2 - Projeto Tirolesa Planeta Atlantida Rs 4j253c
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- Words: 7,330
- Pages: 46
Projeto, Memorial Descritivo e Cálculo de Solicitações em Cabos de Aço tipo “Tirolesa” e Seus Pontos de Ancoragem em Torre de Elevador “RUX” no Planeta Atlântida RS
Solicitante L.F.R.P. CER. Comercio e Representações LTDA CNPJ: 94506474/0001-53 Endereço: Rua Atílio Supertti, 1430- conj 271 Bairro – Vila Nova POA Cep: 91750-200 Fone: 95564732
Local: Balneário de Atlântida Sede campestre da SABA Av. Interbalneários,s/n CEP: 95588-000 Cidade: Xangri-lá Estado do Rio Grande do Sul
Elemento de estudo: Cabo de aço aplicado ao esporte de tirolesa fixado em estrutura metálica treliçada Rux
Eu Carmelo Carlomagno Filho, Engenheiro Mecânico , Crea/RS 131410, em conformidade com a lei federal n° 5.194 de 24 de dezembro de 1966, que regulamenta o exercício das profissões de engenheiros, arquitetos e engenheiros agrônomos, complementada pela resolução do Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia n° 218 que atribui a emissão e responsabilidade técnicas de laudos única e exclusivamente a estes profissionais ou empresas constituídas, dirigidas e orientadas pelos mesmos, emite o presente Projeto de Cabo de Tirolesa, memorial de
cálculo e sugestões de fixação dos cabos nas suas extremidades para verificação estrutural dos elementos que os compõem. Índice 1. Objetivo Geral ..........................................................................................................................3 1. Objetivo específico....................................................................................................................5 3 Recomendações da CB 54 para Tirolesa..................................................................................6 3.1 Disponibilidades e quantidades............................................................................................6 3.2 Avaliação dos Riscos............................................................................................................6 3.3 Instalação..............................................................................................................................7 3.4 Coletivo para operação.........................................................................................................9 3.5 Montagem...........................................................................................................................10 3.6 Segurança............................................................................................................................10 4. Especificações dos Materiais conforme as normas e as recomendações............................11 4.1 Estrutura Metálica Rux Andaimes LTDA com dois Cabos de aço para TIROLESA........12 4.2 Cabo de segurança..............................................................................................................13 4.3 Ancoragens e estruturas de e....................................................................................15 5. Memorial de Cálculos.............................................................................................................21 5.1 Dados para vão de 100,5 metros para uma pessoa por tirolesa:.........................................21 5.1.1 Deformação plástica....................................................................................................24 6. es engastados na Torre do Elevador fixa a estrutura..............................................24 6.1 Análise estrutural dos es ...........................................................................................24 6.2 Resultados para e tesoura – Elementos finitos..........................................................25 7. Cálculo dos filetes de solda ....................................................................................................26 8. Recomendações para operação segura da Tirolesa.............................................................28 8.1 Conservação e manutenção..................................................................................................29 8.2 Coleta de dados do cliente...................................................................................................29 8.3 Conhecimento de riscos e responsabilidades.......................................................................30 9. Conclusão.................................................................................................................................31 10. Referências...........................................................................................................................34 11. Bibliografia............................................................................................................................35 12. Anexo A – Manilhas..............................................................................................................36 13. Anexo B – Deformação elástica para cabos........................................................................37 14. Anexo C – Verificação de fadiga no olhal – AWS D1.1 welded connection....................38 15. Anexo – D – Propriedades do tipo de junta a ser soldada.................................................39 16. Anexo –E – Normas de como realizar conexões em tubos................................................40 17. Apêndice A – desenho Técnico e (mm)....................................................................41 18. Apêndice B – Desenho Técnico e tesoura e cabos..................................................42 19. Apêndice – C –Projeto e Execução ART............................................................................43 20. Apêndice D – Desenho Técnico ...........................................................................................44 2
21. Apêndice E – Desenho Técnico ...........................................................................................45 22. Anexo F – Desenho Técnico Base concreto Rux - Estaiamento ......................................46
1. Objetivo Geral O presente trabalho vem atender a solicitação da empresa L.F.R.P. Cer. Comercio e Representações LTDA, CNPJ: 94506474/0001-53 no Endereço da Rua Atílio Supertti, n° 1430 conjunto 271, Bairro – Vila Nova POA, Cep: 91750-200 contato pelo telefone: 95564732, a fim de elaborar um projeto e um memorial de cálculo para duas linhas de cabos de aço com vãos a serem trabalhados de 95 metros espaçados em 80 cm projetados para uma pessoa com no máximo 100kg de massa, sendo os cabos fixados em duas estruturas metálicas (Viga I 6”) que fixam-se a estrutura treliçada da rux (elevador e andaimes da chegada) que por sua vez esta apoiada sobre uma base de concreto conforme projeto para estaiamento mostrado no Anexo A projeto desenvolvido pelo profissional Carlos Antônio crea n° 134303, sendo as estruturas treliçadas com 16 e 4 metros de altura respectivamente e estará montada no Balneário de Atlântida no municipio no Rio Grande do Sul.
Figura 1 – Ilustração da Tirolesa Para o desenvolvimento do trabalho, eu Carmelo Carlomagno Filho, Engenheiro Mecânico e de Segurança do Trabalho – CREA-RS 131410 irei apresentar a verificação do dimensionamento dos cabos de aço para uso de uma pessoa conectada aos equipamentos de tirolesa, como cintos, fitas e cordas considerando os esforços estáticos e dinâmicos combinados em função da movimentação das polias através dos cabos de aço. Para desenvolver os laudos, memórias de 3
cálculo e ART de Projeto e execução da tirolesa fixada a torre do elevador e da estrutura de andaimes (fabricante RUX andaimes LTDA, CNPJ:03.826.425/0001-42) foi desenvolvido pelo engenheiro Carmelo Carlomagno Filho ART 6223543, para os cálculos estruturais das torres RUX e desenho técnico para as fundações das bases destas estruturas o responsável técnico é Carlos Antônio Costa de Oliveira CREA – 134303, e montagem do conjunto completo tem como responsável técnico CREA sendo previsto que o elevador seguirá as Normas Regulamentadoras n° 12, 17 e 18 e a tirolesa a norma ABNT CB 54 e normas internacionais do ramo de turismo . A segurança é impedir o colapso da estrutura e possibilitar que a Tirolesa fique estável e que resistira ao esforço de 437kgf, sendo dividido em 2 polias uma em cada cabo de aço de 12mm de diâmetro onde o cliente sairá da torre do elevador a 16 metros de altura e descerá em plano inclinado de 95 metros lineares até chegar a estrutura de chegada que estará na altura de 4 metros aproximadamente, porém a ABNT/CB 54 e NR 18 diz que se faz necessário que o cabo de aço tenha um coeficiente de segurança acima de 5 e que se for utilizado como linha de vida deverá existir mais do que um cabo, assim sendo, estaremos contemplando as norma regulamentadora e a CB 54. Conforme ABNT CB 54 “Turismo de Aventura” a segurança no turismo de aventura envolve pessoas, equipamentos, procedimentos e as próprias empresas prestadoras dos serviços. Desta forma, uma abordagem sistêmica sobre os requisitos de serviços do produto de atividades de turismo de aventura é recomendável de modo a considerá-los sob seus diversos aspectos, isto é, completa-se esta abordagem com o uso das NBR 8221, NBR 6327, EN 12275, EN 366 e NR 18.
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1. Objetivo específico As organizações envolvidas com as atividades de turismo de aventura vêm procurando sistematizar e controlar as atividades de turismo de aventura, que são oferecidas como produtos turísticos, através de uma seqüência de serviços e ações planejadas, inclusive incorporando práticas de gestão da qualidade e gestão de riscos, de maneira a fornecer atividades de turismo de aventura de forma responsável e segura. Esta Norma estabelece os requisitos da operação relativos à segurança dos clientes e condutores para produtos turísticos com atividades de turismo de aventura que empregam técnicas verticais, sendo que as consideradas são cachoeirismo, rapel, tirolesa e escalada. O presente trabalho apresenta uma análise do comportamento mecânico quanto a esforços que estará sujeito os cabos de aços que servirão de TIROLESA para um corpo humano de massa máxima de 100kg que resulta em uma força resultante no cabo da TIROLESA de aproximadamente 437kg com as forças combinadas. A atividade principal é o deslizamento do cliente em uma linha aérea, ligando dois pontos afastados na horizontal ou em desnível, utilizando procedimentos e equipamentos específicos, sendo a metodologia de cálculo adotada baseada conforme (R. C. Hibeler, 1999, Mecânica Estática), dados de normas técnicas baseados conforme (NBR 6327 – Cabos de Aço para Uso Geral Requisitos Mínimos, ABNT CB 54 Turismo de aventura — Técnicas verticais — Requisitos para produto, NR 18 - Condições e Meio Ambiente de Trabalho na Indústria da Construção, NR 11 - Transporte, Movimentação, Armazenagem e Manuseio de Materiais, Belgo Bekaert Arames LTDA –CIMAF- Manual Técnico 2007, Guia de Suprimentos Industriais Ferramentas gerais 2008) entre outros. Os
elementos
utilizados
serão
descritos
abaixo
tanto
geometricamente
como
construtivamente, a fim de caracterizá-los. Com base nestes dados realizaremos análise estrutural dos mesmos, tendo como premissa o atendimento quanto às normas e as leis da física, mecânica de sólidos e de segurança vigentes nesta data.
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Recomendações da CB 54 para Tirolesa
3.1 Disponibilidades e quantidades Recomenda-se que a organização disponha de 100% do equipamento de segurança individual necessário para a realização da atividade, neste item a organização estará disponibilizando 6 equipamentos completos. Todos os clientes em área de risco devem estar completamente equipados e orientados sobre os riscos que envolvem este esporte. Quando se considerar o uso de sistema de retorno de equipamentos, deve haver condutores que sejam responsáveis por isto e que não estejam envolvidos com a segurança da atividade. 3.2 Avaliação dos Riscos Para o cliente há riscos físicos (frio, calor) e de ergonomia (postura) e de acidentes (queda, batida, esmagamento e morte). •
Para o risco de frio e calor será verificado se o usuário da tirolesa esta vestido com roupas adequadas e calçado ou chinelo fechado e o uso dos epis.
•
Para o risco ergonômico será usado cinto tip abdominal em poliester e colete tipo asa delta que foram desenvolvidos conforme leis vigentes.
•
Para riscos de acidentes as medidas de controle serão a verificação dos equipamentos e registro das inspeções nos livretos disponibilizados pelos fabricantes dos equipamentos de turismo e no livro do elevador relatando a orientação e a qualidade e certificação dos utensílios utilizados para a prática da Tirolesa. Para os riscos de frio
Devem ser estabelecidos e mantidos planos e procedimentos de emergência com a istração do evento Planeta Atlântida para que se ocorrer uma emergência as ações que devem ser tomadas e disponibilizadas pelo empreendedor do evento e o serviço de emergência local para o resgate e salvamento, para isto pode-se e deve-se usar o SAMU (pelo telefone 192). Esses planos e procedimentos devem incluir a previsão de ações a serem executadas e as informações necessárias, de acordo com os eventos previstos e o inventário de perigos e riscos avaliados. Deve haver disponibilidade do equipamento necessário para resolver as situações de emergência sem que se coloque em risco a integridade física do cliente e o seu patrimônio. São fatores determinantes para dimensionar a quantidade de equipamento necessário os perigos e
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riscos inventariados, número de pessoas envolvidas no evento, a possibilidade de acionamento de ajuda externa, meios disponíveis e o tempo de reposta. 3.3 Instalação A operação deve ser realizada utilizando, minimamente, os seguintes equipamentos: a) mosquetões para carga mínima de40kN e 30kN cada, que atendam à EN 12275 para utilização nos pontos principais de carga conforme pode ser visto na figura 2;
Figura 2 – Mosquetões a serem utilizados b) Anel de Fita tubular de poliéster com resistência a ruptura acima de 22kN, certificação UIAA 104:2004 – Fitas como pode ser visto na figura 3.
Figura 3 – Anel de fita conquista e ultra safe. 7
c) Cinto abdominal, deve ser feito o teste de suspenção antes de utilizar, EM 12277 UIAA 105:1998 conforme pode ser visto na figura 4.
Figura 4 - Cinto abdominal “cadeirinhas” d) polias que atendam à EN 12278 com resistência a ruptura de 25kN conforme pode ser visto na figura 5;
Figura 5 - Polia Twister
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e) Capacete de escalada e montanhismo com CA aprovado pelo TEM e palas normas de ensaio do INMETRO conforme pode ser visto na figura 6;
Figura 6 – Capacete Montana f) corda ou cordas de no mínimo 11 mm tipo A que atenda à EN 1891. A extensão da(s) corda(s) deve ter o comprimento suficiente para cobrir duas vezes a distância entre as ancoragens, sem emendas; g) cordas de no mínimo 10 mm tipo A que atendam à EN 1891, com comprimento suficiente para o o seguro ao início da atividade, quando for necessário. 3.4 Coletivo para operação A operação deve ser realizada utilizando, minimamente, os seguintes equipamentos: a) uma corda extra com comprimento maior que o da tirolesa, de no mínimo 10 mm de diâmetro tipo A, que atenda à EN 1891; b) anéis de fita ou de corda de acordo com a EN 565, EN 566, EN 892 ou EN 1891, de acordo com as respectivas características do material utilizado, em quantidade necessária para as ancoragens naturais e para uso em situações adversas; c) mosquetões diversos com trava de acordo com a EN 12275; d) proteções de corda quando necessário; e) estojo de primeiros-socorros; 9
f) polias para a tirolesa que atendam à EN 12278. 3.5 Montagem A instalação deve ser efetuada utilizando-se sistema redundante. O sistema redundante consiste pelo menos em dois conjuntos independentes: de corda, polias e respectivas ancoragens. ite-se que o ponto de ancoragem, quando se tratar de ancoragem à prova de bomba, seja comum a ambos os conjuntos no sistema redundante. Ambos os conjuntos devem ar independentemente os esforços previstos para operação da tirolesa. As duas cordas devem ser montadas paralelas, mas não necessariamente devem funcionar sob tensão. O sistema deve ser testado com peso morto de 100 kg antes da operação. Este procedimento deve avaliar a segurança das estruturas de e e ancoragem, o sistema de frenagem, a deformação excessiva, a obstrução e os movimentos pendulares ao longo do percurso da tirolesa, definição da distância a ser percorrida, velocidade atingida e velocidade no ponto de chegada. 3.6 Segurança Orientação sobre as condutas e atitudes do cliente relacionadas à segurança na realização da atividade, tais como: • não colocar as mãos na polia ou na corda; • não virar de cabeça para baixo; • não mexer nos equipamentos individuais de segurança;
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4. Especificações dos Materiais conforme as normas e as recomendações • Cabos de aços para Tirolesa certificado INMETRO/ABNT 6327 Alma de aço, classe 6x19, categoria 1770kN e carga de ruptura 90,7kN e diâmetro de 12mm. • Cabos de aço para estaiamentos certificados INMETRO/ABNT 6327 alma de aço, classe 6x19, categoria 1770 kN e carga de ruptura de 50,1 kN e diâmetro de 3/8” (9mm). • Polia
dupla,
em
aço,
para
uso
em
tirolesa
e
sistemas
de
carga.
Montada sobre rolamentos desenvolvidos para polias de alta carga e rotação, apresenta vedação através de anéis externos e graxa, específicos para altas rotações. Os rolamentos e o sistema como um todo foram dimensionados para ar grandes cargas e altas velocidades. Podemos considerar como velocidade máxima para a polia TWISTER o valor de 28 m/seg em condições normais, o que equivale a aproximadamente 100 km/h. Material - Placas: aço inox, Roldanas: aço inox extra duro, Eixos: aço inox extra duro, Sistema de rolagem: rolamento auto-lubrificado - (não há necessidade de lubrificação extra), Diâmetro interno das roldanas: 47 mm e Peso polia de aço: 762 g, carga de ruptura acima de 30kN e C.A com data vigente. • Cadeirinha para rapel com perna e cintura ajustáveis, deve-se levar em conta que deveremos utilizar em conjunto com a cadeirinha o cinturão peitoral com qualidade EN12277 e CA aprovado no Brasil e em dia (Tamanho Ajustável: regulagem da cintura de 50 a 120cm, regulagem das pernas de 30 a 74cm).
• Fita tubular, Dimensão de 1,2m, Resistência a ruptura de 22kN, Fita de anel para escalada, fabricadas em poliéster de alta tenacidade, maleável e com excelente resistência à abrasão. • Capacete de Segurança, tipo III classe A, injetado em polipropileno, com uma nervura central, com seis orifícios de 12ml de diâmetro nas laterais do casco, sendo três de cada lado, dotados de suspensão composta de duas fitas de poliéster, com regulagem de tamanho feita através de ajuste simples com velcro, fixadas ao casco através de 04 (quatro) rebites, tira absorvedora de suor confeccionada em neoprene e jugular confeccionada com fitas de poliéster com três pontos de ancoragem na parte interna do casco. O modelo escolhido deverá estar com o CA aprovado no Brasil e em dia. • Mosquetão e conectores deverão ter dupla trava no mínimo e carga de ruptura acima de 30kN, MOSQUETÃO "D" AÇO - Mosquetão em aço, formato D clássico, abertura de 11
gatilho de 21mm. Modelo conforme fabricante e deverá ar as seguintes resistências Tração vertical fechado = 50KN, Tração vertical aberto = 12kN e tração horizontal 10kN Deverá ser fabricado conforme EN 12275 e com CA aprovado no Brasil e em dia. • Absorvedor de energia com carga de ruptura acima de 30kN • Esticador com carga de ruptura acima de 34kN no mínimo. • Conectores de ancoragem carga de ruptura acima de 32kN no mínimo com laço de segurança conforme Apêndice B. • Auto-Seguro Dispositivo de segurança, conectado ao ponto de fixação da cadeirinha e conectável a um ponto de segurança, confeccionado de cordas ou fitas, com uma ou mais pontas e mosquetões nas extremidades. 4.1 Estrutura Metálica Rux Andaimes LTDA com dois Cabos de aço para TIROLESA Os cabos de aço da Tirolesa, também denominado cabo “guia” é o elemento no qual o instrutor irá fixar o cinturão tipo paraquedista modelo conquista e ou ultra safe ou cadeirinha para rapel por meio de mosquetões a polias simples móvel modelo 40kN e 30kN que após verificar a segurança dos equipamentos e da pessoa a mesma irá descer pelo cabo através deste equipamento até o ponto inferir a uma distancia de 95 metros lineares da saída . O contato da empresa RUX será com o eng° Carlos Antônio o qual em contato por e-mail (apêndice) obteve-se as informações pertinentes a resistências dos materiais e também reei a Rux o esforço no cabo de aço, para que sejas dimensionado na estrutura do elevador a fixação de uma viga I 6” dupla (3/16” x 100 x 152) capaz de resistir aos esforços combinados da tirolesa e do elevador conforme manual e memorial de cálculo. Na figura 7 é mostrada o desenho da estrutura de saída e chegada, desenvolvido pelo setor de engenharia da RUX.
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Figura 7 – Projeto RUX para as torres Na figura pode verificar uma vista lateral da torre do elevador com as posições das bases de sustentação (concreto).
Figura 8 – Torre do Elevador – Projeto Rux 4.2 Cabo de segurança O cabo de Tirolesa será composto de 2 cabo de aço, diâmetro de 12mm, com alma de aço, categoria 1770, classe 6 x 19, com carga de ruptura que pode variar de fabricante para fabricante, sendo que pela tabela C.7 da NBR6327 será usado este valor como referência dos cálculos. Para esta situação se faz necessário o uso de um tensionador homologado para coeficiente de segurança 5 para dar uma pré tensão nos cabos, com carga de ruptura acima de 3450 kgf no
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mínimo. Nas extremidades dos cabos usar sapatilhas pesadas de mesma bitola dos cabos padrão Cimaf, utilizam-se três clipes pesados de mesmo diâmetro para cada um dos cabos adotados, o detalhe para esta amarração esta na figura 9 abaixo.
. Figura 9 – Aplicação de grampos no cabo φ X Na figura 10 esta mostrado como se deve fixar os prensa cabos nos cabos, deve-se seguir esta recomendação.
Figura 10 – Exemplo para aplicação de grampos no cabo φ 1/2 ”
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4.3 Ancoragens e estruturas de e O operador deve assegurar que as ancoragens, estruturas de e e eventuais montagens necessárias estejam em plenas condições de uso. Sistematicamente, deve haver uma inspeção das ancoragens, estruturas de e e eventuais montagens utilizadas. A periodicidade deve ser estabelecida de acordo com as condições de uso, clima e características geológicas. Os resultados da inspeção devem ser registrados em livro numerado, manual do elevador e livretos distribuídos pelos fabricantes dos produtos de montanhismo e tirolesa.. Deve ser observada a ABNT NBR 54:003.09-002, como referência para a montagem de ancoragens segundo a necessidade de cada atividade. A situação prevista foi solicitada pelo contratante para dimensionamento do cabo e a correta opção para ancoragem do mesmo na estrutura metálica “Torre do Elevador” e Torre inferior sendo a estrutura metálica conforme os projetos em anexo F e Apêndice D e E desenvolvidos pela RUX ANDAIMES LTDA e seus laudos desenvolvidos pelo engenheiro mecânico Carlos relatado anteriormente. A configuração da estrutura inferior que serão de cabo de aço de 12mm como mostra desenho abaixo.
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Figura 11 - Exemplo de ancoragem parte inferior - Vistas laterais A torre do elevador servirá como ponto de ancoragem de uma das pontas dos cabos da tirolesa, onde eles estarão fixados em uma viga metálica perfil I (6” x 3” x ¼”) com comprimento de aproximadamente 2500mm e a mesma será estaida independente da torre do elevador para resistir aos esforços do elevador, vento e tirolesa. Conforme figura 3, os cabos de estaimentos e os cabos da tirolesa após saírem da travessa em direção ao solo estarão fazendo um ângulo de 45° a 60° e deverão estar fixados por meio de esticadores ou manilhas pesadas em blocos estáticos que serão deixados nas posições readas pela empresa RUX ao setor de engenharia do Evento Planeta Atlântida. Estes es deverão resistir no mínimo a 30kN cada ponto de fixação os que serão de cabos de aço e de dois estaiamentos do nível superior do perfil duplo U por meio de olhais soldados na estrutura VIGA do Elevador, que foi dimensionada e calculada pela RUX como mostram os memoriais de cálculo da RUX em anexo.
Figura 12 – Torre do elevador – Estaiamento e posição da viga da Tirolesa Há sugestões também para ancoragem dos cabos a estas estruturas que estão no apêndice C, que nos mostra que para cada cabo de aço da linha de vida deverá existir um esticador e um cabo contra falhas fixando a linha de vida a estrutura metálica, como usaremos para dimensionar a linha de vida 2 cabos de aço teremos em cada ponto de ancoragem 2 cabos contra falhas, 4 manilhas e 2 esticadores. 16
Caso seja modificada a estrutura da base, isto é não cumprindo o que esta em projeto será de conta e risco do executor da obra de concretagem da base contratado pelo empreendedor do evento Planeta Atlântida RS, pois é do conhecimento desta empresa das necessidades para as estruturas da tirolesa seguirem o modelo de estabilidade. Porém o cliente deverá escolher a melhor configuração, pois as duas são válidas, o coeficiente de segurança será adotado o valor 5 isto é, conforme NR 18.16.2.1 As figuras 13 e 14 mostram as posições que deverão ser fixados os estaiamentos das vigas I, tanto para a torre do elevador como para a torre de chegada. Estarão em anexo os projetos dos estaiamentos.
Figura 13 – Fundações para o estaiamento Torre do Elevador
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Figura 14 – Vista superior dos estaiamentos da viga da Tirolesa A figura 14 mostra uma opção de ancoragem semelhante a paraboltes concretados juntamente com o bloco para resistir a uma tensão de 18kN (1800kg) com um arco de diâmetro de 100mm (em vermelho).
Figura 15 – Opção de parabolt junto ao bloco de estaiamento Torre do Elevador 18
A figura 16 mostra as posições do estaimento da torre de chegada.
Figura 16 – Projeto para estaimento da torre de chegada.
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A figura 17 mostra uma visão ampla do Evento Planeta Atlântida e nela esta localizada a tirolesa.
Figura 17 – Visão superior do Evento Planeta Atlântida
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5. Memorial de Cálculos Poderá haver divergências quanto à conexão da pessoa ao cabo, porém irei me basear que o indivíduo irá se conectar aos cabos através dos equipamentos descritos no capitulo 3 (três) deste trabalho, sendo considerado que haverá apenas uma pessoa de no máximo 100 kg de massa conectado na tirolesa de 2 cabos. Para determinar a tensão no cabo irá se usar a premissa de cabos sujeitos a cargas concentradas conforme Hibeler (1999), isto é, quando um cabo de peso desprezível a várias cargas concentradas e que assume a forma de vários segmentos de linha reta, a tensão exercida no cabo será calculada pelas equações de equilíbrio de forças e de momento e o peso dos cabos desprezados, tendo em vista seu valor baixo em comparação às cargas a serem adas. Ao derivarmos as relações necessárias entre as forças atuantes no cabo e suas inclinações, itiremos que o cabo é perfeitamente flexível e terá o mesmo comprimento depois de aplicada a carga respeitando um alongamento de 0,25% conforme manual técnico belgo (2007). Usaremos o teorema de Pitágoras para relacionar os comprimentos do cabo antes e após o esforço e o ângulo. Por comparação, a tração máxima no cabo ocorrerá sempre no segmento onde houver maior inclinação (α), se faz necessário que qualquer segmento do cabo do lado esquerdo a componente horizontal T.cos α seja igual a Ax. 5.1 Dados para vão de 100,5 metros para uma pessoa por tirolesa: Material empregado : cabo de aço com alma de aço conforme NBR 6327 tabela C.7 Classe 6 x 19 Categoria 1770 Diâmetro 12mm x 2 (cabos) Carga de ruptura 90,7 kN = 9070 kgf, sendo 2 cabos = 18140 kgf OBS1 : Conforme tabela “Médias de altura e peso da população” na base de dados do IBGE 2008/2009 no seguinte endereço eletrônico do IBGE e é de 61kg para o peso médio dos homens entre 18 e 65 anos, sendo assim, iremos calcular um peso de uma pessoa para 100 kg, margem de 40% a mais no peso. OBS2 : A aceleração da gravidade conforme texto do instituto de física da UFRGS, pode variar na região de Porto alegre entre 9,79 até 9,83m/s². Flecha ou deslocamento na vertical 3,43 metros (alongamento de 0,0025) 21
Carga atuante massa de 100 kg por trabalhador H= 0 m (talabarte) + 3,43m = 3,43m Carga dinâmica 100 kg x 9,83 m/s² x 3,35m = 329 kgf Carga total = Q =329 + 100 = 429 kgf
Figura 18 – Diagrama de corpo livre Ax = ? Bx = ? Q = 429 kgf
Ay = ? By = ?
∑Fx = 0
- Ax + Bx - Tx= 0
∑Fy = 0
Ay + By - Q = 0
Ay + By = Q
substituindo
- Ay.95m + Q.47,5m = 0
Ay = 214,5 kgf
então :
By = (437- 218)kgf By = 214,5 kgf Tabela 1 – Cálculo das reações
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Figura 19 – Diagrama de corpo livre para calculo da tensão Ângulo α por relações trigonométricas tem-se : Arc Tg 3,35 m/ 47,5m = α = 4,04° Tx = T.cos α
Ty = T.sen α
∑Fx = 0
- Ax + Tx = 0
∑Fy = 0
Ay - Q + Ty = 0
então :
429 kgf – 214,5 kgf + Ty = 0
Ax = Tx = Bx
Ty = 214,5 kgf Como : Ty = T.sen α
T = 3074 kgf
Tx = T.cos α Tx = Ax = Bx = 3081 kgf Tabela 2 – Cálculo da tensão no cabo e das reações horizontais
Tensão = 3081 kgf Coeficiente de segurança = 18140 kgf / 3081 kgf = 5,88 Como por recomendação da norma é necessário a carga de ruptura ser maior que 5 vezes a carga aplicada o primeiro vão 5 metros poderá ser montado. 23
5.1.1 Deformação plástica A verificação quanto a deformação elástica do cabo de aço, conforme catálogo técnico do fabricante Belgo Bekaert Arames Ltda (cabos Cimaf) através do manual técnico editado em maio 2007 que salienta que um cabo submetido a uma tensão correspondente a 1/5 de sua carga de ruptura irá deformar elasticamente entre 0,25% a 0,5%, sendo assim, como o caso em questão é de grande complexidade achar os valores corretos iremos sempre zelar pela segurança escolhendo o pior caso. dL = Deformação elástica P = carga aplicada L = comprimento com alongamento E = Modulo de elasticidade, 10000 kgf/mm² (anexo B) F = Fator de multiplicação que varia em função da construção do cabo (anexo B) d = diâmetro A = F x d² = 0,395 x 12² x 2 = 113 mm² ∆L = (P x L) / (E x A) = (3081 kgf x 47500 mm) / (10000 kgf/mm² x 113 mm²) ∆L = 129,5 mm Assim sendo, o alongamento é de 0,13% do comprimento original do cabo, valor este que esta nos mostrando que este cabo esta dentro dos critérios de segurança. Para o elemento tensionador do cabo esta abaixo o cálculo do coeficiente de segurança; carga de ruptura 3450 kgf, Ax = Bx = 3081 kgf temos que coeficiente é 3450 / 3081 = 1,12 isto é deve-se respeitar o valor de 3450 kgf para o esticador e deve-se usar mais um esticador e ou adquirir uma equipamento ou dispositivo que tenha um valor de resistência a ruptura maior com coeficiente de segurança no mínimo de 5, e também usar uma talha de corrente com alavanca para pré tracionar os cabos, sendo a mesma certificada para 10000 kgf seria mais eficaz, porém deve-se fazer a fixação de um laço duplo na estrutura e o cabo de aço também como pode ser visto no Apêndice B.
6. es engastados na Torre do Elevador fixa a estrutura 6.1 Análise estrutural dos es
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Nos pontos A e B a estrutura será engastada por meio de ligação parafusada nos tubos da torre do elevador e de chegada. A massa aproximada da estrutura amarela abaixo é de 15 kg para o e e de aproximadamente 45 kg para a viga I .
Figura 20 – Modelo em chapa e barra rosqueada 1” e em Viga C alma 6.3mm Rux Andaimes Deve-se fixar os es A, B e C da Viga I nas torres Rux, dando o torque de 240Nm em cada porca de uma polegada 1” usando a contra porca para dar mais uma segurança. No ponto A é nos tubos da RUX e no ponto B deve-se fixar os cabos entre as duas vigas I da torre do elevador e seus estaiamento em direção a fundação conforme Anexo F. Por fim os pontos C serão usados para fixar os cabos da tirolesa. 6.2 Resultados para e tesoura – Elementos finitos A estrutura foi solicitada a uma carga de 3081 kgf de tração a temperatura de 50°C e resistiu conforme a tabela abaixo, que indica mais informações relevantes como, tensões nos membros, esforços nos nós, deformação e ainda poderia nos indicar um perfil ainda menor pelo fator de segurança ter ficado em 3 na zona plástica, isto é, não precisamos chegar a um limite muito estreito para isto visto que trabalharemos com vidas humanas.
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Figura 21 – Análise dos resultados no software Analisys 2.04 em Elementos finitos Os tubos da torre do elevador e da estrutura da chegada da tirolesa resistiu ao esforço solicitado.
7. Cálculo dos filetes de solda Deve-se usar apenas eletrodos classe E7018 para fazer a ligação dos elementos estruturais (tubos) e chapas respeitando as descrições nos Anexos e Apêndices deste trabalho. Para soldar o olhal na chapa plana e esta nos tubos que servirão de estrutura, estou me baseando pelo método simples da BS 5950, considerando a resistência do metal de solda e em soldas de filetes independentemente das direções das solicitações a componente de todas elas deverá ser considerada como cisalhamento.
Figura 22 – Resultados pela norma BS – filete de 5 mm 26
Para testar o filete pelo método de cisalhamento, usou-se um filete de largura 5mm x 5mm, assim sendo, o resultado foi: Momento = P . e = 29kN x 38mm = 1,1x10^6Nmm Qy = P/(2.L) = 121N/mm Qx = M/(2.(L²/6))= 229,2 N/mm Q = 259,14 N/mm Fw = resistência escoamento aws E70XX = 393MPa Aw = tw . lw = 0,707 . 5mm . 5mm = 17,675 Tensão de compressão por MS FILETE φ Rn = 0,75 . 0,6 . Aw . fw = 3483N/mm > 259,14N/mm Arame E7018 4 mm², então S máximo = 9mm e cordão de solda de calculado S = 5 mm e t = garganta = 0,707.S = 3,53mm, assim sendo, por segurança irmos utilizar Smin = 8mm e tmin= 5.65mm em todas as soldas a serem realizadas, seguindo as especificações dos anexos e apêndices quanto a chanfros, corrente de soldagem e preparação do material antes da soldagem. A montagem dos es e linhas da tirolesa é de responsabilidade da empresa contratada para montagem, onde há capacidade técnica para o trabalho específico com acompanhamento e ART de profissional legalmente habilitado e deverá ser anexada no fim deste trabalho assim que começar os trabalhos no local do evento.
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8. Recomendações para operação segura da Tirolesa Os materiais, produtos desenvolvidos no projeto bem como a execução dos serviços com a Tirolesa deverá ser planejado e fornecido de maneira que a segurança dos clientes, condutores e pessoal envolvido no fornecimento do produto e que estejam expostos a riscos seja assegurada. O responsável pela operação deve: a) assegurar que os condutores atendam aos requisitos de qualificação definidos nesta Norma; b) manter registro da manutenção das competências dos condutores; c) assegurar que todo serviço contratado a terceiros, que afete a qualidade e segurança do produto turístico, atenda aos requisitos desta Norma e outros que a própria organização estabeleça; d) assegurar-se de maneira planejada que os recursos e meios necessários para a realização da atividade que impactam a segurança estejam disponíveis no momento e local previstos; e) respeitar as limitações de uso e os instrumentos de gestão existentes para o ambiente visitado; f) adotar os planos de uso e zoneamento ecológico disponíveis quando o atrativo estiver em unidade de conservação –(UC), ou em áreas com alguma categoria de restrições ambientais; g) assegurar que sejam disponibilizadas informações necessárias ao processo de tomada de decisão antes da formalização da compra, atendendo aos requisitos da ABNT NBR 15286. De acordo com as características do local da operação e do próprio produto turístico oferecido, o estabelecimento do número máximo de clientes por operação deve ser considerado. No planejamento e operação do produto devem ser adotadas as práticas ambientais e sociais responsáveis, como, por exemplo, as recomendações consagradas para conduta consciente em ambiente natural. Quando disponível, o planejamento da operação do produto deve levar em conta a capacidade de carga do atrativo onde se realiza a atividade. Para produtos desenhados para crianças, a idade mínima do cliente deve ser de 15 anos. Caso a organização ofereça produtos turísticos para crianças menores de 15 anos ou para clientes com necessidades especiais, este produto não esta possibilitando a segurança exigida, assim não se recomenda o uso com pessoas que se enquadram neste requisito. Esses produtos podem requerer profissionais, equipamentos e condições específicas diferentes dos previstos neste trabalho. As medidas adotadas devem ser validadas, justificadas tecnicamente e documentadas.
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O planejamento da operação deve levar em consideração o seguinte para determinar a disponibilidade de equipamentos: a) número de clientes em área de risco; b) sistema de retorno dos equipamentos; c) aspectos de segurança, especialmente os necessários para auto-resgate; d) tamanho dos grupos; e) necessidade de equipamentos sobressalentes, de acordo com histórico de uso. Os clientes não podem utilizar equipamentos que não sejam devidamente inspecionados e autorizados pela organização. 8.1 Conservação e manutenção A organização deve assegurar que os equipamentos em utilização estejam em condições de uso. Deverá implementar e manter um procedimento de inspeção periódica e sistemática, visando a manutenção preventiva e corretiva. Este procedimento deve contemplar todos os equipamentos utilizados na operação, incluindo os equipamentos dos condutores. Este procedimento deve estar documentado através de registro das verificações efetuadas. Este procedimento deve incluir uma inspeção visual e tátil antes do uso. 8.2 Coleta de dados do cliente A organização deve contar com informações de cada cliente. Estas informações devem conter no mínimo: a) nome; b) telefone para contato; c) documento (F, carteira de identidade ou aporte); d) contato para caso de emergência; e) condições de saúde ou médicas específicas, como, por exemplo, relacionadas a alergias, cirurgias, diabetes, epilepsia, problemas cardiovasculares, articulares, ósseos, musculares, de depressão, fobia, euforia ou gravidez; f) medicamentos em uso; g) se o cliente é maior ou menor de idade. Neste último caso, informar se é menor de 12 anos.
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8.3 Conhecimento de riscos e responsabilidades A organização deve apresentar ao cliente um documento em que esclareça quais são os riscos e as responsabilidades inerentes à realização daquela atividade. Recomenda-se que o responsável pela operação ressalte o papel da autoridade do condutor na realização da atividade. A organização deve manter registro deste procedimento. Em hipótese alguma as pessoas poderão utilizar a tirolesa com objetos, utensílios de moda, carteiras, copos e garrafas.
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9. Conclusão Os cálculos desenvolvidos consideram todas as peças e órios em seus perfeitos estados de conservação e manutenção. Este trabalho se faz necessário para a linha de Tirolesa que será utilizada pela empresa Contratante durante o evento Planeta Atlântida na cidade de Florianópolis em SC. Neste trabalho ainda esta sendo dado as instruções que estão relacionadas no âmbito da engenharia e Segurança do trabalho. Pode-se dizer que são instruções pertinentes para trabalho em altura, pois emitiu-se uma anotação de responsabilidade técnica “ART nacional” n° (crea-rs) que da e legal a linha de Tirolesa, isto é, se neste caso se fará necessário itens como absorvedor de energia,, indicador de tensão e polias específicas para os cabos duplos. A implantação, execução, montagem e fiscalização do sistema são de responsabilidade do contratante (NR 18.13.12.23). A não observância da carga limite da estrutura calculada junto a isto o limite descrito pela empresa RUX Eng.ª carlospelo Engenheiro Sergio Selistre relatando que o Eng. Responsável pelo projeto chama-se Alexandre Henrique Casales Arvins (CREA RS080658) onde os nós das treliças am o peso de 1 cliente pendurados. Qualquer modificação no sistema, os cálculos acima deverão ser refeitos, invalidando este memorial de cálculo. O que posso dizer a respeito das linhas de vida para duas pessoas é que são muito perigosas, pois os esforços estão muito próximos ao limite dos esticadores, sendo que os vãos de 15, 20 e 30 metros deverão ser usados esticadores com resistência a tração maior que 4500 kgf. Os es deverão ser engastados nas treliças como havia comentado anteriormente assim sendo, deve-se ter cuidado em aparafusar corretamente as barras rosqueadas nas flanges, para o ensaio de engaste calculado foi e deverá ser adotado as seguintes materiais, flange aço carbono espessura da chapa ½” com as dimensões que descrevem os apêndices A, B, C, D e E. endo que deverá ser usada a barra rosqueada de aço carbono com resistência acima de 5.8 e porcas e contra-porcas autotravantres em cada uma de suas faces totalizando por flange 16 porcas. Ficando a critério da contratante escolher a melhor configuração do sistema de linha de vida para ser implantado no evento. Deve ser observado que o esticador ideal seria o de bitola de 1” e carga de ruptura 3450 kgf e também seria ideal trabalhar com um peso máximo para o trabalhador de 100 kgf. Eu gostaria também de aconselhar a observância durante a montagem da linha de Tirolesa os seguintes itens; NR18- O parágrafo 18.18.4 diz que é proibido o trabalho e atividades em telhados em caso de 31
ocorrência de chuvas, ventos ou superfície escorregadias. NR18 – O parágrafo 18.18.5 diz que para execução dos trabalhos se faz necessário a inspeção e a elaboração de relatório de permissão de trabalho. Inspeção Periódica (NR18.13.12.17): A freqüência das inspeções deve ser determinada por uma pessoa qualificada e deve estar baseada em alguns fatores tais como: a expectativa de vida do cabo determinada pela experiência anterior ou em instalações similares, agressividades do meio ambiente, relação entre a carga usual de trabalho e a capacidade máxima do equipamento e freqüência de operação a trancos. Qualquer dano no cabo que resulte em perda significativa da resistência original deverá ser registrado e considerado o risco implicado na continuidade do uso do cabo, tais como: Redução do diâmetro do cabo devido à deterioração da alma, corrosão interna/ externa ou desgaste do arames externos; Corrosões acentuadas ou arames rompidos junto aos terminais; Terminais mal instalados, desgastados, tortos, trincados ou com corrosão acentuada; Cuidados Especiais NBR 13543, NBR 4309 (anexo D e E) e WAHSA Technical Guidance. Devem ser tomados cuidados especiais para se inspecionar trechos de ancoragem e do cabo que possam sofrer deterioração muito rápida, conforme segue: Trechos em contato com sela de apoio, polias equalizadoras ou outras polias onde o percurso do cabo é limitado; Trechos sujeitos a flexões alternadas; Trechos do cabo que normalmente ficam escondidos durante a inspeção visual, tais como as partes que ficam sobre as polias; Para que se possam ter dados para decidir o momento adequado da substituição de um cabo de aço, deve ser mantido um registro de toda inspeção realizada. Neste registro deverão constar os pontos de deterioração listados anteriormente. Substituição do Cabo: Desgaste igual ou superior a um terço do diâmetro original do arame externo individualmente; Qualquer dano que resulte em uma distorção do cabo, como dobra amassamento ou gaiola de arinho; Qualquer evidência de dano por alta temperatura; A Fixação dos cabos de aço nos pontos de ancoragem deve ser feito por meios de manilhas de aço forjado, esticadores tipo manilha x manilha, Laços de cabos como na figura abaixo para proteção dos cantos vivos.
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Figura 23 – laço em torno de tubo bipartido que protege contra cantos vivos Preferir usar sapatilhas pesadas para a respectiva bitola do cabo de aço. Usar o mínimo de presilhas (clipes) para os cabos de aço conforme a figura 1. Usar presilhas pesadas com seus respectivos tamanhos para os cabos de aço. Para cada cabo da tirolesa a mesma será constituída de cabos que terão as seguintes dimensões: • 18 metros, inicio na micro estaca do solo até estrutura da torre do elevador (Viga C RUX) • 95,5 metros, início do vão entre as duas vigas C da Rux uma na torre do elevador e outra na torre menor na chegada. OBS: as vigas serão soldadas nas estruturas tubulares da rux além de serem contraventados na estrutura por barras de fixação e estais de cabo de aço de ½” conforme figuras 6, 7, 8, 9, 10 e 11. • 5 metros, inicio viga C Rux inferior e micro estaca solo.
Viamão, 14 de Janeiro de 2012 _______________________________ Carmelo Carlomagno Filho Engenheiro Mecânico e de Segurança do Trabalho Engenheiro de Segurança – Crea/RS 131410
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10. Referências FERNANDO LANG DA SILVEIRA. DETERMINANDO A ACELERAÇÃO DA GRAVIDADE, Material didático, Instituto de Física/UFRGS NBR 6327 – Cabos de Aço para Uso Geral Requisitos Mínimos. ABNT, 2006 NR 18 - Condições e Meio Ambiente de Trabalho na Indústria da Construção. 2009 NR 11 - Transporte, Movimentação, Armazenagem e Manuseio de Materiais. 2009 NBR 13752 – Perícias de engenharia na construção civil. ABNT, 2006 NBR ISO 3108 – Cabos de aço para uso geral, determinação de carga de ruptura real, ABNT, 1998. NBR 13541 - Movimentação de Carga - Laço de Cabo de Aço – Especificação. ABNT, 1995. NBR 13543 - Movimentação de Carga - Laço de Cabo de Aço - Utilização e Inspeção). ABNT, 1995. NBR 4309 – Guindastes, Movimentação de Carga - Laço de Cabo de Aço - Utilização e Inspeção). ABNT, 1998. CB 54 - Turismo de aventura — Técnicas verticais — Requisitos para produto CATÁLOGO da Indústria Metálica Ricardo C. F. e Luis Claudio S. C. - Inspeção em linhas de Ancoragem –XXI Congresso nacional de ensaios não destrutivos, 2002. BELGO BEKAERT ARAMES LTDA –CIMAF. Manual Técnico 2007
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11.
Bibliografia
HIBELER, R.C. Mecânica Estática, 8° Ed. Rio de Janeiro: LTC, 1999. GUIA DE SUPRIMENTOS INDUSTRIAIS FERRAMENTAS GERAIS. Palloti, 2008 MACHADO, I.G. Soldagem e técnicas conexas, Ed. Pallotti:LS&TC, 1996 PESO MÉDIO DO TRABALHADOR, Época - Págs. 82 a 88 - Edição 367 – 2005. BS 5950-1:2000 - Structural use of steelwork in building. Code of practice for design. Rolled and welded sections BS EN 10025-1:2004 - Hot rolled products of structural steels. General technical delivery conditions AWS – American Welding Society – D1.1 2004_Structural_Welding_Code_-_Steel
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12. Anexo A – Manilhas
Fonte: Neade Indústria e Comércio de Produtos para Elevação e Movimentação de Cargas
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13.Anexo B – Deformação elástica para cabos Trabalho do professor Dr. Francisco José de Almeida da Escola de Engenharia de Piracicaba SP.
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14.Anexo C – Verificação de fadiga no olhal – AWS D1.1 welded connection
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15. Anexo – D – Propriedades do tipo de junta a ser soldada
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16. Anexo –E – Normas de como realizar conexões em tubos
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17. Apêndice A – desenho Técnico e (mm) Barra rosqueada 1” Aço Chato 3” x ½” Semi círculo (olhal) #1/2” A36
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18.Apêndice B – Desenho Técnico e tesoura e cabos
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19. Apêndice – C –Projeto e Execução ART
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20.Apêndice D – Desenho Técnico
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21.Apêndice E – Desenho Técnico
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22. Anexo F – Desenho Técnico Base concreto Rux - Estaiamento
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Solicitante L.F.R.P. CER. Comercio e Representações LTDA CNPJ: 94506474/0001-53 Endereço: Rua Atílio Supertti, 1430- conj 271 Bairro – Vila Nova POA Cep: 91750-200 Fone: 95564732
Local: Balneário de Atlântida Sede campestre da SABA Av. Interbalneários,s/n CEP: 95588-000 Cidade: Xangri-lá Estado do Rio Grande do Sul
Elemento de estudo: Cabo de aço aplicado ao esporte de tirolesa fixado em estrutura metálica treliçada Rux
Eu Carmelo Carlomagno Filho, Engenheiro Mecânico , Crea/RS 131410, em conformidade com a lei federal n° 5.194 de 24 de dezembro de 1966, que regulamenta o exercício das profissões de engenheiros, arquitetos e engenheiros agrônomos, complementada pela resolução do Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia n° 218 que atribui a emissão e responsabilidade técnicas de laudos única e exclusivamente a estes profissionais ou empresas constituídas, dirigidas e orientadas pelos mesmos, emite o presente Projeto de Cabo de Tirolesa, memorial de
cálculo e sugestões de fixação dos cabos nas suas extremidades para verificação estrutural dos elementos que os compõem. Índice 1. Objetivo Geral ..........................................................................................................................3 1. Objetivo específico....................................................................................................................5 3 Recomendações da CB 54 para Tirolesa..................................................................................6 3.1 Disponibilidades e quantidades............................................................................................6 3.2 Avaliação dos Riscos............................................................................................................6 3.3 Instalação..............................................................................................................................7 3.4 Coletivo para operação.........................................................................................................9 3.5 Montagem...........................................................................................................................10 3.6 Segurança............................................................................................................................10 4. Especificações dos Materiais conforme as normas e as recomendações............................11 4.1 Estrutura Metálica Rux Andaimes LTDA com dois Cabos de aço para TIROLESA........12 4.2 Cabo de segurança..............................................................................................................13 4.3 Ancoragens e estruturas de e....................................................................................15 5. Memorial de Cálculos.............................................................................................................21 5.1 Dados para vão de 100,5 metros para uma pessoa por tirolesa:.........................................21 5.1.1 Deformação plástica....................................................................................................24 6. es engastados na Torre do Elevador fixa a estrutura..............................................24 6.1 Análise estrutural dos es ...........................................................................................24 6.2 Resultados para e tesoura – Elementos finitos..........................................................25 7. Cálculo dos filetes de solda ....................................................................................................26 8. Recomendações para operação segura da Tirolesa.............................................................28 8.1 Conservação e manutenção..................................................................................................29 8.2 Coleta de dados do cliente...................................................................................................29 8.3 Conhecimento de riscos e responsabilidades.......................................................................30 9. Conclusão.................................................................................................................................31 10. Referências...........................................................................................................................34 11. Bibliografia............................................................................................................................35 12. Anexo A – Manilhas..............................................................................................................36 13. Anexo B – Deformação elástica para cabos........................................................................37 14. Anexo C – Verificação de fadiga no olhal – AWS D1.1 welded connection....................38 15. Anexo – D – Propriedades do tipo de junta a ser soldada.................................................39 16. Anexo –E – Normas de como realizar conexões em tubos................................................40 17. Apêndice A – desenho Técnico e (mm)....................................................................41 18. Apêndice B – Desenho Técnico e tesoura e cabos..................................................42 19. Apêndice – C –Projeto e Execução ART............................................................................43 20. Apêndice D – Desenho Técnico ...........................................................................................44 2
21. Apêndice E – Desenho Técnico ...........................................................................................45 22. Anexo F – Desenho Técnico Base concreto Rux - Estaiamento ......................................46
1. Objetivo Geral O presente trabalho vem atender a solicitação da empresa L.F.R.P. Cer. Comercio e Representações LTDA, CNPJ: 94506474/0001-53 no Endereço da Rua Atílio Supertti, n° 1430 conjunto 271, Bairro – Vila Nova POA, Cep: 91750-200 contato pelo telefone: 95564732, a fim de elaborar um projeto e um memorial de cálculo para duas linhas de cabos de aço com vãos a serem trabalhados de 95 metros espaçados em 80 cm projetados para uma pessoa com no máximo 100kg de massa, sendo os cabos fixados em duas estruturas metálicas (Viga I 6”) que fixam-se a estrutura treliçada da rux (elevador e andaimes da chegada) que por sua vez esta apoiada sobre uma base de concreto conforme projeto para estaiamento mostrado no Anexo A projeto desenvolvido pelo profissional Carlos Antônio crea n° 134303, sendo as estruturas treliçadas com 16 e 4 metros de altura respectivamente e estará montada no Balneário de Atlântida no municipio no Rio Grande do Sul.
Figura 1 – Ilustração da Tirolesa Para o desenvolvimento do trabalho, eu Carmelo Carlomagno Filho, Engenheiro Mecânico e de Segurança do Trabalho – CREA-RS 131410 irei apresentar a verificação do dimensionamento dos cabos de aço para uso de uma pessoa conectada aos equipamentos de tirolesa, como cintos, fitas e cordas considerando os esforços estáticos e dinâmicos combinados em função da movimentação das polias através dos cabos de aço. Para desenvolver os laudos, memórias de 3
cálculo e ART de Projeto e execução da tirolesa fixada a torre do elevador e da estrutura de andaimes (fabricante RUX andaimes LTDA, CNPJ:03.826.425/0001-42) foi desenvolvido pelo engenheiro Carmelo Carlomagno Filho ART 6223543, para os cálculos estruturais das torres RUX e desenho técnico para as fundações das bases destas estruturas o responsável técnico é Carlos Antônio Costa de Oliveira CREA – 134303, e montagem do conjunto completo tem como responsável técnico CREA sendo previsto que o elevador seguirá as Normas Regulamentadoras n° 12, 17 e 18 e a tirolesa a norma ABNT CB 54 e normas internacionais do ramo de turismo . A segurança é impedir o colapso da estrutura e possibilitar que a Tirolesa fique estável e que resistira ao esforço de 437kgf, sendo dividido em 2 polias uma em cada cabo de aço de 12mm de diâmetro onde o cliente sairá da torre do elevador a 16 metros de altura e descerá em plano inclinado de 95 metros lineares até chegar a estrutura de chegada que estará na altura de 4 metros aproximadamente, porém a ABNT/CB 54 e NR 18 diz que se faz necessário que o cabo de aço tenha um coeficiente de segurança acima de 5 e que se for utilizado como linha de vida deverá existir mais do que um cabo, assim sendo, estaremos contemplando as norma regulamentadora e a CB 54. Conforme ABNT CB 54 “Turismo de Aventura” a segurança no turismo de aventura envolve pessoas, equipamentos, procedimentos e as próprias empresas prestadoras dos serviços. Desta forma, uma abordagem sistêmica sobre os requisitos de serviços do produto de atividades de turismo de aventura é recomendável de modo a considerá-los sob seus diversos aspectos, isto é, completa-se esta abordagem com o uso das NBR 8221, NBR 6327, EN 12275, EN 366 e NR 18.
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1. Objetivo específico As organizações envolvidas com as atividades de turismo de aventura vêm procurando sistematizar e controlar as atividades de turismo de aventura, que são oferecidas como produtos turísticos, através de uma seqüência de serviços e ações planejadas, inclusive incorporando práticas de gestão da qualidade e gestão de riscos, de maneira a fornecer atividades de turismo de aventura de forma responsável e segura. Esta Norma estabelece os requisitos da operação relativos à segurança dos clientes e condutores para produtos turísticos com atividades de turismo de aventura que empregam técnicas verticais, sendo que as consideradas são cachoeirismo, rapel, tirolesa e escalada. O presente trabalho apresenta uma análise do comportamento mecânico quanto a esforços que estará sujeito os cabos de aços que servirão de TIROLESA para um corpo humano de massa máxima de 100kg que resulta em uma força resultante no cabo da TIROLESA de aproximadamente 437kg com as forças combinadas. A atividade principal é o deslizamento do cliente em uma linha aérea, ligando dois pontos afastados na horizontal ou em desnível, utilizando procedimentos e equipamentos específicos, sendo a metodologia de cálculo adotada baseada conforme (R. C. Hibeler, 1999, Mecânica Estática), dados de normas técnicas baseados conforme (NBR 6327 – Cabos de Aço para Uso Geral Requisitos Mínimos, ABNT CB 54 Turismo de aventura — Técnicas verticais — Requisitos para produto, NR 18 - Condições e Meio Ambiente de Trabalho na Indústria da Construção, NR 11 - Transporte, Movimentação, Armazenagem e Manuseio de Materiais, Belgo Bekaert Arames LTDA –CIMAF- Manual Técnico 2007, Guia de Suprimentos Industriais Ferramentas gerais 2008) entre outros. Os
elementos
utilizados
serão
descritos
abaixo
tanto
geometricamente
como
construtivamente, a fim de caracterizá-los. Com base nestes dados realizaremos análise estrutural dos mesmos, tendo como premissa o atendimento quanto às normas e as leis da física, mecânica de sólidos e de segurança vigentes nesta data.
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3
Recomendações da CB 54 para Tirolesa
3.1 Disponibilidades e quantidades Recomenda-se que a organização disponha de 100% do equipamento de segurança individual necessário para a realização da atividade, neste item a organização estará disponibilizando 6 equipamentos completos. Todos os clientes em área de risco devem estar completamente equipados e orientados sobre os riscos que envolvem este esporte. Quando se considerar o uso de sistema de retorno de equipamentos, deve haver condutores que sejam responsáveis por isto e que não estejam envolvidos com a segurança da atividade. 3.2 Avaliação dos Riscos Para o cliente há riscos físicos (frio, calor) e de ergonomia (postura) e de acidentes (queda, batida, esmagamento e morte). •
Para o risco de frio e calor será verificado se o usuário da tirolesa esta vestido com roupas adequadas e calçado ou chinelo fechado e o uso dos epis.
•
Para o risco ergonômico será usado cinto tip abdominal em poliester e colete tipo asa delta que foram desenvolvidos conforme leis vigentes.
•
Para riscos de acidentes as medidas de controle serão a verificação dos equipamentos e registro das inspeções nos livretos disponibilizados pelos fabricantes dos equipamentos de turismo e no livro do elevador relatando a orientação e a qualidade e certificação dos utensílios utilizados para a prática da Tirolesa. Para os riscos de frio
Devem ser estabelecidos e mantidos planos e procedimentos de emergência com a istração do evento Planeta Atlântida para que se ocorrer uma emergência as ações que devem ser tomadas e disponibilizadas pelo empreendedor do evento e o serviço de emergência local para o resgate e salvamento, para isto pode-se e deve-se usar o SAMU (pelo telefone 192). Esses planos e procedimentos devem incluir a previsão de ações a serem executadas e as informações necessárias, de acordo com os eventos previstos e o inventário de perigos e riscos avaliados. Deve haver disponibilidade do equipamento necessário para resolver as situações de emergência sem que se coloque em risco a integridade física do cliente e o seu patrimônio. São fatores determinantes para dimensionar a quantidade de equipamento necessário os perigos e
6
riscos inventariados, número de pessoas envolvidas no evento, a possibilidade de acionamento de ajuda externa, meios disponíveis e o tempo de reposta. 3.3 Instalação A operação deve ser realizada utilizando, minimamente, os seguintes equipamentos: a) mosquetões para carga mínima de40kN e 30kN cada, que atendam à EN 12275 para utilização nos pontos principais de carga conforme pode ser visto na figura 2;
Figura 2 – Mosquetões a serem utilizados b) Anel de Fita tubular de poliéster com resistência a ruptura acima de 22kN, certificação UIAA 104:2004 – Fitas como pode ser visto na figura 3.
Figura 3 – Anel de fita conquista e ultra safe. 7
c) Cinto abdominal, deve ser feito o teste de suspenção antes de utilizar, EM 12277 UIAA 105:1998 conforme pode ser visto na figura 4.
Figura 4 - Cinto abdominal “cadeirinhas” d) polias que atendam à EN 12278 com resistência a ruptura de 25kN conforme pode ser visto na figura 5;
Figura 5 - Polia Twister
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e) Capacete de escalada e montanhismo com CA aprovado pelo TEM e palas normas de ensaio do INMETRO conforme pode ser visto na figura 6;
Figura 6 – Capacete Montana f) corda ou cordas de no mínimo 11 mm tipo A que atenda à EN 1891. A extensão da(s) corda(s) deve ter o comprimento suficiente para cobrir duas vezes a distância entre as ancoragens, sem emendas; g) cordas de no mínimo 10 mm tipo A que atendam à EN 1891, com comprimento suficiente para o o seguro ao início da atividade, quando for necessário. 3.4 Coletivo para operação A operação deve ser realizada utilizando, minimamente, os seguintes equipamentos: a) uma corda extra com comprimento maior que o da tirolesa, de no mínimo 10 mm de diâmetro tipo A, que atenda à EN 1891; b) anéis de fita ou de corda de acordo com a EN 565, EN 566, EN 892 ou EN 1891, de acordo com as respectivas características do material utilizado, em quantidade necessária para as ancoragens naturais e para uso em situações adversas; c) mosquetões diversos com trava de acordo com a EN 12275; d) proteções de corda quando necessário; e) estojo de primeiros-socorros; 9
f) polias para a tirolesa que atendam à EN 12278. 3.5 Montagem A instalação deve ser efetuada utilizando-se sistema redundante. O sistema redundante consiste pelo menos em dois conjuntos independentes: de corda, polias e respectivas ancoragens. ite-se que o ponto de ancoragem, quando se tratar de ancoragem à prova de bomba, seja comum a ambos os conjuntos no sistema redundante. Ambos os conjuntos devem ar independentemente os esforços previstos para operação da tirolesa. As duas cordas devem ser montadas paralelas, mas não necessariamente devem funcionar sob tensão. O sistema deve ser testado com peso morto de 100 kg antes da operação. Este procedimento deve avaliar a segurança das estruturas de e e ancoragem, o sistema de frenagem, a deformação excessiva, a obstrução e os movimentos pendulares ao longo do percurso da tirolesa, definição da distância a ser percorrida, velocidade atingida e velocidade no ponto de chegada. 3.6 Segurança Orientação sobre as condutas e atitudes do cliente relacionadas à segurança na realização da atividade, tais como: • não colocar as mãos na polia ou na corda; • não virar de cabeça para baixo; • não mexer nos equipamentos individuais de segurança;
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4. Especificações dos Materiais conforme as normas e as recomendações • Cabos de aços para Tirolesa certificado INMETRO/ABNT 6327 Alma de aço, classe 6x19, categoria 1770kN e carga de ruptura 90,7kN e diâmetro de 12mm. • Cabos de aço para estaiamentos certificados INMETRO/ABNT 6327 alma de aço, classe 6x19, categoria 1770 kN e carga de ruptura de 50,1 kN e diâmetro de 3/8” (9mm). • Polia
dupla,
em
aço,
para
uso
em
tirolesa
e
sistemas
de
carga.
Montada sobre rolamentos desenvolvidos para polias de alta carga e rotação, apresenta vedação através de anéis externos e graxa, específicos para altas rotações. Os rolamentos e o sistema como um todo foram dimensionados para ar grandes cargas e altas velocidades. Podemos considerar como velocidade máxima para a polia TWISTER o valor de 28 m/seg em condições normais, o que equivale a aproximadamente 100 km/h. Material - Placas: aço inox, Roldanas: aço inox extra duro, Eixos: aço inox extra duro, Sistema de rolagem: rolamento auto-lubrificado - (não há necessidade de lubrificação extra), Diâmetro interno das roldanas: 47 mm e Peso polia de aço: 762 g, carga de ruptura acima de 30kN e C.A com data vigente. • Cadeirinha para rapel com perna e cintura ajustáveis, deve-se levar em conta que deveremos utilizar em conjunto com a cadeirinha o cinturão peitoral com qualidade EN12277 e CA aprovado no Brasil e em dia (Tamanho Ajustável: regulagem da cintura de 50 a 120cm, regulagem das pernas de 30 a 74cm).
• Fita tubular, Dimensão de 1,2m, Resistência a ruptura de 22kN, Fita de anel para escalada, fabricadas em poliéster de alta tenacidade, maleável e com excelente resistência à abrasão. • Capacete de Segurança, tipo III classe A, injetado em polipropileno, com uma nervura central, com seis orifícios de 12ml de diâmetro nas laterais do casco, sendo três de cada lado, dotados de suspensão composta de duas fitas de poliéster, com regulagem de tamanho feita através de ajuste simples com velcro, fixadas ao casco através de 04 (quatro) rebites, tira absorvedora de suor confeccionada em neoprene e jugular confeccionada com fitas de poliéster com três pontos de ancoragem na parte interna do casco. O modelo escolhido deverá estar com o CA aprovado no Brasil e em dia. • Mosquetão e conectores deverão ter dupla trava no mínimo e carga de ruptura acima de 30kN, MOSQUETÃO "D" AÇO - Mosquetão em aço, formato D clássico, abertura de 11
gatilho de 21mm. Modelo conforme fabricante e deverá ar as seguintes resistências Tração vertical fechado = 50KN, Tração vertical aberto = 12kN e tração horizontal 10kN Deverá ser fabricado conforme EN 12275 e com CA aprovado no Brasil e em dia. • Absorvedor de energia com carga de ruptura acima de 30kN • Esticador com carga de ruptura acima de 34kN no mínimo. • Conectores de ancoragem carga de ruptura acima de 32kN no mínimo com laço de segurança conforme Apêndice B. • Auto-Seguro Dispositivo de segurança, conectado ao ponto de fixação da cadeirinha e conectável a um ponto de segurança, confeccionado de cordas ou fitas, com uma ou mais pontas e mosquetões nas extremidades. 4.1 Estrutura Metálica Rux Andaimes LTDA com dois Cabos de aço para TIROLESA Os cabos de aço da Tirolesa, também denominado cabo “guia” é o elemento no qual o instrutor irá fixar o cinturão tipo paraquedista modelo conquista e ou ultra safe ou cadeirinha para rapel por meio de mosquetões a polias simples móvel modelo 40kN e 30kN que após verificar a segurança dos equipamentos e da pessoa a mesma irá descer pelo cabo através deste equipamento até o ponto inferir a uma distancia de 95 metros lineares da saída . O contato da empresa RUX será com o eng° Carlos Antônio o qual em contato por e-mail (apêndice) obteve-se as informações pertinentes a resistências dos materiais e também reei a Rux o esforço no cabo de aço, para que sejas dimensionado na estrutura do elevador a fixação de uma viga I 6” dupla (3/16” x 100 x 152) capaz de resistir aos esforços combinados da tirolesa e do elevador conforme manual e memorial de cálculo. Na figura 7 é mostrada o desenho da estrutura de saída e chegada, desenvolvido pelo setor de engenharia da RUX.
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Figura 7 – Projeto RUX para as torres Na figura pode verificar uma vista lateral da torre do elevador com as posições das bases de sustentação (concreto).
Figura 8 – Torre do Elevador – Projeto Rux 4.2 Cabo de segurança O cabo de Tirolesa será composto de 2 cabo de aço, diâmetro de 12mm, com alma de aço, categoria 1770, classe 6 x 19, com carga de ruptura que pode variar de fabricante para fabricante, sendo que pela tabela C.7 da NBR6327 será usado este valor como referência dos cálculos. Para esta situação se faz necessário o uso de um tensionador homologado para coeficiente de segurança 5 para dar uma pré tensão nos cabos, com carga de ruptura acima de 3450 kgf no
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mínimo. Nas extremidades dos cabos usar sapatilhas pesadas de mesma bitola dos cabos padrão Cimaf, utilizam-se três clipes pesados de mesmo diâmetro para cada um dos cabos adotados, o detalhe para esta amarração esta na figura 9 abaixo.
. Figura 9 – Aplicação de grampos no cabo φ X Na figura 10 esta mostrado como se deve fixar os prensa cabos nos cabos, deve-se seguir esta recomendação.
Figura 10 – Exemplo para aplicação de grampos no cabo φ 1/2 ”
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4.3 Ancoragens e estruturas de e O operador deve assegurar que as ancoragens, estruturas de e e eventuais montagens necessárias estejam em plenas condições de uso. Sistematicamente, deve haver uma inspeção das ancoragens, estruturas de e e eventuais montagens utilizadas. A periodicidade deve ser estabelecida de acordo com as condições de uso, clima e características geológicas. Os resultados da inspeção devem ser registrados em livro numerado, manual do elevador e livretos distribuídos pelos fabricantes dos produtos de montanhismo e tirolesa.. Deve ser observada a ABNT NBR 54:003.09-002, como referência para a montagem de ancoragens segundo a necessidade de cada atividade. A situação prevista foi solicitada pelo contratante para dimensionamento do cabo e a correta opção para ancoragem do mesmo na estrutura metálica “Torre do Elevador” e Torre inferior sendo a estrutura metálica conforme os projetos em anexo F e Apêndice D e E desenvolvidos pela RUX ANDAIMES LTDA e seus laudos desenvolvidos pelo engenheiro mecânico Carlos relatado anteriormente. A configuração da estrutura inferior que serão de cabo de aço de 12mm como mostra desenho abaixo.
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Figura 11 - Exemplo de ancoragem parte inferior - Vistas laterais A torre do elevador servirá como ponto de ancoragem de uma das pontas dos cabos da tirolesa, onde eles estarão fixados em uma viga metálica perfil I (6” x 3” x ¼”) com comprimento de aproximadamente 2500mm e a mesma será estaida independente da torre do elevador para resistir aos esforços do elevador, vento e tirolesa. Conforme figura 3, os cabos de estaimentos e os cabos da tirolesa após saírem da travessa em direção ao solo estarão fazendo um ângulo de 45° a 60° e deverão estar fixados por meio de esticadores ou manilhas pesadas em blocos estáticos que serão deixados nas posições readas pela empresa RUX ao setor de engenharia do Evento Planeta Atlântida. Estes es deverão resistir no mínimo a 30kN cada ponto de fixação os que serão de cabos de aço e de dois estaiamentos do nível superior do perfil duplo U por meio de olhais soldados na estrutura VIGA do Elevador, que foi dimensionada e calculada pela RUX como mostram os memoriais de cálculo da RUX em anexo.
Figura 12 – Torre do elevador – Estaiamento e posição da viga da Tirolesa Há sugestões também para ancoragem dos cabos a estas estruturas que estão no apêndice C, que nos mostra que para cada cabo de aço da linha de vida deverá existir um esticador e um cabo contra falhas fixando a linha de vida a estrutura metálica, como usaremos para dimensionar a linha de vida 2 cabos de aço teremos em cada ponto de ancoragem 2 cabos contra falhas, 4 manilhas e 2 esticadores. 16
Caso seja modificada a estrutura da base, isto é não cumprindo o que esta em projeto será de conta e risco do executor da obra de concretagem da base contratado pelo empreendedor do evento Planeta Atlântida RS, pois é do conhecimento desta empresa das necessidades para as estruturas da tirolesa seguirem o modelo de estabilidade. Porém o cliente deverá escolher a melhor configuração, pois as duas são válidas, o coeficiente de segurança será adotado o valor 5 isto é, conforme NR 18.16.2.1 As figuras 13 e 14 mostram as posições que deverão ser fixados os estaiamentos das vigas I, tanto para a torre do elevador como para a torre de chegada. Estarão em anexo os projetos dos estaiamentos.
Figura 13 – Fundações para o estaiamento Torre do Elevador
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Figura 14 – Vista superior dos estaiamentos da viga da Tirolesa A figura 14 mostra uma opção de ancoragem semelhante a paraboltes concretados juntamente com o bloco para resistir a uma tensão de 18kN (1800kg) com um arco de diâmetro de 100mm (em vermelho).
Figura 15 – Opção de parabolt junto ao bloco de estaiamento Torre do Elevador 18
A figura 16 mostra as posições do estaimento da torre de chegada.
Figura 16 – Projeto para estaimento da torre de chegada.
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A figura 17 mostra uma visão ampla do Evento Planeta Atlântida e nela esta localizada a tirolesa.
Figura 17 – Visão superior do Evento Planeta Atlântida
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5. Memorial de Cálculos Poderá haver divergências quanto à conexão da pessoa ao cabo, porém irei me basear que o indivíduo irá se conectar aos cabos através dos equipamentos descritos no capitulo 3 (três) deste trabalho, sendo considerado que haverá apenas uma pessoa de no máximo 100 kg de massa conectado na tirolesa de 2 cabos. Para determinar a tensão no cabo irá se usar a premissa de cabos sujeitos a cargas concentradas conforme Hibeler (1999), isto é, quando um cabo de peso desprezível a várias cargas concentradas e que assume a forma de vários segmentos de linha reta, a tensão exercida no cabo será calculada pelas equações de equilíbrio de forças e de momento e o peso dos cabos desprezados, tendo em vista seu valor baixo em comparação às cargas a serem adas. Ao derivarmos as relações necessárias entre as forças atuantes no cabo e suas inclinações, itiremos que o cabo é perfeitamente flexível e terá o mesmo comprimento depois de aplicada a carga respeitando um alongamento de 0,25% conforme manual técnico belgo (2007). Usaremos o teorema de Pitágoras para relacionar os comprimentos do cabo antes e após o esforço e o ângulo. Por comparação, a tração máxima no cabo ocorrerá sempre no segmento onde houver maior inclinação (α), se faz necessário que qualquer segmento do cabo do lado esquerdo a componente horizontal T.cos α seja igual a Ax. 5.1 Dados para vão de 100,5 metros para uma pessoa por tirolesa: Material empregado : cabo de aço com alma de aço conforme NBR 6327 tabela C.7 Classe 6 x 19 Categoria 1770 Diâmetro 12mm x 2 (cabos) Carga de ruptura 90,7 kN = 9070 kgf, sendo 2 cabos = 18140 kgf OBS1 : Conforme tabela “Médias de altura e peso da população” na base de dados do IBGE 2008/2009 no seguinte endereço eletrônico do IBGE e é de 61kg para o peso médio dos homens entre 18 e 65 anos, sendo assim, iremos calcular um peso de uma pessoa para 100 kg, margem de 40% a mais no peso. OBS2 : A aceleração da gravidade conforme texto do instituto de física da UFRGS, pode variar na região de Porto alegre entre 9,79 até 9,83m/s². Flecha ou deslocamento na vertical 3,43 metros (alongamento de 0,0025) 21
Carga atuante massa de 100 kg por trabalhador H= 0 m (talabarte) + 3,43m = 3,43m Carga dinâmica 100 kg x 9,83 m/s² x 3,35m = 329 kgf Carga total = Q =329 + 100 = 429 kgf
Figura 18 – Diagrama de corpo livre Ax = ? Bx = ? Q = 429 kgf
Ay = ? By = ?
∑Fx = 0
- Ax + Bx - Tx= 0
∑Fy = 0
Ay + By - Q = 0
Ay + By = Q
substituindo
- Ay.95m + Q.47,5m = 0
Ay = 214,5 kgf
então :
By = (437- 218)kgf By = 214,5 kgf Tabela 1 – Cálculo das reações
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Figura 19 – Diagrama de corpo livre para calculo da tensão Ângulo α por relações trigonométricas tem-se : Arc Tg 3,35 m/ 47,5m = α = 4,04° Tx = T.cos α
Ty = T.sen α
∑Fx = 0
- Ax + Tx = 0
∑Fy = 0
Ay - Q + Ty = 0
então :
429 kgf – 214,5 kgf + Ty = 0
Ax = Tx = Bx
Ty = 214,5 kgf Como : Ty = T.sen α
T = 3074 kgf
Tx = T.cos α Tx = Ax = Bx = 3081 kgf Tabela 2 – Cálculo da tensão no cabo e das reações horizontais
Tensão = 3081 kgf Coeficiente de segurança = 18140 kgf / 3081 kgf = 5,88 Como por recomendação da norma é necessário a carga de ruptura ser maior que 5 vezes a carga aplicada o primeiro vão 5 metros poderá ser montado. 23
5.1.1 Deformação plástica A verificação quanto a deformação elástica do cabo de aço, conforme catálogo técnico do fabricante Belgo Bekaert Arames Ltda (cabos Cimaf) através do manual técnico editado em maio 2007 que salienta que um cabo submetido a uma tensão correspondente a 1/5 de sua carga de ruptura irá deformar elasticamente entre 0,25% a 0,5%, sendo assim, como o caso em questão é de grande complexidade achar os valores corretos iremos sempre zelar pela segurança escolhendo o pior caso. dL = Deformação elástica P = carga aplicada L = comprimento com alongamento E = Modulo de elasticidade, 10000 kgf/mm² (anexo B) F = Fator de multiplicação que varia em função da construção do cabo (anexo B) d = diâmetro A = F x d² = 0,395 x 12² x 2 = 113 mm² ∆L = (P x L) / (E x A) = (3081 kgf x 47500 mm) / (10000 kgf/mm² x 113 mm²) ∆L = 129,5 mm Assim sendo, o alongamento é de 0,13% do comprimento original do cabo, valor este que esta nos mostrando que este cabo esta dentro dos critérios de segurança. Para o elemento tensionador do cabo esta abaixo o cálculo do coeficiente de segurança; carga de ruptura 3450 kgf, Ax = Bx = 3081 kgf temos que coeficiente é 3450 / 3081 = 1,12 isto é deve-se respeitar o valor de 3450 kgf para o esticador e deve-se usar mais um esticador e ou adquirir uma equipamento ou dispositivo que tenha um valor de resistência a ruptura maior com coeficiente de segurança no mínimo de 5, e também usar uma talha de corrente com alavanca para pré tracionar os cabos, sendo a mesma certificada para 10000 kgf seria mais eficaz, porém deve-se fazer a fixação de um laço duplo na estrutura e o cabo de aço também como pode ser visto no Apêndice B.
6. es engastados na Torre do Elevador fixa a estrutura 6.1 Análise estrutural dos es
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Nos pontos A e B a estrutura será engastada por meio de ligação parafusada nos tubos da torre do elevador e de chegada. A massa aproximada da estrutura amarela abaixo é de 15 kg para o e e de aproximadamente 45 kg para a viga I .
Figura 20 – Modelo em chapa e barra rosqueada 1” e em Viga C alma 6.3mm Rux Andaimes Deve-se fixar os es A, B e C da Viga I nas torres Rux, dando o torque de 240Nm em cada porca de uma polegada 1” usando a contra porca para dar mais uma segurança. No ponto A é nos tubos da RUX e no ponto B deve-se fixar os cabos entre as duas vigas I da torre do elevador e seus estaiamento em direção a fundação conforme Anexo F. Por fim os pontos C serão usados para fixar os cabos da tirolesa. 6.2 Resultados para e tesoura – Elementos finitos A estrutura foi solicitada a uma carga de 3081 kgf de tração a temperatura de 50°C e resistiu conforme a tabela abaixo, que indica mais informações relevantes como, tensões nos membros, esforços nos nós, deformação e ainda poderia nos indicar um perfil ainda menor pelo fator de segurança ter ficado em 3 na zona plástica, isto é, não precisamos chegar a um limite muito estreito para isto visto que trabalharemos com vidas humanas.
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Figura 21 – Análise dos resultados no software Analisys 2.04 em Elementos finitos Os tubos da torre do elevador e da estrutura da chegada da tirolesa resistiu ao esforço solicitado.
7. Cálculo dos filetes de solda Deve-se usar apenas eletrodos classe E7018 para fazer a ligação dos elementos estruturais (tubos) e chapas respeitando as descrições nos Anexos e Apêndices deste trabalho. Para soldar o olhal na chapa plana e esta nos tubos que servirão de estrutura, estou me baseando pelo método simples da BS 5950, considerando a resistência do metal de solda e em soldas de filetes independentemente das direções das solicitações a componente de todas elas deverá ser considerada como cisalhamento.
Figura 22 – Resultados pela norma BS – filete de 5 mm 26
Para testar o filete pelo método de cisalhamento, usou-se um filete de largura 5mm x 5mm, assim sendo, o resultado foi: Momento = P . e = 29kN x 38mm = 1,1x10^6Nmm Qy = P/(2.L) = 121N/mm Qx = M/(2.(L²/6))= 229,2 N/mm Q = 259,14 N/mm Fw = resistência escoamento aws E70XX = 393MPa Aw = tw . lw = 0,707 . 5mm . 5mm = 17,675 Tensão de compressão por MS FILETE φ Rn = 0,75 . 0,6 . Aw . fw = 3483N/mm > 259,14N/mm Arame E7018 4 mm², então S máximo = 9mm e cordão de solda de calculado S = 5 mm e t = garganta = 0,707.S = 3,53mm, assim sendo, por segurança irmos utilizar Smin = 8mm e tmin= 5.65mm em todas as soldas a serem realizadas, seguindo as especificações dos anexos e apêndices quanto a chanfros, corrente de soldagem e preparação do material antes da soldagem. A montagem dos es e linhas da tirolesa é de responsabilidade da empresa contratada para montagem, onde há capacidade técnica para o trabalho específico com acompanhamento e ART de profissional legalmente habilitado e deverá ser anexada no fim deste trabalho assim que começar os trabalhos no local do evento.
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8. Recomendações para operação segura da Tirolesa Os materiais, produtos desenvolvidos no projeto bem como a execução dos serviços com a Tirolesa deverá ser planejado e fornecido de maneira que a segurança dos clientes, condutores e pessoal envolvido no fornecimento do produto e que estejam expostos a riscos seja assegurada. O responsável pela operação deve: a) assegurar que os condutores atendam aos requisitos de qualificação definidos nesta Norma; b) manter registro da manutenção das competências dos condutores; c) assegurar que todo serviço contratado a terceiros, que afete a qualidade e segurança do produto turístico, atenda aos requisitos desta Norma e outros que a própria organização estabeleça; d) assegurar-se de maneira planejada que os recursos e meios necessários para a realização da atividade que impactam a segurança estejam disponíveis no momento e local previstos; e) respeitar as limitações de uso e os instrumentos de gestão existentes para o ambiente visitado; f) adotar os planos de uso e zoneamento ecológico disponíveis quando o atrativo estiver em unidade de conservação –(UC), ou em áreas com alguma categoria de restrições ambientais; g) assegurar que sejam disponibilizadas informações necessárias ao processo de tomada de decisão antes da formalização da compra, atendendo aos requisitos da ABNT NBR 15286. De acordo com as características do local da operação e do próprio produto turístico oferecido, o estabelecimento do número máximo de clientes por operação deve ser considerado. No planejamento e operação do produto devem ser adotadas as práticas ambientais e sociais responsáveis, como, por exemplo, as recomendações consagradas para conduta consciente em ambiente natural. Quando disponível, o planejamento da operação do produto deve levar em conta a capacidade de carga do atrativo onde se realiza a atividade. Para produtos desenhados para crianças, a idade mínima do cliente deve ser de 15 anos. Caso a organização ofereça produtos turísticos para crianças menores de 15 anos ou para clientes com necessidades especiais, este produto não esta possibilitando a segurança exigida, assim não se recomenda o uso com pessoas que se enquadram neste requisito. Esses produtos podem requerer profissionais, equipamentos e condições específicas diferentes dos previstos neste trabalho. As medidas adotadas devem ser validadas, justificadas tecnicamente e documentadas.
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O planejamento da operação deve levar em consideração o seguinte para determinar a disponibilidade de equipamentos: a) número de clientes em área de risco; b) sistema de retorno dos equipamentos; c) aspectos de segurança, especialmente os necessários para auto-resgate; d) tamanho dos grupos; e) necessidade de equipamentos sobressalentes, de acordo com histórico de uso. Os clientes não podem utilizar equipamentos que não sejam devidamente inspecionados e autorizados pela organização. 8.1 Conservação e manutenção A organização deve assegurar que os equipamentos em utilização estejam em condições de uso. Deverá implementar e manter um procedimento de inspeção periódica e sistemática, visando a manutenção preventiva e corretiva. Este procedimento deve contemplar todos os equipamentos utilizados na operação, incluindo os equipamentos dos condutores. Este procedimento deve estar documentado através de registro das verificações efetuadas. Este procedimento deve incluir uma inspeção visual e tátil antes do uso. 8.2 Coleta de dados do cliente A organização deve contar com informações de cada cliente. Estas informações devem conter no mínimo: a) nome; b) telefone para contato; c) documento (F, carteira de identidade ou aporte); d) contato para caso de emergência; e) condições de saúde ou médicas específicas, como, por exemplo, relacionadas a alergias, cirurgias, diabetes, epilepsia, problemas cardiovasculares, articulares, ósseos, musculares, de depressão, fobia, euforia ou gravidez; f) medicamentos em uso; g) se o cliente é maior ou menor de idade. Neste último caso, informar se é menor de 12 anos.
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8.3 Conhecimento de riscos e responsabilidades A organização deve apresentar ao cliente um documento em que esclareça quais são os riscos e as responsabilidades inerentes à realização daquela atividade. Recomenda-se que o responsável pela operação ressalte o papel da autoridade do condutor na realização da atividade. A organização deve manter registro deste procedimento. Em hipótese alguma as pessoas poderão utilizar a tirolesa com objetos, utensílios de moda, carteiras, copos e garrafas.
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9. Conclusão Os cálculos desenvolvidos consideram todas as peças e órios em seus perfeitos estados de conservação e manutenção. Este trabalho se faz necessário para a linha de Tirolesa que será utilizada pela empresa Contratante durante o evento Planeta Atlântida na cidade de Florianópolis em SC. Neste trabalho ainda esta sendo dado as instruções que estão relacionadas no âmbito da engenharia e Segurança do trabalho. Pode-se dizer que são instruções pertinentes para trabalho em altura, pois emitiu-se uma anotação de responsabilidade técnica “ART nacional” n° (crea-rs) que da e legal a linha de Tirolesa, isto é, se neste caso se fará necessário itens como absorvedor de energia,, indicador de tensão e polias específicas para os cabos duplos. A implantação, execução, montagem e fiscalização do sistema são de responsabilidade do contratante (NR 18.13.12.23). A não observância da carga limite da estrutura calculada junto a isto o limite descrito pela empresa RUX Eng.ª carlospelo Engenheiro Sergio Selistre relatando que o Eng. Responsável pelo projeto chama-se Alexandre Henrique Casales Arvins (CREA RS080658) onde os nós das treliças am o peso de 1 cliente pendurados. Qualquer modificação no sistema, os cálculos acima deverão ser refeitos, invalidando este memorial de cálculo. O que posso dizer a respeito das linhas de vida para duas pessoas é que são muito perigosas, pois os esforços estão muito próximos ao limite dos esticadores, sendo que os vãos de 15, 20 e 30 metros deverão ser usados esticadores com resistência a tração maior que 4500 kgf. Os es deverão ser engastados nas treliças como havia comentado anteriormente assim sendo, deve-se ter cuidado em aparafusar corretamente as barras rosqueadas nas flanges, para o ensaio de engaste calculado foi e deverá ser adotado as seguintes materiais, flange aço carbono espessura da chapa ½” com as dimensões que descrevem os apêndices A, B, C, D e E. endo que deverá ser usada a barra rosqueada de aço carbono com resistência acima de 5.8 e porcas e contra-porcas autotravantres em cada uma de suas faces totalizando por flange 16 porcas. Ficando a critério da contratante escolher a melhor configuração do sistema de linha de vida para ser implantado no evento. Deve ser observado que o esticador ideal seria o de bitola de 1” e carga de ruptura 3450 kgf e também seria ideal trabalhar com um peso máximo para o trabalhador de 100 kgf. Eu gostaria também de aconselhar a observância durante a montagem da linha de Tirolesa os seguintes itens; NR18- O parágrafo 18.18.4 diz que é proibido o trabalho e atividades em telhados em caso de 31
ocorrência de chuvas, ventos ou superfície escorregadias. NR18 – O parágrafo 18.18.5 diz que para execução dos trabalhos se faz necessário a inspeção e a elaboração de relatório de permissão de trabalho. Inspeção Periódica (NR18.13.12.17): A freqüência das inspeções deve ser determinada por uma pessoa qualificada e deve estar baseada em alguns fatores tais como: a expectativa de vida do cabo determinada pela experiência anterior ou em instalações similares, agressividades do meio ambiente, relação entre a carga usual de trabalho e a capacidade máxima do equipamento e freqüência de operação a trancos. Qualquer dano no cabo que resulte em perda significativa da resistência original deverá ser registrado e considerado o risco implicado na continuidade do uso do cabo, tais como: Redução do diâmetro do cabo devido à deterioração da alma, corrosão interna/ externa ou desgaste do arames externos; Corrosões acentuadas ou arames rompidos junto aos terminais; Terminais mal instalados, desgastados, tortos, trincados ou com corrosão acentuada; Cuidados Especiais NBR 13543, NBR 4309 (anexo D e E) e WAHSA Technical Guidance. Devem ser tomados cuidados especiais para se inspecionar trechos de ancoragem e do cabo que possam sofrer deterioração muito rápida, conforme segue: Trechos em contato com sela de apoio, polias equalizadoras ou outras polias onde o percurso do cabo é limitado; Trechos sujeitos a flexões alternadas; Trechos do cabo que normalmente ficam escondidos durante a inspeção visual, tais como as partes que ficam sobre as polias; Para que se possam ter dados para decidir o momento adequado da substituição de um cabo de aço, deve ser mantido um registro de toda inspeção realizada. Neste registro deverão constar os pontos de deterioração listados anteriormente. Substituição do Cabo: Desgaste igual ou superior a um terço do diâmetro original do arame externo individualmente; Qualquer dano que resulte em uma distorção do cabo, como dobra amassamento ou gaiola de arinho; Qualquer evidência de dano por alta temperatura; A Fixação dos cabos de aço nos pontos de ancoragem deve ser feito por meios de manilhas de aço forjado, esticadores tipo manilha x manilha, Laços de cabos como na figura abaixo para proteção dos cantos vivos.
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Figura 23 – laço em torno de tubo bipartido que protege contra cantos vivos Preferir usar sapatilhas pesadas para a respectiva bitola do cabo de aço. Usar o mínimo de presilhas (clipes) para os cabos de aço conforme a figura 1. Usar presilhas pesadas com seus respectivos tamanhos para os cabos de aço. Para cada cabo da tirolesa a mesma será constituída de cabos que terão as seguintes dimensões: • 18 metros, inicio na micro estaca do solo até estrutura da torre do elevador (Viga C RUX) • 95,5 metros, início do vão entre as duas vigas C da Rux uma na torre do elevador e outra na torre menor na chegada. OBS: as vigas serão soldadas nas estruturas tubulares da rux além de serem contraventados na estrutura por barras de fixação e estais de cabo de aço de ½” conforme figuras 6, 7, 8, 9, 10 e 11. • 5 metros, inicio viga C Rux inferior e micro estaca solo.
Viamão, 14 de Janeiro de 2012 _______________________________ Carmelo Carlomagno Filho Engenheiro Mecânico e de Segurança do Trabalho Engenheiro de Segurança – Crea/RS 131410
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10. Referências FERNANDO LANG DA SILVEIRA. DETERMINANDO A ACELERAÇÃO DA GRAVIDADE, Material didático, Instituto de Física/UFRGS NBR 6327 – Cabos de Aço para Uso Geral Requisitos Mínimos. ABNT, 2006 NR 18 - Condições e Meio Ambiente de Trabalho na Indústria da Construção. 2009 NR 11 - Transporte, Movimentação, Armazenagem e Manuseio de Materiais. 2009 NBR 13752 – Perícias de engenharia na construção civil. ABNT, 2006 NBR ISO 3108 – Cabos de aço para uso geral, determinação de carga de ruptura real, ABNT, 1998. NBR 13541 - Movimentação de Carga - Laço de Cabo de Aço – Especificação. ABNT, 1995. NBR 13543 - Movimentação de Carga - Laço de Cabo de Aço - Utilização e Inspeção). ABNT, 1995. NBR 4309 – Guindastes, Movimentação de Carga - Laço de Cabo de Aço - Utilização e Inspeção). ABNT, 1998. CB 54 - Turismo de aventura — Técnicas verticais — Requisitos para produto CATÁLOGO da Indústria Metálica Ricardo C. F. e Luis Claudio S. C. - Inspeção em linhas de Ancoragem –XXI Congresso nacional de ensaios não destrutivos, 2002. BELGO BEKAERT ARAMES LTDA –CIMAF. Manual Técnico 2007
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11.
Bibliografia
HIBELER, R.C. Mecânica Estática, 8° Ed. Rio de Janeiro: LTC, 1999. GUIA DE SUPRIMENTOS INDUSTRIAIS FERRAMENTAS GERAIS. Palloti, 2008 MACHADO, I.G. Soldagem e técnicas conexas, Ed. Pallotti:LS&TC, 1996 PESO MÉDIO DO TRABALHADOR, Época - Págs. 82 a 88 - Edição 367 – 2005. BS 5950-1:2000 - Structural use of steelwork in building. Code of practice for design. Rolled and welded sections BS EN 10025-1:2004 - Hot rolled products of structural steels. General technical delivery conditions AWS – American Welding Society – D1.1 2004_Structural_Welding_Code_-_Steel
35
12. Anexo A – Manilhas
Fonte: Neade Indústria e Comércio de Produtos para Elevação e Movimentação de Cargas
36
13.Anexo B – Deformação elástica para cabos Trabalho do professor Dr. Francisco José de Almeida da Escola de Engenharia de Piracicaba SP.
37
14.Anexo C – Verificação de fadiga no olhal – AWS D1.1 welded connection
38
15. Anexo – D – Propriedades do tipo de junta a ser soldada
39
16. Anexo –E – Normas de como realizar conexões em tubos
40
17. Apêndice A – desenho Técnico e (mm) Barra rosqueada 1” Aço Chato 3” x ½” Semi círculo (olhal) #1/2” A36
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18.Apêndice B – Desenho Técnico e tesoura e cabos
42
19. Apêndice – C –Projeto e Execução ART
43
20.Apêndice D – Desenho Técnico
44
21.Apêndice E – Desenho Técnico
45
22. Anexo F – Desenho Técnico Base concreto Rux - Estaiamento
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