Origem
Há mais de 2.500 anos, que as gruas vem sendo utilizadas na construção. Com o tempo, estas foram constantemente desenvolvidas. Para mover grandes cargas sem motores, na época, eram usadas tanto as leis da alavanca quanto aumentos de força com o auxílio de várias cordas e roldanas. Esses princípios básicos simples, mas geniais, continuam a ser aplicados até hoje.
== O que é um bloco e o sistema de roldanas?
Um bloco e um sistema de roldanas é uma estrutura mista composta por um cabo e pelo menos uma roldana, usada para levantar cargas. Através do uso de múltiplas roldanas, a força necessária para levantar um peso pode ser continuamente reduzida. Uma parte das roldanas tem uma posição fixa, enquanto outras são chamadas de roldanas móveis que se movem durante o processo de elevação. A vantagem do ganho de força deve ser compensada por um caminho de tração mais longo.
Os quatro tipos de sistemas de roldanas
O seguinte texto descreve quatro opções de sistemas de roldanas com força de tração direcionada para baixo. No ficheiro do modelo, o qual pode descarregar no final deste artigo, o utilizador irá encontrar uma estrutura o mais realista possível, incluindo um esquema de modelação simples para melhor compreensão do comportamento.
Em cada variante, neste exemplo, o objetivo é levantar um peso de G = 100 N a uma altura de u = 100 mm. Onde:
| F | força necessária para levantar o peso, correspondente ao apoio inferior esquerdo no modelo RFEM |
| n | número de segmentos do cabo que suportam o peso |
| Δl | caminho de tração necessário para levantar o peso em u |
Para esse tipo de talha, o caminho de tração necessário é determinado por Δl = n · u.
Implementação 1 : 1
F = G
Δl = u
Implementação 1 : 2
F = 0,5 · G
Δl = 2 · u
Implementação 1 : 3
F = 1/3 · G
Δl = 3 · u
Implementação 1 : 4
F = 1/4 · G
Δl = 4 · u
Modelação no RFEM
Na modelação , o cabo deve ser inserido como uma polilinha contínua com pelo menos três nós. Assim, o programa "sabe" que se trata de um elemento como um cabo completo. Em seguida, pode-se atribuir a essa polilinha o tipo de barra "Cabo em roldana". Em pelo menos uma extremidade da barra de corda deve haver um suporte fixo ou uma barra para que a carga de tração aplicada possa ser transmitida. Como em uma "Corda na roldana" a força de tração deve ser constante, os elementos conectados no percurso não precisam de definição adicional. Os elementos adjacentes ou apoios nodais recebem as forças de desvio, desde que exista encurvadura nos cabos.
Na modelação, as barras rígidas foram posicionadas para que a força de piso pudesse ser exibida num apoio. Os apoios de estabilização foram dispostos para nas roldanas livres evitar a instabilidade.
A distância da roldana necessária foi aplicado através de uma deformação nodal imposta.