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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
2. Objetivo específico.................................................................................................................5
3 Recomendações da CB 54 para Tirolesa..............................................................................6
3.1 Disponibilidades e quantidades.............................................................................................63.2 Avaliação dos Riscos.............................................................................................................63.3 Instalação...............................................................................................................................73.4 Coletivo para operação..........................................................................................................93.5 Montagem............................................................................................................................103.6 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.........124.2 Cabo de segurança...............................................................................................................134.3 Ancoragens e estruturas de suporte.....................................................................................14
5. Memorial de Cálculos..........................................................................................................21
5.1 Dados para vão de 100,5 metros para uma pessoa por tirolesa:..........................................215.1.1 Deformação plástica.....................................................................................................24
6. Suportes engastados na Torre do Elevador fixa a estrutura...........................................25
6.1 Análise estrutural dos suportes........................................................................................256.2 Resultados para suporte tesoura – Elementos finitos...........................................................25
7. Cálculo dos filetes de solda..................................................................................................26
8. Recomendações para operação segura da Tirolesa..........................................................28
8.1 Conservação e manutenção.............................................................................................298.2 Coleta de dados do cliente...............................................................................................298.3 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 Suporte (mm)...................................................................41
18. Apêndice B – Desenho Técnico suporte 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...........................................46
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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
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
3
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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2. 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
administração 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.
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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 acesso 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;
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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.
Admite-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 suportar 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 suporte 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 suportar 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
gatilho de 21mm. Modelo conforme fabricante e deverá suportar as seguintes resistências
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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 comcarga 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 repassei 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.
Figura 7 – Projeto RUX para as torres
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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
mínimo. Nas extremidades dos cabos usar sapatilhas pesadas de mesma bitola dos cabos padrão
13
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 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 ”
4.3 Ancoragens e estruturas de suporte
O operador deve assegurar que as ancoragens, estruturas de suporte e eventuais montagens
necessárias estejam em plenas condições de uso.
14
Sistematicamente, deve haver uma inspeção das ancoragens, estruturas de suporte 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.
Figura 11 - Exemplo de ancoragem parte inferior - Vistas laterais
15
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 repassadas
pela empresa RUX ao setor de engenharia do Evento Planeta Atlântida. Estes suportes 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.
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
16
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.
19
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
20
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 suporta
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
suportadas.
Ao derivarmos as relações necessárias entre as forças atuantes no cabo e suas inclinações,
admitiremos 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 (), se faz necessário que qualquer segmento do cabo do lado esquerdo a componente
horizontal T.cos 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 = ? Ay = ?
Bx = ? By = ?
Q = 429 kgf
∑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
22
Figura 19 – Diagrama de corpo livre para calculo da tensão
Ângulo por relações trigonométricas tem-se : Arc Tg 3,35 m/ 47,5m = = 4,04°
Tx = T.cos Ty = T.sen
∑Fx = 0 - Ax + Tx = 0 Ax = Tx = Bx
∑Fy = 0 Ay - Q + Ty = 0
então : 429 kgf – 214,5 kgf + Ty = 0
Ty = 214,5 kgf
Como :
Ty = T.sen T = 3074 kgf
Tx = T.cos Tx = Ax = Bx = 3081 kgf
Tabela 2 – Cálculo da tensão no cabo e das reações horizontais
23
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.
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.
24
6. Suportes engastados na Torre do Elevador fixa a estrutura
6.1 Análise estrutural dos suportes
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 suporte 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 suportes 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 suporte 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.
25
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
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 suportes 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 (CPF, carteira de identidade ou passaporte);
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.
29
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 acessórios 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 suporte 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 suportam 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 suportes 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
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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 passarinho; 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.
32
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
33
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
34
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
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17. Apêndice A – desenho Técnico Suporte (mm)
Barra rosqueada 1”
Aço Chato 3” x ½”
Semi círculo (olhal) #1/2” A36
41
18.Apêndice B – Desenho Técnico suporte 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
46
