TÉCNICAS DE IÇAMENTO

INTRODUÇÃO

Para a realização do içamento seguro de peças durante a montagem, será necessário conhecer-se todas as cargas e esforços envol­vidos. A determinação das cargas é útil não só para o dimensionamento do equipamento prin­cipal, como também para garantir que todos os elementos constituintes da operação estejam dentro de seus limites de resistência. Por ve­zes são utilizadas verdadeiras estruturas auxi­liares para se promover uma operação segura de içamento. Como visto no capítulo 3, para que sejam dimensionados os guindastes ou as gruas, será necessária a determinação da car­ga a ser suspensa, assim como o cálculo do peso dos acessórios de içamento.

CÁLCULO DA CARGA

Conforme procedimento apresentado no capítulo anterior, deve-se calcular as cargas líquida e bruta a serem içadas em cada opera­ção. A carga líquida, ou seja, o peso da peça a ser içada, pode ser obtido de duas formas:

a) Consultando-se as listas de material constantes nos desenhos de detalhamen­to da estrutura e lá localizando o peso calculado da peça em questão, ou

b) Calculando-se o peso a partir de cada elemento constituinte da peça.

No primeiro caso, corre-se o risco de ado­tar no próprio plano de montagem informação obtida de terceiros. O peso constante dos de­senhos é obtido para a compra de materiais ou para a quantificação da obra, para obtenção de seu peso global. Este cálculo pode apresentar erros perigosos para o sucesso da montagem, caso subestimem o peso de alguma peça im­portante para a determinação final do equipa­mento, por exemplo. Ao se adotar os pesos de desenhos, deve-se ter uma expectativa de re­sultado para se avaliar a ordem de grandeza dos valores obtidos.

Na segunda hipótese, o próprio respon­sável pelo plano de içamento se encarrega do cálculo do peso das peças. O cálculo pode ser bastante simples, nas peças básicas como vi­gas constituídas de um perfil de alma cheia; ou pode se tornar bastante complexo como no caso de grandes treliças. Nos dois casos o peso é obtido pela multiplicação do compri­mento de cada perfil pelo seu peso por metro.

CÁLCULO DO CENTRO DE GRAVIDADE

A determinação do centro de gravidade é de suma importância para o içamento de pe­ças. Sabe-se que o centro de gravidade dos corpos tende a colocar-se o mais baixo possí­vel. Calcular-se o Centro de Gravidade de uma peça significa determinar a sua posição exata. A determinação do CG da peça será útil para a realização de um içamento estável. Nas peças simétricas, o CG encontra-se no centro geo­métrico, no eixo de simetria. Existe uma ten­dência natural de alinhamento entre o gancho do guindaste e o centro de gravidade da peça içada, em uma mesma prumada vertical. Caso sejam dois cabos, o CG da peça ficará alinha­do naturalmente com a resultante dos cabos, que coincide com o gancho.

Antes de se levantar a peça do solo, o CG da peça deverá estar alinhado com o gan­cho do guindaste. Caso contrário, a peça se deslocará lateralmente assim que descolar do solo, iniciando movimento pendular até estabi­lizar o CG na mesma prumada do gancho do equipamento. Este movimento é perigoso pois pode provocar choques da peça contra o pró­prio equipamento ou mesmo contra o pessoal envolvido.

Todo içamento deve ser o mais estável possível, ou seja, antes que a peça descole do solo até a sua posição final na estrutura, de­vem ser evitados choques e movimentos brus­cos, tanto laterais quanto verticalmente. Isto quer dizer que o sistema guindaste-peça deve ser estático o quanto possível, preservando a segurança da operação.

O modo mais fácil de se determinar à po­sição do centro de gravidade das peças é es­colhendo a figura geométrica a qual elas mais se assemelham. Por exemplo, uma tesoura de cobertura se assemelha a um triângulo isósce­le. Sabe-se que o CG do triângulo se encontra no seu eixo de simetria a um terço da altura. Caso as peças que compõem a tesoura sejam de mesma ordem de grandeza, ou seja, a cor­da inferior compatível com a superior, e as dia­gonais e montantes iguais nas duas metades, pode-se afirmar com razoável aproximação que o CG está no seu eixo de simetria a um terço da altura.

Por outro lado, a peça poderá ser compos­ta por mais de uma figura geométrica conheci­da.

ACESSÓRIOS DE IÇAMENTO

Para o içamento de peças são necessá­rios diversos acessórios. A operação de mon­tagem se apresenta como o ato de dependurar peças no gancho do equipamento por meio de elementos esbeltos dotados de grande resis­tência à tração como cabos de aço, correntes e cintas.

Para que a peça seja levantada do solo é necessário que se fixe firmemente o cabo de aço ou outro acessório tanto ao gancho do equipamento quanto na peça. A seguir, o guin­daste irá levantar o gancho, que tracionará o cabo, e este içará a peça do solo.

Feito o cálculo do peso da peça a ser içada, deve-se determinar os acessórios ne­cessários, e calcular seu peso. Pode-se dividir estes acessórios em três tipos:

• Acessórios de içamento (rigging)

• Acessórios do equipamento

• Estruturas auxiliares de içamento

Estes três itens, se presentes, devem ser somados ao peso da peça para a determina­ção da carga bruta a ser içada:

Acessórios de içamento (rigging) - Como acessórios de içamento entende-se os cabos de aço, manilhas, clipes, olhais e outros itens que promovem a interligação entre a peça e os outros aparatos de içamento.

Os acessórios apresentados a seguir se prestam principalmente a promover a união segura entre o equipamento e a peça. Esta união deve apresentar algumas característi­cas principais: 

a) serem capazes de resistir aos esforços de içamento com uma margem de se­gurança; 

b) serem desmontáveis; 

c) serem se­guras quanto a choques laterais; 

d) permitirem certos graus de liberdade. 

São exemplos:

a)    Laços de Cabos de aço (estropos)- uti­lizados para içamento de peças;

b)    Cintas de material sintético - utilizadas para içamento de peças;

c)     Correntes – utilizadas para içamento de peças;

d)    Clipes - Utilizados para fazer um laço na extremidade de cabos de aço;

e)     Sapatilhas – para proteção de laços de cabos de aço;

f)      Manilhas – Utilizadas para promover a união de laços dos cabos com olhais das peças permitindo fácil desmontagem;

g)     Patolas – utilizadas para o içamento de peças. São instaladas na extremidade de correntes e contam apenas com o atrito entre as superfícies da peça e o aço da patola. Não devem ser utilizadas na mon­tagem de estruturas;

h)    Esticadores – Utilizados para estica­mento de cabos, em estais e travamen­tos;

• Patescas e catarinas – são roldanas do­tadas de ganchos utilizadas para passa­gem de cabos de aço em mudanças de direção e suspensão de cargas;

• Olhal de suspensão – utilizados para fi­xação de manilhas nas peças da estrutu­ra;

• Cordas de sisal – utilizadas para iça­mento de pequenas peças, travamentos provisórios e contensão de peças sus­pensas.

Acessórios do equipamento – São os acessórios dos próprios guindastes que são necessários para o içamento, dependendo da situação e do equipamento e das especifica­ções técnicas de cada fabricante. Os pesos destes acessórios devem ser somados à car­ga líquida. O acessório mais comum a ter seu peso considerado na carga bruta é o moitão. O moitão, que é o bloco de roldanas, é respon­sável pela redução da carga a ser aplicada ao guincho do guindaste e pelo içamento propria­mente dito. O gancho de içamento é parte do moitão e está ligado a ele na parte inferior. O valor do peso do moitão não está a priori des­contado nas tabelas de capacidade do equipa­mento, pois cada guindaste possui mais de um tipo de moitão.

Outro acessório comum é o “jib”, que é uma extensão da lança principal, interligado na sua extremidade através de uma ligação articulada. O peso esférico, o cabo de aço ou outros tipos de extensão da lança podem ter seus pesos acrescidos à peça. Os fabricantes fornecerão seus pesos nos manuais dos equi­pamentos, esclarecendo se devem ou não te­rem seus pesos acrescidos à carga.

Estruturas auxiliares de içamento – São estruturas auxiliares utilizadas para distribuir as cargas em pontos determinados, modificar o ângulo de pega e determinar o valor da carga em cada linha de içamento. São exemplos as vigas espaçadoras, equalizadoras, balancins, contensões laterais entre outros.

As vigas espaçadoras são normalmente utilizadas para suportar cargas longas durante o içamento. Elas eliminam o risco de tomba­mento da carga, seu deslizamento ou flexão, bem como a possibilidade de ocorrência de reduzidos ângulos dos cabos e também a ten­dência dos cabos esmagarem a carga. Em iça­mentos de cargas verticais que se encontram na horizontal, auxiliam também a transição de ângulos dos cabos em relação à carga. Outra vantagem é manter verticais os cabos de linga­da à peça, o que elimina forças componentes de compressão na horizontal que podem ser perigosas em peças esbeltas.

As vigas equalizadoras são utilizadas para igualar a carga nas duas pernas de cabo e para manter cargas iguais em operações com dois guindastes em içamentos em tandem. Caso a viga fique inclinada, as cargas nos dois guin­dastes não mudará. É possível que se queira içar uma carga com dois guindastes de dife­rentes capacidades. Neste caso, à distância da carga para as extremidades será diferente: menor para o guindaste de maior capacidade e maior para o de menor capacidade.

A principal diferença entre as vigas equa­lizadoras e as espaçadoras, é que nas primei­ras o esforço principal é de flexo-compressão e nas segundas, predomina a compressão axial. Os balancins são um caso particular das vigas equalizadoras, no qual existem dois pontos de içamento da carga e somente um guindaste.

Ambos os tipos de vigas são fabricados para um determinado içamento. Se uma viga não foi projetada para um determinado iça­mento, deve-se verificar se largura, profundi­dade, comprimento e material são adequados.

A capacidade das vigas com múltiplos pontos de içamento depende da distância en­tre estes. Por exemplo, se à distância entre os pontos de pega é dobrada, a capacidade da viga será reduzida.

As contensões laterais são estruturas au­xiliares utilizadas para preservar a integridade da peça durante o içamento. Isto ocorre sem­pre que a operação submeter à peça a esfor­ços inaceitáveis, que causariam algum dano ou colapso.

COMPOSIÇÃO DE FORÇAS

Conforme já mencionado, o sistema peça-guindaste deve estar em equilíbrio e constituir um conjunto em equilíbrio estático, ou seja, o somatório das forças exercidas deve ser nulo. Isto vale para o gancho do guindaste, que deve estar em equilíbrio, e também para a peça. Na figura abaixo, o sistema constituído pelos ca­bos de aço de suspensão, a peça e o gancho do equipamento deve possuir somatório de for­ças igual a zero. A determinação dos valores das forças de tração nos cabos é necessária para o dimensionamento dos mesmos.

As forças de tração C nos cabos de aço são decompostas em duas componentes Rv verticais orientadas para baixo, que equilibram a força vertical P exercida pelo gancho do guin­daste em sentido oposto.

Com este valor de C, procura-se, nas ta­belas de dimensionamento dos fabricantes na coluna de simples vertical, o diâmetro adequa­do para resistir à carga. Também a manilha e o olhal serão dimensionados com este valor.

No caso, consultando as tabelas do ane­xo final, resultará:

• Diâmetro dos cabos de aço: ½”;

• Diâmetro de cada manilha: ¾”;

• Diâmetro dos olhais de suspensão: 1 1/4” .

Observação: logicamente os acessórios devem ser dimensionados para o pior caso de cada obra, exceção feita para as peças que exigirem um içamento diferente, que serão ob­jeto de estudo particular.

As forças de tração C nos cabos de aço são decompostas também em duas compo­nentes horizontais Rh orientadas em sentidos opostos, que se equilibram entre si. Estas componentes resultam em uma força de com­pressão de igual valor aplicada à peça entre os pontos de lingada. Tal força de compressão deverá ser levada em consideração na verifi­cação da estabilidade da peça durante o iça­mento.

Quanto maior o ângulo A da figura, maior será o esforço exercido nos cabos de aço. Portanto, o ângulo ótimo será este, no qual os cabos formam um ângulo de 60º entre si, des­crevendo um triângulo eqüilátero com a peça. Ângulos menores levam a esforços menores, e ângulos maiores, a valores maiores dos esfor­ços nos cabos de aço.

Atentar nas tabelas de dimensionamento de cabos dos fabricantes se os ângulos entre cabos estão indicados em relação ao plano ho­rizontal, entre os cabos ou ainda entre cada cabo e a vertical. Conforme a posição do ângu­lo, as considerações são totalmente diversas.

Existem outras formas de lingadas, ou seja, de interligação de cabos ou cintas com o objetivo de realizar o içamento de peças. Uma das mais comuns é a lingada enforcada ou “chocker”:

Esta lingada pode ser feita com um ou dois cabos, com a característica de se evitar a instalação de olhais e manilhas para a fixa­ção na peça. Por isso, é rapidamente execu­tada no canteiro e será indicada para peças menores, com peso máximo indicativo de 6t. O ideal para preservar a durabilidade dos cabos enforcados é se utilizarem quebra-quinas nas arestas vivas da peça, de forma a minimizar as tensões localizadas. O pessoal de campo deve ser orientado a não golpear o laço de forma a aproximar o mesmo da peça. Este procedimento também ocasiona tensões localizadas no cabo, pelo aumento do ângulo central. A carga admissível no cabo enforcado se reduz a aproximadamente 70% da simples vertical com cabo singelo.

No exemplo acima, se fossem utilizadas duas lingadas enforcadas, as manilhas e os olhais seriam dispensados e os cabos passa­riam a um diâmetro de 5/8”.

ROLDANAS E REDUÇÃO DE CARGAS

A vantagem mecânica de uma máqui­na é o fator pelo qual a máquina multiplica a força aplicada nela com o objetivo de içar ou mover uma carga. No caso em estudo, a má­quina será uma polia ou combinação de várias polias. Existem dois tipos de polias: as fixas e as móveis. Como exemplo de polias fixas te­mos o grupo localizado na ponta da lança dos guindastes. O moitão ou cardenal representa um exemplo de bloco de polias móveis. As po­lias fixas não possuem outra função senão de mudança da direção dos cabos. As polias do bloco móvel criam uma vantagem mecânica de 2:1 em cada uma, sem se levarem em consi­deração as perdas por atrito, que reduzem a vantagem mecânica.

Esta característica promove grande redu­ção na potência dos guinchos dos equipamen­tos, ou por outro lado, possibilitam o içamento de grandes cargas com diâmetros de cabos de aço relativamente reduzidos.

Além da redução da carga, na utilização de blocos de polias ocorre uma redução da ve­locidade de içamento proporcional a vantagem mecânica. Esta característica será sempre po­sitiva, pois quanto mais pesada for a carga, maior o número de polias e menor a velocida­de de deslocamento, evitando-se as cargas di­nâmicas. Caso a peça a ser içada seja relati­vamente leve, o número de polias poderá ser reduzido, agilizando-se as operações de iça­mento. Existem guindastes que operam tanto com o moitão quanto com o cabo singelo com peso esférico. Cabe ao engenheiro determinar qual será o bloco de moitão a ser utilizado em cada obra, quais peças deverão ser içadas por este moitão e quais serão içadas pelo cabo singelo.

Também as gruas de torre utilizam jogos de roldanas para o içamento das cargas. As configurações mais comuns são as que utili­zam duas ou quatro linhas de içamento, com blocos móveis de duas polias.

A vantagem mecânica também é aplicada nos mecanismos de levantamento das lanças dos guindastes treliçados, a partir do cavalete.

Quando se deseja mover uma carga ho­rizontalmente sobre o solo, também será van­tajosa a utilização de jogos de roldanas para redução da carga e da velocidade, como no lançamento de pontes onde a força de tração for proporcionada por guincho.

Freqüentemente o guincho será posicio­nado à ré da ponte, e o cabo ao sair do guin­cho passará sob a ponte e alcançará uma polia fixa na margem oposta, daí voltando para uma polia móvel presa à ponte, e desta retornando para a margem oposta onde será firmemente ancorada. Caso o guincho esteja na margem oposta, as polias fixa e móvel continuam como no caso anterior, mudando-se além o guincho a margem de ancoragem do cabo.

 CONSIDERAÇÕES SOBRE IÇAMENTO DE PEÇAS

Toda peça deve estabilizar, ao ser sus­pensa, na posição que ocupará na estrutura. Por isso, o içamento e o deslocamento das pe­ças suspensas sempre serão feitos de forma a garantir a estabilidade do conjunto. A partir do momento que uma peça está suspensa por um guindaste, ambos formam um sistema estrutu­ral submetido a cargas estáticas e dinâmicas. As cargas estáticas são de fácil determinação e são utilizadas na especificação dos elemen­tos do sistema. As cargas dinâmicas são leva­das em consideração com a aplicação de mar­gens de segurança. Mas não por isso se deve abandonar a condição ideal de operação, na qual se evita de todas as formas a ocorrência de impactos e forças laterais.

No caso de edifícios de múltiplos anda­res, as colunas devem estabilizar na vertical e as vigas na horizontal. Normalmente as pe­ças das estruturas possuem uma dimensão preponderante. Por exemplo, no caso de uma coluna de edifício, teremos um perfil de grande comprimento com largura e profundidade de pequenas dimensões. No armazenamento das peças sobre o solo, esta dimensão preponde­rante estará na horizontal, que é a sua posição mais estável, frente à força da gravidade. No caso particular das colunas, esta posição ho­rizontal é diversa daquela que a peça ocupa­rá na estrutura, que é a vertical. Do ponto de vista da segurança, o içamento de colunas é mais arriscado que o de vigas, pois as colunas devem sofrer uma rotação de 90º, da posição de repouso (horizontal) para a posição final na estrutura (vertical). O içamento das vigas será feito sem a necessidade de rotação, pois serão deslocadas no espaço (translação) sem mudarem seu eixo longitudinal de posição em relação ao horizonte.

Os ganchos dos equipamentos permitem giros de 360° em torno de um eixo vertical que passa por eles. Peças içadas na vertical não apresentam problema de girarem segundo o eixo vertical. No caso de peças horizontais, este grau de liberdade possui uma limitação: a peça ao girar poderá se chocar com algum obstáculo, como por exemplo outras peças já montadas, com o próprio equipamento ou mesmo com edificações vizinhas. O ideal é se realizar o içamento de peças horizontais (vi­gas) com a mesma face voltada para o equi­pamento, desde a posição de repouso sobre o solo até a posição final na estrutura. Isto po­derá exigir um estudo prévio sobre a posição em que a peça deva ser descarregada sobre o solo, ou mesmo a posição relativa do equipa­mento e da estrutura. Em princípio, qualquer manuseio da peça é oneroso e deve ser redu­zido ao mínimo, ou seja: sua descarga do meio de transporte para o solo e depois seu içamen­to do solo para sua posição final na estrutura. Algumas vezes outros transbordos serão inevi­táveis; outras, serão quase impossíveis.

Em algumas ocasiões pode ser necessá­rio ou até mesmo desejável que a peça seja içada inclinada, como por exemplo:

Neste caso os cabos terão comprimentos diferentes para possibilitar a inclinação. Outro detalhe característico deste tipo de içamento é a sobrecarga de um cabo até que o outro seja tracionado. Assim:

As peças de duas dimensões preponde­rantes devem ser içadas por um ou dois cabos. Por ex.:

As peças tridimensionais devem ser iça­das com 3 ou 4 cabos. Deve-se calcular o iça­mento, entretanto, como se estivesse sendo realizado com apenas dois cabos, pois peque­nas diferenças de comprimento e conexão po­dem aliviar até dois cabos. Ex.:

EXEMPLOS:

a) Seja uma viga V1 – VE350X35 – 6.560mm de comprimento, sem nenhum detalhe de ligação.

Vem:

Peso total = 6,56m X 35,00 kg/m = 229,6 kg 230 kg

b) Admita uma viga V2 – W530X92 – 10.323mm de comprimento, com duas cantoneiras de ligação L76X76X8 com 400mm de comprimento em cada extre­midade.

Vem:

Peso do perfil principal = 10,323m X 92,00 kg/m = 949,7 kg e mais:

Peso das cantoneiras = 2 X 2 X 0,40m X 9,07 kg/m = 14,5 kg.

Peso total = 949,7 + 14,5 = 964,2 kg = 965 kg

c) Seja por exemplo uma coluna C1 – W360X110, cujas partes constam da ta­bela abaixo:

d) Considerar a Viga V2 do exemplo an­terior: peso da peça = 965 Kg

Primeiramente pré-dimensiona-se os ca­bos de aço: na tabela XXX para o par de estropos a 60º, temos a capacidade de 2060kg para o diâmetro de ½ “.

• Cabos de aço - Peso aproximado: 0,7kg/m x 4m x 2 6kg.

• Manilhas de união – Diâmetro 3/4” . Capacidade = 2.450kg Peso: 2 x 1,0kg = 2kg.

• Olhais de suspensão fabricados em chapa – usar chapa de 19mm de espes­sura – área = 0,2m x 0,2m x 2 x 149kg/m² =12kg.

• Moitão do guindaste = 190kg (conforme modelo).

Carga total = 965+6+2+12+190= 1175kg. Indo novamente com este valor à tabela cor­respondente do anexo final, confirmam-se os cabos de ½” de diâmetro.

No exemplo acima se optou pela utiliza­ção de olhais se suspensão feitos em chapa de aço soldados a mesa superior da viga. Isto nem sempre é necessário, além de ser pou­co prático quando se levar em conta a grande quantidade de vigas em uma obra de edifício, por exemplo.

Marca	Material	Comprimento (mm)	Largura (mm)	Quantidade (UN)	Área (m²)	Peso unitário (Kg)	Peso Total (Kg)
1a	W360X110 – Perfil principal	10.238	-	01	-	110,00	1.126,18
1b	Chapa 22,2mm	400	500	01	0,200	175,84	35,17
1c	Chapa 6,3mm	100	145	02	0,029	49,39	1,43
1d	Chapa 12,5mm	122	320	03	0,117	98,00	11,47
1e	Chapa 12,5mm	122	320	05	0,195	98,00	19,11
1f	Chapa 8,0mm	122	320	02	0,078	62,72	4,89
1h	Chapa 8,0mm	122	320	02	0,078	62,72	4,89
1k	Chapa 8,0mm	100	295	03	0,089	62,72	5,55
1m	Chapa 6,3mm	100	220	06	0,132	49,39	6,52
TOTAL				1.215,25