Introdução 

A análise estrutural de sequenciamento da montagem avalia como uma estrutura se comporta em situações que ela não enfrenta durante a operação normal. Em uma montagem industrial, por exemplo, isso inclui o momento em que módulos pré-montados são levantados por guindastes: uma condição transitória, na qual os pontos de apoio e a distribuição dos esforços são diferentes daqueles da estrutura em serviço. 

Neste case, a estratégia inicial para a montagem do prédio de britagem secundária previa 96 içamentos. Posteriormente, estratégia foi reformulada: a estrutura passou a ser pré-montada no solo em seis grandes módulos, levantados em seis içamentos. Essa decisão de sequenciamento reduziu as manobras e a necessidade de montagem e soldagem em altura, diminuindo a exposição das equipes ao risco. No entanto, essa decisão trouxe uma pergunta técnica: os módulos suportam ser levantados dessa forma? Assim, este artigo mostra como a análise estrutural respondeu a essa pergunta antes da operação em campo. 

 

Por que analisar a estrutura antes do içamento? 

Em uma montagem convencional, os elementos estruturais são dimensionados para as solicitações previstas em sua condição de utilização. Por outro lado, o içamento é diferente: é uma situação transitória, em que os apoios e o caminho das cargas não são os da operação normal. 

Definir o sequenciamento da montagem é decidir o que será montado no solo, o que será levantado e em que ordem. Cada decisão altera os esforços que a estrutura recebe. Ao concentrar a montagem em poucos módulos grandes (o módulo 1, por exemplo, tem 118 toneladas), o risco em altura diminui, mas a estrutura passa a ser exigida de maneira diferente, e pontos pouco solicitados em operação podem se tornar críticos. 

Por isso, cada içamento precisa ser tratado como uma condição de projeto própria, com verificação da estrutura, das ligações e dos pontos de transferência de carga. 

 

O case: de 96 para 6 içamentos 

A Kot Engenharia realizou a análise estrutural dos módulos definidos a partir da nova estratégia de montagem. A Figura 1 apresenta os seis módulos avaliados no estudo. 

Figura 1: Módulos do prédio de britagem secundária avaliados para içamento, conforme definidos pela empresa responsável pela construção.

Modelagem estrutural na condição de içamento 

A fim de avaliar o comportamento dos módulos durante a movimentação, foi desenvolvido um modelo estrutural representativo da condição de içamento. A análise reúne os principais elementos estruturais e suas ligações, o que permite avaliar o comportamento global de cada módulo diante dos carregamentos estabelecidos para a operação. 

O estudo utilizou análise por elementos finitos e critérios normativos, como a ABNT NBR 8800, para a verificação dos elementos estruturais. As Figuras 2, 3 e 4 apresentam os modelos computacionais dos módulos. 

Figura 2: Modelos computacionais dos módulos 1 e 2 na condição de içamento.

Figura 3: Modelos computacionais dos módulos 3 e 4 na condição de içamento.

Figura 4: Modelos computacionais dos módulos 5 e 6 na condição de içamento.

Centro de gravidade e distribuição das cargas 

Um dos pontos fundamentais em uma operação de içamento é a determinação do centro de gravidade do módulo. Sua posição define como a carga se divide entre os pontos de içamento e, portanto, como a estrutura se comporta durante a movimentação. 

Idealmente, o gancho fica alinhado ao centro de gravidade. No entanto, a posição real pode diferir da estimada pelo modelo computacional, em razão de idealizações e simplificações usadas para representar a estrutura. Quando isso acontece, o módulo tende a se inclinar e a carga se redistribui entre os pontos de içamento. 

Além disso, a movimentação também pode gerar deslocamentos diferenciais entre os pontos de apoio. Por exemplo, o afrouxamento de um cabo durante a operação: os demais cabos passam a assumir esforços maiores do que os previstos. Para contemplar essa condição, o estudo adotou um deslocamento diferencial admissível entre os pontos de apoio, representado na Figura 5. 

Figura 5: Deslocamento diferencial admissível entre pontos de apoio.

Dimensionamento dos olhais de içamento 

 Os olhais de içamento fazem a interface entre a estrutura e os dispositivos de movimentação. Seu dimensionamento precisa considerar os esforços da operação e as características da configuração adotada. 

Os módulos 1, 2, 3 e 4 tinham interfaces equivalentes com os dispositivos de içamento, o que permitiu usar o mesmo conjunto de olhais nas quatro operações. Dessa forma, o dimensionamento tomou como referência o módulo mais pesado desse grupo, o módulo 1, com 118 toneladas, adotado como caso mais desfavorável. 

Igualmente, foi considerado um possível desalinhamento dos cabos de 15° em relação à vertical, que pode ocorrer por desvios geométricos durante o içamento. Com o cabo inclinado, o olhal recebe não apenas a tração vertical, mas também uma componente horizontal de força. Assim, contemplar esse efeito no dimensionamento dá margem de segurança frente a imprecisões da operação real. 

Os detalhes dos olhais dimensionados para os módulos 1 a 4 são apresentados na Figura 6. 

Figura 6: Detalhes dos olhais dimensionados para os módulos 1, 2, 3 e 4.

Resultados da análise estrutural 

A avaliação estrutural verificou o comportamento dos seis módulos nas condições previstas para o içamento, considerando elementos estruturais, ligações e pontos de transferência de carga. Em geral, os módulos apresentaram condições compatíveis com os esforços esperados para a operação, com necessidades específicas identificadas para determinados casos.

Na avaliação dos módulos 5 e 6, porém, a análise identificou a necessidade de reforços temporários no módulo 5 para a condição de içamento. A necessidade foi apontada pela Kot a partir das verificações estruturais realizadas e os reforços foram definidos para aumentar a estabilidade e a segurança da estrutura durante a movimentação.

Dessa maneira, com os reforços temporários previstos, o módulo passou a atender aos critérios de verificação adotados para o içamento. Após a conclusão da montagem, esses reforços devem ser removidos para que a estrutura retorne à condição de projeto.

Para o módulo 4, além disso, a análise apontou a necessidade de uma verificação em campo de uma ligação específica antes do içamento, reforçando a importância de validar as condições encontradas na estrutura com aquelas consideradas no modelo de cálculo.

Esse resultado mostra o valor da análise prévia. As soluções e verificações puderam ser definidas com antecedência, já que as necessidades foram identificadas na etapa de estudo, evitando que condições críticas fossem descobertas somente durante a montagem em campo. A análise, portanto, foi além de verificar a capacidade dos elementos: antecipou condições que poderiam interferir na operação e permitiu definir as medidas adequadas para cada situação.

 

Conclusão 

A decisão de reduzir 96 içamentos para 6 melhorou o sequenciamento da montagem, com menos manobras e menos trabalho em altura, mas concentrou a exigência estrutural em poucas operações de grande porte. Nesse sentido, a análise estrutural fez a ponte entre essa estratégia e a execução: avaliou, ainda no planejamento, como cada módulo se comportaria na condição de içamento. 

A modelagem computacional e as verificações estruturais permitiram identificar as regiões mais solicitadas, avaliar os pontos de transferência de carga e antecipar as necessidades da movimentação, inclusive os reforços temporários. Desse modo, situações que poderiam gerar incertezas em campo foram tratadas previamente, o que tornou a operação mais previsível e segura. 

Com experiência em análises estruturais, avaliações de condições transitórias e aplicação de engenharia em ambientes industriais, a Kot Engenharia desenvolve soluções técnicas voltadas à segurança, à confiabilidade e à tomada de decisão em etapas críticas da montagem industrial. 

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Perguntas frequentes

1) O que é a análise estrutural de sequenciamento da montagem?

É a avaliação de como a estrutura se comporta nas etapas definidas para a montagem, especialmente nas condições transitórias, como o içamento de módulos. O estudo pode envolver a verificação dos elementos estruturais, das ligações, do centro de gravidade e dos pontos de içamento, de acordo com as características de cada módulo. 

2) Por que reduzir o número de içamentos exige mais atenção à análise estrutural?

Menos içamentos significam módulos maiores e mais pesados, o que reduz a montagem em altura, mas aumenta os esforços em cada operação. Por isso, é importante verificar previamente a capacidade da estrutura, das ligações e dos pontos de içamento para essa nova condição. 

3) O que deve ser considerado em uma análise estrutural de içamento?

Entre os principais aspectos estão o peso próprio do módulo, os acessórios de içamento, a posição do centro de gravidade, a distribuição das cargas entre os pontos de apoio e as condições previstas para a operação. Além disso, devem ser consideradas as combinações de carregamento e os critérios normativos aplicáveis. 

4) Qual é a importância do centro de gravidade no içamento de estruturas?

A posição do centro de gravidade influencia a distribuição das cargas entre os pontos de içamento e o comportamento do módulo durante o levantamento. Pequenas diferenças entre o modelo estrutural e a condição real podem alterar a distribuição dos esforços, por isso sua determinação é uma etapa importante da análise. 

5) O que são olhais de içamento?

São elementos estruturais usados como pontos de conexão entre a estrutura e os acessórios responsáveis pelo levantamento. Seu dimensionamento deve considerar os esforços da operação e os critérios de projeto aplicáveis. 

6) Quais normas podem ser utilizadas no dimensionamento de estruturas para içamento?

A norma aplicável depende das características da estrutura e da operação. Por exemplo, no estudo de referência, foi utilizada, entre outros documentos, a ABNT NBR 8800 (Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios), além de referências específicas para dispositivos de içamento e operações de movimentação de estruturas.