveis
	
	X
	X
	
	
	Cálculos do Projeto
	
	X
	X
	
	
	Inicio da montagem
	
	
	X
	X
	
	Transporte da estrutura
	
	
	
	X
	
	Montagem da estrutura da ponte no galpão
	
	
	
	
	X
Dimensões da Viga e Sucata
A sucata calculada foi:
1) Chapa Vermelho
4 * 3,75 = 15 m
2) Chapa Azul
2 * 2,5 = 5 m
3) Chapa Verde
2 * 2,5 = 3,0 m
SEQUÊNCIA DE MONTAGEM
As figuras abaixo referem se a sequência de montagem da estrutura a ser soldada:
1º Solda é feita entre as duas chapas vermelhas, sendo feita uma solda de Topo.
 
2º Solda é feita entre as duas chapas azuis e as duas vermelhas, sendo feita uma solda de Topo. De forma análoga solda as chapas vermelhas em cima do conjunto.
3º Solda é feita entre a chapa verde e o conjunto, sendo feita uma solda de Filete.
Especificação do Aço a ser Utilizado
	Composição do aço USI SAC 50 (%)
	C
	Ceq.
	Mn
	V
	Mo
	P / S
	Si
	Cu
	Cr
	Ni
	Nb
	0,19
	0,59 
	1,2
	0,15
	0,1
	0,04
	0,35
	0,25
	0,15
	0,2
	0,1
	Principais propriedades mecânicas
	Limite de Resistência
	500 ~650 Mpa
	Limite de Escoamento
	350 Mpa
	% Al
	
Observação importante: O aço deve conter baixo teor de carbono, teor mínimo de impurezas visando evitar o surgimento de trincas a quente e decoesão lamelar. Por isso na hora do pedido das chapas pediu-se um aço com menos teor de carbono que é especificado.
Como não será realizado nenhum tratamento pós-soldagem, nenhuma especificação especial contra trinca de reaquecimento será necessária.
Processos de Soldagem
Levando em conta a produtividade e custo dos processos para a estrutura soldada específica, os processos escolhidos foram: Solda a Arco Com Eletrodo Revestido (SAER) e Solda a Arco Submerso (SAS). 
A Solda a Arco Submerso será utilizada devido sua alta produtividade. A Solda a Arco com Eletrodo Revestido será utilizado devido a sua versatilidade e a sua disponibilidade de consumíveis no mercado a baixo custo.
A solda SAER vai ser usado para as soldas 3. Enquanto a arco submerso vai ser usada para as soldas 1 e 2. 
Carbono Equivalente
A soldabilidade de um aço é determinada pelo seu teor de carbono equivalente. 
Carbono Equivalente = Soldabilidade
O cálculo do carbono equivalente será feito de duas formas diferentes, como se segue abaixo:
(a).
(b).
 
 
 
(c).
Calor Adicionado em uma Solda de Eletrodo Revestido
ɳ = 0,85
T = 18 V
I = 170 A
Vel = 14 cm/min
Φ = 4 mm
Calor Adicionado em uma Solda de Arco Submerso
ɳ = 1
T = 22 V
I = 550 A
Vel = 70 cm/min
Espessura Combinada
A espessura combinada se trata do dimensionamento correto da viga a ser soldada, através da correlação de suas espessuras.
A primeira solda que vamos fazer é soldar uma chapa vermelha em uma azul. Então a espessura combinada vai ser:
A espessura da chapa azul + 2 vezes a espessura da chapa vermelha.
1)
· 
· 
· 
· EC = 200mm
2)
EC = 300mm
· 3)
EC = 400mm
Especificação do Eletrodo de Solda
Temperatura de Pré-Aquecimento
· Como a nossa primeira solda vai ser a de Filete e foi especificado pelo professor que será uma estrutura normal, e de alto Hidrogênio, obtemos na primeira tabela a letra A.
· Como o CE (IIW) = 0,5 temos que olhar no gráfico (i) 
· Através do Gráfico tem-se a temperatura mínima de pré-aquecimento. 
Usamos a tabela abaixo para especificar-seas soldas 1 e 2. Sendo a solda 1 com alto hidrogênio e a solda 2 com médio hidrogênio.
	Arco Submerso
	CA = 1,037
	EC = 200mm
	TPA
	Soldas de Topo
	Alto Hidrogênio
	A
	Gráfico i
	178° C
	
	Médio Hidrogênio
	B
	Gráfico h
	90° C
Já para a Solda 3, usou-se Baixo hidrogênio e obteve-se:
	Eletrodo Revestido
	CA = 1,114
	EC = 400mm
	TPA
	Soldas de Filete
	Baixo Hidrogênio
	B
	Gráfico h
	125 °C
*figura ilustrativa do preaquecimento de uma viga.