Origem
As gruas já eram utilizadas há mais de 2500 anos nas construções. Com o tempo, as gruas foram conhecendo cada vez mais desenvolvimentos. Para movimentar grandes cargas sem motores, foram utilizadas as regras de alavanca e os aumentos de força utilizando várias linhas de cabos e roldanas. Estes princípios básicos simples, mas engenhosos ainda hoje são utilizados.
O que é um sistema de roldanas com bloco?
Um sistema de roldanas com bloco é uma estrutura mista constituída por um cabo e, pelo menos, uma roldana, e é utilizada para levantar cargas. A utilização de várias roldanas permite reduzir a força necessária para levantar um peso. Algumas das roldanas têm uma posição fixa, enquanto outras são as roldanas livres que se deslocam durante o processo de elevação. A vantagem de aumentar a força tem de ser compensada por uma maior distância da roldana.
Os quatro sistemas de roldanas típicos
A secção seguinte descreve quatro opções do sistema de roldanas com tensão descendente. No ficheiro de modelo, que pode ser descarregado no final deste artigo, foi criada a estrutura mais realista possível, incluindo uma modelação esquemática simples, de forma a entender melhor o comportamento.
Para cada opção, este exemplo mostra como levantar um peso de G = 100 N sobre uma altura de u = 100 mm. onde:
| f | força necessária para levantar o peso corresponde ao apoio inferior esquerdo do modelo RFEM |
| n | número de secções do cabo de apoio |
| Δl | distância entre roldanas necessária para aumentar o peso em u |
Para este tipo de sistema de roldanas, a distância da roldana necessária é determinada com Δl = n · u.
Implementação 1: 1
F = G
Δl = u
Umsetzung 1 : 2
F = 0,5 · G
Δl = 2 · u
Umsetzung 1 : 3
F = 1/3 · G
Δl = 3 · u
Umsetzung 1 : 4
F = 1/4 G
Δl = 4 · u
Modelação no RFEM
Durante a modelação, é necessário introduzir o cabo como uma polilinha contínua com pelo menos três nós. Assim, o programa "sabe" que é um elemento como um cabo completo. De seguida, pode ser atribuido o tipo de barra "Cabo em roldanas" a esta polilinha. Pelo menos uma extremidade do cabo deve ter um apoio ou uma barra imóvel para que a carga de tração aplicada possa ser transferida. Uma vez que a força de tração deve ser constante num "Cabo em roldana", os elementos ligados durante o processo de modelação não necessitam de definição adicional. Die benachbarten Elemente beziehungsweise Knotenlager erhalten die Umlenkkräfte, sofern das Seil daran einen Knick aufweist.
Ao modelar, foram aplicadas barras rígidas de forma a que a força da laje possa ser apresentada num apoio. Nas roldanas livres foram colocados apoios de estabilização adicionais para contrariar a instabilidade.
A distância entre roldanas necessária foi aplicada através de uma deformação nodal imposta.
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