Guindaste de mastro: parâmetros de projeto e norma de aceitação
A norma GB/T 26558-2011 «Guindaste de mastro» é a norma de produto para o projeto e fabricação de guindastes de mastro. O guindaste de mastro, também designado por lança auxiliar ou cavalete em A, é um tipo de guindaste de lança fixo, frequentemente utilizado em operações de içamento de equipamentos de grande porte e em trabalhos de instalação na construção civil. A norma especifica a classificação, o cálculo de projeto, a fabricação e instalação, bem como o método de ensaio dos guindastes de mastro.
A norma GB/T 26558-2011 é a norma de produto específica para guindastes de mastro (também designados por guindaste de mastro ou lança auxiliar), publicada e implementada em 2011. O guindaste de mastro é um tipo de guindaste de lança fixo, constituído por mastro (coluna principal), lança (braço de elevação), estais (cabos de amarração) e mecanismo de elevação. O mastro é fixado à base através dos estais, e as operações de içamento são realizadas por rotação e variação de alcance da lança. O guindaste de mastro caracteriza-se pela sua estrutura simples, elevada capacidade de carga e baixo custo, sendo particularmente adequado para trabalhos de içamento de equipamentos de grande porte, instalação em usinas elétricas, montagem de unidades petroquímicas e outras operações de carga pesada. A Kelude Indústrias Pesadas pode projetar e fabricar guindastes de mastro não padronizados de acordo com as necessidades do projeto.
Classificação e estrutura do guindaste de mastro
A norma classifica os guindastes de mastro em três tipos estruturais. Tipo de mastro único (mastro independente) — um sistema de suspensão composto por um mastro principal e estais, com a lança articulada na base do mastro, permitindo a variação do ângulo da lança através do cabo de aço de lufada. O tipo de mastro único é o mais simples, com capacidade de elevação máxima geralmente não superior a 100t. Tipo de cavalete em A — dois mastros dispostos em forma de A, oferecendo melhor estabilidade que o tipo de mastro único, permitindo reduzir o número de estais; adequado para capacidades entre 100~500t. Tipo de lança articulada — o mastro e a lança podem variar o alcance de forma independente, proporcionando a maior flexibilidade operacional. Os principais parâmetros estruturais do guindaste de mastro incluem a altura do mastro (geralmente 10~50m), o comprimento da lança (10~40m), a capacidade de elevação máxima (50~500t) e o alcance máximo de trabalho (10~30m). O mastro e a lança são normalmente fabricados em aço estrutural de alta resistência e baixa liga Q345B ou Q420B, podendo os banzos principais ser constituídos por tubos de aço sem costura ou seções combinadas de cantoneira.
O sistema de estais é um componente crítico de segurança exclusivo do guindaste de mastro. A norma especifica o número, o diâmetro e os requisitos de ancoragem dos estais. O topo do mastro deve ser equipado com pelo menos 6 estais (distribuídos uniformemente na circunferência), e o ângulo entre os estais e o solo deve estar compreendido entre 30°~60°. Os estais devem ser de cabo de aço, com fator de segurança não inferior a 3,5, e a fixação de extremidade de cabo deve ser realizada com grampos de cabo ou terminais prensados em liga metálica. A pré-carga dos estais deve manter o mastro na vertical em condição de vazio, sendo o valor da pré-carga determinado por cálculo de projeto. Cada estai deve ser equipado com um parafuso tensor ou esticador de rosca independente para ajuste da tensão. As âncoras de solo dos estais devem ser executadas em blocos de betão ou estacas tubulares de aço, e a força de arrancamento da âncora não deve ser inferior a 2 vezes a força máxima de trabalho do estai. A norma exige ainda que a base de apoio do mastro possua capacidade de carga e resistência ao deslizamento adequadas, devendo o projeto da fundação ser verificado e aprovado por um engenheiro civil especializado.
Requisitos de cálculo de projeto
O cálculo de projeto de um guindaste de mastro é mais complexo do que o de um guindaste convencional, uma vez que a sua natureza estaticamente determinada torna os esforços internos de cada componente altamente sensíveis à tensão dos estais e à posição da carga suspensa. A norma exige que o cálculo de projeto do guindaste de mastro inclua a análise de cargas — carga permanente, carga de elevação, carga de vento (calculada separadamente para condição de trabalho e condição fora de serviço), carga de inércia e pré-carga dos estais. A combinação de cargas segue os princípios das normas ISO 4301 / FEM 1.001 e GB/T 22437, mas a particularidade do guindaste de mastro reside no facto de a deformação elástica dos estais influenciar a distribuição de esforços em toda a estrutura, pelo que deve ser realizada uma análise geometricamente não linear. O cálculo de estabilidade do mastro inclui a estabilidade geral (considerando o efeito de flexão-compressão) e a estabilidade local (o coeficiente de estabilidade de cada elemento não deve ser inferior aos valores especificados).
A norma especifica ainda o coeficiente de estabilidade anti-tombamento do guindaste de mastro: não inferior a 1,5 em condição de trabalho (calculado com a combinação de cargas mais desfavorável) e não inferior a 1,8 em condição fora de serviço (considerando a carga de vento máxima). O coeficiente de estabilidade ao deslizamento horizontal da base do mastro não deve ser inferior a 1,5. O fator de segurança ao arrancamento das âncoras dos estais não deve ser inferior a 2,0. Uma vez que os guindastes de mastro são frequentemente montados no local para utilização única ou para montagem e desmontagem repetidas, a norma permite, em condições específicas, a utilização do método de tensões admissíveis no projeto, podendo os fatores de segurança ser reduzidos, mas sem nunca ficarem abaixo de 90% dos valores especificados na norma ISO 4301 / FEM 1.001. Após a fabricação, devem ser realizados o teste de funcionamento em vazio e o ensaio de carga nominal (100% SWL) para verificar a correção do cálculo de projeto. A documentação de projeto deve incluir o relatório de cálculo estrutural do mastro e da lança, o esquema de disposição do sistema de estais, os parâmetros de carga da fundação e a descrição do plano de instalação.
Requisitos de Montagem e Ensaios
A montagem e desmontagem do guindaste de mastro constituem operações de alto risco, sendo rigorosamente regulamentadas pela norma. Antes da montagem, deve ser elaborado um plano detalhado, sujeito à aprovação do responsável técnico. O local de instalação deve ser nivelado e compactado, e a montagem só pode iniciar após a resistência do concreto da fundação atingir 100% do valor de cálculo. A elevação do mastro pode ser realizada pelo método de içamento integral ou por deslizamento, devendo ser utilizadas cordas de retenção e placas de apoio auxiliares durante o processo para evitar o tombamento. A instalação dos estais deve seguir a sequência: primeiro os estais do lado sotavento e, em seguida, os do lado barlavento, ajustando a tensão inicial de cada estai individualmente, conforme os requisitos de projeto. A montagem da lança deve ser efetuada após o mastro estar ereto e fixado. Concluída a montagem, deve ser realizada uma inspeção completa para confirmar que todas as ligações estão seguras e que os mecanismos operam corretamente.
O ensaio de carga é o meio definitivo para verificar a segurança do guindaste de mastro. As cargas de teste são divididas em: Teste sem Carga — cada mecanismo opera à velocidade nominal por um período mínimo de 30 minutos. Ensaio de carga nominal (100% SWL) — a carga nominal é elevada em cada alcance típico para testar os freios e a função de variação de alcance. Ensaio de Carga Dinâmica — elevação, descida e operação de lança com 1,1 vezes a carga nominal, no mínimo 5 ciclos cada. Ensaio de Carga Estática — a carga de 1,25 vezes a carga nominal é mantida suspensa por 10 minutos, medindo a variação da perpendicularidade do mastro e a tensão dos estais. O deslocamento horizontal do topo do mastro não deve exceder 1/100 da altura do mastro. Após os ensaios, deve ser emitido o Relatório de Teste com o registo de todos os dados medidos. O Manual de Operação do guindaste de mastro deve especificar a Capacidade de elevação máxima, a curva carga-alcance correspondente, o método e a periodicidade de ajuste da tensão dos estais, bem como os itens e critérios de avaliação da Inspeção Periódica.
Requisitos para Operação Segura
A norma estabelece requisitos claros para o uso seguro do guindaste de mastro. Antes da colocação em operação, é obrigatória a elaboração de um Plano de Içamento detalhado e dos Procedimentos de Operação Segura. O Plano de Içamento deve ser aprovado pelo responsável técnico e apresentado a todos os trabalhadores envolvidos através de um Briefing Técnico. A área de trabalho deve ser isolada com zonas de advertência, sendo proibida a entrada de pessoal não autorizado. O operador e o sinaleiro / operador responsável devem manter comunicação permanente, utilizando Sinais de Comando uniformes e inequívocos. A norma especifica que os mecanismos de içamento e de variação de alcance não podem ser operados simultaneamente. A operação de lança deve ser realizada em vazio ou com carga leve; sob carga, o raio de trabalho não deve exceder 70% da Capacidade Nominal. Durante o içamento, o movimento deve ser uniforme e estável, sendo proibidas parada de emergência e acelerações bruscas. Após a carga ser elevada do solo, o operador deve fazer uma pausa para verificar a fiabilidade do Freio e o equilíbrio da carga antes de prosseguir com a Elevação / Içamento. As operações de içamento são proibidas em condições de vento superior a grau 6, chuva forte, nevoeiro intenso ou iluminação insuficiente durante a noite. Durante a operação, deve ser designada uma pessoa para monitorizar as variações de tensão dos estais e a estabilidade das Âncoras de Solo, interrompendo imediatamente os trabalhos em caso de qualquer anomalia.
Tabela Comparativa de Parâmetros do Guindaste de Mastro
A tabela comparativa seguinte apresenta os Parâmetros principais do guindaste de mastro, para referência do pessoal de seleção e uso.
| Parâmetro Item | requisitos técnicos | base de projeto | Descrição |
|---|---|---|---|
| Capacidade Nominal | ≤projeto Capacidade de Elevação | norma GB/T 3811 | Incluiacessórios de elevação e eslingas Peso |
| mastro Comprimento | Conformealtura de elevação+margem de segurança | cálculo de estabilidade | esbeltez≤120 |
| estai Quantidade | Estai principal≥4unidade(s) | Cálculo de estabilidade | Disposição simétrica |
| Baseensaio de tipo | Articulação/Fixação | análise de forças | Atenderesistência ao tombamento |
| guinchocapacidade de enrolamento | ≥Máximo Elevação / Içamento Comprimento×3 | margem de segurança | Cabo de Açonúmero de camadas de enrolamento≤4 |
Perguntas frequentes
P: Qual é a diferença entre um guindaste de mastro e uma grua de torre?
R: O guindaste de mastro é fixado ao solo ou a uma estrutura por meio de estais, apresentando uma estrutura simples e custo mais baixo, mas a instalação é complexa e o ângulo de giro é limitado. A grua de torre, por sua vez, pode ser fixada ao mastro ou operar de forma autónoma, permitindo rotação de 360°, escalada e adição de seções de forma autónoma, oferecendo maior versatilidade, embora com um custo mais elevado.
P: Como deve ser verificada e ajustada a tensão dos estais?
R: A tensão dos estais deve ser verificada antes de cada içamento, utilizando um tensiómetro ou o método de vibração de cordas. Quando o desvio da tensão exceder ±10% do valor de cálculo, o ajuste deve ser feito através dos parafusos de regulação. A tensão dos estais no mesmo nível deve ser uniforme, e a diferença máxima entre eles não deve ultrapassar 15% do valor médio.
P: Quais são as precauções de utilização do guindaste de mastro?
R: É rigorosamente proibido operar sobrecarga ou realizar operações diferentes da variação de alcance sob carga. Em caso de ventos de intensidade igual ou superior ao nível 6, as operações devem ser interrompidas. Quando o desvio de verticalidade do mastro exceder H/200, as operações devem ser suspensas para inspeção. Os estais não devem entrar em contacto com arestas afiadas da estrutura; se necessário, devem ser instaladas proteções.
P: O guindaste de mastro está sujeito a inspeção periódica?
R: O guindaste de mastro enquadra-se na categoria de equipamentos especiais de elevação. Um guindaste de mastro recém-instalado só pode ser utilizado após ser aprovado na inspeção de supervisão. Após cada montagem e desmontagem, deve ser realizada uma nova inspeção e ensaio completos. As inspeções durante o período de utilização devem ser realizadas de acordo com a norma ISO 4306 nas partes aplicáveis.
