Interpretação da norma ISO 24039:2020 «Métodos de conceção sísmica de gruas»
📌A norma ISO 24039:2020 «Guindastes — Métodos de conceção sísmica» é a norma relativa à conceção sísmica de guindastes. Estabelece os cálculos das ações sísmicas (método do espectro de resposta ou análise temporal), as verificações sísmicas da estrutura (resistência + estabilidade + deformação), as medidas de construção sísmica (ancoragem da fundação/prevenção de descarrilamento/dispositivos de limitação) e um coeficiente de segurança ≥ 1,2, aplicável ao projeto sísmico de gruas em regiões com intensidade sísmica de 6 a 9 graus.
Métodos de conceção sísmica
A conceção sísmica de gruas é um aspeto importante para garantir a segurança da estrutura sob a ação sísmica. A norma aplica-se a regiões com intensidade sísmica de 6 a 9 graus. Recomenda-se que, de acordo com a categoria do local e o agrupamento sísmico, se utilize o método do espectro de resposta para selecionar o espectro de resposta de conceção e calcular os efeitos da ação sísmica. No caso de gruas importantes ou de grande porte, deve ser utilizado o método de análise temporal, selecionando-se ≥ 3 ondas sísmicas (pelo menos 2 ondas naturais e 1 onda artificial) e calculando-se o valor da envolvente da integral temporal. A ação sísmica deve ter em conta as componentes nas duas direções horizontais e na vertical (considerando 0,65 vezes a componente horizontal). O coeficiente de segurança sísmica deve ser ≥ 1,2. Combinação de cargas: G + E + 0,5Q. A verificação da estrutura inclui a resistência, a estabilidade e a deformação interandares. As medidas estruturais incluem a fixação da fundação para evitar o capotamento, a proteção contra o descarrilamento nas extremidades dos carris e a ductilidade dos nós de ligação para evitar a quebra frágil. A Krud Heavy Industry presta serviços de projeto sísmico.
Medidas de construção e inspeção
O tipo de terreno tem um impacto significativo na conceção sísmica: no caso de solos duros da Classe I, o fator de amplificação é de 1,0 a 1,5; no caso de solos macios da Classe IV, é de 2,0 a 3,0. A conceção sísmica deve basear-se nos parâmetros sísmicos constantes do relatório de avaliação da segurança sísmica do terreno. A Krude Heavy Industry fornece soluções de conceção sísmica específicas, de acordo com as condições do terreno.
| Parâmetros de projeto | Requisitos |
|---|---|
| Intensidade sísmica | 6 a 9 graus |
| Método | Espectroscopia de resposta/Análise temporal |
| Fator de segurança | >=1.2 |
| Combinação de cargas | G+E+0,5Q |
| Estrutura | Ancoragem + Proteção contra descarrilamento + Nó de ductilidade |
| Tipo de recinto | Fator de ampliação |
|---|---|
| Classe I (solo duro) | 1.0~1.5 |
| Classe II (dureza média) | 1.5~2.0 |
| Classe III (Zhongruan) | 2.0~2.5 |
| Classe IV (solo macio) | 2.5~3.0 |
A combinação das direções das ações sísmicas é um elemento-chave do projeto sísmico; as normas exigem que se tenham em conta simultaneamente as ações sísmicas nas duas direções ortogonais horizontais (direções X e Y), bem como o efeito da componente sísmica vertical. A ação sísmica vertical é normalmente considerada como 0,65 vezes a ação sísmica horizontal. No caso de gruas de grande envergadura e estruturas elevadas (como a estrutura do guindaste de pórtico e o corpo da torre do guindaste de torre), o impacto da ação sísmica vertical não pode ser ignorado. A combinação de cargas no projeto sísmico é G+E+0,5Q (carga permanente + ação sísmica + coeficiente de combinação de cargas variáveis de 0,5). Os nós de ligação devem ser assentes com parafusos de alta resistência do tipo de fricção ou com ligações soldadas dúcteis, de modo a garantir que não ocorram fraturas frágeis sob a ação repetida de sismos.
Perguntas frequentes
P: Em que situações se aplicam, respetivamente, o método do espectro de resposta e o método de análise temporal, previstos na norma ISO 24039:2020?
Resposta: O método do espectro de resposta é adequado para o projeto sísmico de gruas convencionais — seleciona-se o espectro de resposta de projeto de acordo com a categoria do local e o grupo sísmico, calcula-se o efeito da ação sísmica para cada modo de vibração e, em seguida, obtém-se o efeito sísmico total através da combinação SRSS ou CQC. Trata-se de um método com elevada eficiência de cálculo e passos bem definidos. O método de análise temporal é adequado para gruas importantes ou de grande porte (como gruas de centrais nucleares, gruas portuárias de grande porte ou gruas em zonas de alta intensidade sísmica). Para tal, selecionam-se pelo menos três ondas sísmicas para a análise de integração temporal, tomando o valor da envolvente como a ação sísmica de projeto.
P: Qual é a base para a determinação do coeficiente de segurança sísmica de 1,2?
Resposta: A razão pela qual o coeficiente de segurança sísmico de 1,2 é inferior ao coeficiente de segurança para cargas normais de 1,5 é a seguinte: a ação sísmica pertence à categoria das cargas acidentais, com baixa probabilidade de ocorrência e curta duração (normalmente entre uma dezena e algumas dezenas de segundos), pelo que se permite que a estrutura entre na zona de comportamento elasto-plástico sob a ação sísmica, consumindo a energia sísmica através da deformação plástica, sem que seja necessário manter um comportamento totalmente elástico. No entanto, a deformação plástica deve ser controlada dentro de limites aceitáveis, de modo a garantir que a estrutura não sofra um colapso total e que, após inspeção e reparação pós-sísmica, possa ser novamente utilizada.
P: Que impacto têm os diferentes tipos de terreno na conceção sísmica?
Resposta: A categoria do terreno influencia diretamente o coeficiente de amplificação da aceleração sísmica — nos terrenos de Classe I (rocha/solo duro), o coeficiente de amplificação é o mais baixo, situando-se entre cerca de 1,0 e 1,5 vezes. Nos terrenos de Classe IV (solo macio/lodo), o coeficiente de amplificação pode atingir um máximo de 2,5 a 3,0 vezes. Por conseguinte, em condições de intensidade sísmica idênticas, as gruas instaladas em terrenos de solo macio necessitam de uma maior resistência sísmica. A Krued Heavy Industry realiza um projeto sísmico específico com base nos parâmetros do relatório de avaliação da segurança sísmica do terreno.
P: Que serviços de conceção sísmica para gruas oferece a Krude Heavy Industry?
Resposta: A Krud Heavy Industry presta serviços de conceção sísmica de gruas de acordo com a norma ISO 24039:2020, incluindo cálculos de ações sísmicas (método do espectro de resposta ou análise temporal, consoante a importância do equipamento e as condições do local), verificações sísmicas da estrutura (três estados: resistência, estabilidade e deformação), conceção de medidas sísmicas estruturais (ancoragem da fundação para prevenção de capotamento/prevenção de descarrilamento dos carris/projeto de ductilidade dos nós), cumprindo os requisitos de proteção sísmica de grau 6 a 9 e emitindo um relatório de cálculos de projeto sísmico.
