Verifica Carroponte

Luca.12

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Buonasera a tutti,
sono stato chiamato per effettuare la verifica su questo carroponte realizzato in modo un pò sparatano. Allego lo schema e le foto per farvi capire meglio la situazione.
Il cliente vorrebbe aumentare la portata da 500 a 1000 kg e mi chiede di effettuare le necessarie verifiche per poterlo certificare.
Per le verifiche sto usando la CNR UNI 10021 1985 e facendo due conti rapidi mi rendo conto che la verifica a deformabilità 1/800 non torna assolutamente.
Inoltre viste le condizioni in cui si presenta la via di corsa l'unica soluzione mi sembra sostituirla.
Qualcuno ha esperienza in merito? potrebbe darmi qualche consiglio?
Grazie
 

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Innanzi tutto vediamo le condizioni statiche, dopo vedremo la deformabilità.
Nell'ultimo disegno hai indicato i profili:
- Travi 2 UPN 80 e l'ultima HEA 160
- Via di corsa HEA 140
Mi è cascato subito l'occhio sulle 2 UPN 80 (o IPE 80), o è un errore di rilievo o non ci siamo proprio.
Il carico deve essere:
Peso proprio paranco 500, portata 1000 kg, amplificazione dinamica 1,2, totale 1500*1,2 = 1800 kg
La struttura, secondo il tuo rilievo, è questa col carico nella posizione peggiore
Carroponte.jpg

Con le 2 UPN 80 non ci siamo proprio lavorano con tasso di lavoro 1,89 e mandano in leggera crisi anche la via di corsa HEA 140.
Dalla foto non si direbbero 2 UPN 80 (o IPE 80), devi controllare, Se è così non va bene.

Il passo successivo è controllare i giunti: quella saldatura sul dorso della via di corsa mi piace poco.
Da ultimo va controllata la deformabilità, ma questo è un problema di corretto funzionamento dell'apparecchio.
Ciao.

Verifiche.jpg
 
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Ciao Betoniera, grazie per la risposta. Purtroppo ti confermo che non è un errore di rilievo, di seguito ti metto un paio di immaggini che fugano ogni dubbio.
 

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Scusami ma penso ci sia una incomprensione.
Nella seconda foto si vede il sotto delle 2 IPE che misurano 82+82=164 mm.
Le IPE che hanno una B = 82 sono le IPE 160 non le IPE 80.
La misura va presa in altezza H non in larghezza B.
L'altezza di quelle IPE, a mio avviso, è 160 non 80.
Ciao
 
ma siamo sicuri che un carroponte debba essere verificato SOLO con la CNR 10021, oltretutto per fare un upgrade ?? e lo Spresal o come si chiama adesso ?
 
Anche l'Eurocodice 3 ha una parte dedicata agli apparecchi di sollevamento.
 
Si, infatti scusami Betoniera ho preso una cantonata!
Allego il nuovo schema corretto.
 

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Approfitto di questo esempio, piuttosto semplice, per uno sviluppato passo, passo, di verifica utile per chi ha poca dimistichezza sull'acciaio.
Fasi di verifica
- Risoluzione della struttura con disposizione di carichi peggiore
- Verifica delle aste
- Verifica di nodi
- Verifica della deformazion

RISOLUZIONE STRUTTURA
carichi elementari
1) peso proprio (permanente strutturale)
2) paranco 1800 kg (variabile)
Combinazioni
3) SLU 1,3*(1)+1,5*(2)
4) SLE 1,0*(1+2)
Per le travi la posizione peggiore del carico si ha nel nodo 18
Per la via di corsa la posizione peggiore si ha sulla trave 30
per questo studiamo 2 struttureParanco.jpg
Il momento flettente in SLU combinazione 3 è:
Momento.jpg
Il momento flettente su 2 IPE 160 SLU vale 4644 kgm
Verifica in automatico del programma
Verifiche.jpg

Le aste sono tutte verificate, in particolare le aste 17-18 (2 IPE 160) hanno tasso di lavoro 0,82
nel prossimo post verifichiamo manualmente questo dato.
 
Siccome dei programmi ci fidiamo fino ad un certo punto vogliamo verificare manualmente l'asta 17-18 (2 IPE 160) il cui momento flettente SLU è 4644 kgm.
Su un'asta IPE 160 ci saraà un momento di 4644/2 = 2322 kgm
La verifica manuale secondo EC3 è la seguente

Verifica flessione e compressione assiale aste secondo EC3 #5.5.4.
Verifica asta
Azione assiale di progetto allo slu Nd = kg 0 Compress.
Momento di progetto allo slu Md = kgm 2322
Coefficiente di momento equivalente bM = kgm 1,4
Materiale S 235
Tensione di snervamento fy = kg/cm2 2350
Modulo elastico E = kg/cm2 2100000
Fattore di sicurezza GammaM1 = 1,1
Profilo IPE 160
Area profilo Af = cm2 20,09
Asse di verifica Y
Curva di instabilità (f. 5.5.3) curva b
Inerzia sezione Jy = cm4 869,3
Modulo di resistenza elastico Wely = cm3 108,7
Modulo di resistenza plastico Wply = cm3 123,92
Raggio giratore inerzia iy = cm 6,57
Lunghezza asta Ly = cm 360
Coefficiente di vincolo Beta-y = 1
Lunghezza di libera inflessione Loy = 360
Snellezza asta Lamda-y = 54,72 < 200 ok
Snellezza limite 3,14*(E/fy)^0,5 Lamda1 = 93,91
Rapporto lamdaS=lamda/lamda1 LamdaS = 0,58
Coefficiente di riduzione Chi = 0,84
Coefficiente di momento k=1-(cmu*Nd)/(Chi*Af*fy)
cmu=lamdaS*(2*bM-4)+(wpl-Wel)/Wel) k = 1
Azione assiale resistente
NbRd=Chi*Af*fy/GammaM1 NbRd = kg 36293
Momento resistente
McRd=Wpl*fy/GammaM0 McRd = kgm 2647
Verifica Nd/NbRd+k*Md/McRd < 1 0 + 0,87 = 0,87 < 1 ok

Otteniamo un tasso di lavoro di 0,87 in buona approssimazione rispetto a quanto mi ha dato il programma.
Quindi possiamo fidarci.
Nota: le formule di EC3 sono leggermente diverse dalle NTC 2018 ma il procedimento è identico. Consiglio a tutti di farsi un programma manuale di verifica delle aste in acciaio (in excel) che sarà sempre utilissimo.
In altro post verificheremo la saldatura di sospensione per capire come si fa e come sta.
 
VERIFICA SALDATURA
Questo esempio concreto mi da la possibilità di spiegare come verificare la saldatura
Il nodo che verifichiamo è il n. 25 dove confluisce l'asta 30 che ha il carico di 1800 kg
Dal programma si ricava che l'asta 30 scarica:
Fz = 1444 kg
My = 654 kgm
La saldatura è composta di 2 cordoni lunghi 140 mm posti alla distanza di 160 mm.
Supponiamo che il cordone sia spesso 7 mm nella gola
Come al solito prima applichiamo un programma, poi facciamo delle verifiche manuali
Questo è lo schema delle saldature con le tensioni
Saldature2.jpg
Questa è la verifica coi riferimenti normativi

VERIFICA SALDATURE SECONDO NTC 2008 [4.2.8.2.4]

Azione assiale slu Nd = kg 1444
Momento flettente slu Md = kg 654
Taglio slu Vd = kg 0
Acciaio tipo [EC3 pros. 3.1] S 235
Coeff. Gamma Unioni GammaM2 = 1,25
Spessore saldature a = mm 7
Numero saldature NS = 2
xi(mm) yi(mm) xf(mm) yf(mm)
Sald. S1 0 0 140 0
Sald. S2 0 160 140 160
Lunghezza totale saldature Lts = cm 28
Area saldature Area = cm2 19,6
Asissa baricentro saldature Xg = cm 7
Ordinata baricentro saldature Yg = cm 8
Inerzia X saldature Jxg = cm4 1255
Inerzia Y saldature Jyg = cm4 320,13
Inerzia polare saldature Jpg = cm4 1575
Punti caratteristici della saldatura
xi(mm) yi(mm) Wx(cm3) Wy(cm3) Wp(cm3)
P1 0 0 156,89 -45,74 148,19
P2 0 160 -156,91 -45,74 148,19
P3 140 0 156,89 45,73 148,19
P4 140 160 -156,91 45,73 148,19

Verifica tensioni nei punti della saldatura
Acciaio tipo [EC3 pros. 3.1] S 235
Tensione di snervamento fy = kg/cm2 2350
Tensione di rottura ft = kg/cm2 3600
Coefficiente b1 [4.2.XIV] b1 = 0,85
Coefficiente b2 [4.2.XIV] b2 = 1
Sigma=Nd/Area+Md/Wx Tau=Vd/Area
Verifica1 (Sigma^2+Tau^2)^0,5/(b1*fy) < 1 [4.2.78]
Verifica2 (Sigma+Tau)/(b2*fy) < 1 [4.2.79]

Sigma Tau SiamaId Verif.1 Verif.2
kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2
P1 490,5 0 490,5 0.24 <1 ok 0.2 <1 ok
P2 -343,16 0 343,15 0.17 <1 ok 0.14 <1 ok
P3 490,5 0 490,5 0.24 <1 ok 0.2 <1 ok
P4 -343,16 0 343,15 0.17 <1 ok 0.14 <1 ok

VERIFICA MANUALE
Siccome non ci fidiamo e vogliamo capire cosa fa il programma facciamo una verifica manuale
Area saldature As=0,7*14*2= 19,6 cm2
Inerzia saldature Jx=(14*0,7)*8^2*2= 1254 cm4
Modulo resistenza Wx=Jx/8=1254/8= 156 cm3
Tensione di trazione dovuta al taglio Sv=1444/19,6= 73 kg/cm2
Tensione di trazione dovuta al momento Sm=65400/156= 419 kg/cm2
Il cordone in basso (punti 1 e 3) ha i due effetti che si sommano S=73+419= 492 kg/cm2
Il cordone in alto (punti 2 e 4) ha i due effetti che si sottraggono S = 73-419= -346 kg/cm2
Il segno - indica che il cordone è compresso.
I risultati differiscono di pochissimo dal programma perchè abbiamo calcolato l'inerzia della saldatura con Area*distanza del baricentro^2. In realtà andrebbe aggiunto il piccolo contributo di 2*(14*p,7^3)/12 che, comunque è ininfluente.
In pratica si è applicata la normale formula delle tensioni N/Area+M/W (e N/Area-M/W) ad una sezione formata dai soli cordoni di saldatura.
Se ci si riflette un pò si comprende che è più semplice di quello che appare a prima vista.
In un altro post vedremo le deformazioni
Ciao
 

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DEFORMAZIONE
Per valutare correttamente la deformazione bisogna anzitutto riferirsi alla combinazione SLE perchè, altrimenti, i valori sarebbero amplificati.
Nel nostro caso abbiamo il seguente valore
Deformazione.jpg

Già si rizzano i capelli perchè si parla di 50 mm.
Ma quei 50 mm sono riferiti a tutta la struttura nel suo insieme e non alla sola campata di 5,80 m
Poi, non dimentichiamo, che abbiamo amplificato il carico del 20% per tenere conto degli effetti dinamici.
Allora, per avere una valutazione corretta dobbiamo valutare la deformazione netta della trave 30
le deformazioni della trave 30 sono
Deformazione2.jpg
Pertanto la deformazione netta è 50-27= 23 mm da dividere per 1,2 che è il fattore di amplificazione dinamica.
Pertanto la deformazione netta è di 23/1,2 = 19 mm
Questa deformazione corrisponde a 5800/19 = 305 cioè 1/305 della luce
Se è accettabile o no dovrebbe dirlo il produttore dell'argano.
Se non è accettabile bisogna sostituire il binario HEA140 con uno più robusto.
Praticamente abbiamo fatto il lavoro di Luca.12 ma, spero, sia stato utile a quelli che voglio approfondire le tematiche dell'acciaio.
Ciao a tutti
 
Ciao betoniera, post come al solito completi e chiari. Giusto per essere sicuro del giunto che verifichi: è quello che "appende" la via di corsa alle 2 Ipe 260?
 
Ti ringrazio davvero molto Betoniera, hai fatto molto di più di quello che potessi sperare!
 
Una considerazione, siccome siamo sicuramente in LC1 non dovremmo utilizzare FC=1.35 per calcolare la resistenza?
Quindi 2350/1.35 = 1740 kg/cm2?
 
ho controllato le foto iniziali : non è un carroponte ma un paranco su monorotaia. Essendo il paranco sospeso all'ala inferiore della monorotaia (via di corsa), se non ricordo male, bisogna effettuare anche una verifica a fatica dell'ala inferiore sottoposta alle sollecitazioni delle ruote del paranco. Costa meno ed è meno pericoloso (anche dal punto di vista della legge sulla sicurezza) comprarlo nuovo e con certificato CE (anche perchè questa certificazione, cambiando paranco e portata, dovrà pur essere ottenuta !
 
... siccome siamo sicuramente in LC1 non dovremmo utilizzare FC=1.35 per calcolare la resistenza?
Questo, secondo me, non è un problema perchè il ferro da carpenteria con resistenza minima in passato era FeB360. Alla peggio si fa una prova di laboratorio.

bisogna effettuare anche una verifica a fatica
Ho considerato questo come esempio di calcolo delle strutture in acciaio.
Non so fare la verifica a fatica ma anche questo argomento sarebbe interessante.
Ciao.
 
il riferimento che ho io (però io non l'ho mai approfondito)
 

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  • crane beam fatigue.pdf
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Come sempre post interessanti.
Sottoscrivo ogni cosa sia gli schemi di calcolo che le verifiche, soprattutto il non fidarsi del software/di se stessi mentre lo si usa, e validare a mano.

Oltre alle verifiche a fatica ed all'ottenimento della certificazione CE (sacrosante entrambe) aggiungerei uno sguardo alla normativa macchine, essendo non una struttura ma un organo in movimento, e verificherei anche la deformazione dell'ala inferiore dell'hea, soggetta a carico concentrato ciclico.

A fatica verificherei anche le saldature, anzi integrerei con dei bulloni che hanno più duttilità (vero anche che la saldatura verificata da betoniera lavora al 24% quindi problemi non dovrebbero essercene, però..... Suvvia un bullone costa 2000lire)
 
Domanda bonus. Sismicamente come considerate la presenza del carroponte? Ininfluente perché in caso di sisma scorre e oscilla sui binari liberamente/massa distribuita forfettariamente, massa concentrata nel punto peggiore con appeso il massimo carico?( Che però presuppone un sistema totalmente rigido e non un macchinario su binari con appeso un carico su un cavo)
 
Sismicamente come considerate ... un macchinario su binari con appeso un carico su un cavo

E' una domanda interessante su cui ho riflettuto un pò.
Il caso riguarda tutti i carichi appesi, un grosso lampadario, le insegne appese, i carichi su travi americane appese tramite funi, ecc.
A mio avviso un carico appeso (ad un cavo o ad una catena) non può prendere l'azione sismica perchè non c'è una connessione rigida col terreno.
Però è innegabile che questi carichi oscillano durante il sisma. Allora come si fa a calcolare le forze in gioco che provocano questa oscillazione?.
Non lo so, ma ho una teoria su cui possiamo confrontarci.
E' innegabile che non è il carico, ma è il punto di sospensione che oscilla per effetto del sisma.
La nuova configurazione geometrica porta ad una sospensione non più verticale e non più equilibrata.
In base agli spostamenti effettivi si può calcolare le nuove forze che nascono per riportare il sistema in equilibrio.
Si può calcolare queste forze, magari amplificate per gli effetti dinamici.
In un post separato, possiamo provare a mettere giù dei numeri.
Non ho mai travato nessun esempio su questo aspetto, ma noi siamo Ingegneri o Caporali? (massima di Totò)
Ciao.
 
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