Site para consultas técnicas ELEVADOR – PROJETO E CÁLCULO DAS ESTRUTURAS Objetivo: Transportar um cadeirante + 1 acompanhante Local de instalação específico: Residência e no único lugar disponível conforme desenho abaixo. A cabine deverá ter 2 portas para maior facilidade de acesso e manobrabilidade pelo cadeirante. Peso estimado da cabine: 80kg Peso estimado do conjunto: 250kg Velocidade mínima desejada: 3 andares (6,01m) em 18 segundos = 0,33m/s = 20m/min. A corrente elétrica disponível na residência é monofásica 220V. Para facilitar a aquisição do motofreio, que se encontra facilmente no sistema trifásico, e para que o elevador pare exatamente nivelado no andar, será utilizado um inversor de frequência adequado para essas funções. Sistema de tração do cabo com o uso de tambor respeitando a norma NBR 15655 referente a plataformas para deficientes. O objetivo é diminuir o custo das estruturas eliminando contrapeso e espaço ocupado pelo mesmo nos elevadores convencionais. Localização Seleção do cabo de aço. Catálogo Siva 𝑭𝒕 Carga dividida em 2 cabos: 125kg Força de tração no cabo (a tabela abaixo está em kgf) 𝐹𝑡 = 𝐶 ∗ 𝑓𝑠 = 125𝑘𝑔 ∗ 12 = 1500𝑘𝑔𝑓 Diâmetro do tambor Diâmetro mínimo do tambor: 6,35 x 26 = 165mm Matéria prima para usinagem do tambor Tubo mecânico laminado. Distribuidor Desenho do tambor de acordo com norma NBR 15655 Ranhura helicoidal passo 7mm Matéria prima: tubo laminado Diâmetro externo 177,8mm Diâmetro interno 152,4mm 2 x disco de aço 7,93mm (5/16”) x diâmetro 200mm 1 x disco de aço 12,7mm (1/2”) x diâmetro 200mm Curso do elevador com 11 voltas do cabo 𝜋 ∗ 177𝑚𝑚 ∗ 11 = 6116𝑚𝑚 Seleção do redutor Cálculo do torque no eixo de saída do redutor A norma não especifica fator de serviço para elevadores de passageiros. Considerando fator de serviço 2,0 9,8𝑚 𝑇2 = 𝐹𝑡 ∗ 𝑅 ∗ 𝐹𝑆 = 250𝑘𝑔 ∗ 2 ∗ 0,0885𝑚 ∗ 2,0 = 433,6𝑁𝑚 𝑠 𝑅 = Raio de atuação da força tangencial no tambor em m (veja desenho da ranhura do tambor acima) Rotação no eixo de saída 𝑛2 = 𝑣 20𝑚/𝑚𝑖𝑛 = = 35,9𝑟𝑝𝑚 𝜋 ∗ 𝑅 ∗ 2 𝜋 ∗ 0,0885𝑚 ∗ 2 Redução do redutor considerando motor de 4 polos – 1750rpm 1750 𝑖= = 48,7 35,9 Redutor WEG Cestari Alternativa: Redutor Acionac Seleção do motofreio Cálculo da potência requerida para o acionamento considerando redutores acima com rendimento 0,61 9,8𝑚 0,33𝑚 𝑚 ∗ 𝑔 ∗ 𝑣 250𝑘𝑔 ∗ 𝑠 2 ∗ 𝑠 𝑃= = = 1,32𝑘𝑊 1000 ∗ 𝜂 1000 ∗ 0,61 Página 11 do Catálogo WEG Eixo de ligação do tambor com o redutor MANCAIS BRM Selecionado em função do diâmetro do eixo do redutor (42mm) Máquina completa Peso: 91kg Estrutura de suporte da máquina 1 - Perfil chapa de aço dobrada U 100 x 50, espessura 3mm. 2 - Tubo retangular alumínio 101,6 x 50,8 x 2mm Seleção do perfil 1 Usada a planilha Assessotec para facilitar os cálculos e a seleção do perfil O força peso F das pessoas + cabine + cabo é dividido igualmente entre os 2 apoios e entre as 2 vigas F = pesos suspensos. Pessoas + cabine + cabo + motofreio + redutor + tambor = 340/2 = 170kg Momento máximo 𝐹 ∗ 𝐿 170𝑘𝑔𝑓 ∗ 130𝑐𝑚 𝑀𝑚𝑎𝑥 = = = 5525𝑘𝑔𝑓𝑐𝑚 4 4 𝐿 = distância entre os apoios Para facilitar, vamos efetuar os cálculos no sistema técnico: Força em kgf Dimensões em cm Momento em kgfcm Módulo resistente requerido para o perfil 𝑀𝑚𝑎𝑥 ∗ 𝑞 5525𝑘𝑔𝑓𝑐𝑚 ∗ 5 𝑊𝑥 = = = 7,9𝑐𝑚³ 𝜎𝑒 3520𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚² 𝑞 = fator de segurança 𝜎𝑒 = tensão de escoamento do aço Por necessidade do projeto (largura dos mancais e sistema de fixação), foi utilizado um perfil de maiores dimensões. Perfil chapa de aço dobrada U 100 x 50, espessura 3mm. Link do fornecedor Seleção do perfil 2 F = pesos suspensos. Pessoas + cabine + cabo + motofreio + redutor + tambor + vigas U = 358/2 = 179kg Reações nas colunas: 𝐹1 ∗ (𝐵 + 𝐶) + 𝐹2 ∗ 𝐶 𝑅𝐴 = 𝐿 𝑅𝐴 = 179𝑘𝑔𝑓 ∗ (34𝑐𝑚 + 30,5𝑐𝑚) + 179𝑘𝑔𝑓 ∗ 30,5𝑐𝑚 = 179𝑘𝑔𝑓 95𝑐𝑚 𝑅𝐵 = 𝑅𝐴 = 179𝑘𝑔𝑓 Momento fletor na distância A: 𝑀𝑓 = 𝑅𝐴 ∗ 𝐴 = 179𝑘𝑔𝑓 ∗ 30,5𝑐𝑚 = 5460𝑘𝑔𝑓𝑚 Momento fletor na distância B: 𝑀𝑓 = 𝑅𝐵 ∗ 𝐶 = 179𝑘𝑔𝑓 ∗ 30,5𝑐𝑚 = 5460𝑘𝑔𝑓𝑚 Módulo resistente requerido para o perfil 𝑀𝑚𝑎𝑥 ∗ 𝑞 5460𝑘𝑔𝑓𝑐𝑚 ∗ 5 𝑊𝑥 = = = 24,3𝑐𝑚³ 𝜎𝑒 1120𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚² 𝑞 = fator de segurança 𝜎𝑒 = tensão de escoamento do material Verificando o módulo resistente do tubo retangular alumínio 101,6 x 50,8 x 3,17mm selecionado. Link do fornecedor 𝑊𝑥 = 𝐵 ∗ 𝐻 3 − 𝑏 ∗ ℎ3 5,08𝑐𝑚 ∗ (10,16𝑐𝑚)3 − 4,45𝑐𝑚 ∗ (9,52𝑐𝑚)3 = = 24,5𝑐𝑚3 6∗𝐻 6 ∗ 10,16𝑐𝑚 Desenho Tubo retangular alumínio 101,6mm x 50,8mm x 3mm Cantoneira alumínio abas iguais 2.1/2 x 1/8 Colunas - Apoio e fixação da estrutura de suporte da máquina nas colunas 4 Parafusos 3/8” x 65mm + porca 3/8” + arruela 4 Grampos 5/8" x 82 x 260 - Colunas apoiadas na parede da residência (2) Tubo quadrado alumínio 2" (50,8 mm). Espessura 2mm. 2 tubos de 5,80m unidos à 2 tubos de 2,875m Cantoneira de guia da cabine e fixação das colunas na parede. Alumínio abas iguais 2.1/2” x 1/8” Cantoneira de alumínio 1.1/2” x 1/8” x 150mm para fixação das colunas na parede. 2 peças Bucha de aço 10mm com parafuso de 1/4" para fixar colunas na laje da parede Barra roscada + porca 3/8" colunas - Colunas não apoiadas na parede (2) Tubo quadrado alumínio 2" (50,8 mm). Espessura 2mm. 2 tubos de 5,80m unidos à 2 tubos de 2,875m Cantoneira de guia da cabine e ligação com outras colunas. Alumínio abas iguais 2.1/2” x 1/8” Verificação da força de compressão exercida pelo peso da estrutura de suporte + máquina + cabine + carga sobre o perfil das colunas. 𝐹𝑐 ∗ 𝐹𝑠 365𝑘𝑔𝑓 ∗ 5 𝜎𝑐 = = = 72,5𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚² 𝐴 5,08𝑐𝑚 ∗ 0,31𝑐𝑚 ∗ 4𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠 ∗ 4𝑐𝑜𝑙𝑢𝑛𝑎𝑠 OK. Muito abaixo da tensão admissível de compressão do material (225kgf/cm²) Cabine - Conjunto Policarbonato espessura 6mm Rodizio Piso - Travessa Seleção do perfil Momento fletor máximo 𝐹 ∗ 𝐿 250𝑘𝑔𝑓 ∗ 89𝑐𝑚 𝑀𝑚𝑎𝑥 = = = 5563𝑘𝑔𝑓𝑐𝑚 4 4 Módulo resistente requerido para o perfil 𝑀𝑚𝑎𝑥 ∗ 𝑞 5563𝑘𝑔𝑓𝑐𝑚 ∗ 5 𝑊𝑥 = = = 24,8𝑐𝑚³ 𝜎𝑒 1120𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚² 𝑞 = fator de segurança 𝜎𝑒 = tensão de escoamento do material Verificando o módulo resistente do tubo retangular alumínio 127 x 50,8 x 3,17mm selecionado. 𝐵 ∗ 𝐻 3 − 𝑏 ∗ ℎ3 5,08𝑐𝑚 ∗ (12,7𝑐𝑚)3 − 4,46𝑐𝑚 ∗ (12,07𝑐𝑚)3 𝑊𝑥 = = 6∗𝐻 6 ∗ 12,7𝑐𝑚 = 34𝑐𝑚3 - Tubo retangular alumínio 127mm x 50,8mm x 3,17mm x 890mm Barra chata alumínio 1.1/2" (38,1mm) x 123mm x 46,8mm- 2 peças Barra redonda 3/8" (9,525mm) x 70mm -2 peças Cupilha 2 x 20mm - 4 peças - Lateral Quantidade 2 peças Cantoneira alumínio 1.1/2 x 1/8 Barra chata de alumínio 1 1/2 x 1/8 Barra chata de alumínio 2" x 1/8 Nestas emendas, soldar somente deste lado Verificação da resistência dos quadros Força de tração sobre as 10 barras: 250kgf Somatória das áreas dos perfis submetidas ao esforço de tração: 523mm² = 5,23cm² Tensão de tração sobre as barras 𝐹𝑡 ∗ 𝐹𝑠 250𝑘𝑔𝑓 ∗ 5 𝜎𝑡 = = = 239𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚² 𝐴 5,23𝑐𝑚² Tensão de escoamento do alumínio: 1120kgf/cm² - Quadro superior Cantoneira aluminio 1.1/2” (38,1mm) x 1/8 (3,17mm) - Quadro inferior Cantoneira aluminio 1.1/2(38,1mm) x 1/8 (3,17mm) Cantoneira aluminio 3/4 (19,95mm) x 1/8 (3,17mm) - Porta de acrílico ou policarbonato 0,90 x 2,00m com ferragens. Quantidade: 2. - Piso Deck Madeira Plástica WPC maciço ipê 2x10x3,00m (1,50 m²). Link do fornecedor - Rodizio Quantidade: 4 Link do fornecedor J. L. Fevereiro Fevereiro 2023
