Struttura di acciaio per apparecchi di sollevamentoCorso di Costruzione di Macchine 2

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Dati del problema

Carroponte del Laboratorio C 4 Campus Bovisa.Dati: portata 10000 kg

scartamento ponte 20825 mminterasse ruote del ponte 3200 mmvelocità di scorrimento 16 m min-1

accelerazione di avviamento 0.15 m s-2

massa complessiva del carroponte 10450 kgIl carroponte scorre su vie di corsa posizionate sull’ala superiore delle traverse di una struttura costituita da portali multipli

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Particolare del carroponte presso il lab C4

Collegamento tipo cerniera tra traverse e colonna

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Tutte le giunzioni sono da considerarsi come cerniere

Particolari del portale

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Vista complessiva dei diagonali che garantiscono l’assorbimento delle azioni orizzontali comprese quelle di frenatura o accelerazione del carroponte

Ad una estremità il portale presenta un tratto di trave a sbalzo. Questo portale è l’oggetto di calcolo e di verifica di cui a seguire

Particolari del portale

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Il disegno di installazione delle vie di corsa fornisce gli elementi geometrici necessari alla effettuazione dei dimensionamenti e/o delle verifiche.I riferimenti normativi esistenti per il carroponte (e per gli apparecchi di sollevamento in generale) sono molteplici, tra loro equivalenti, come le norme tecniche FEM / DIN / ISO e UNI. Di seguito saranno seguite le norme CNR 10021/85 Strutture di acciaio per apparecchi di sollevamento, la UNI 7670 per i meccanismi e la CNR-UNI 10011 per il calcolo delle strutture in acciaio.Gli apparecchi di sollevamento vengono classificati in classi sulla base dell’impiego previsto durante la loro vitaDeve essere stimato il n. totale dei cicli di carico (un ciclo consiste nel sollevamento e abbassamento del carico) come da Prospetto 2-1 da CNR 10021.

Norme di riferimento per la progettazione

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Il Regime di carico è una funzione che mette in relazione i carichi che l’apparecchio èdestinato ad innalzare nel corso della sua vita con il numero di volte in cui tale innalzamento avviene.Il Regime di carico è identificato dal fattore di spettro:

Dove: ni = n. delle volte in cui viene innalzato il carico Pin = numero totale dei cicli di caricoPmax = valore max di Pi

Esempio di spettro di carico

Ai fini della classificazione sono previsti quattro valori tipici del Regime di Carico Qi

Norme di riferimento per la progettazione

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Disponendo dei dati precedenti, si può definire la classe dell’apparecchio come da prospetto

Nel carroponte in esame abbiamo: U5 e Q4 quindi classe A7È importante conoscere la classe dell’apparecchio perché da essa la normativa prescrive una serie di correzioni delle azioni da considerare nei calcoli.Per quanto riguarda la verifica del portale, la classe fornisce il coeff.dimaggiorazione M come da tabella

Norme di riferimento per la progettazione

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Nel caso in esame risulta M = 1.17 e quindi i carichi che le ruote del carroponte scaricano sulle vie di corsa vanno moltiplicati per questo coefficiente (che sostanzialmente è un fattore di sicurezza per tenere conto degli effetti dinamiciladdove il calcolo considera carichi statici).Ci poniamo nella condizione più sfavorevole, cioè con il carico max da sollevare completamente spostato verso una via di corsa e con carroponte situato al centro della campata pos. A, oppure situato all’estremo del tratto a sbalzo del portale pos. B.Inoltre si valuta la configurazione con traverse incernierate (come è nella realtà della installazione del carroponte nel laboratorio C4) oppure traverse tra loro incastrate, cioètrave continua su quattro appoggi, come dagli schemi seguenti.La forza su ognuna delle due ruote sarà

Gli elementi componenti il portale sono:Colonne HEA 360Traversa composta da elementi saldati come a latoMateriale S 235 – UNI EN 10025-2

Applicazione al caso in esame

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Schematizzazione isostatica e iperstatica

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Richieste

Il carroponte esercita sul portale anche una azione orizzontale conseguente alla accelerazione di avviamento e di frenata. Tale azione è evidentemente sopportata dai diagonali posti all’interno del portale intermedio; tralasciamo la verifica di questi elementi.Applicando il PLV verificare la resistenza e la deformabilità della traversa di estremità(quella con tratto a sbalzo) rispetto ai carichi normali al loro asse, nei due posizionamenti del carroponte indicati negli schemi e secondo la disposizione strutturale di traversa incernierata e di traversa continua.Si tratta pertanto di valutare quattro situazione differenti: per ognuna occorre determinare le azioni / reazioni esterne; il diagramma del momento flettente (trascuriamo il taglio) e il valore della freccia massima.La verifica della traversa per l’aspetto resistenza comporta il confronto dello stato di sollecitazione con la sollecitazione ammissibile per il materiale scelto; per l’aspetto deformabilità la freccia max non deve superare 1/800 della luce come previsto dalla normativa.Se le sezioni indicate per il profili non soddisfano i limiti di resistenza e di deformabilitàrichiesti, dovranno essere proposte sezioni differenti.Infine si richiede di evidenziare i vantaggi / svantaggi nella scelta di traversa incernierata oppure continua.