progettazione La progettazione di un apparecchio di sollevamento in genere deve rispettare le indicazioni fornite dalla norme tecniche di

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1 Sezione A Aspetti generali riguardanti tila progettazione La progettazione di un apparecchio di sollevamento in genere deve rispettare le indicazioni fornite dalla norme tecniche di settore (FEM, ISO, UNI) Tali norme hanno subito negli anni delle modifiche, in ragione dell evoluzione tecnologica e della maggiore attenzione verso i vari aspetti legati alla sicurezza

2 LA SCELTA DI UN APPARECCHIO DI SOLLEVAMENTO Viene effettuata dall utilizzatore tenendo conto di alcuni parametri di riferimento: condizioni ambientali generiche e specifiche (interno, esterno, ambiente aggressivo, umidità, ecc.) intensità dei carichi da sollevare frequenza dei cicli di lavoro - esigenze particolari di movimentazione LA NORMA UNI ISO 4301 Parte 1 a FORNISCE ALCUNE INDICAZIONI UTILI PER LA SCELTA DELL APPARECCHIO DI SOLLEVAMENTO ADATTO Si adotta infatti iuna classificazione i degli apparecchi basata sul numero di cicli operativi che devono essere eseguiti durante lavitaprevista dell apparecchio e su un fattore di spettro di carico che tiene conto della diversa, ipotetica composizione dei carichi che saranno sollevati durante l utilizzo

3 La classificazione è utilizzata dall acquirente acquirente e dal costruttore per definire un accordo sulle condizioni di servizio dell apparecchio Si tratta quindi di una classificazione di massima dell apparecchio nel suo complesso e s intende come riferimento contrattuale e tecnico La classificazione serve anche al progettista per condurre un analisi del progetto della macchina e per verificare che essa è in grado di raggiungere la vita desiderata nelle condizioni i i di servizio ii stimate, t specificate per la particolare applicazione Si deve poi distinguere la classificazione relativa agli elementi di carpenteria metallica rispetto a quella dei meccanismi Per quanto riguarda gli elementi di carpenteria metallica il primofattore da prendere inconsiderazione è quello dato dalle condizioni d impiego L utilizzatore si aspetta di eseguire un certo numero di cicli operativi durante il previsto periodo di utilizzazione dell apparecchio

4 E molto importante la definizione di ciclo operativo così come viene considerato dalla Norma e nell ambito di tutte le elaborazioni successive (vedi, ad esempio, la valutazione del periodo residuo d esercizio) Il secondo parametro base per la classificazione è dato dal regime di carico Ogni regime di carico è caratterizzato da un fattore di spettro che tiene conto dei didiversi i valori dei carichi sollevati

5 Il fattore di spettro si calcola con la seguente formula: Lo sviluppo della formula porta alla seguente formulazione: Dalla combinazione dei due fattori descritti si deduce la matrice che permette di attribuire la classe dell apparecchio nel suo insieme L appartenenza a una classe o all altra comporta l assunzione di ipotesi progettuali più o meno gravose

6 In via generale si tenga conto dei seguenti aspetti: a parità di numero massimo di cicli previsti, il parametro che influenza notevolmente laclassificazione di un apparecchio di sollevamento è quello dell incidenza in percentuale del numero di cicli effettuati con carichi prossimi a quello massimo (nella formula il rapporto è governato da una potenza di 3) la diversa classificazione comporta valori diversi del coefficiente M di amplificazione del carico, compresi tra un valore minimo di 1 e quello massimo di 1,20 ciò si traduce poi come conseguenza sul piano delle verifiche statiche nelle varie sezioni strutturali e della previsione di danneggiamentodovuta dovuta alfenomeno della fatica del materiale Unadiversa classificazione riguarda poi i meccanismi Le condizioni d impiego non sono più definite in base alnumero di cicli. Si tiene conto, infatti, della durata totale di uso presunto in ore

7 Anche per i meccanismi isi tiene conto del dlregime di carico Fino a giungere alla matrice finale che permette di attribuire la classe del meccanismo nel suo complesso Tenendo ben presente che in un apparecchio di sollevamento generalmente sono presenti più gruppi di meccanismi (sollevamento, traslazione)

8 A titolo esemplificativo si consideri la norma UNI ISO 4301 Parte 3 a Classificazione Gru a torre Ove le tre categorie sono relative al diverso servizio: 1 Gru a torre per impiego occasionale o con stato di carico leggero 2 Gru a torre per cantiere 3 Gru a torre per impiego regolare o con stato di carico pesante Sempre nell ambito della medesima Norma vengono forniti degli esempi di classificazione in relazione a una generica indicazione d uso

9 In maniera analoga si procede per i meccanismi Si noti la distinzione operata in base alla funzione assegnata a ciascun gruppo di meccanismi Alla base del progetto di un apparecchio di sollevamento si è sempre ftt fatto riferimento i a tre condizioni i i di carico: condizione I servizio con forze regolari (peso proprio della struttura + carico di servizio + forze d inerzia dovute alle traslazioni ed alle rotazioni) condizione II servizio con forze regolari e forze occasionali (alle azioni idella condizione i I si aggiungono gli effetti del vento in esercizio + neve e ghiaccio + serpeggiamento) condizione III carichi eccezionali (si considera la situazione più sfavorevole tra quelle indicate dalla Norma, nel caso specifico l azione del vento fuori servizio)

10 La distribuzione dei pesi propri è molto diversa tra una gru a rotazione in altro rispetto a quello con rotazione in basso) In entrambi i casi va evidenziato lo sbilanciamento verso il lato in cui si trova la zavorra (di volata o di base) Nel calcolo si considera di volta in volta il carico di servizio agente in quella sezione così come dedotto dal diagramma di portata Il valore viene incrementato di Per le gru a torre il uncoefficiente dinamico φ, il coefficiente φ varia da quale tiene conto degli effetti di un valore minimo di 1,15 accelerazione nelle fasi di avvio e a uno massimo di 1,3 13in frenata del carico relazione alla velocità di sollevamento posseduta dall apparecchio

11 L avvio Lavvio e la frenata del carrello lungo il braccio inducono un azione orizzontale d inerzia la cui entità è proporzionale al carico agente sulle ruote e all accelerazione esistente al momento dell avvio della manovra AZIONE DEL VENTO L azione di base del vento in servizio è variabile: fino a 20 metri di altezza p = 250 N/m 2 con v = 20 m/s (72 km/h) di20 dai ai 100 metri ti p = 500 N/m 2 In condizioni di servizio l azione del con v = 28 m/s (101 km/h) vento è diretta perpendicolarmente al braccio

12 In condizioni di fuori servizio: fino a 20 metri di altezza p = 800 N/m 2 con v = 36 m/s (130 km/h) dai 20 ai 100 metri p = N/m 2 con v = 42 m/s (151 km/h) In condizioni di servizio l azione del vento è diretta secondo la direzione di coda al braccio oltre i 100 metri p = N/m 2 con v = 46 m/s (165 km/h) La combinazione delle azioni agenti in condizioni di servizio, con vento agente con direzione ortogonale al braccio, può essere pertanto rappresentata come in figura

13 La combinazione delle azioni agenti in condizioni di servizio, con vento agente in direzione parallela al braccio, può essere pertanto rappresentata come in figura La combinazione delle azioni agenti in condizioni di fuori servizio è data dal vento massimo parallelo al braccio e in assenza del carico di servizio

14 BRACCIO Lo schema statico del braccio di una gru a torre può essere schematizzato come nel disegno di figura Con carico di servizio in punta

15 Con carico di servizio in corrispondenza dell attacco del tirante Con carico di servizio in corrispondenza della sezione di mezzeria compresa tra l attacco del tirante e l attacco del braccio alla torre

16 ASPETTI D INTERESSE RIGUARDANTI GLI SFORZI AGENTI TIRANTE Con il carico di servizio agente tra la punta del braccio e l attacco del tirante, il valore dello sforzo agente su di esso è praticamente costante Quando il carico transita oltre la sezione di attacco il valore della tensione diminuisce gradualmente, fino a raggiungere il valore minimo con carrello sotto torre CORRENTE SUPERIORE E un elemento sollecitato in modo alternato a trazione compressione, a seconda della posizione del carico di servizio (sezione a sbalzo o di campata) In generale lo sforzo agente sul corrente è per il 10% dovuto al peso proprio della struttura e per il 90% imputabile al carico variabile Schema statico del controbraccio Schema statico della cuspide

17 Schema statico delle azioni orizzontali agenti sul braccio ASPETTI D INTERESSE RIGUARDANTI GLI SFORZI AGENTI CORRENTE INFERIORE In generale la composizione dell azione agente sul corrente inferiore è data per 10 % dal peso proprio, 70% dal carico di servizio, ii 4% azione trasmessa dal dlcarrello, 4% dalle dll inerzie i di rotazione e per il 14% dall azione del vento DIAGONALE DI PARETE E sollecitato anche in modo alternato (trazione compressione) e lo sforzo è per il 14% imputabile al peso proprio della struttura e per il restante 86% al carico diservizio DIAGONALI DI BASE Con riferimento a quelli posti immediatamente a ridosso dell attacco del braccio alla torre si avrà un 3% per l inerzia della struttura, 8% per l inerzia del carico, 63% per l azione del vento sulla struttura e il restante 25% per il vento agente sul carico

18 TORRE Consideriamo le azioni trasmesse a ciascun montante alla base del traliccio della torre (caso considerato di una piccola gru automontante) N carichi verticali = N inerzie struttura = N vento in servizio = in condizioni di fuori servizio N carichi verticali = N vento fuori servizio = 4.062

19 La stabilità dell apparecchio dovrà essere poi valutata riferendosi a configurazioni di carico fissate dalla Norma, con una combinazione delle varie azioni maggiorate con coefficienti variabili a seconda del caso considerato VEDIAMO ALCUNI ASPETTI DI NATURA GENERALE RIGUARDANTI LA PROGETTAZIONE DI UNA AUTOGRU

20 GLI ASPETTI CONNESSI ALLA VALUTAZIONE DELLA STABILITA E DELLO STATO DI SOLLECITAZIONE SONO PIU COMPLESSI RISPETTO A QUELLI DI UNA GRU A TORRE IL BRACCIO DI SOLLEVAMENTO

21 PROBLEMATICA LEGATE AD ASPETTI COSTRUTTIVI E ALLASTABILITA SOTTO CARICO INTEGRITA DEI PISTONI DI MANOVRA DELLO SFILO E DI SOLLEVAMENTO PRINCIPALE DEL BRACCIO

22 TORRETTA ROTATIVA DI BASE

23 TELAIODISUPPORTO DELLARALLADI DI ROTAZIONE

24 GLI STABILIZZATORI

25 NEL CASO DI AUTOGRU CHE POSSONO OPERARE SENZA STABILIZZATORI E ESSENZIALE LO STATO DICONSERVAZIONE DEI PNEUMATICI

26 NONCHE IL RISPETTO DEI PARAMETRI DI PORTATA INDIVIDUATI DAL COSTRUTTORE