Timbri e firme per responsabilità di legge. RTI RIF. SOGIN A-2613150269-NC-004760 - B IT FI 00422 -...

Elaborato Livello Tipo Sistema / Edificio /

Argomento Rev.

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Centrale / Impianto:

Titolo Elaborato:

Timbri e firme per responsabilità di legge

Incaricato Collaborazioni Verifica Approvazione /

Benestare Autorizzazione all’uso

PROPRIETA’

LIVELLO DI CLASSIFICAZIONE

Livello di Classificazione: Pubblico, Interno, Controllato, Ristretto Il presente elaborato è di proprietà di Sogin S.p.A. Eccetto la classificazione “pubblico”, è fatto divieto a chiunque di procedere, in qualsiasi modo e sotto

qualsiasi forma, alla sua riproduzione, anche parziale, ovvero di divulgare a terzi qualsiasi informazione in merito, senza autorizzazione rilasciata per scritto

da Sogin S.p.A.

ESTERNO Ciriaco L.DWMD/ING

Stigliano V.DWMD/TRS

Palumbo A.DWMD/LAT

Fioravanti D.DWMD/ING

Capriglione B.DWMD/ING

Guido F.DWMD/TRS

Del Lucchese M.DWMD/ING

Del Lucchese M.

01

Autorizzato

ETQ-00049270

Relazione di calcolo - Dimensionamento dei componenti stabilizzazione

Aziendale

IT FI 0042229/02/2016

RFR - Rifiuti radioattivi

ITREC - Trisaia - Rimozione Bonifica Fossa 7.1

RT - RelazioniC

Revisione secondo commenti SOGIN

SORVEGLIANZA SUGLI ELABORATI PRODOTTI DA RTI Onectra - Nucleco

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Propiet à di ONET TECHNOLOGI ES. La riproduzione e/o la divulgazione è viet at a senza nost ra aut orizzazione scrit t a

PROGETTAZIONE ESECUTIVA E L’ESECUZIONE DEI LAVORI DI BONIFICA DELLA FOSSA 7.1 - IMPIANTO ITREC TRISAIA . ROTONDELLA (MT)

ID GARA C0078L09

TRISAIA BONIFICA FOSSA 7.1 NOTA DI CALCOLO

STUDIO DEGLI ELEMENTI DI STABILIZZAZIONE

Numero di pagine : 135 Riferimento RTI N.PLM Winchill: A-2613150269-NC-004760

Riferimento SOGIN : IT FI 00422

Preparato per :

Da :

RTI : ONET TECHNOLOGIES – NUCLECO

Distribuzione : SOGIN

NUCLECO ONET

1 11/02/2016 Revisione secondo commenti SOGIN

0 20/11/2015 Prima emissione

Revisione Data Descrizione della modificazione Ce document a été signé électroniquement par : STATO DEL DOCUMENTO

N. THOBOR F. BOURDELY

JC. AMBROGGI PJ. BOLDRINI

Buono per osservazione, le / /

Buono per esecuzione, le / /

Conforme a esecuzione, le / / Redattore Veri ficatore Approvatore AVVISO CLIENTE

950 à 970 Chemin des Agriculteurs – BP 45 – 26701 PIERRELATTE Cedex Tél. : +33 (0)4 75 96 23 70 – Fax : +33 (0)4 75 04 79 27

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RIF. SOGIN A-2613150269-NC-004760 - B IT FI 00422 - 01

TRISAIA BONIFICA FOSSA 7.1 - NOTA DI CALCOLO

STUDIO DEGLI ELEMENTI DI STABILIZZAZIONE Page 2/135


Indice Data Descrizione della modifica

A 20/11/2015 Edizione iniziale

B 11/02/2016 Revisione secondo commenti SOGIN

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SOMMARIO

FIGURA ........................................................................................................................................................................................................................... 6

TABELLE.......................................................................................................................................................................................................................... 8

1. OGGETTO ............................................................................................................................................................................................................ 9

2. CONTESTO .......................................................................................................................................................................................................... 9

3. GLOSSARIO ED ABBREVIAZIONI..................................................................................................................................................................... 9

4. DOCUMENTI DI RIFERIMENTO ....................................................................................................................................................................... 9

4.1. DOCUMENTI TECNICI..................................................................................................................................................................................... 9 4.2. NORME E REGOLAMENTAZIONI DI RIFERIMENTO...........................................................................................................................................10 4.3. DISEGNI .....................................................................................................................................................................................................10 4.4. PROGRAMMI DI CALCOLO............................................................................................................................................................................10

5. PRESENTAZIONE DEL PROGETTO.................................................................................................................................................................11

5.1. DESCRIZIONE GENERALE ..............................................................................................................................................................................11 5.1.1. Localizzazione delle installazioni...................................................................................................................................................12 5.1.2. Zona di stazionamento della gru, del camion e dei semi-rimorchi .........................................................................................13 5.1.3. Descrizione generale degli equipaggiamenti..............................................................................................................................14

5.2. DESCRIZIONE DEGLI EQUIPAGGIAMENTI STUDIATI .........................................................................................................................................16 5.3. PIEDI DI SICUREZZA .....................................................................................................................................................................................16 5.4. SQUADRE DI MOVIMENTAZIONE ..................................................................................................................................................................17 5.5. PUNTONI....................................................................................................................................................................................................18 5.6. SPESSORI E PIASTRE D’APPOGGIO ................................................................................................................................................................19 5.7. SQUADRE ANTI BASCULAMENTO ..................................................................................................................................................................19 5.8. ALBERO CAROTATRICE.................................................................................................................................................................................20

5.8.1. Vite M20 inox A4-70........................................................................................................................................................................20 5.8.2. Teste albero ......................................................................................................................................................................................21 5.8.3. Carotatrice a perdere ......................................................................................................................................................................21 5.8.4. Albero della carotatrice ..................................................................................................................................................................21

6. CONDIZIONI ED IPOTESI DI CALCOLO .........................................................................................................................................................22

6.1. PROGRAMMA DI CALCOLO ..........................................................................................................................................................................22 6.2. SISTEMI ED UNITÀ DI MISURA ......................................................................................................................................................................22 6.3. TIPOLOGIA DI ELEMENTI FINITI UTILIZZATI ....................................................................................................................................................22 6.4. MODELLIZZAZIONE AD ELEMENTI FINITI........................................................................................................................................................23

6.4.1. Piedi di sicurezza ..............................................................................................................................................................................23 6.4.1.1. Mesh e riferimenti dello s tudio ............................................................................................................................................... 23 6.4.1.2. Condizioni ai limiti.................................................................................................................................................................... 24

6.4.2. Squadre di movimentazione ..........................................................................................................................................................25 6.4.2.1. Mesh e legami interni .............................................................................................................................................................. 25 6.4.2.2. Condizioni ai limiti.................................................................................................................................................................... 26

6.4.3. Puntoni ..............................................................................................................................................................................................27 6.4.3.1. Modello piastra e volume ........................................................................................................................................................ 27

6.4.3.1.1. Mesh e legami interne ........................................................................................................................................................ 27 6.4.3.1.1. Condizioni ai limiti .............................................................................................................................................................. 28

6.4.3.1. Modellizazione trave................................................................................................................................................................ 31 6.4.3.1.1. Mash, legami interne e condizioni ai limiti......................................................................................................................... 31

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6.4.4. Perni della carotatrice.....................................................................................................................................................................33 6.4.4.1. Vi ti inox M20 ............................................................................................................................................................................ 33

6.4.4.1.1. Mesh e legami interni ......................................................................................................................................................... 33 6.4.4.2. Estremità/testa della barra ...................................................................................................................................................... 34

6.4.4.2.1. Mesh e legami interni ......................................................................................................................................................... 34 6.4.4.3. Barra carotatrice ...................................................................................................................................................................... 36

6.4.4.3.1. Mesh e legami interni ......................................................................................................................................................... 36 6.4.4.4. Carotatrice a perdere............................................................................................................................................................... 37

6.4.4.4.1. Mesh e condizioni ai limiti .................................................................................................................................................. 37 6.5. MATERIALI .................................................................................................................................................................................................38

6.5.1. Strutture ............................................................................................................................................................................................38 6.5.2. Bulloneria ..........................................................................................................................................................................................39 6.5.3. Resistenza al taglio ..........................................................................................................................................................................39

6.6. COMBINAZIONI DI CARICO...........................................................................................................................................................................40 6.6.1. Dettagli dei coefficienti dinamici φi ..............................................................................................................................................41 6.6.2. I – Sollevamento verticale dei cassoni..........................................................................................................................................42 6.6.3. II –Sollevamento dei cassoni in fase orizzontale ........................................................................................................................44 6.6.4. III –Strappo/trazione forzata del pozzo .......................................................................................................................................46 6.6.5. IV –Posizionamento dei cassoni sui puntoni ...............................................................................................................................47

6.6.5.1. Si tuazione 1 : Centraggio - CdG del cassone centrato rispetto ai puntoni .............................................................................. 48 6.6.5.2. Si tuazione 2 : Ins tabilità - CdG del cassone spostato di 100 mm nelle due di rezioni trasversali............................................ 49 6.6.5.3. Si tuazione 3 : Blocco - CdG del cassone spostato di 100 mm nelle due direzioni trasversali e blocco dei fermi nella parte a l ta 50

6.6.6. Sollevamento verticale dei pozzi ...................................................................................................................................................51 6.7. CRITERI DI VERIFICA SECONDO L’EUROCODE 3 ..............................................................................................................................................53

6.7.1. Verifica degli sforzi nelle lamiere ..................................................................................................................................................53 6.7.2. Verifica degli sforzi negli elementi soggetti a taglio (assi, copiglie et pioli)..........................................................................53 6.7.3. Verifica delle saldature ...................................................................................................................................................................54

6.7.3.1. Cri terio ..................................................................................................................................................................................... 54 6.7.4. Verifica della bulloneria ..................................................................................................................................................................55

6.7.4.1. Verifi ca della bulloneria non precaricata................................................................................................................................. 55 6.7.4.2. Verifi ca della bulloneria precaricata ........................................................................................................................................ 56 6.7.4.3. Verifi ca del taglio nei filetti del componente assemblato ....................................................................................................... 56 6.7.4.4. Dettagli delle veri fiche ............................................................................................................................................................. 57

6.7.4.4.1. Resis tenza alla trazione : .................................................................................................................................................... 57 6.7.4.4.2. Resis tenza al taglio : ........................................................................................................................................................... 57 6.7.4.4.3. Resis tenza in ri follamento : ................................................................................................................................................ 58 6.7.4.4.4. Resis tenza alla punzonatura : ............................................................................................................................................. 58 6.7.4.4.5. Forza di serraggio nella bulloneria : ................................................................................................................................... 59 6.7.4.4.6. Resis tenza allo scorrimento :.............................................................................................................................................. 59 6.7.4.4.7. Sforzo di taglio nei filetti..................................................................................................................................................... 59 6.7.4.4.8. Interasse minimo e dis tanze minime tra i fori longi tudinali e trasversali .......................................................................... 60

7. RISULTATI .........................................................................................................................................................................................................61

7.1. PIEDI DI SICUREZZA .....................................................................................................................................................................................61 7.1.1. Verifica degli sforzi ..........................................................................................................................................................................61 7.1.2. Verifica d’instabilità al carico di punta ........................................................................................................................................65

7.2. SQUADRE DI MOVIMENTAZIONE ..................................................................................................................................................................66 7.2.1. Verifica delle deformazioni ............................................................................................................................................................66 7.2.2. Verifica degli sforzi ..........................................................................................................................................................................67 7.2.3. Verifica della bulloneria ..................................................................................................................................................................69

7.3. PUNTONI....................................................................................................................................................................................................71 7.3.1. Verifica degli sforzi (carpenteria)..................................................................................................................................................71 7.3.2. Verifica dei collegamenti basculanti alti e bassi ........................................................................................................................72 7.3.3. Verifica del montaggio del perno di rotazione sul supporto ....................................................................................................74

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7.3.4. Verifica dei collegamenti basculanti intermedi ..........................................................................................................................75 7.3.5. Verifica dei perni di rotazione........................................................................................................................................................78 7.3.6. Verifica delle saldature ...................................................................................................................................................................80 7.3.7. Verifica dei pioli di taglio ................................................................................................................................................................82 7.3.8. Verifica della bulloneria ..................................................................................................................................................................83 7.3.9. Verifica degli sforzi di taglio nei filetti..........................................................................................................................................84 7.3.10. Verifica d’instabilità al carico di punta dei puntoni .............................................................................................................85

7.4. STABILIZZATORE DEL PUNTONE ....................................................................................................................................................................91 7.4.1. Resistenza meccanica delle copiglie D14 mm.............................................................................................................................91 7.4.2. Resistenza meccanica dei filetti del dado per la regolazione dello stabilizzatore................................................................92 7.4.3. Verifica della bulloneria ..................................................................................................................................................................94 7.4.4. Verifica della resistenza dei filetti dei fori ...................................................................................................................................95 7.4.5. Verifica d’instabilità al carico di punta dello stabilizzatore .....................................................................................................96

7.5. SPESSORI E PIASTRE D’APPOGGIO ............................................................................................................................................................. 101 7.5.1. Tenuta dei pioli di taglio .............................................................................................................................................................. 101 7.5.2. Resistenza degli spessori ............................................................................................................................................................. 103 7.5.3. Verifica della stabilità della piastra bassa a contatto con la piastra d’appoggio ............................................................. 104 7.5.4. Verifica della bulloneria ............................................................................................................................................................... 105 7.5.5. Verifica della resistenza dei filetti dei fori ................................................................................................................................ 106 7.5.6. Verifca dei tasselli d’ancoraggio ................................................................................................................................................ 107

7.6. SQUADRE ANTI BASCULAMENTO ............................................................................................................................................................... 110 7.6.1. Verifica del perno della squadra anti basculamento .............................................................................................................. 110 7.6.2. Verifica dei pioli di taglio ............................................................................................................................................................. 112 7.6.3. Verifica dei morsetti LINDAPTER AF24 classe 10.9 ................................................................................................................. 113 7.6.4. Verifica dei legami tra appoggio e piastra ............................................................................................................................... 115 7.6.5. Verifica delle copiglie D 10 mm .................................................................................................................................................. 116 7.6.6. Verifica delle viti degli appoggi .................................................................................................................................................. 117 7.6.7. Verifica della resistenza dei filetti dei fori ................................................................................................................................ 118

7.7. VERIFICA DELLE DEFORMAZIONI NELLA BARRA DELLA CAROTATRICE ............................................................................................................ 119 7.7.1. Freccia massima............................................................................................................................................................................ 119

7.8. VERIFICA DEGLI SFORZI ALLO S.L.U. .......................................................................................................................................................... 120 7.8.1. Verifica degli sforzi nelle viti M20.............................................................................................................................................. 120 7.8.2. Verifica degli sforzi nella carotatrice a perdere ...................................................................................................................... 120 7.8.3. Verifica degli sforzi nell’estremità della testa della carotatrice ........................................................................................... 123 7.8.4. Verifica degli sforzi nel corpo della testa della carotatrice ................................................................................................... 124 7.8.5. Verifica delle rondelle articolate ................................................................................................................................................ 125

8. CONCLUSIONI ............................................................................................................................................................................................... 126

9. ALLEGATI........................................................................................................................................................................................................ 127

9.1. CARATTERISTICHE DELLE RONDELLE ARTICOLATE ........................................................................................................................................ 127 9.2. SCHEDA TECNICA DEI TASSELLI .................................................................................................................................................................. 128

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FIGURA

Figura 5-1. Schema di riempimento dei pozzi ........................................................................................................... 11 Figura 5-2. Localizzazione delle installazioni............................................................................................................. 12 Figura 5-3. Configurazione iniziale dell’installazione per l’estrazione dei pozzi ........................................................... 13 Figura 5-4. Vista generale ....................................................................................................................................... 15 Figura 5-5. Rappresentazione del cassone sulla sella all’uscita della fossa.................................................................. 15 Figura 5-6. Rappresentazione CAD 3D dei piedi di sicurezza : geometria n°1 (L=292 mm) ........................................... 16 Figura 5-7. Rappresentazione CAD 3D dei piedi di sicurezza : geometria n°2 (L=180 mm) ........................................... 16 Figura 5-8. Rappresentazione CAD 3D delle squadre di movimentazione ................................................................... 17 Figura 5-9. Vista delle piastre d’attacco delle squadre di movimentazione e loro posizionamento rispetto al cassone ............................................................................................................................................................................. 17 Figura 5-10. Rappresentazione CAD 3D dei puntoni ................................................................................................. 18 Figura 5-11. Rappresentazione CAD 3D degli spessori e piastre d’appoggio ............................................................... 19 Figura 5-12. Rappresentazione CAD 3D delle squadre anti basculamento e morsetti .................................................. 19 Figura 5-13.Rappresentazione CAD 3D di un albero di carotatrice assemblato ........................................................... 20 Figura 5-14. Rappresentazione CAD 3D delle viti inox M20 A4-70 ............................................................................. 20 Figura 5-15. Rappresentazione CAD 3D delle teste d’albero...................................................................................... 21 Figura 5-16. Rappresentazione CADO3D della carotatrice a perdere ......................................................................... 21 Figura 5-17. Rappresentazione CAD 3D dell’albero della carotatrice.......................................................................... 21 Figura 6-1. Riferimento dello studio – piedi di sicurezza – Geometria 1 e 2 ................................................................ 23 Figura 6-2. Condizioni ai limiti del calcolo elastico – piedi di sicurezza ....................................................................... 24 Figura 6-3.Legami perni d’articolazione/squadre – squadre di movimentazione ........................................................ 25 Figura 6-4.Connessione perni d’articolazione/cassone – squadre di movimentazione ................................................ 25 Figura 6-5.Connessione squadra/cassone – squadre di movimentazione ................................................................... 26 Figura 6-6.Condizioni ai limiti – squadre di movimentazione e piastra integrata al cassone ........................................ 26 Figura 6-7. Modello ad EF dei puntoni e della struttura rigida rappresentante il cassone e la sua superficie esterna .... 27 Figura 6-8. Legami e connessioni – Puntoni ............................................................................................................. 28 Figura 6-9. Bloccaggio in direzione di X, Y e Z delle piastre basse – puntoni ............................................................... 29 Figura 6-10. Legami a livello della viteria e dei passaggi sulla piastra bassa - puntoni ................................................. 29 Figura 6-11. Spostamento del CdG in altezza ........................................................................................................... 30 Figura 6-12. Modello ad elementi finiti dei puntoni e del CdG del cassone................................................................. 31 Figura 6-13. Condizioni ai limiti – puntoni ................................................................................................................ 32 Figura 6-14. Mesh e riferimenti dello studio – Vite M20 inox .................................................................................... 33 Figura 6-15.Legami viti inox/estremità barra ........................................................................................................... 33 Figura 6-16.Mesh ed orientazione delle estremità della barra................................................................................... 34 Figura 6-17 : Legame incastro testa e barra carotatrice ............................................................................................ 35 Figura 6-18. Contatto « senza separazione » tra testa e barra carotatrice .................................................................. 35 Figura 6-19.Mesh ed orientazione della barra della carotatrice ................................................................................. 36 Figura 6-20.Legame barra carotatrice/carotatrice a perdere..................................................................................... 36 Figura 6-21. Mesh della carotatrice a perdere.......................................................................................................... 37 Figura 6-22. Condizioni di supporto fisso ................................................................................................................. 37 Figura 6-23 : Caricamento del caso I ........................................................................................................................ 43 Figura 6-24 : Caricamento calcolo elastico – piede 1 (L= 292 mm) – caricamento caso I.............................................. 43 Figura 6-25 : Caricamento calcolo elastico – Piede 1 (L = 292 mm) – caricamento caso II ............................................ 45

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Figura 6-26. Caricamento della struttura ................................................................................................................. 47 Figura 6-27. Posizionamento del CdG del cassone rispetto ai puntoni – Situazione 1 .................................................. 48 Figura 6-28. Posizionamento del CdG del cassone rispetto ai puntoni – Situazione 2 .................................................. 49 Figura 6-29. Fermi connessi al portale ..................................................................................................................... 50 Figura 6-30 : Applicazione degli sforzi dati dal peso del pozzo ................................................................................... 51 Figura 6-31 : Sforzi applicati alle viti M20 ................................................................................................................ 52 Figura 7-1 : Sforzi di Von Mises derivanti dal calcolo elastico – Piede 1 (L = 292 mm) – caricamento caso I .................. 61 Figura 7-2 : Sforzi di Von Mises derivanti dal calcolo elastico – Piede 2 (L = 180 mm) – caricamento caso I .................. 62 Figura 7-3 : Sforzi di Von Mises derivanti dal calcolo elastico – Piede 1 (L = 292 mm) – caricamento caso II ................. 63 Figura 7-4 : Sforzi di Von Mises derivanti dal calcolo elastico – Piede 2 (L = 180 mm) – caricamento caso II ................ 64 Figura 7-5 : Modello d’instabilità 1 – Piede 1 (L = 292 mm) ....................................................................................... 65 Figura 7-6 : Modello d’instabilità 1 – Piede 2 (L = 181 mm) ....................................................................................... 65 Figura 7-7. Deformazioni – squadre di movimentazione – caso III ............................................................................. 66 Figura 7-8 : Sforzi di Von Mises – squadre di movimentazione – caricamento caso III ................................................ 67 Figure 7-9 : Contraintes von Mises –Equerre de manutention – chargement cas III .................................................... 68 Figure 7-10. Squadra di manutenzione ed identificazione del perno.......................................................................... 69 Figura 7-11 : Sforzi di Von Mises – puntoni – carichi caso IV..................................................................................... 72 Figura 7-12. Freccia nella barra della carotatrice .................................................................................................... 119 Figura 7-13 : Picco di sforzo localizzato.................................................................................................................. 120 Figura 7-14.Sforzo localizzato nella carotatrice a perdere ....................................................................................... 121 Figura 7-15.Sforzo globale nella carotatrice a perdere............................................................................................ 121 Figura 7-16. Sforzo localizzato nell’estremità della testa della carotatrice................................................................ 123 Figura 7-17.Sforzo medio globale nell’estremita della testa della carotatrice ........................................................... 123 Figura 7-18.Sforzo massimo nel corpo della testa della carotatrice ......................................................................... 124

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TABELLE

Tabella 1. Caratteristiche meccaniche ..................................................................................................................... 38 Tabella 2. Caratteristiche meccaniche della bulloneria ............................................................................................. 39 Tabella 3. Caratteristiche di taglio degli elementi ..................................................................................................... 39 Tabella 4. Combinazioni di carico ............................................................................................................................ 40 Tabella 5. Coefficienti dinamici - φi ......................................................................................................................... 41 Tabella 6 : Caricamento caso I : sollevamento verticale del cassone .......................................................................... 43 Tabella 7 : Caricamento caso II : sollevamento orizzontale del cassone ..................................................................... 45 Tabella 8 : Caricamento caso III - Strappo/trazione forzata del pozzo ........................................................................ 46 Tabella 9. Interasse min longitudinali e trasversali ................................................................................................... 60 Tabella 10. Sforzo di Von Mises nei piedi di sicurezza ............................................................................................... 64 Tabella 11. Verifica d’instabilità al carico di punta nei piedi di sicurezza .................................................................... 65 Tabella 12. Sforzo di trazione e taglio massimo nella bulloneria – squadre di movimentazione ................................... 69 Tabella 13. Verifica degli sforzi nella bulloneria – squadre di movimentazione........................................................... 70 Tabella 14. Verifica delle pinze della bulloneria – squadre di movimentazione........................................................... 70 Tabella 15 : Sforzo nei legami basculanti alti e bassi – puntoni – caricamento caso IV ................................................ 73 Tabella 16 : Sforzo d’usura del perno nel supporto – puntone – caricamento caso IV ................................................. 74 Tabella 17 : Sforzo nei collegamenti basculanti intermedi – puntoni – caricamento caso IV ...................................... 76 Tabella 18 : Sforzo d’usura nella sede di rotazione – puntone – caricamento caso IV................................................. 77 Tabella 19 : Sforzo di taglio nei perni di rotazione – puntoni – caricamento caso IV................................................... 78 Tabella 20 : Sforzo d’usura nei perni di rotazione – puntoni – caricamnto caso IV ..................................................... 79 Tabella 21 : Sforzo nelle saldature – puntoni – caricamento caso IV .......................................................................... 81 Tabella 22 : Sfforzo nei pioli di taglio – puntoni – caricamento caso IV...................................................................... 82 Tabella 23 : Verifica della bulloneria – puntoni – caricamento caso IV ...................................................................... 84 Tabella 24 : Verifica dei filetti – puntoni – caricamento caso IV ................................................................................. 84 Tabella 25 : Sforzo di taglio ed usura nelle copiglie – stabilizzatore puntone – caricamento caso IV ............................ 92 Tabella 26 : Verifica dei filetti del dado di regolazione dello stabilizzatore – stabilizzatore puntone – caricamento caso IV .......................................................................................................................................................................... 93 Tabella 27 : Verifica degli sforzi nella bulloneria – stabilizzatore puntone – caricamento caso IV................................. 95 Tabella 28 : Verifica dei filetti – stabilizzatore tirantre – caricamento caso IV............................................................. 95 Tabella 29 : Sforzo di torsione dimensionante ai piedi dei puntoni .......................................................................... 102 Tabella 30 : Sforzo di taglio ed usura nei pioli – spessori e piastre d’appoggio – caricamento caso IV ........................ 102 Tabella 31 : Sforzi negli spessori – spessori e piastre d’appoggio – caricamento caso IV........................................... 103 Tabella 32 : Verifica della bulloneria - spessori e piastre d’appoggio – caricamento caso IV ..................................... 105 Tabella 33 : Verifica dei filetti – spessori e piastre d’appoggio – caricamento caso IV ............................................... 106 Tabella 34 : Sforzo nel perno – squadre anti-basculamento – caricamento caso IV................................................... 111 Tabella 35 : Sforzo di taglio ed usura nei pioli – squadre anti-basculamento – caricamento caso IV........................... 112 Tabella 36 : Sforzi di taglio ed usura nelle copiglia – squadre anti-basculamento – caricamento caso IV .................... 116 Tabella 37 : Verifica degli sforzi nella bulloneria degli appoggi – squadre anti-basculamento – caricamento caso IV .. 117 Tabella 38 : Verifica dei filetti degli appoggi – squadre anti-basculamento – caricamento caso IV ............................. 118 Tabella 39. Combinaisons de chargement.............................................................................................................. 126

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1. OGGETTO

Il presente documento é redatto nell’ambito del progetto di estrazione e di stoccaggio dei pozzi della

bonifica della Fossa 7.1 del sito ITREC-SOGIN di Trisaia.

2. CONTESTO

La presente nota di calcolo ha per oggetto di verificare la conformità rispetto all’EUROCODE per quanto

riguarda la tenuta meccanica degli elementi di stabilizzazione durante la fase di movimentazione inclusa

nello scenario d’estrazione e di trasporto dei pozzi della Fossa 7.1.

3. GLOSSARIO ED ABBREVIAZIONI

• Monolite = Blocco in cemento costituito da 4 pozzi.

• Pozzi = Blocco costituito da una struttura in cemento armato contenente i pozzi contenenti i

rifiuti radioattivi.

• Cassone = Struttura meccanica costituita da un semi-cassone e coperchi.

• Sella = Struttura meccanica che permette il posizionamento ed il basculamento del cassone.

• Malta di riempimento = Malta che sarà colata tra il contenitore ed i pozzi.

• SLU : Stato Limite Ultimo

• SLS : Stato Limite di Servizio

• EF : Elementi Finiti (Calcolo EF)

• Carotatrice a perdere = Carotatrice utilizzata per trapanare il monolite e lasciata in loco in

seguito dello smontaggio degli utensili da taglio e dell’albero di trasmissione.

• CdG: Centro di Gravità

• GdL: Gradi di Libertà

4. DOCUMENTI DI RIFERIMENTO

4.1. DOCUMENTI TECNICI

[1] IT FI 00348 : Scenario d’estrazione e trasporto dei pozzi della Fossa 7.1 – Rev.C.

[2] Scheda informativa meccanica per l’esecuzione del calcolo :

a. Rif. 2613-090355-FITC-006_A2 : Spessori e piastre d’appoggio

b. Rif. 2613-090355-FITC-005_A3 : Puntoni

c. Rif. 2613-090355-FITC-009_A4 : Piedi di sicurezza

d. Rif. 2613-090355-FITC-008_A3 : Squadre di movimentazione

e. Rif. 2613-090355-FITC-014_A2 : Squadre anti basculamento

f. Rif. 2613-090355-FITC-015_A3 : Barrette di carotaggio

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g. Réf. 2613-090355-FITC-002_A3 : Cassone centrale

h. Réf. 2613-090355-FITC-003_A3 : Cassone d’estremità

4.2. NORME E REGOLAMENTAZIONI DI RIFERIMENTO

[3] Norma EN 1990 : EUROCODE 0 : Base del calcolo strutturale

[4] Norma EN 1991 : EUROCODE 1 : Azioni sulle strutture

[5] Norma EN 1993 : EUROCODE 3 : Calcolo delle strutture in acciaio

[6] Norma UNI ENV 1993-1-1 : Progettazione delle strutture di acciaio Parte 1-1

4.3. DISEGNI

[7] IT FI 00418 : Disegno assieme generale dei componenti - puntoni, binario guida, piastre

di collegamento, barre di sostegno

[8] IT FI 00419 : Disegno assieme generale dei componenti - supporto pozzi (tubi carotaggi

a perdere e fissaggio)

[9] IT FI 00471 : Disegno assieme generale -Stabilizzazione contenitori - Puntoni e binari

guida

[10] IT FI 00473 : Disegno assieme generale -Stabilizzazione contenitori - Supporti anti

ribaltamento

[11] IT FI 00475 : Disegno assieme generale -Stabilizzazione contenitori - Movimentazione

contenitori

[12] IT FI 00477 : Disegno assieme generale -Stabilizzazione contenitori - Perni di

collegamento

[13] IT FI 00479 : Disegno assieme generale -Stabilizzazione contenitori - Regolazione

contenitori

4.4. PROGRAMMI DI CALCOLO

[14] ANSYS, version 13.0 : programma di calcolo ad elementi finiti – Licenza COMEX

Nucléaire : ID Type: E ; HostId: 10604ba904cc.

[15] HILTI PROFIS version 2.4.6

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5. PRESENTAZIONE DEL PROGETTO

5.1. DESCRIZIONE GENERALE

Il monolite é una struttura in cemento armato, costituita da quattro pozzi fissati strutturalmente l’uno

in fianco all’altro (cf. Figura 5-1).

Ogni pozzo é riempito di fusti contenenti dei materiali radioattivi. Al completamento di ogni fase di

caricamento, lo spazio tra la paratia interna del pozzo ed i colli é riempito di malta colloidale.

La malta colloidale é gettata fino al ricoprimento completo dei colli secondo uno spessore di copertura

variabile. Tale spessore di copertura é determinato in base alla stima della radiazione associata ai colli

presenti in modo da creare una protezione in modo da ottenere una dose sulla superficie esterna

inferiore a 0,5 mSv/h. Una volta asciugata, la malta constituirà la superficie esterna d’appoggio con i

colli.

Figura 5-1. Schema di riempimento dei pozzi

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5.1.1. Localizzazione delle installazioni

Figura 5-2. Localizzazione delle installazioni

I32 (ex 9.3) – Edificio di stoccaggio dei pozzi I11 (ex 7.1) – Capannone della Fossa 7.1

I32 (ex 9.3)

Fosse 7.1

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5.1.2. Zona di stazionamento della gru, del camion e dei semi-rimorchi

Il camion gru ed il semi-rimorchio sono posizionati a nord del capannone sovrastante la Fossa 7.1 (cfr.

figura sotto).

Una sella di basculamento equipaggiata di contenitore (semi-cassone e coperchi) é posizionata al suolo

o fissata sul semi-rimorchio.

Il tetto del capannone é chiuso.

Figura 5-3. Configurazione iniziale dell’installazione per l’estrazione dei pozzi

SEMI-RIMORCHIO

CULLA DI BASCULAMENTO +

CONTENITORE

CAMION GRU

CAPANNONE

BRACCIO GRU

MONOLITE

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5.1.3. Descrizione generale degli equipaggiamenti

Gli equipaggiamenti necessari per effettuare lo smantellamento sono cosi composti :

• Una struttura costituita da 2 gru e 2 ganci che permettono lo spostamento del carrello e dell’utensile di

taglio a filo.

• Un carrello munito di una gru che permette di sollevare i cassoni e di movimentare i diversi elementi

necessari allo smantellamento e delle squadre di manutenzione.

• Cassoni (d’estremità e centrale) che permettono di confinare ed estrarre il monolite una volta tagliato.

• Equipaggiamenti di stabilizzazione composti da :

o Gambe di forza con binari che permettono il mantenimento del cassone durante le differenti

fasi di smantellamento;

o Squadre anti basculamento fissate sulle traverse e che permettono il mantenimento del

cassone;

o Delle apposite pinze collegano i semi-cassoni tra loro.

• Delle culle permettono :

o Di ricevere i cassoni all’uscita della fossa ;

o Di ruotare e basculare i cassoni ;

o Di installare delle piastre per realizzare la tenuta;

o Di stoccare sul lungo termine il cassone in un edificio dedicato.

• Un utensile da taglio a filo che permette di realizzare i 4 tagli verticali del monolite.

• Un utensile da taglio orizzontale che permette di carotare la parte inferiore del monolite e di installare

dei perni al disotto del cassone al fine di rinforzare la base per l’estrazione;

• Un utensile di sollevamento e movimentazione che permette l’estrazione del cassone dalla fossa e di

permetterne il basculamento sulla sella.

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Le figure qui di seguito sintetizzano gli equipaggiamenti necessari allo smantellamento del monolite :

Figura 5-4. Vista generale

Figura 5-5. Rappresentazione del cassone sulla sella all’uscita della fossa

Fossa

Struttura (montanti + traverse = 15 tons)

Cassone estremità

Cassone centrale

Puntelli (0,6 tons)

Binario (1.7 tons)

Carrello (3.5 tons)

Monolite (130 tons)

Culla (7 tons)

Cassone + pozzo (46 tons)

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5.2. DESCRIZIONE DEGLI EQUIPAGGIAMENTI STUDIATI

La presente nota di calcolo ha in carico la verifica gli elementi seguenti :

• Piedi di sicurezza

• Squadre di movimentazione

• Puntoni

• Stabilizzatori dei puntoni

• Vie di corsa e paistre d’appoggio

• Squadre anti basculamento

• Barrette di carotaggio

5.3. PIEDI DI SICUREZZA

La figura qui sotto presenta la geometria dei piedi di sicurezza. Una volta che i martinetti avranno

sollevato il pozzo, questi piedi permetteranno di assicurarne il posizionamento mediante l’appoggio

delle squadre di movimentazione.

Figura 5-6. Rappresentazione CAD 3D dei piedi di sicurezza : geometria n°1 (L=292 mm)

Figura 5-7. Rappresentazione CAD 3D dei piedi di sicurezza : geometria n°2 (L=180 mm)

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5.4. SQUADRE DI MOVIMENTAZIONE

La figura qui sotto presenta la geometria delle squadre di movimentazione. Questi elementi fissati

mediante bulloneria direttamente sul cassone permetteranno di assicurarne il sollevamento e la

movimentazione mediante il carrello.

Le squadre di movimentazione si appoggeranno dunque prima sui martinetti, durante il sollevamento,

successivamentesui sui piedi di sicurezza durante le operazioni di movimentazione.

Figura 5-8. Rappresentazione CAD 3D delle squadre di movimentazione

Figura 5-9. Vista delle piastre d’attacco delle squadre di movimentazione e loro posizionamento

rispetto al cassone

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5.5. PUNTONI

La figura qui sotto presenta la geometria dei puntoni.

Figura 5-10. Rappresentazione CAD 3D dei puntoni

Perno

Stabilizzatore

Perno

Perno d’articolazione

Asse alto

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5.6. SPESSORI E PIASTRE D’APPOGGIO

La figura qui sotto presenta la geometria degli spessori e delle piastre d’appoggio.

Figura 5-11. Rappresentazione CAD 3D degli spessori e piastre d’appoggio

5.7. SQUADRE ANTI BASCULAMENTO

La figura qui sotto presenta la geometria delle squadre anti basculamento e relativi morsetti di fissaggio

alla carpenteria.

Figura 5-12. Rappresentazione CAD 3D delle squadre anti basculamento e morsetti

3 copiglie montaggio composto S= 253 mm²/copiglia

Spessore

Piastra

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5.8. ALBERO CAROTATRICE

Figura 5-13.Rappresentazione CAD 3D di un albero di carotatrice assemblato

L’albero della carotatrice è composto dagli elementi descritti nei paragrafi seguenti.

5.8.1. Vite M20 inox A4-70

La figura qui sotto presenta la geometria delle viti inox.

Figura 5-14. Rappresentazione CAD 3D delle viti inox M20 A4-70

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5.8.2. Teste albero

La figura qui sotto presenta la geometria delle teste dell’albero della carotatrice di fissaggio interno.

Figura 5-15. Rappresentazione CAD 3D delle teste d’albero

5.8.3. Carotatrice a perdere

La figura qui sotto rappresenta la geometria della carotatirce a perdere.

Figura 5-16. Rappresentazione CADO3D della carotatrice a perdere

5.8.4. Albero della carotatrice

La figura qui sotto presenta la geometria dell’albero della carotatrice.

Figura 5-17. Rappresentazione CAD 3D dell’albero della carotatrice

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6. CONDIZIONI ED IPOTESI DI CALCOLO

6.1. PROGRAMMA DI CALCOLO

I modelli ed i calcoli ad elementi finiti (EF) sono realizzati mediante il programma di calcolo ANSYS

en réf. [14].

6.2. SISTEMI ED UNITÀ DI MISURA

Le unità di misura considerate sono le seguenti :

• Dimensioni geometriche in millimetri, « mm »,

• Masse in « tonnellate » e massa volumica in « tons/mm3 »,

• Forze in Newton, « N »,

• Vincoli in mega-Pascal, « MPa » o « N/mm² »,

• Spostamenti in millimetri, « mm »,

• Sforzi in mega-Pascal, « MPa » o « N/mm² »,

• Accelerazione di gravità in direzione verticale, « g » in mm/s²

(g = 9 810 mm/s²).

6.3. TIPOLOGIA DI ELEMENTI FINITI UTILIZZATI

I differenti tipi di elementi finiti utilizzati sono :

• Elementi finiti di tipo « trave », lineare a 2 nodi.

• Elementi di tipo « piastra/guscio » (fine), lineare a 4 nodi (o 3 nodi).

• Elementi di tipo « contatto piastra / guscio » non lineari a 4 nodi (o 3 nodi).

• Elementi di tipo « volume » lineari a 8 nodi.

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6.4. MODELLIZZAZIONE AD ELEMENTI FINITI

6.4.1. Piedi di sicurezza

6.4.1.1. Mesh e riferimenti dello studio

Il riferimento globale del modello è presentato qui sotto. La geometria è estratta dal documento di

riferimento [2] e [7] considerado le quote minime.

GEOMETRIA 1

GEOMETRIA 2

Figura 6-1. Riferimento dello studio – piedi di sicurezza – Geometria 1 e 2

Riferimento Riferimento

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6.4.1.2. Condizioni ai limiti

La figura seguente illustra le condizioni ai limiti del calcolo elastico.

Figura 6-2. Condizioni ai limiti del calcolo elastico – piedi di sicurezza

Superfice inferiore incastrata (Nessuno spostamento)

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6.4.2. Squadre di movimentazione

6.4.2.1. Mesh e legami interni

I legami tra i perni d’articolazione e le squadre risulta essere un incastro (tutti i gradi di libertà sono

bloccati). Tale connessione rappresenta il montaggio serrato ei perni d’articolazione sulla squadra.

Figura 6-3.Legami perni d’articolazione/squadre – squadre di movimentazione

I legami tra il cassone ed i perni d’articolazione è modellizzata con degli elementi di contatto tipo

« nessuna separazione » nel programma di calcolo ANSYS. Lo scorrimento tra i componenti è concesso,

ma non la penetrazione, nè il distacco.

Figura 6-4.Connessione perni d’articolazione/cassone – squadre di movimentazione

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La connessione tra il cassone e la squadra è un contatto detto « senza scorrimento » nel programma di

calcolo ANSYS. Lo scorrimento ed il distacco tra le parti è autorizzato ma non la penetrazione dei

componenti.

Figura 6-5.Connessione squadra/cassone – squadre di movimentazione

6.4.2.2. Condizioni ai limiti

Le squadre sono assemblate mediante bullonatura direttamente su apposite piastre saldate sulla

superficie del cassone (vedi par. 5.4). Le viti sono bloccate nel senso della traslazione (secondo gli assi

X, Y e Z) e le loro rotazioni risultano libere.

La parte del cassone sulla quale alloggia il perno di rotazione è rappresentata al fine d’ottenere una

vera deformazione della squadra. Quest’ultimo è incastrato.

Figura 6-6.Condizioni ai limiti – squadre di movimentazione e piastra integrata al cassone

Parte del cassone a contatto

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6.4.3. Puntoni

Al fine di realizzare il presente studio, due modelli sono stati realizzati :

• Un modello piastra e volume, per determinare i vincoli sulla superficie.

• Un modello trave, per analizzare l’instabilità al carico di punta.

6.4.3.1. Modello piastra e volume

6.4.3.1.1.Mesh e legami interne

Il modello ad elementi finiti èstato creato conformemente alle geometrie fornite in rif. [2] e [7].

• Per le strutture in piastre, degli elementi di tipo « piasta/guscio » (snello), lineari a 4 nodi (o 3

nodi).

• Gli assi D50 mm ed i perni di rotazione D120 mm sono modellizzati con elementi solidi del tipo

esaedrici.

• La struttura rigida a T che permette di trasmettere gli sforzi alle estremità dei puntoni è

modellizzata con elementi di tipo trave.

Le legami che legano le due parti telescopiche del puntone e quelle che connettono il perno ai puntoni

ed al cassone sono stati modellizzati con dei colconnessionenti rotazionali. A partire dai torsori ottenuti

in tali colconnessionenti, dei calcoli analitici verranno effettuatu al fine di verificare la tenuta meccanica

dei perni, delle copiglie e dei distanziali.

Figura 6-7. Modello ad EF dei puntoni e della struttura rigida rappresentante il cassone e la sua superficie esterna

Struttura rigida rappresentante il cassone + superfice esterna

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6.4.3.1.1.Condizioni ai limiti

Il centro di gravità dei cassoni e della loro superficie esterna è rappresentato da un punto distante

(nodo maestro) connesso rigidamente con le parti superiori dei perni di rotazione, con le piastre

connesse ai stabilizzatori, nonché alla struttura rigida rappresentante il cassone e la sua superficie

esterna.

Figura 6-8. Legami e connessioni – Puntoni

NOTA: La posizione definita come « instabile » corrisponde ad un posizionamento decentrato del punto

d’applicazione degli sforzi.

Le piastre d’appoggio sono bloccate in traslazione in tutte le direzioni.

Connessione con la struttura rigida rappresentante il cassone + superficie esterna

Connessione con la parte alta del perno

Centro di gravità del cassone e superficie esterna (punto distante)

Connessione con la pistra dello stabilizzatore

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Figura 6-9. Bloccaggio in direzione di X, Y e Z delle piastre basse – puntoni

Le connessioni a livello della piastra inferiore e della « piastra d’appoggio » sono modellizzati come

segue (vedere figura 6-10):

• I pioli di taglio riprendono gli sforzi nelle direzioni X e Z.

• La bulloneria riprende gli sforzi di trazione lungo la direzione Y.

Tali connessioni sono caratterizzate da legami rigidi nei quali i gradi di libertà sono appunto esplicitati

nella lista precedente. Inoltre, tutte le risultanti degli sforzi nelle tre direzioni sono ripresi dalle

connessioni stesse (lungo X, Y e Z).

La piastra d’interfaccia (in giallo nella precedente figura 6-9) ha la sola funzione di trasmettere gli sforzi

alla piastra d’appoggio situandosi tra la piastra inferiore e la piastra d’appoggio stessa.

Figura 6-10. Legami a livello della viteria e dei passaggi sulla piastra bassa - puntoni

Piastra d'appoggio Piastra

bassa

Legami rigidi secondo X e Z (passaggi)

Legami rigidi secondo Y (viti)

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Nel caso in cui le estremità dei puntoni blocchino il cassone e la superficie esterna (rappresentata dalla

struttura rigida), dei blocchi secondo X sono applicati ai nodi situati a livello del contatto trac

assone/estremità dei puntoni. Un ipotesi conservatrice è rappresentata da prendere un altezza di

basculamento (altezza del Centro di Gravità [CdG]) aumentata di 100 mm; tale operazione provocherà

degli sforzi più importanti a livello delle legami bloccate.

Figura 6-11. Spostamento del CdG in altezza

Blocco secondo X

Altezza del CdG del cassone considerata per il calcolo

Altezza del CdG del cassone

Fondo del cassone

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6.4.3.1. Modellizazione trave

6.4.3.1.1.Mash, legami interne e condizioni ai limiti

• I puntoni, gli stabilizzatori e la struttura rigida del cassone e della sua superficie esterna sono

stati modellizzati con elementi trave BEAM 188.

• Il CdG è stato modellizzato con elementi del tipo MASS 21.

Figura 6-12. Modello ad elementi finiti dei puntoni e del CdG del cassone

Nota : Le sezioni utilizzate nel presente modello hanno delle inerzie minori rispetto alle sezioni reali. Le

giustificazioni a tale condizione sono riportate ai paragrafi 7.3.10 e 7.4.5.

Il centro di gravità del cassone + superficie esterna è in connessione rigida con le parti superiori dei

puntoni e l’estremità degli stabilizzatori.

Tirante: Trave 150x150x10mm (BEAM 188)

CdG del cassone + superficie esterna (MASS 21) spostato di 100 mm nelle due direzioni trasversali

Stabilizzatore: Trave cilindrica D48,3mm sp. 2,9mm

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Figura 6-13. Condizioni ai limiti – puntoni

Legami rigidi tra il CdG, i tiranti e gli stabilizzatori

Rilascio della rotazione secondo Y per i legami rotazionali

Blocco di tutti i GdL esclusa la rotazione in Y per i legami rotazionali

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6.4.4. Perni della carotatrice

6.4.4.1. Viti inox M20

6.4.4.1.1.Mesh e legami interni

I punti di riferimento del modello sono presentati qui sotto. La geometria e estratta dai documenti di

riferimento [2] e [7] considerando le quote nominali.

Figura 6-14. Mesh e riferimenti dello studio – Vite M20 inox

I legami interni dell viti inox con le estremità della barra sono modellizzati con dei vincoli di tipo

rotazionali, come visibile nella figura seguente.

Figura 6-15.Legami viti inox/estremità barra

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6.4.4.2. Estremità/testa della barra


La mesh dell’estremità della barra è rappresentata nella figura seguente.

Figura 6-16.Mesh ed orientazione delle estremità della barra

I legami tra le estremità della barra e la barra della carotatrice stessa sono modellizzati con un incastro

accoppiato ad un legame « senza separazione », ovvero un legame in cui il solo scorrimento tra le

superfici a contatto è autorizzato, ma non la compenetrazione o il distacco.

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Figura 6-17 : Legame incastro testa e barra carotatrice

Figura 6-18. Contatto « senza separazione » tra testa e barra carotatrice

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6.4.4.3. Barra carotatrice


La mesh della barra della carotatrice è rappresentata nella figura seguente.

Figura 6-19.Mesh ed orientazione della barra della carotatrice

I legami tra la barra della carotatrice e la carotatrice a perdere è una connessione detta « senza

frizione » nel programma di calcolo ANSYS. Il scorrimento ed il distacco tra i componenti è autorizzato ,

ma soltanto per la penetrazione dei componenti.

Figura 6-20.Legame barra carotatrice/carotatrice a perdere

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6.4.4.4. Carotatrice a perdere

6.4.4.4.1.Mesh e condizioni ai limiti

La mesh della carotatrice a perdere è rappresentata nella figura seguente.

Figura 6-21. Mesh della carotatrice a perdere

Per modellizzare il contatto tra i pozzi, una condizione aui limiti di tipo « supporto fisso » è stata

applicata alla carotatrice a perdere.

Figura 6-22. Condizioni di supporto fisso

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6.5. MATERIALI

6.5.1. Strutture

Componenete Materiale

Modul di

Young E

(MPa)

Coefficiente

di Poisson v

Limite

elastico Re

(MPa)

Piedi di

sicurezza S355 JR 200 000 0,30 355

Squadre di

movimentazione S275 200 000 0,30 275

Puntoni

S235

(Carpenteria) 200 000 0,30

235(1)

225(1)

215(1)

S275

(HEB) 200 000 0,30

275(1)

265(1)

255(1)

S355

(Perno) 200 000 0,30

355(1)

345(1)

335(1)

Barra della

carotatrice

S355 200 000 0,30 355

S235 JR 200 000 0,30 235

S355 200 000 0,30 355

Tabella 1. Caratteristiche meccaniche (1)I valori corrispondono ai limiti elastici rispettivamente agli spessori: t ≤ 16 mm, 16 mm< t ≤ 40 mm e 40 mm< t ≤ 63 mm.

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6.5.2. Bulloneria

Componente Materiale

Limite elastico

fyb (MPa)

Limite alla

rottura Rm

(MPa)

Squadre di

movimentazione

M20

Classe 8.8 640 800

Puntoni Classe 10.9 900 1000

Viti M20 A4-70 450 360

Tabella 2. Caratteristiche meccaniche della bulloneria

6.5.3. Resistenza al taglio

Componente Materiale

Limite elastico

fyb (MPa)

Limite alla

rottura Rm

(MPa)

Barra 42CrMo4 650 900

Copiglia

compound 55Si7 1300 1450

Tabella 3. Caratteristiche di taglio degli elementi

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6.6. COMBINAZIONI DI CARICO

La resistenza meccanica è verificata in conformità all’EUROCODE in rif. [3], [4] e [5]; due combinazioni di

carico sono verificati :

• Lo Stato Limite di Servizio (S.L.S.), che corrisponde all’utilizzo normale e quotidiano e che

limita le deformazioni della struttura (criterio di deformazione).

• Lo Stato Limite Ultimo (S.L.U.), che corrisponde a un caso di caricamento eccezionale, per

il quale la stabilità dell’opera deve essere garantita, seppur al limite della rottura (criterio

in vincolo unico).

Al fine di valutare l’insieme dei casi di movimentazione, il presente studio tratta le condizioni seguenti :

Casi di caricamento Componente interessato Descrizione

I Piede di stabilizzazione

Sollevamento verticale dei cassoni

II Sollevamento orizzontale dei cassoni

III Squadre di manutenzione Distaccamento del pozzo

IV

Puntoni

Stabilizzatore puntoni

Spessore e piastre d’appoggio

Squadre anti basculamento

Posizione dei cassoni sui puntoni

V Barra della carotatrice Sollevamento verticale dei pozzi Tabella 4. Combinazioni di carico

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6.6.1. Dettagli dei coefficienti dinamici φi

La tabella qui sotto presenta i coefficienti dinamici considerati. Tali coefficienti sono estratti

dall’EUROCODE 1 in rif. [4].

Coefficienti dinamici Descrizione Applicazione

φ1

Eccitazione della struttura dell’apparecchio di

sollevamento data al distaccamento della massa

durante il sollevamento dal suolo

Peso proprio

dell’apparecchio di

sollevamento

φ2

Effetto dinamico del trasferimento della massa al

sollevamento dal suolo dell’apparecchio di

sollevamento

Massa da sollevare

φ3 Effetti dinamici dovuti a un rilascio brutale del

carico utile Massa da sollevare

Tabella 5. Coefficienti dinamici - φi

I coefficienti dinamici φi sono determinati come segue :

Coefficiente dinamico φ1

0,9 < φ1 < 1,1

Si considera dunque la condizione dimensionante φ1 = 1,1.


φ2 = φ2,min + β2 x vh = 1,10 + 0,34 x 0,004 = 1,1

Con :

• vh = 0.004 m.s-1 velocità costante di sollevamento in m.s-1

• β2 = 0,34 per una classe di sollevamento del mezzo - HC2

• φ2,min = 1,10 per una classe di sollevamento del mezzo - HC2


φ3 = 1 - (∆m/m) x (1+ β3) = 1 + (-15,5/53) x (1+0,5) = 1,439

Con :

• ∆m = -15.5 T parte scaricata o caduta dalla massa sollevata

• m = 53 T – massa totale di sollevamento (corrispondente alla potenza massima

dell’argano)

• β3 = 0.5 per gli apparecchi di sollevamento equipaggiati di pinze o dispositivi simili a

apertura non istantanea

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6.6.2. I – Sollevamento verticale dei cassoni

La verifica dei vincoli allo Stato Limite Ultimo (S.L.U.) è effettuata per un caricamento « ponderato »,

con i coefficienti qui di seguito riportati.

1,35 x Gmax + 1,5 x φ2 x Q

Con :

• Gmax : azione permanente sfavorevole dovuta ai pesi propri

• Q : azione variabile sfavorevole dovuta ai carichi d’utilizzo

• φ2 : effetto dinamico di trasferimento della massa da sollevare dal suolo all’apparecchio di

sollevamento

I piedi di sicurezza subiscono :

• il peso del cassone (F) di 50 T (massa del cassone, del pozzo e della malta di riempimento,

pari a 46 Ton + peso dei puntoni circa 4 Ton – vedi rif. schede [2]g e [2]h) diviso per 4 punti

d’appoggio, ovvero:

F= 50 / 4 = 12,5 T

• il suo peso proprio (PP) rappresentato dall’accelerazione di gravità (g=9,81 m/s²)

Cassone

Squadra

Piede di sicurezza Carrello

Squadra

Piede di sicurezza

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Figura 6-23 : Caricamento del caso I

F e PP sono maggiorati dai coefficienti d’amplificazione e dai coefficienti di scarico del carico

dell’argano. La tabella qui sotto riassume i carici del caso I.

Valore non

maggiorato

(1)

Coefficiente

d’amplificazione

(2)

Coefficiente di

scarico dell’argano*

(3)

Valore

maggiorato

= (1)x(2)x(3)

Sollevamento

verticale

F (N) 125 000 1,5 1,1 206 250

PP (m/s²) 9,81 1,35 1,1 14,6 Tabella 6 : Caricamento caso I : sollevamento verticale del cassone

* : Il coefficiente di scarico dell’argano è pari a φ2 (cfr. paragrafo 6.6.1).

Il caricamento verticale F è applicato per contatto tra una superficie fittizia e la superficie superiore del

piede di sicurezza (vedi figura qui sotto). Si suppone che la superficie fittizzia non si deforma mai.

Figura 6-24 : Caricamento calcolo elastico – piede 1 (L= 292 mm) – caricamento caso I

F

Face fictive pour application d’un effort par contact

Superficie fittizia per applicazione di uno sforzo per contatto

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6.6.3. II –Sollevamento dei cassoni in fase orizzontale



1,35 x φ1 x Gmax + 1,5 x φ2 x Q

Con :



• φ1 : eccitazione della struttura dell’apparecchio di sollevamento dovuto al distacco della

massa al sollevamento dal suolo.

• φ2 : effetto dinamico di trasferimento della massa da sollevare dal suolo all’apparecchio di

sollevamento.

I piedi di sicurezza subiscono :

• il peso del cassone (F) da 50 T (massa del cassone pari a 46 Ton + peso dei puntoni circa 4

Ton) diviso 4 (vedi Figura 6-23). Ovvero:

F= 50 / 4 = 12,5 T

• il rispettivo peso proprio (PP).

• Un’accelerazione orizzontale (AH) subita del cassone e del piede stesso :

AH = 16,667 mm.s—2

AH induce uno sforzo orizzontale FH (piede) legato alla massa del piede di sicurezza (14 kg per L=292

mm).

Ovvero : FH (piede) = 14 x 0,016667 = 0,2 N

AH induce inoltre uno sforzo orizzontale FH (cassone) legato alla massa del cassone diviso per 4 (12,5

T).

Ovvero : FH (cassone) = 12 500 x 0,016667 = 208,3 N

Le tabella qui di seguito riassume i carichi del caso II.

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Valore non

maggiorato

(1)

Coefficiente

d’amplificazione

(2)

Coefficiente di

scarico dell’argano

(3)

Valore

maggiorato

= (1)x(2)x(3)

Sollevamento

orizzontale

F (N) 125 000 1,5 1 187 500

PP (m/s²) 9,81 1,35 1 13,2

FH (cassone) 208,3 1,5 1,1 343,8

FH (piede) 0,2 1,35 1,1 0,3 Tabella 7 : Caricamento caso II : sollevamento orizzontale del cassone

Il caricamento verticale F del caso II è applicato alla stessa maniera del corrispettivo del caso I (vedi

§6.6.2).

Il caricamento orizzontale FH si applica direttamente sulla superfice superiore del piede di sicurezza

(vedi figura seguente).

Si ricorda inoltre che :

FH = FH (cassone) + FH (piede) = 344,1 N (vedi tabella 2)

Figura 6-25 : Caricamento calcolo elastico – Piede 1 (L = 292 mm) – caricamento caso II

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6.6.4. III –Strappo/trazione forzata del pozzo



1,35 x φ1 x Gmax + 1,50 x φ3 x Q

Con :



• φ1 : eccitazione della struttura dell’apparecchio di sollevamento dovuto al distacco della

massa al sollevamento dal suolo.

• φ3 : effetto dinamico di una liberazione brutale del carico utile

La tabella di seguito riassume il carico del caso III.

Valore non

maggiorato

(1)

Coefficiente

d’amplificazione

(2)

Coefficiente di

scarico

dell’argano

(3)

Valore

maggiorato

= (1)x(2)x(3)

Strappo/trazione

forzata del pozzo

F (N) 132 500 1,5 1,39 275 606

PP (m/s²) 9,810 1,35 1,1 13 239 Tabella 8 : Caricamento caso III - Strappo/trazione forzata del pozzo

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6.6.5. IV –Posizionamento dei cassoni sui puntoni



1,35 x φ1 x Gmax + 1,5 x φ2 x Q

Con :



La gravità applicata al modello è uguale a :

gtot = 1,35 x φ1 x g = 14 568 mm.s-2

• Lo sforzo corrispondente alla massa del cassone + rivestimento considerando i coefficienti

estratti dall’EUROCODE vale:

Ftot = 1,5 x φ2 x Mc x g = 744 579 N

Sarà applicato al centro di gravità del cassone ed il rivestimento.

Figura 6-26. Caricamento della struttura

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6.6.5.1. Situazione 1 : Centraggio - CdG del cassone centrato rispetto ai puntoni

In questo caso di carico, il CdG del cassone è considerato centrato rispetto ai puntoni.

Figura 6-27. Posizionamento del CdG del cassone rispetto ai puntoni – Situazione 1

Nota : Questo caso di carico non è stato trattato nel presente studio in quanto non dimensionante

rispetto alle altre configurazioni di carico.

CdG centrato

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6.6.5.2. Situazione 2 : Instabilità - CdG del cassone spostato di 100 mm nelle due direzioni trasversali

La configurazione studiata è la seguente :

Figura 6-28. Posizionamento del CdG del cassone rispetto ai puntoni – Situazione 2

CdG spostato

Da questo lato gli stabilizzatori sono in trazione

Da questo lato gli stabilizzatori sono in compressione

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6.6.5.3. Situazione 3 : Blocco - CdG del cassone spostato di 100 mm nelle due direzioni trasversali e blocco dei fermi nella parte alta

Questo caso di carico permette di conoscere gli sforzi esercitati sui fermi durante il basculamento del

cassone.

Figura 6-29. Fermi connessi al portale

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6.6.6. Sollevamento verticale dei pozzi



1,35 x φ1 x G + 1,5 x φ3 x Q

Con :

• G=0 T -: azione permanente sfavorevole dovuta ai pesi propri

• Q = 530 000/15 : azione variabile sfavorevole dovuta ai carichi d’utilizzo

• φ1 = 1,1 : eccitazione della struttura dell’apparecchio di sollevamento dovuto al distacco

della massa al sollevamento dal suolo

• φ3 = 1,439: effetto dinamico del trasferimento della massa dal sollevamento

all’apparecchio di sollevamento.

Il carico subito da ogni carotatrice è il seguente :

�530000

15� ∗ 1.5 ∗ 1.439 = 76 267 𝑁𝑁

Il pozzo è considerato come rigido rispetto alla barra di carotaggio.

Ne deriva che al momento del sollevamento la barra si fletterà ed il pozzo graverà in corrispondenza dei

due appoggi.

Gli sforzi saranno dunque applicati come rappresentato nella figura seguente.

Figura 6-30 : Applicazione degli sforzi dati dal peso del pozzo

38133.5 N 38133.5 N

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Il caricamento verticale come calcolato sopra è da considerarsi applicato alle due viti M20. (Vedi Figura

6-30)

Figura 6-31 : Sforzi applicati alle viti M20

Gli effetti dell’accelerazione dovuti al sollevamento del carico sono modellizzati mediante l’applicazione di un’accelerazione il cui valore dipende dal coefficiente φ1 . L’accelerazione risultante è dunque la seguente :

1.35*Φ1*g=a

1.35*1.1*9.81=14.56 m/s²

Con :

φ1 = 1.1 g =9.81 m/s²

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6.7. CRITERI DI VERIFICA SECONDO L’EUROCODE 3

6.7.1. Verifica degli sforzi nelle lamiere

I criteri associati alla verifica dei vincoli equivalenti di Von Mises rispetto allo S.L.U. non devono

superare il limite elastico:

𝝈𝝈 < 𝒇𝒇𝒚𝒚 =𝑹𝑹𝑹𝑹𝜸𝜸𝑴𝑴𝑴𝑴

Con :

• : Sforzo equivalente di Von Mises (MPa)

• Re : Limite d’elasticità (MPa). 𝑅𝑅𝑅𝑅 = 𝒇𝒇𝒚𝒚𝜸𝜸𝑴𝑴𝑴𝑴

• γM0 : Coefficiente di riduzione = 1.1 [ cfr. [6] §5.1.1]

6.7.2. Verifica degli sforzi negli elementi soggetti a taglio (assi, copiglie et pioli)

E necessario assicurarsi che :

3Re

0Mtaglio g

σ ≤

Con :

• taglioσ : Sforzo di taglio (MPa)

• Re : Limite d’elasticità (MPa). 𝑅𝑅𝑅𝑅 = 𝒇𝒇𝒚𝒚𝜸𝜸𝑴𝑴𝑴𝑴

• γM0 : Coefficiente di riduzione = 1.1 [ cfr. [6] §5.1.1]

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6.7.3. Verifica delle saldature

6.7.3.1. Criterio

Gli sforzi nelle saldature devono essere verificati secondo la relazione seguente (rif. normativa [5] parte 1-8 - §4.5.3.2) :

𝛽𝛽𝑤𝑤 ∗ �(𝜎𝜎² + 3 𝑥𝑥 (𝜏𝜏1² + 𝜏𝜏2²)) ≤ 𝑓𝑓𝑢𝑢𝛾𝛾𝑀𝑀𝑀𝑀

Caratteristica acciaio γMW βw γMW. βw

fy (MPa) fu (MPa) 235 340(1) 1,25 0,8 1

(1) Valore realtivo ad un elemento di spessore t : 3 < t ≤ 100 mm. Nel seguito dello studio

considereremo in maniera conservativa fu=340 MPa (rif. [5]).

Si ottiene dunque un valore di sforzo ammissibile pari a 340 MPa per le saldature.

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6.7.4. Verifica della bulloneria

La bulloneria é verificata in conformità all’EUROCODE 3 ; si distinguono 2 tipi d’assemblaggi :

• Boulloneria non precaricata

• Boulloneria precaricata

6.7.4.1. Verifica della bulloneria non precaricata

La verifica si basa su :

• La trazione RdtEdt FF ,, ≤

• Il taglio RdvEdv FF ,, ≤

• Il rifollamento RdbEdv FF ,, ≤

• La punzonatura RdpEdt BF ,, ≤

• Le sollecitazioni combinate (Trazione + taglio) 14,1 ,

,

,

, ≤+× Rdv

Edv

Rdt

Edt

FF

FF

Con: • EdtF , : Sforzo di trazione calcolato (N)

• EdvF , : Sforzo di taglio calcolato (N)

• RdtF , : Sforzo di trazione ammissibile (N) (cf. §6.7.4.4)

• RdvF , : Sforzo di taglio ammissibile (N) (cf. §6.7.4.4)

• RdbF , : Sforzo di rifollamento ammissibile (N) (cf. §6.7.4.4)

• RdpB , : Sforzo di punzonatura ammissibile (N) (cf. §6.7.4.4)

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6.7.4.2. Verifica della bulloneria precaricata

La verifica si basa su :

• La trazione (cf. §6.7.4.1)

• Il taglio (cf. §6.7.4.1)

• Il rifollamento (cf. §6.7.4.1)

• La punzonatura (cf. §6.7.4.1)

• Le sollecitazioni combinate (Trazione + taglio) (cf. §6.7.4.1)

• Scorrimento

RdsEdv FF ,, ≤

• Serraggio

CpEdt FF ,, ≤

Con : • EdtF , : Sforzo di trazione calcolato (N)

• EdvF , : Sforzo di taglio calcolato (N)

• RdsF , : Resistenza allo scorrimento (N) (cf. §6.7.4.4)

• CpF , : Sforzo di precarico dovuto ad una coppia di serraggio consigliata (N) (cf. §6.7.4.4)

6.7.4.3. Verifica del taglio nei filetti del componente assemblato

Questa verifica riguarda unicamente il legame tra perni e semi-cassoni.

In assenza di criteri nell’EUROCODE, tale verifica viene realizzata come segue.

Si deve assicurare che :

3Re

0Mtaglio g

σ ≤

Con: • fτ : Sforzo di taglio sui filetti (MPa)

• Re : Limite d’elasticità del componente (MPa)

• γM0 : 1,1 (Rif. [6] - § 5.1.1)

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6.7.4.4. Dettagli delle verifiche

6.7.4.4.1.Resistenza alla trazione :

Lo sforzo di trazione massimo ammissibile é determinato come segue :

22, /.. MubRdt AsfkF g=

Con : • 2k = 0.63 per un bullone a testa svasata, altrimenti 2k = 0.9

• As : Area della sezione filettata (mm2) • ubf : Resistenza ultima alla trazione del bullone (MPa)

• 2Mg : coefficiente paziale = 1.25

6.7.4.4.2.Resistenza al taglio :

Lo sforzo di taglio massimo ammissibile è determinato come segue :

2, /.. MubvRdv AfaF g=

Con : • va = 0.6

• A : Area della sezione resistente (mm2) • ubf : Resistenza ultima alla trazione del bullone (MPa)

• 2Mg : coefficiente parziale = 1.25

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6.7.4.4.3.Resistenza in rifollamento :

Lo sforzo ammissibile dovuto al rifollamento è vrrificato secondo la normativa EN 1993 parte 1-8 per gli

assemblaggi inbullonati come segue :

Nota : Per la bulloneria in acciaio inossidabile, è raccomandabile prendere redubf , per la verifica al

rifollamento. redubf , è determinata come segue (EN 1993 parte 1-4) :

ubybredub fff .6,0.5,0, += avec buredub ff ,, ≤

Con : • ybf : Resistenza limite d’elasticità del bullone (MPa)

• ubf : Resistenza ultima alla trazione del bullone (MPa)

6.7.4.4.4.Resistenza alla punzonatura :

Lo sforzo ammissibile dovuto alla punzonatura é determinato come segue :

2, /....6,0 MupmRdp ftdB gp=

Con : • md : diametro medio in appoggio (mm)

• pt : spessore delle piastre situate sotto la testa del bullone o del dado (mm)

• uf : Resistenza ultima alla trazione dei componenti assemblati (MPa)

• 2Mg : coefficiente parziale = 1.25

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6.7.4.4.5.Forza di serraggio nella bulloneria :

Lo sforzo ammissibile é determinato a partire dalla sforzo di precarico generato da una coppia di

serraggio. Lo sforzo di precarico raccomandato é determinato come segue: AsfF ubCp ..7,0, =

Con:

• As : Area della sezione filettata (mm2) • ubf : Resistenza ultima alla trazione del bullone (MPa)

6.7.4.4.6.Resistenza allo scorrimento :

Lo sforzo ammissibile per la resistenza al scorrimento é determinata come segue :

( ) 3,,, /.8,0... MEdtCpsRds FFnkF gµ −=

Con : • sk : coefficiente in funzione del foro = 1,0

• µ : coefficiente d’attrito in funzione della classe delle superfici = 0,2

• n : numero delle superfici in attrito = 2 • 3Mg : coefficiente paziale = 1.25

• CpF , : Sforzo di precarico consigliato (N)

• EdtF , : Sforzo di trazione calcolato (N)

6.7.4.4.7.Sforzo di taglio nei filetti

Lo sforzo di taglio nei filetti é determinato come segue :

( ) ( )pLepdF Edt

f −××−××

=6497.02 ,

pτ

Con : • EdtF , : Sforzo di trazione calcolato (N)

• d : diametro nominaledella vite (mm) • p : passo del filetto (mm)

• Le : lunghezza dei filetti a contatto (mm).

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6.7.4.4.8.Interasse minimo e distanze minime tra i fori longitudinali e trasversali

La tabella qui sotto presenta gli interassi minimi foro-bordo longitudinali e trasversali.

Componente Interasse min.

(mm)

Foro-bordo longitudinale

e1 1,2.d0

Foro-bordo trasversale e2 1,2.d0

Interasse p1 2,2.d0

Interasse p2 2.4.d0

Tabella 9. Interasse min longitudinali e trasversali

Con :

• d0 : diametro del foro (mm)

• t : spessore del componente assemblato (mm)

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7. RISULTATI

7.1. PIEDI DI SICUREZZA

7.1.1. Verifica degli sforzi

Le figure qui di seguito illustrano gli sforzi di Von Mises nei piedi di sicurezza.

Figura 7-1 : Sforzi di Von Mises derivanti dal calcolo elastico – Piede 1 (L = 292 mm) – caricamento caso I

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Figura 7-2 : Sforzi di Von Mises derivanti dal calcolo elastico – Piede 2 (L = 180 mm) – caricamento caso I

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Figura 7-3 : Sforzi di Von Mises derivanti dal calcolo elastico – Piede 1 (L = 292 mm) – caricamento caso II

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Figura 7-4 : Sforzi di Von Mises derivanti dal calcolo elastico – Piede 2 (L = 180 mm) – caricamento caso II

Caso Modello Sforzo massimo calcolato (N)

Criterio ammissibile (N)

Margine (%)

I Piede 1 (L = 292 mm) 253 322 21%

Piede 2 (L = 180 mm) 261 322 18%

II Piede 1 (L = 292 mm) 230 322 28%

Piede 2 (L = 180 mm) 237 322 26%

Tabella 10. Sforzo di Von Mises nei piedi di sicurezza

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7.1.2. Verifica d’instabilità al carico di punta

Le figure qui di seguito illustrano le deformazioni nei piedi di sicurezza.

Figura 7-5 : Modello d’instabilità 1 – Piede 1 (L = 292 mm)

Figura 7-6 : Modello d’instabilità 1 – Piede 2 (L = 181 mm)

Caso Modello Carico ammissibile/Carico applicato Margine

I Piede 1 (L = 292 mm) 145 99%

Piede 2 (L = 180 mm) 243 100%

Tabella 11. Verifica d’instabilità al carico di punta nei piedi di sicurezza

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7.2. SQUADRE DI MOVIMENTAZIONE

7.2.1. Verifica delle deformazioni

Figura 7-7. Deformazioni – squadre di movimentazione – caso III

La deformazione massima della squadra risulta pari a 1.266 mm.

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7.2.2. Verifica degli sforzi

Figura 7-8 : Sforzi di Von Mises – squadre di movimentazione – caricamento caso III

Le zone in blu ed in arancio sono le zone nelle quali il limite ammissibile degli sforzi pari a 275 MPa è

suprato. Tale zona è una “singolarità geometrica” poco estesa sui fazzoletti e non viene dunque

considerata.

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Figure 7-9 : Contraintes von Mises –Equerre de manutention – chargement cas III

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La bulloneria delle squadre di movimentazione riprende unicamente la trazione. Il perno in

corrispondenza del cassone non è considerato come un asse d’articolazione. La sua funzione consiste

nel riprendere gli sforzi di taglio. Lo sforzo rotazionale nella squadra non puo’ avvenire in quanto la

squadra stessa è fissata mediante una serie di bulloni posizionati lungo il perimetro della base di

collegamento.

La tabella qui sotto riporta i torsori dimensionanti:

Caso Componente Sforzo calcolato (N)

III Sforzo di trazione - Ft,Ed 557 370 Sforzo di taglio - Fv, Ed 0

Tabella 12. Sforzo di trazione e taglio massimo nella bulloneria – squadre di movimentazione

Figure 7-10. Squadra di manutenzione ed identificazione del perno

La tabella seguente rappresenta le verifiche secondo l’EUROCODE 3. I criteri di verifica sono

rappresentati nel §6.7.4.

Perno

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Componente Sforzo

calcolato (N)

Sforzo ammissibile (N)

Margine (%)

Trazione 67016 141120 53% Punzonatura 67016 523053 87%

Tabella 13. Verifica degli sforzi nella bulloneria – squadre di movimentazione

Componente Quota (mm)

Valore minimo (mm)

Stato

Pince longitudinale e1 50 28.8 Condizione verificata Pince transversale e2 50 28.8 Condizione verificata

Interasse p1 75 52.8 Condizione verificata

Interasse p2 200 57.6 Condizione verificata Tabella 14. Verifica delle pinze della bulloneria – squadre di movimentazione

Gli sforzi di taglio sono ripresi completamente dai perni siti sul cassone. Lo sforzo totale di taglio risulta

di 274’216 N.

4)20(

2742162×

=p

τ = 24 MPa

Limite ammissibile : 275√3

× 1𝛾𝛾𝑀𝑀0

= 144,2 MPa

con :

• 𝛾𝛾M0 = 1,1 (condizione di taglio delle travi secondo l’EUROCODE 3) La condizione è verificata con un margine d’accettabilità dell’83%.

Le viti sono verificate al taglio ed alla trazione in conformità ai requisiti dell’EUROCODE 3.

Come descritto al paragrafo precedente, gli elementi denominati perni non hanno per obiettivo di trasmettere una rotazione, a soltanto di riprendere lo sforzo di taglio dato dal posizionamento della connessione con la squadra di movimentazione. In ogni caso i perni sono comunque verificati secondo l’EUROCODE rif. [5] - EN 1993-1-8 : Tabella 3.4.

Componente Sforzo calcolato (N)


Margine (%)

Taglio 274 216 1 845 792 85% Rifollamento 274 216 603 118 54%

Azione combinata 0,11 1 88%

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In cui si prendano in considerazione i parametri seguenti (calcolati ed estratti dalla normativa

precedentemente citata in riferimento) :

• K1 = 0,4

• αb = 1

• αv = 0,6

• fu=340 MPa

• A=11310 mm²

• d= 117 mm

• t = 30 mm

• γM2 = 1,25

7.3. PUNTONI

7.3.1. Verifica degli sforzi (carpenteria)

Lo sforzo massimo si localizza nella parte bassa dei supporti inferiori. In questa parte si puo’ notare

come lo sforzo sia « fortemente localizzato ».

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Figura 7-11 : Sforzi di Von Mises – puntoni – carichi caso IV

Lo sforzo equivalente massimo è di 450 MPa ; tuttavia quest’ultimo è situato a livello di un punto

geometricamente singolare, che dunque non è rappresentativa per lo studio in oggetto.

Ai bordi degli elementi che comportano tale singolarità geometrica, lo sforzo massimo è di 196 MPa per

uno sforzo ammissibile di 204 MPa, ovvero un rapporto pari a 0,97.

La tenuta meccanica della carpenteria è dunque verificata.

7.3.2. Verifica dei collegamenti basculanti alti e bassi

Il torsore di sforzo dimensionante è si situa a livello del perno d’articolazione alto; è appunto

quest’ultimo che sarà preso in considerazione per il presente studio. È stato determinato un torsore di

riferimento a partire dai torsori dei 4 puntoni, come riportato nel seguito del presente paragrafo.

Torsore dimensionante

Fx = 110750 N Fy = 234740 N Fz = 460 N

Mx = 20710000 N.mm My = 9695300 N.mm Mz = 0 N.mm

Perno D 50 mm

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Quest’asse è sottoposto ad un doppio sforzo di taglio.

• D = 50 mm Diametro del perno

• Le = 133 mm Interasse dei supporti

• A = 1963 mm2 Spessore del perno

Ft = √(Fx2+Fy2)/2 + √(Mx2+My2)/Le = 301 710 N Sforzo trasversale

τ = Ft / A

Lo sforzo di taglio è presentato nella tabella qui sotto :

Sforzo di taglio = 154 MPa

Ammissibile = 304 MPa Rapporto = 0,50

Tabella 15 : Sforzo nei legami basculanti alti e bassi – puntoni – caricamento caso IV

La resistenza al taglio del perno è dunque verificata.

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7.3.3. Verifica del montaggio del perno di rotazione sul supporto


• Le = 133 mm Interasse dei supporti

• L = 25 mm Spessore dell’ala del supporto

Ft = √(Fx2+Fy2)/2 + √(Mx2+My2)/Le = 301 710 N Sforzo trasversale

Τm = (4 x Ft)/ (π x D x L)

Lo sforzo d’usura è presentato qui sotto :

Sforzo d’usura = 307 MPa Ammissibile = 313 MPa

Rapporto = 0.98 Tabella 16 : Sforzo d’usura del perno nel supporto – puntone – caricamento caso IV

Non vi è dunque usura tra il perno D 50 mm ed i supporti. Condizione verificata.

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7.3.4. Verifica dei collegamenti basculanti intermedi

Partendo dai torsori dei 4 puntoni un torsore di riferimento è stato determinato come di seguito

riportato.

Torsore dimensionante Fx = 73012 Fy = 148150 Fz = 330

Mx = 610350 My = 134560 Mz = 0

Resistenza meccanica del perno D 50 mm

Tali perni sono sottoposte ad uno sforzo di flessione e di taglio, come si vede nell’immagine seguente.

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• d = 200 mm Distanza tra i punti d’applicazione delle forze

• L = 28 mm Braccio di leva considerato

• A = π x D2/4 = 1963 mm2 Sezione del perno

• I = π x D4/64 = 306 796 mm4 Momento quadratico del perno

Ft = √(Fx2+Fy2)/2 + √(Mx2+My2)/d = 85 707 N Sforzo trasversale

σf = (Ft x L) / I x (D/2)

τ = Ft / A

σequ = √( σf2+ 3 x τ2)

L’insieme degli sforzi sono presentati qui sotto:

Sforzo di flessione (MPa) 196

Ammissibile (MPa) 304 Rapporto 0,64

Sforzo di taglio (MPa) 44 Ammissibile (MPa) 175

Rapporto 0,25 Sforzo equivalente (MPa) 210

Ammissibile (MPa) 304 Rapporto 0,66

Tabella 17 : Sforzo nei collegamenti basculanti intermedi – puntoni – caricamento caso IV

La resistenza meccanica del perno è dunque verificata.

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Verifica della resistenza all’usura della sede del supporto

• D = 80 mm Diametro della sede

• L = 7 mm Larghezza d’appoggio considerata

• Ft = √(Fx2+Fy2)/2 + √(Mx2+My2)/Le = 301 710 N Sforzo trasversale

• Τm = (4 x Ft)/ (π x D x L)

Lo sforzo d’usura è presentato qui sotto :

Sforzo d’usura (MPa) 195 Ammissibile (MPa) 322

Rapporto 0,60 Tabella 18 : Sforzo d’usura nella sede di rotazione – puntone – caricamento caso IV

Non vi è dunque rischio d’usura tra le parti considerate. Condizione verificata.

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7.3.5. Verifica dei perni di rotazione

Taglio del perno

Questo perno riprende lo sforzo di taglio dovuto dal carico del cassone + superficie esterna.

• D = 120 mm Diametro perno

• A = 11 310 mm2 Sezione perno

• Fv = 234 740 N Sforzo verticale

τ = Fv / A

Lo sforzo di taglio è presentato qui di seguito :

Sforzo di taglio (MPa) 21

Sforzo ammissibile (MPa) 112 Rapporto 0,18

Tabella 19 : Sforzo di taglio nei perni di rotazione – puntoni – caricamento caso IV

La resistenza al taglio del perno è dunque verificata.

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Verifica della resistenza all’usura del perno


• L = 13 mm Lghezza di contatto

• Fv = 234 470 N Sforzo verticale

Τm = (4 x Fv)/ (π x D x L)

Lo sforzo d’usura è rappresentato qui di seguito :

Sforzo d’usura (MPa) 192

Sforzo ammissibile (MPa) 195 Rapporto 0,98

Tabella 20 : Sforzo d’usura nei perni di rotazione – puntoni – caricamnto caso IV

Non vi è dunque rischio d’usura tra il perno D50 mm ed il supporto. Condizione verificata.

Verifica della connessione con i perni

Verifica dele connessioni tra i perni secondo l’EUROCODE rif. [5] - EN1993-1-8 (Tabella 3.4) :



Margine (%)

Taglio 274 216 1 845 792 85% Rifollamento 274 216 382 932 28%

Azione combinata 0,11 1 88%

In cui si prendano in considerazione i parametri seguenti (calcolati ed estratti dalla normativa

precedentemente citata in riferimento) :

• A= 11310 mm²

• K1 = 0,63

• αb = 1

• αv = 0,6

• fu=340 MPa

• d= 117 mm

• t = 30 mm

• γM2 = 1,25

La connessione con i perni è dunque verificata.

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7.3.6. Verifica delle saldature

Analizzando gli sforzi nella carpenteria, la saldatura dimensionante è quella che unisce i supporti dei

perni di rotazione alle piastre inferiori.

Nella giunzione tra i supporti inferiori e le relative piastre, gli sforzi massimi sono superiori agli sforzi

ammissibili (vedi figura qui sotto).

Lo sforzo equivalente è stato dunque linearizzato sulla lunghezza del cordone di saldatura nella maniera

seguente.

Cordone di saldatura dimensionante per lo studio

Valore massimo dello sforzo equivalente linearizzato = 214 MPa

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• e = 30 mm Spessore minimo delle lamiere assemblate (supporto)

• a = 12 mm Apotema dei cordoni di saldatura

• σmax = 214 MPa Sforzo linearizzato massimo

• σ = (e/(2a)) x σmaX Sforzo equivalente massimo nel cordone di saldatura

Lo sforzo nei cordoni di saldatura è presentato qui sotto :

Sforzo equivalente (MPa) 267 Sforzo ammissibile (MPa) 340

Rapporto 0,79 Tabella 21 : Sforzo nelle saldature – puntoni – caricamento caso IV

Il valore dello sforzo ammissibile di 340 MPa è definito al paragrafo 6.7.3.1.

La resistenza meccanica dei cordoni di saldatura sull’insieme dei puntoni è dunque verificata.

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7.3.7. Verifica dei pioli di taglio

• S = 253 mm2 Sezione resistente della copiglia

• Dg = 20 mm Diametro esterno della copiglia

• h = 26 mm Altezza d’appoggio massima

• Ft = 51 750 N Sforzo trasversale massimo proveniente dal modello ad element finiti

• τ = Ft / ( S) Sforzo di taglio

• Τm = (4 x Ft)/ (π x D x h) Sforzo d’usura

Gli sforzi di taglio e d’usura sono presentati qui di seguito :

Sforzo di taglio (MPa) = 205

Ammissibile = 750 Rapporto = 0,27

Sforzo d’usura (MPa) = 138 Ammissibile = 204

Rapporto = 0,67 Tabella 22 : Sfforzo nei pioli di taglio – puntoni – caricamento caso IV

La resistenza meccanica dei pioli di taglio dei puntoni è verificata.

Pioli di taglio

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La viteria delle piastre alte è la più sollecitata e sarà dunque questa che sarà studiata.

Le viti sono del tipo M20 classe 10.9.

Il torsore di sforzo al centro della piastra è presentato qui di seguito :

Torsore di riferimento

Fx = 110 750 N Fy = 234 740 N Fz = - 460 N

Mx = 20 737 620 N.mm My = -9 644 663 N.mm Mz = -19 176 400 N.mm

• L1 = 35 mm

• L2 = 265 mm

• L3 = 30 mm

• L4 = 290 mm

• Ld = 347 mm Distanza diagonale tra le viti

• Ftvis = Mz x 0,5 /(L12/L2 + L2) + My x 0,5 /(L32/L4 + L4) Sforzo di trazione massimo

• Fcvis = Mx /(2 x Ld) Sforzo di taglio massimo

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Componente Sforzo

calcolato (N)


Margine (%)

Trazione 52014 176400 71% Taglio 29881 98000 70%

Rifollamento 29881 413246 93% Punzonatura 52014 1028670 95%

Trazione + taglio 0.516 1 48%

Tabella 23 : Verifica della bulloneria – puntoni – caricamento caso IV

La resistenza meccanica della viteria sui puntoni è dunque verificata.

7.3.9. Verifica degli sforzi di taglio nei filetti

• L = 27,5 mm Lunghezza filetto

• p = 2,5 mm Passo

• Df = 18,376 mm Diametro del fianco del filetto

• τ = (2 x Ftvis) / (π x Df x (L-p)) Sforzo di taglio nei filetti

Gli sforzi di taglio nei filetti sono presentati qui sotto :


Sforzo ammissibile (MPa) = 118 Rapporto = 0,61

Tabella 24 : Verifica dei filetti – puntoni – caricamento caso IV

La resistenza dei filetti è dunque verificata.

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7.3.10. Verifica d’instabilità al carico di punta dei puntoni

Ricerca della sezione equivalente

• Rappresentazione della struttura interna dei puntoni:

• b = 75 mm

• h = 164 mm

• t = 10 mm

• d= 10 mm

• S= (bh3 –(b-2t)( h-2t)) = 4 380 mm2

• Ix1 = (bh3 –(b-2t)( h-2t)3) /12 = 13 882 460 mm4

• Ixtot = 2 x Ix1=27 765 860 mm4

• Iy1 = (hb3 –(h-2t)( b-2t)3) /12 = 3 769 125 mm4

• Iytot = 2 x (Iy1 + S x ((b+d)/2)2) =23 361 000 mm4

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• Sezione equivalente scelta:

• b = 150 mm

• t = 10 mm

• Ix = Iy = (b4 –(b-2t)4) /12 = 18 386 667 mm4

Si ottiene che Ix < Ixtot e Iy < Iytot ; la sezione utilizzata è dunque dimensionante per lo studio

d’instabilità.

Instabilità del puntone

Il caso di carico dimensionante per lo studio d’instabilità al carico di punta è il caso 3.

I parametri geometrici del puntone sono:

• L = 2681 mm Lunghezza di riferimento al carico di punta

• c= 130 mm Quota interna della sezione

• t = 10 mm Spessore della sezione

• A = 5 600 Area della sezione

• I = 18 386 667 mm4 Momento d’inerzia della sezione

• r= √(I/A) = 57,3 mm Raggio di rotazione

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Gli sforzi calcolati sul modello unifilare sono (vedi rappresentazioni seguenti) :

• Fp = 253 220 N Sforzo di compressione

• My = 3 150 000 N.mm Momento flettente secondo Y

• Mz = 2 040 000 N.mm Momento flettente secondo Z

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I risultati dell’analisi d’instabilità sono presentati qui sotto :

II – Verifica a compressione:

• Fattore d’imperfezione (𝛼𝛼 ) = 0,49 (curva d’instabilità “c” e Tabella 6.1).

• Forza critica di Eulero (Fcr) = 5 301 862

• Allungamento ( λ ) = 46,8 λ=L/r

• Allungamento ridotto (> 0,2), ( λr ) = 0,50 (sezione di Classe 1, 2 o 3)

• Fattore φ = 0,70

• Sforzo di compressione ponderato, N=Fp= 253 320 N

• ϒM1 = 1

• Χ= 0,84

• Sforzo di compressione ammissibile, sezione Classe 1: NRk = 1 110 691 N

• RAPPORTO N/ NRk = 0,23 < 1 Verificato

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III – Verifica alla sola flessione: • Modulo di resistenza plastica in flessione (y) : Wypl = 294 500 mm3 • Modulo di resistenza plastica in flessione (z) : Wzpl = 294 500 mm3

• Fattore d’imperfezione, αLT = 0,76 (curva d’instabilità “d” e Tabella 6.3)

• Allungamento ridotto rispetto allo scarico, λLT = 1,02 sezione di Classe 1

• Fattore φLT = 1,33

• ΧLT = 0,46 < 1

• Momento critico allo scarico, Mcr = 66 474 872 N·mm Mcr = I/v·fy

• Momento flettente ammissibile, sezione di classe 1, Myrk = 31 616 727 N·mm

• Momento flettente ammissibile, sezione di classe 1, Mzrk = 31 616 727 N·mm

IV – Verifica alla compressione + flessione:

Fattore d’interazione massimo, k =1,50

Verifica alla compressione + flessione :

• Non vi è dunque nessun rischio d’instabilità al carico di punta per quanto riguarda il puntone.

Condizione verificata.

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7.4. STABILIZZATORE DEL PUNTONE

7.4.1. Resistenza meccanica delle copiglie D14 mm

Il torsore dimensionante rilevato a livello dei legami con le copiglie è presentato qui di seguito.

Fx = 10 844 N Fy = 1 727 N Fz = 121 N

Mx = 9 517 N.mm My = 46 551 N.mm Mz = 0 N.mm

• De = 14 mm Diametro esterno della copiglia

• Di =5 mm Diametro interno della copiglia

• A = 134 mm Sezione della copiglia

• l = 8 mm Larghezza di contatto tra la copiglia ed il supporto

• le = 71 mm Interasse del supporto

• Ft = √(Fx2+Fy2)/2 + √(Mx2+My2)/Le = 6 160 N Sforzo trasversale

Copiglie D 14mm

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• τ = Ft / A Sforzo di taglio

• Τm = (2 x Ft)/ (π x D x l) Sforzo d’usura

Gli sforzi di taglio ed usura a livello delle copiglie sono presentati qui di seguito :


Ammissibile = 123 Rapporto = 0,37

Sforzo d’usura (MPa) = 70 Ammissibile = 213

Rapporto = 0,32 Tabella 25 : Sforzo di taglio ed usura nelle copiglie – stabilizzatore puntone – caricamento caso IV

La resistenza meccanica delle copiglie è dunque verificata.

7.4.2. Resistenza meccanica dei filetti del dado per la regolazione dello stabilizzatore

I filetti del dado sono sottoposti a taglio e flessione.

• D = 60 mm Diametro nominale del dado

• p = 3 mm Passo del dado

• Di = 54 mm Diametro interno del dado

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Y

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• D2 = D -0,6495 x p = 58,1 mm Diametro all’estremità del filetto

• D3 = D -1,2268 x p = 56,3 mm Diamètre al fondo del filetto

• L = 30 mm Lunghezza filetto

• I = π x (D34– Di4)/64 Momento quadratico della sezione considerata

Gli sforzi sono ricavati dai risultati del modello unifilare :

• Fc = 11 182 N Sforzo di compressione massimo dello stabilizzatore

• My = 12 950 N.mm Momento flettente massimo secondo Y nello stabilizzatore

• Mz = 200 303 N.mm Momento flettente massimo secondo Z nello stabilizzatore

• τ = (2 x Fc) / (π x D3 x (L-p)) Sforzo di taglio nei filetti

• σf = (My + Mz) / I x (D3/2) Sforzo di flessione nei filetti

Gli sforzi nei filetti sono presentati qui sotto :

Sforzo di taglio (MPa) = 4,7

Sforzo di flessione (MPa) = 79

Sforzo equivalente (MPa) = 79

Sforzo ammissibile = 213

Rapporto = 0,37 Tabella 26 : Verifica dei filetti del dado di regolazione dello stabilizzatore – stabilizzatore puntone – caricamento

caso IV


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Le viti sono del tipo M20 classe 8.8

Il torsore dimensionante dello sforzo al centro della piastra è rappresentato qui di seguito :

Fx = 10 844 N FY = 1 727 N FZ = 121 N Mx = -9 517 N.mm My = 56 231 N.mm Mz = -138 160 N.mm

L1 = 32,8 mm

L2 = 167,2 mm

Ld = 190 mm Distanza diagonale tra le viti

Ftvis = (Mz + My) x 0,5 /(L12/L2 + L2) Sforzo di trazione massimo

Fcvis = Mx /(2 x Ld) + √(Fy2 + Fz2)/4 Sforzo di taglio massimo

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Le caratteristiche dell’assieme sono riportate qui di seguito :



Margine (%)

Trazione 560 141120 100% Taglio 458 94080 100%


Trazione + taglio 0,008 1 99%

Tabella 27 : Verifica degli sforzi nella bulloneria – stabilizzatore puntone – caricamento caso IV

La resistenza meccanica della bulloneria dello stabilizzatore è verificata.

7.4.4. Verifica della resistenza dei filetti dei fori

• L = 18 mm Lunghezza del filetto


• Df = 18,376 mm Diametro del fianco del filetto

• τ = (2 x Ftvis) / (π x Df x (L-p)) Sforzo di taglio nel filetto

Gli sforzi di taglio nei filetti sono presentati qui di seguito:


Ammissibile (MPa) = 118 Rapporto = 0,01

Tabella 28 : Verifica dei filetti – stabilizzatore tirantre – caricamento caso IV


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7.4.5. Verifica d’instabilità al carico di punta dello stabilizzatore

Per il presente studio è stata scelta la sezione avente la minore inerzia ; tale sezione corrisponde al tubo

cilindrico interno di diametro 48,3 mm e spessore 3,2 mm.

Il caso di carico dimensionante per lo studio d’instabilità è il caso 3.

I parametri geometrici del puntone sono :

• L = 713 mm Lunghezza riferimento d’instabilità

• A = 414 Area della sezione

• I = 107 002 mm4 Momento d’inerzia della sezione

• r= √(I/A) = 16,1 mm Raggio di rotazione

Gli sforzi calcolati sul modello unifilare sono (vedi rappresentazioni seguenti) :

• Fp = 11 182 N Sforzo di compressione

• My = 12 950 N.mm Momento flettente secondo Y

• Mz = 200 303 N.mm Momento flettente secondo Z

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I risultati dell’analisi d’instabilità sono riportati qui sotto :

II – Verifica a compressione:

• Fattore d’imperfezione (𝛼𝛼 ) = 0,21 (curva d’instabilità “a” e Tabella 6.1).

• Forza critica di Eulero (Fcr) = 472 346

• Allungamento ( λ ) = 44,6 λ=L/r

• Allungamento ridotto (> 0,2), ( λr ) = 0,47 (sezione di Classe 1, 2 o 3)

• Fattore φ = 0,64

• Sforzo di compressione ponderato, N=Fp= 11 182 N

• ϒM1 = 1,1

• Χ= 0,93

• Sforzo di compressione ammissibile, sezione Classe 1: NRk = 90 263 N

• RAPPORTO N/ NRk = 0,12 < 1 Verificato

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III – Verifica alla sola flessione: • Modulo di resistenza plastica in flessione (y) : Wypl = 6 518 mm3 • Modulo di resistenza plastica in flessione (z) : Wzpl = 6 518 mm3

• Fattore d’imperfezione, αLT = 0,76 (curva d’instabilità “d” e Tabella 6.3)

• Allungamento ridotto rispetto allo scarico, λLT = 1,17 sezione di Classe 1

• Fattore φLT = 1,55

• ΧLT = 0,39 < 1

• Momento critico allo scarico, Mcr = 1 127 382 N·mm Mcr = I/v·fy

• Momento flettente ammissibile, sezione di classe 1, Myrk = 543 460 N·mm

• Momento flettente ammissibile, sezione di classe 1, Mzrk = 543 460 N·mm

IV – Verifica alla compressione + flessione:

Fattore d’interazione massimo, k =1,50

Verifica alla compressione + flessione :

Non vi è dunque nessun rischio d’instabilità al carico di punta per quanto riguarda lo stabilizzatore.

Condizione verificata.

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7.5. SPESSORI E PIASTRE D’APPOGGIO

7.5.1. Tenuta dei pioli di taglio

Piastra d’appoggio in acciaio S235

Via di corsa in acciaio S235

Via di corsa d’appoggio

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Si considera che il puntone è a contatto su almeno 2 pioli di taglio.

Il torsore dimensionante dello sforzo a livello della parte bassa vale:

Torsore dimensionante

Fx = 110 750 N Fy = 240 680 N Fz = 339 N

Mx = 947 210 N.mm My = 264 590 N.mm Mz = 0 N.mm

Tabella 29 : Sforzo di torsione dimensionante ai piedi dei puntoni

• S = 253 mm2 Sezione resistente del piolo

• Dg = 20 mm Diametro esterno del piolo

• h = 25 mm Altezza d’appoggio minima

• L = 480 mm Lunghezza della piastra bassa del puntone

• Ftot = Fx + My /(L/2) = 111 852 N Sforzo secondo X totale

• τ = Ftot / (2 x S) Sforzo di taglio

• Τm = (2 x Ftot)/ (π x D x h) Sforzo d’usura


Sforzo di taglio (MPa) = 221 MPa

Ammissibile = 750 MPa

Rapporto = 0,29

Sforzo d’usura (MPa) = 142 MPa

Ammissibile = 204 MPa

Rapporto = 0,69 Tabella 30 : Sforzo di taglio ed usura nei pioli – spessori e piastre d’appoggio – caricamento caso IV

La resistenza meccanica dei pioli di taglio è dunque verificata.

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L

Ftot

Ftot

b

h

7.5.2. Resistenza degli spessori

Un ipotesi conservativa è quella di considerare que lo sforzo Ftot sia applicato in corrispondenza della

sezione di mezzeria del piolo.

• L = 190 mm Distanza tra i pioli

• h = 60 mm Larghezza della via di corsa

• b = 40 mm Altezza via di corsa

• A = h x b = 2 400 mm2 Sezione via di corsa

• I = b x h3 / 12 = 720 000 mm4 Momento quadratico della via di corsa secondo X

• Mx = F x L /4 = 5 312 592 N.mm Momento flettente secondo X

• τ = Ftot / A Sforzo di taglio

• σf = (Mx) / I x (D3/2) Sforzo di flessione

• σequ = √( σf2+ 3 x τ2) Sforzo equivalente

Gli sforzi nella via di corsa sono rappresentati qui sotto :

Sforzo di flessione (MPa) = 221

Sforzo di taglio (MPa) = 8 Sforzo equivalente (MPa) = 222 Sforzo ammissibile (MPa) = 313

Rapporto = 0,70 Tabella 31 : Sforzi negli spessori – spessori e piastre d’appoggio – caricamento caso IV

La resistenza meccanica della via di corsa è dunque verificata.

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7.5.3. Verifica della stabilità della piastra bassa a contatto con la piastra d’appoggio

MFz = Fz x Yab = 13 846 250 N.mm Momento dovuto allo sforzo Fz

MFy = Fy x zab = 64 983 600 N.mm Momento dovuto allo sforzo Fy

Si ottiene MFy > MFz , la stabilità della piastra inferiore è dunque verificata.

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H = 15 mm Braccio di leva considerato

h = 60 mm Larghezza via di corsa

Ft = Ftot x H / (h/2) = 55 926 N Sforzo di trazione su una vite

Le caratteristiche dell’assieme sono presentate qui sotto :



Margine (%)

Trazione 55926 141120 60% Taglio 0* 94080 100%

Rifollamento 0* 263095 100% Punzonatura 55926 939794 94%


Tabella 32 : Verifica della bulloneria - spessori e piastre d’appoggio – caricamento caso IV

*: gli sforzi di taglio e rifollamento sono ripresi completamente dai pioli di taglio (cfr.par. 7.5.1).

La tenuta meccanica della viteria della via di corsa è dunque verificata.

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• L = 23,5 mm Lunghezza del filetto


• Df = 18,376 mm Diametro al fianco del filetto

• τ = (2 x Ftvis) / (π x Df x (L-p)) Sforzo di taglio nei filetti




Tabella 33 : Verifica dei filetti – spessori e piastre d’appoggio – caricamento caso IV

La resistenza meccanica dei filetti è dunque verificata.

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7.5.6. Verifca dei tasselli d’ancoraggio

• n = 8 Numero di puntoni in appoggio su ogni via di corsa

• nc = 17 Numero di tasselli per lato

• l = 45 mm Braccio di leva considerato

• L = 480 mm

• L1 = 50 mm

• L2 = 750 mm

Fx ( 110 750 N)ed My (264 590 N.mm) sono estratti dalla Tabella 28 paragrafo 7.5.1.

• Ftot = Fx + My /(L/2) = 111 852 N Sforzo secondo X totale

• Ftotrail = n x Ftot = 894 816 N Sforzo totale esercitato sulla via di corsa

• Ft = (n x Ftotrai x l) /(nc x (L12/L2+L2)) = 3 144 N Sforzo di trazione su un tassello

• Fc = Ftotrail x n / nc =52 636 N Sforzo di taglio su un tassello

Chevilles HDA T M12 125/30 l

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L2

Ftotrail

Tasselli HDA T M12 125/30

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La verifica dei tasselli è eseguita come riportato qui sotto, con l’ausilio del programma di calcolo in

riferimento [15]:

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La resistenza meccanica dei tasselli è dunque verificata.

La scheda tecnica dei tasselli è riportata in allegato al paragrafo 9.2.

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7.6. SQUADRE ANTI BASCULAMENTO

7.6.1. Verifica del perno della squadra anti basculamento

Fxperno = 26 580 N

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Lo sforzo massimo che si trasmette sul perno vale : Fxperno = 26 580 N


• L = 114,5 mm Braccio di leva considerato

• A = π x D2 /4 = 5 945 mm2 Sezione del perno

• I = π x D4/64 = 2 812 205 mm4 Momento quadratico del perno

• σf = (Fxperno x L) / I x (D/2)

• τ = Fxperno / A

• σequ = √( σf2+ 3 x τ2)

L’assieme degli sforzi applicabili è presentato qui sotto:


Sforzo di flessione (MPa) = 47 Sforzo equivalente (MPa) = 48

Sforzo ammissibile = 340 Rapporto = 0.14

Tabella 34 : Sforzo nel perno – squadre anti-basculamento – caricamento caso IV

Il valore dello sforzo ammissibile di riferimento è estratto dal §6.7.2.

La resistenza meccanica del perno è dunque verificata.

Fxperno

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7.6.2. Verifica dei pioli di taglio

Tali pioli sono posizionati tra il blocco contenente il perno D 87mm e la piastra.

• D = 20 mm Diametro dei pioli di taglio

• A = π x D2 /4 = 314 mm2 Sezione del perno

• L = 339,5 mm Braccio di leva considerato

• d = 367 mm Distanza diagonale

• l = 24 mm Larghezza di contatto tra piolo e piastra

• Mp = Fxperno x L = 9 023 910 N.mm Momento secondo X al centro dei 4 pioli

• Fp = √(Mp / (2 x d))2 + (Fxdoigt / 4)2) = 13 975 N Sforzo trasversale su un piolo

• τ = Fp / A Sforzo di taglio

• Τm = (4 x Fp)/ (π x D x l) Sforzo d’usura

Gli sforzi di taglio e d’usura sono presentati qui sotto :

Sforzo di taglio (MPa) = 44 Sforzo ammissibile = 314

Rapporto = 0,14 Sforzo d’usura (MPa) = 37 Sforzo ammissibile = 204

Rapporto = 0,18 Tabella 35 : Sforzo di taglio ed usura nei pioli – squadre anti-basculamento – caricamento caso IV

La resistenza meccanica dei pioli di taglio delle vie di corsa è verificata.

Fxperno

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7.6.3. Verifica dei morsetti LINDAPTER AF24 classe 10.9

Questi morsetti sono componenti commerciali. Soltanto gli sforzi ai quali sono sottoposti verranno

calcolati e paragonati ai valori ammissibili di catalogo.

• L = 462 mm Braccio di leva considerato

• L1 = 232 mm

• L2 = 350 mm

• d = 420 mm Distanza diagonale tra i punti del calcolo degli sforzi

• M = Fxperno · L = 12 279 960 N·mm Momento secondo Y creato al centro del morsetto

• Fm = M / d /2 = 14 636 N Forza data dal momento M

• β = 33,5 ° Angolo tra la direzione della forza Fm e l’asse Z

• Fc = Fxdoigt / 4 = 6 645 N Forza lungo X ed un punto di calcolo dato da Fxperno

• Fxtot =Fm x sin(β) + Fc = 19 395 N Forza totale secondo X

• Fztot = Fm x cos(β) = 7 187 N Forza totale secondo Z

• Ftot = √( Fxtot2 + Fztot

2) = 20 683 N Forza trasversale totale

• Fadm = 28 000N Forza di scorrimento ammissibile per 2 morsetti

Fxperno

Punto di calcolo degli sforzi trasversali sui

gruppi di due morsetti

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Gli sforzi verticali sui morsetti sono unicamente dovuti al peso proprio della squadra ; tale componente

è trascurabile secondo la documentazione tecnica del costruttore.

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7.6.4. Verifica dei legami tra appoggio e piastra

Appoggio

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7.6.5. Verifica delle copiglie D 10 mm

• Dg = 10 mm Diametro della copiglia

• A = 79 mm2 Sezione della copiglia

• L1 = 45 mm

• L2 = 40 mm

• L3 = 150 mm

• L4 = 20

• L5 = 92

• l = 30 mm Larghezza di contatto tra copiglia e piastra

• Fxg = Fxtot x (1+ (L5-L1)/L1) = 39 652 N Forza secondo X su una copiglia

• Fzg = FzTot /2 =3 594 N Forza secondo Z su una copiglia

• Ft = √(Fxg2 + Fzg2) =39 814 N Forza trasversale su una copiglia

• τ = Ft / (2 x S) Sforzo di taglio

• Τm = (4 x Ft)/ (π x D x l) Sforzo d’usura




Rapporto = 0,74

Sforzo d’usura (MPa) = 169


Rapporto = 0,79 Tabella 36 : Sforzi di taglio ed usura nelle copiglia – squadre anti-basculamento – caricamento caso IV

La resistenza meccanica delle copiglie è dunque verificata.

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7.6.6. Verifica delle viti degli appoggi

Le viti sono di tipo M8 classe 8.8.

• H = 17 mm

• L4 = 20 mm

• Fvis = (Fztot x H) / (2 x L4) + (Fxtot x H) x 0,5 / (L22 /L3 + L3) = 4 081 N Sforzo di trazione


Criterio ammissibile

(N)

Margine (%)

Trazione 4081 21082 81% Taglio 0 14054 100%



Tabella 37 : Verifica degli sforzi nella bulloneria degli appoggi – squadre anti-basculamento – caricamento caso IV

La resistenza meccanica della bulloneria dello stabilizzatore è verificata.

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• L = 23 mm Lunghezza del filetto


• Df = 7,188 mm Diametro al fianco del filetto

• τ = (2 x Ftvis) / (π x Df x (L-p)) Sforzo di taglio nel filetto




Tabella 38 : Verifica dei filetti degli appoggi – squadre anti-basculamento – caricamento caso IV


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7.7. VERIFICA DELLE DEFORMAZIONI NELLA BARRA DELLA CAROTATRICE

La figura qui sotto rappresenta la freccia calcolata allo S.L.S. sulla barra della carotatrice.

7.7.1. Freccia massima

La freccia calcolata è di 3.1mm, come visibile nella figura sottostante.

Figura 7-12. Freccia nella barra della carotatrice

Condizione di carico Freccia calcolata

(mm) Portata (mm)

Freccia ammissibile (mm)

Margine (%)

Sollevamento del pozzo 3.1 1470 7.35 57%

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7.8. VERIFICA DEGLI SFORZI ALLO S.L.U.

7.8.1. Verifica degli sforzi nelle viti M20

La verifica degli sforzi nelle viti M20 si effettua in accordo al paragrafo 6.7.4.4.7

Sforzo calcolato (MPa)

Sforzo ammissibile (MPa)

Margine (%)

Viti inox M20 102 137 25%

7.8.2. Verifica degli sforzi nella carotatrice a perdere

Lo sforzo massimo osservato nel tubo esterno della carotatrice equivale a 1405 MPa. Tale sforzo puo’

essere trascurato in quanto questo valore si trova in corrispondenza di un nodo della maglia e non si

estende lungo il tubo; di fatto tale caratteristica ne accentua il carattere localizzato e legato soltanto ad

un discorso numerico.

Nel momento in cui l’analisi degli sforzi viene affinata, la scala dei valori si modifica e permette di

identificare la zona di superamento del criterio ammissibile (pari a 213 MPa). Questa zona resta in ogni

caso poco estesa e la media dei valori di sforzo che puo’ essere significativamente presa in

considerazione per il dimensionamento della barra è pari a circa 120 MPa.

Figura 7-13 : Picco di sforzo localizzato

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Figura 7-14.Sforzo localizzato nella carotatrice a perdere

Figura 7-15.Sforzo globale nella carotatrice a perdere

Il paragrafo 6.6.6 presenta gli sforzi applicati sul tubo esterno. La tabella seguente presenta gli sforzi agenti sulle parti di contatto.

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Tubo esterno/ Tubo interno 1 Tubo esterno/ Tubo interno 2

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Momenti:

Forze:

Momenti :

Carotatrice /Tubo esterno 1 Carotatrice /Tubo esterno 2

Forze:

Momenti:

Forze:

Momenti:

Carotatrice /Tubo esterno 1 Carotatrice /Tubo esterno 2

Forze:

Momenti :

Forze:

Momenti:

(*) Tale picco locale corrisponde ad una discontinuità geometrica (appoggio dell’estremità del tubo che

provoca una leggera rottura locale) e rappresenta dunque un picco numerico non considerato nel

calcolo. Inoltre tale sistema sarà utilizzato per un numero di cicli estremamente limitato ed i motori non

saranno utilizzati con buona probabilità alla loro potenza massima.

Un coefficiente di sicurezza superiore a 2 è già considerato a priori nella presente analisi.

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7.8.3. Verifica degli sforzi nell’estremità della testa della carotatrice

Si rileva uno sforzo di 737 MPa in un punto localizzato nell’estremità della testa della carotatrice, che

sarà ignorato date le sue caratteristiche locali (*). Il secondo più grande sforzo rilevato non localizzato,

pari a 152 MPa, sarà considerato nella verifica di calcolo.

Figura 7-16. Sforzo localizzato nell’estremità della testa della carotatrice

Figura 7-17.Sforzo medio globale nell’estremita della testa della carotatrice

(*) Tale picco locale corrisponde ad una discontinuità geometrica (appoggio dell’estremità del tubo che

provoc auna leggera rottura locale) e rappresenta dunque un picco numerico non considerato nel

calcolo. Inoltre tale sistema sarà utilizzato per un numero di cicli estremamente limitato ed i motori non

saranno utilizzati con buona probabilità alla loro potenza massima.

Un coefficiente di sicurezza superiore a 2 è già considerato a priori nella presente analisi

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7.8.4. Verifica degli sforzi nel corpo della testa della carotatrice

Il valore di sforzo massimo rilevato è pari a 262 MPa, come visibile nella figura seguente.

Figura 7-18.Sforzo massimo nel corpo della testa della carotatrice

Sforzo calcolato (MPa)

Sforzo ammissibile (MPa)

Margine (%)

Tubo esterno 120 213 43% Tubo interno 152 322 52% Carotatrice 262 322 18%

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7.8.5. Verifica delle rondelle articolate

Spostamenti secondo l’asse Z (asse trasversale rispetto alla testa della carotatrice):

• Vite : 2.6 e-3 mm • Testa della carotatrice : 1.8 e-2 mm

Lo spostamento relativo all’asse Z è dunque pari a 24 e-2 mm

Spostamenti secondo l’asse X (asse longitudinale rispetto alla testa della carotatrice):

• Vite : 0.4mm • Testa della carotatrice : 0.3 mm

Lo spostamento relativo all’asse X è dunque pari a 0.1mm. Il gioco tra la piastra di fissaggio e la vite M20 è di 2 mm lungo X e 15 mm lungo Z (foro allungato) Il gioco tra la vite M20 e la testa della carotatrice è di 1mm. Si consideri il gioco minore pari a 1 mm. La lunghezza sotto la testa della vite M20 è di 190,5 mm.

Ovvero lo spostamento relativo maggiore rilevato lungo l’asse X è di 0,1 mm.

Determinazione dell’angolo massimo della vite M20 :

tan α = 0.1/190,5 = 5.2 e-4 α = 0.03 gradi.

L’angolo massimo delle rondelle rotazionali è di 0.3 gradi. Il tipo di rondella scelto è validato (vedi

caratteristiche costruttive al paragrafo 9.1).

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8. CONCLUSIONI

La presente nota di calcolo ha per oggetto la verifica secondo l’EURCODE della resistenza meccanica

degli elementi di stabilizzazione utilizzati durante la fase di movimentazione durante lo scenario

d’estrazione e di trasporto dei pozzi della Fossa 7.1 del sito di Trisaia.

Le analisi sono state realizzate sui seguenti componenti :

• Piedi di sicurezza.

• Squadre di movimentazione.

• Puntoni.

• Stabilizzatori dei puntoni.

• Vie di corsa e piastre d’appoggio.

• Squadre anti-basculamento.

• Teste della carotatrice.

La norma principalmente utilizzata è l’EUROCODE in rif.[3], [4] e [5].

Al fine di coprire l’assieme dei casi di movimentazione, il presente studio tratta le combinazioni

seguenti :

Casi di caricamento Componente interessato Descrizione

I Piede di stabilizzazione

Sollevamento verticale dei cassoni

II Sollevamento orizzontale dei cassoni

III Squadre di manutenzione Distaccamento del pozzo

IV

Puntoni

Stabilizzatore puntoni

Spessore e piastre d’appoggio

Squadre anti basculamento

Posizione dei cassoni sui puntoni

V Barra della carotatrice Sollevamento verticale dei pozzi

Tabella 39. Combinaisons de chargement

Nelle condizioni di calcolo considerate e secondo le ipotesi ritenute, la resistenza meccanica degli

elementi di stabilizzazione è verificata secondo l’EUROCODE 3 in rif. [3], [4] e [5].

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9. ALLEGATI

9.1. CARATTERISTICHE DELLE RONDELLE ARTICOLATE

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9.2. SCHEDA TECNICA DEI TASSELLI

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Il siste

ma inform

atico

preve

de la firma

elet

tron

ica perta

nto

l’indicaz

ione delle strutt

ure e d

ei n

ominat

ivi delle p

ersone associat

e certifica

l’avve

nuto

con

trollo.

ITFI00422_01_NDC - Elementi stabilizzazione_Final.pdf 22/02/2016 09:36

IT FI 00422_01_Signed_ONET.pdf 12/07/2016 13:42

Elaborato: IT FI 00422

Rev: 01

Stato: Autorizzato

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