Corpos sólidos e forças Sistemas equivalentes

Etapa 2

Corpos Rígidos e sistemas de Forças Equivalentes

Nesta etapa demonstramos os cálculos da nossa estrutura, contemplando as cargas que usaremos no nosso protótipo a ser apresentado mais adiante em sala de aula.

2.1 Cálculo das forças aplicadas

Esse tipo de cálculo é feito especificamente por um engenheiro especialista em gruas(a construtora contratada é obrigada a ter esse profissional), ele calcula a fixação da grua no solo e até quanto ela poderá içar. No nosso caso os cálculos feitos são relacionados a carga máxima(estipulada), força aplicada entre a torre da grua, lança e contra-lança.

→∑▒〖Fx=0 〗

-TD + ( TBx . cos 45˚) = 0 (I)

Ft = 1,961N

↑∑▒〖Fy=0 〗 Fc = 0,981N

-TB + ( -TDy . sen 45˚) = 0 (II)

-(0,981) + ( TD 0,707) = 0

-TD =0,981/0,707⇒TD=-1,387N

-(-1,387) + (-TB 0,707) = 0 (I)

1,387 – TB 0,707) = 0

TB= -1,387/0,707 ⇒ TB= 1,961N

M = W . d

M = 0,100 . 300 ⇒ M = 30.〖10〗^3

M = 8├ ( f/t┤.r)^ ⇒ M = 8 ( 1,961 . 30) ⇒ M = 470,64

Fc = 1/8 W ⇒ Fc = 1/8 0,981N ⇒ Fc = 0,123N

FR = √(Ft²+Fc²) ⇒ FR = √(1,961²+0,981²) ⇒ FR = 2,193N

O cálculo acima determina a força que será aplicada nos parafusos da junção entre a torre da grua, lança e contra lança do nosso protótipo (Dependendo do peso a ser levantado e da direção a ser levado. O conjunto de parafusos de fixação sofrerá um esforço diferente). Esse sistema de forças resultante nos ajuda a interpretar onde e como age o maior esforço dependendo da carga aplicada. Na montagem de uma grua ou guindaste em escala normal (1:1), a fixação da lança e contra lança deve ser feita na torre com os parafusos com classificação igual e de mesma resistência. Isso significa que deverá ser usado os mesmos parafusos que sofrem o maior esforço em todas as junções de fixação.

Figura 4:Protótipo de uma Grua, pontos de maior esforço

Fonte:Acervo pessoal:

2.2 Resistência do Protótipo

Nosso protótipo não sofreu avarias durante os poucos testes aplicados, mas sofreu ruptura do 1º cabo usado durante os testes. Optamos então por um cabo de aço inox revestido de nylon, com diâmetro de 0,30mm e resistência a pesos de até 15lbs ou 7,5kg. A partir desse momento pudemos tentar elevar alguns objetos mas ele tendia a tombamentos facilmente.

Figura 5: Protótipo de uma grua

Fonte: Acervo

Após diversos testes optamos por uma base maior e mais pesada do que a usada anteriormente afim de evitar um tombamento prematuro, mas isso dificultou nossas medições devido à falta de resistência apresentada pela estrutura com relação a nova base.

2.3 Concentração de Forças

Como vimos no passo 2.1 a concentração de forças em uma grua ou guindaste se dá em sua estrutura, na junção entre lança, contra lança e a torre da mesma. Sem os cálculos necessários e exatos o excesso de força aplicados em um ponto errado pode comprometer toda estrutura.

Figura 6: Ponto de maior esforço

Fonte: