Qual é o princípio de projeto de uma escora de braço em beco?

Um braço lateral carrega sua carga de apenas um lado. Não há braço idêntico do outro lado do poste para compartilhar o peso dos condutores, gelo e vento. Cada libra que atua na ponta do braço deve retornar ao poste por meio de um único membro de aço. Esse membro é a escora do braço lateral, e o design da escora do braço lateral é uma lição compacta de mecânica estrutural. Cada característica que ele carrega resolve um problema específico de forças.

O raciocínio abaixo vem desse lado do negócio. A RaxPower fabrica ferragens para postes desde 2003, e mais de 170 especialistas em suas equipes de engenharia e produção fornecem essas escoras para concessionárias e distribuidoras em todo o mundo. O que se segue explica por que cada escolha de design na barra conquista seu lugar, desde o ângulo de 45 graus até o revestimento.

Por que um braço montado lateralmente precisa de uma escora

Um braço lateral é simplesmente uma travessa montada em um dos lados do poste, um acessório na ampla família de ferragens para linhas de poste. A MacLean Power Systems descreve a categoria de forma direta: os braços laterais precisam de escoras rígidas para manter as linhas de distribuição e transmissão em alinhamento adequado. A razão é a estática básica. Uma barra fixada plana contra a face do poste resiste ao cisalhamento, mas não consegue, por si só, evitar que o braço gire.

O peso na ponta do braço cria um momento torsor ao redor do poste. O vento adiciona um componente lateral, e a tensão da linha adiciona um terceiro. Até que o braço seja amarrado de volta ao poste abaixo, esse momento não tem aonde ir.

A escora fornece a perna que falta. Ela vai da parte inferior do braço até o poste em um ângulo, de modo que os três membros formam uma estrutura fechada. O que acontece a seguir é pura geometria.

O triângulo: geometria que não pode dobrar

Um triângulo é a única estrutura plana cuja forma é fixada pelos comprimentos de seus lados. Três membros unidos em três vértices têm exatamente uma forma possível. Uma estrutura de quatro lados não tem nenhuma: empurre sua borda superior e ela se distorce lateralmente, como se os cantos fossem dobradiças.

Essa forma fixa é o que os engenheiros querem dizer com rigidez no design de escoras de braço lateral. Como o braço, o poste e a escora formam um triângulo, nenhuma carga pode deformar o conjunto sem esticar, comprimir ou cisalhar um dos membros. A escora é o membro adicionado apenas para fechar esse triângulo.

As escoras reais não são barras retas. Cada uma carrega uma dobra perto do meio do vão que curva o perfil em um V raso. A dobra permite que ambas as extremidades fiquem planas contra suas faces de montagem enquanto o meio se afasta do poste. É isso que permite que uma única barra faça a ponte entre duas superfícies que se encontram em ângulo.

Como a carga viaja da ponta do braço ao poste

Imagine a ponta do braço carregada com condutor coberto de gelo. Essa força percorre o braço em direção ao poste, e a escora a intercepta no caminho. A carga então desce pela escora como um empurrão ao longo de seu comprimento e chega ao poste abaixo do braço, onde o poste a conduz ao solo.

Sob carga vertical comum, a escora funciona como um membro à compressão, o que significa que está sendo espremido. Se o levantamento ou a inversão do vento levantar o braço, a mesma barra muda para tensão e puxa contra suas conexões. Esse papel duplo é por que ambas as extremidades usam fixadores projetados: um parafuso roscado na armação no braço e dois parafusos de arruela de 1/2 polegada no poste.

Membros que apenas empurram ou puxam são eficientes. Eles carregam a força como esforço axial puro, com quase nenhuma flexão, e esse é o benefício do triângulo. Essa eficiência permite que uma barra de aço leve faça um trabalho que de outra forma exigiria um braço muito mais pesado.

Por que 45 graus tornou-se o ângulo padrão

Pergunte a três fornecedores e você ouvirá um número. A MacLean Power Systems publica a montagem de 45 graus para suas escoras de braço lateral, e a RaxPower especifica o mesmo ângulo para todos os comprimentos em sua linha. A consistência não é moda; ela resulta da trigonometria.

Uma força que viaja por uma escora a 45 graus chega com componentes horizontal e vertical iguais, porque o seno e o cosseno de 45 graus são idênticos. Nenhuma das conexões das extremidades é solicitada a resistir a mais carga do que a outra. O ângulo também mantém a barra compacta junto ao poste, o que importa nos becos onde a construção de braços laterais recebe seu nome.

Altere o ângulo e você alterará três coisas ao mesmo tempo: a força na barra, o comprimento da barra e o espaço que ela ocupa ao lado do poste. 45 graus mantém todos os três dentro de limites práticos. Esse equilíbrio é por que 45 graus se consolidou como o padrão no design de escoras de braço lateral.

O que a seção de anguloso realmente faz

A escolha da seção é a segunda metade do design de escoras de braço lateral. As escoras de catálogo são conformadas a partir de anguloso de pernas iguais, tipicamente 1-3/4 por 1-3/4 polegadas com espessura de parede de 3/16 de polegada. A RaxPower lista essa seção em seus braços laterais de 5 pés e 7 pés e avança para aço de 2 por 2 por 1/4 de polegada no comprimento de 10 pés.

Uma seção em L posiciona material em duas direções perpendiculares ao mesmo tempo. A perna vertical resiste à flexão que acompanha a carga de compressão, enquanto a perna horizontal apresenta uma face plana para os furos de montagem e o degrau soldado. Comparado com uma barra chata de peso semelhante, o anguloso resiste à flambagem em duas direções em vez de uma.

O comprimento leva o incremento na seção. Uma barra mais longa tem mais comprimento sem escoramento para flambagem, então a escora de 10 pés recebe pernas mais grossas e uma parede mais pesada. A tabela abaixo mostra como os números se alinham em um catálogo atual.

Valores acima provêm da lista de braços de beco da RaxPower para seus braço de beco modelos. Os valores das capacidades são os listados, não garantias de campo, e cada fabricante publica sua própria tabela. O padrão por trás das colunas, porém, é o mesmo em toda a indústria.

Procurando travessas e escoras?

A RaxPower fabrica travessas, braços de beco e escoramentos correspondentes sob um mesmo teto, da forjagem a quente à galvanização por imersão a quente, com controle de qualidade ISO 9001 e suporte de engenharia para padrões de perfuração personalizados.

Explore a Linha de Travessas

Os tamanhos dos furos seguem a ferragem, não o chute

Esses furos são dimensionados com uma regra discreta: folga de perfuração cerca de 1/16 de polegada maior que o fixador. A MacLean declara isso abertamente em seu catálogo de escoramentos planos, listando furos de 7/16 de polegada para parafusos de 3/8 de polegada e furos de 9/16 de polegada para parafusos tipo olhho de 1/2 de polegada ou parafusos passing. Some o mesmo 1/16 de polegada a um fixador de 5/8 de polegada, e você chega aos furos de 11/16 de polegada ajustados aos escoramentos mais longos de braço de beco.

A folga não é folgada. Ela absorve a realidade das tolerâncias do trabalho em campo, porque furos de poste perfurados e furos de suporte punçados nunca se alinham perfeitamente. A abertura maior de 11/16 de polegada existe em parte para perdoar imprecisão de furação na extremidade do poste, onde um parafuso de máquina ou parafuso tipo olhho deve passar por madeira que se move com o clima.

Furos subdimensionados interrompem uma montagem pela metade da instalação. Furos superdimensionados permitem que a conexão folgue sob vibração e concentram tensão nas raízes das roscas. Os tamanhos do catálogo situam-se deliberadamente entre esses dois modos de falha, razão pela qual 9/16 e 11/16 reaparecem entre fornecedores.

Uma curva soldada que também funciona como degrau

Olhe para um escoramento acabado e você encontrará uma pequena aba soldada perto da manivela. Fornecedores descrevem-na como um passo de eletricista soldado solidamente, e sua primeira função é exatamente o que o nome diz: um apoio para o pé. As notas do produto atribuem ao passo a prevenção de escorregamentos durante a instalação.

A segunda função é economia estrutural. O escoramento já ocupa o local onde um escalador que trabalha num braço lateral precisa de suporte. Portanto, o passo adiciona função sem um passo de poste separado e outro conjunto de furos. Soldá-lo no lugar em vez de parafusá-lo remove peças soltas que poderiam afrouxar sob vibração, e mantém a linha de revestimento ininterrupta numa única montagem contínua de aço.

A galvanização faz parte do design

Um escoramento dura décadas ao ar livre, portanto o revestimento é projetado em vez de aplicado por pulverização. Braços de beco de catálogo são aço galvanizado por imersão a quente, e a folha do produto especifica ASTM A123 e ISO 1461 com um revestimento médio acima de 85 mícrons em seus braços de beco. Esses dois padrões regulam a espessura que o zinco deve ter e como o processo de banho é controlado.

A galvanização por imersão a quente é adequada para esta geometria particular. O zinco derretido reveste todas as superfícies, incluindo as faces internas do ângulo e as paredes dos furos perfurados. O depósito é pelo menos tão espesso nos cantos e bordas quanto nas superfícies planas, onde a tinta se comporta de maneira oposta e afina exatamente onde o aço está mais exposto.

A seção aberta em L também ajuda o processo. O zinco precisa alcançar cada face e então drenar de volta limpa, e um único ângulo não possui bolsos fechados para prender ar ou metal. Os mesmos furos de montagem que fixam o escoramento podem servir duplamente como caminhos de fluxo durante a imersão, e as extremidades arredondadas do escoramento provavelmente distribuem o revestimento de forma mais uniforme do que cantos afiados. Esses benefícios laterais são razões de projeto, não requisitos documentados.

O que um bom design impede no campo

Acompanhe cada escolha até a falha que ela impede. O triângulo impede a rotação de um braço unilateral. O ajuste a 45 graus impede conexões finais sobrecarregadas, a seção angular evita flambagem sem aumentar o peso, e a regra do furo de 1/16 de polegada impede tanto dificuldades de montagem quanto juntas frouxas.

Alinhamento é o resultado do qual as concessionárias mais se importam. A MacLean vincula o escoramento rígido diretamente ao alinhamento adequado de linhas de distribuição e transmissão, porque um braço lateral pendurado aparece rapidamente como espaçamento errado de condutores e perdas de clearance. Em nossa experiência, os escoramentos que mantêm o alinhamento por décadas são aqueles cujos detalhes nunca foram negociáveis: barras retilíneas, furos limpos, soldas completas e espessura de revestimento honesta.

Esse é o princípio de projeto em uma frase. O projeto do escoramento de braço de beco transforma um balanço unilateral num triângulo, e cada dimensão na barra serve a essa conversão. Quando os detalhes estão corretos, o hardware desaparece na paisagem por décadas, que é exatamente o que os engenheiros da RaxPower buscam quando cortam, perfuram, soldam e galvanizam cada escoramento.

Perguntas Frequentes