Estudo de ligações por encaixe em estantes industriais convencionais

Abstract

Os sistemas de estruturas do tipo rack para armazenamento de produtos industriais, conhecido na terminologia inglesa como Storage Steel Rack Systems, são conjuntos resistentes de configuração tridimensional para ambientes industriais, apresentando um desenho muito funcional e robusto. Estas estruturas modulares permitem a sua montagem rápida através de um sistema de ligações por encaixe, conectores soldados nas extremidades das vigas, que precisam de cumprir exigentes normas de segurança a fim de evitar acidentes. Estes acidentes podem ser causados por empilhadoras ou outro tipo de máquinas os quais ocorrem durante ações de armazenamento ou de procura de artigos manualmente guardados nas estantes (denominada esta ação de picking). Este tipo de estruturas é constituído por um conjunto de perfis (habitualmente laminados em frio), que são montados por ligações de encaixe, dando origem à de estrutura para armazenamento já mencionada. O material utilizado para fabrico destes perfis é o aço podendo ser de vários tipos com propriedades diferentes podendo ser classificadas em tabelas AISI, ASTM e normas EN. Estas estruturas estão montadas com perfis de aço dúctil (S355,ST52,etc.),de baixo teor de carbono (entre 0,16% e 0,18%) o que lhe confere excelente soldabilidade uma vez conformado a frio, este tipo de aço apresenta uma tensão de cedência entre 300 a 400 MPa e tensão de rotura entre 500 a 600 MPa. O tipo de trabalho de conformação a frio, para se obterem os perfis, são efetuados pela técnica de perfilagem. Existem vários sistemas de estrutura para armazenamento, como por exemplo, estruturas Drive-in/Drive Through, estruturas do tipo picking, estruturas de suporte de paletes e estruturas com sistemas automatizados, consoante o que as entidades empresariais pretendam para os seus armazéns. A norma que é utilizada para o projeto deste tipo de estruturas, é a EN 15512:2009, em que nesta tese se vai ter em conta partes desta norma, podendo também ter-se a necessidade de recorrer a outras normas que a EN 15512:2009 especifique. Simulações de elementos Finitos de elementos montados para construir uma ligação no espaço, foram realizada malhas geométricas e materiais não-lineares com os resultados para o momento de flexão em função do ângulo de rotação da ligação em comparação com a literatura específica e/ou resultados experimentais.

The structure rack system for storage of industrial goods, known in English terminology as Steel Storage Rack Systems, are resistant sets of three-dimensional configuration for industrial environments, presenting a very functional and robust design. These modular structures enable quick assembly through a system of connections per socket, connectors welded to the ends of the beams, and they need to meet stringent safety standards in order to avoid accidents. These accidents can be caused by forklifts or other machinery which actions occur during storage or manually search for items stored on shelves (called this action of picking). This type of structure is constituted by a set of profiles (usually cold rolled), which are assembled by snap connections, leading to the storage structure mentioned above. The material used to manufacture these profiles is steel and may be of various types with different properties can be classified in tables AISI ASTM, and EN standards. These structures are assembled with profiles of ductile steel (S355, ST52, etc.), low carbon content (from 0.16 % and 0.18 %) giving it excellent weldability once conformed to cold, such steel has a yield strength between 300 and 400 MPa and tensile strength of 500 to 600 MPa. The type of cold forming work to obtain the profiles are made by profiling technique. The mechanical properties are certified according to AISI, ASTM and EN standards. There are various systems for storage structure, such as, drive-in/drive-through structures, picking type structures, support structures pallet and structures with automated systems, according the business entities that wish to its warehouses. The standard that is used for the design of this type of structures, is EN 15512:2009 European Standards, where in this thesis will take into account parts of this standard and may also have the need to use other standards that EN 15512:2009 specify. Finite Elements Simulations of assembled elements to build a spatial connection were performed with high order non-linear geometric and material meshes, having the results for the bending moment versus rotational angle of the connection compared with specific literature.