Il calcolo strutturale dei capannoni industriali in presenza di un carroponte richiede particolari accorgimenti nella valutazione delle azioni trasmesse alla struttura e nella creazione delle combinazioni di carico da considerare nel calcolo.

In quest’articolo scoprirai come valutare le azioni orizzontali trasversali e longitudinali trasmesse dal carroponte alla struttura e come creare le giuste combinazioni di carico per tenere conto delle condizioni di carico più gravose per le travi di scorrimento e per le colonne.

calcolo del carroponte
Alla fine dell’articolo potrai scaricare il Focus Normativo PDF per il calcolo del carroponte e due applicazioni utili per il progetto, calcolo e verifica delle travi di scorrimento. Buona lettura.

Carroponte: azioni orizzontali trasversali

Le azioni orizzontali trasversali trasmesse dal carroponte agiscono in direzione ortogonale alle vie di corsa. Le azioni orizzontali trasversali sono generate da:

  • serpeggiamento (vedremo tra poco cos’è).
  • tiro obliquo;

Azioni trasversali: serpeggiamento

Il moto del carroponte sui binari delle vie di corsa non è perfettamente rettilineo. A causa della conicità dei cerchioni e delle inevitabili irregolarità del piano di rotolamento e della posa dei binari, il carroponte procede con un moto di serpeggiamento che manda i bordini delle ruote ad urtare alternativamente contro le rotaie.

Durante il moto, il carroponte trasla in direzione trasversale e ruota intorno all’asse verticale. Il centro del carroponte descriverà una curva sinusoidale rispetto alla mezzeria dei binari.

calcolo del carroponte: serpeggiamento

Azioni trasversali: tiro obliquo

Il tiro obliquo si verifica quando il carico non viene sollevato in asse con il carrello del carroponte. In tal caso si generano delle forze orizzontali trasversali.

Anche se le azioni generate dal tiro obliquo vanno considerate nel calcolo, tale operazione è sempre da evitare nel rispetto della sicurezza degli operatori. Il tiro obliquo infatti risulta essere un’operazione pericolosa perché genera l’oscillazione del carico dopo il sollevamento.

calcolo del carroponte: tiro obliquo

Valutazione dei carichi orizzontali trasversali

In maniera semplificata, come prescritto dalle norme CNR 10021-85, le azioni orizzontali trasversali, somma delle azioni dovute al serpeggiamento, al tiro obliquo e alle forze di inerzia generate dalle accelerazioni e decelerazioni del carrello, possono essere assunte pari a 1/10 delle azioni verticali statiche più gravose trasmesse dalle ruote. Lo scarico verticale delle ruote del carroponte solitamente viene fornito dal produttore.

Carroponte: azioni orizzontali longitudinali

Le azioni orizzontali longitudinali sono dovute alle forze d’inerzia generate dall’accelerazione e decelerazione del carroponte in direzione longitudinale.

Tali forze vengono valutate in maniera semplificata, in accordo alle norme CNR 10021-85, pari ad 1/7 delle azioni statiche verticali massime trasmesse dalle ruote del carroponte.

calcolo del carroponte: azioni longitudinali

Le travi di scorrimento (o vie di corsa)

Le travi di scorrimento, dette anche vie di corsa, sostengono le rotaie del carroponte. La azioni agenti sulle travi di scorrimento sono:

  • carichi verticali dovuti al peso proprio e al carico al gancio;
  • carichi trasversali (tiro obliquo e serpeggiamento);
  • carichi longitudinali (forze d’inerzia)
  • azioni eccentriche dovute alla rotaia non perfettamente centrata sulla trave.

Travi di scorrimento: dimensionamento, schema statico e calcolo delle sollecitazioni

I carichi verticali trasmessi dal carroponte andranno maggiorati di un coefficiente dinamico che tiene conto delle forze d’inerzia generate dal sollevamento del carico. Tale coefficiente è fornito dalle Norme CNR 10021-85.

Il dimensionamento della trave di scorrimento dovrà essere eseguito tenendo conto che le frecce massime verticali e orizzontali, in accordo alla CNR 10021-85, rispettino i seguenti limiti:

  • freccia verticale massima: 1/800 della luce;
  • freccia orizzontale massima: 1/1600 della luce.

Lo schema statico da adottare per il calcolo della trave di scorrimento è lo schema di trave appoggiata-appoggiata fra due colonne o di trave continua nel caso di campate di luce ridotta e di trave di scorrimento composta da un unico elemento su tre appoggi.

I carroponti, a seconda della portata, avranno 2 o 4 ruote per testata. In ogni caso, per il calcolo della trave di scorrimento bisognerà considerare la posizione del carroponte sulla trave di scorrimento che genera il massimo taglio e il massimo momento flettente nel seguente modo:

  • posizione di massimo taglio: il primo carico trasmesso dalla ruota del carroponte si troverà sull’appoggio;
  • posizione di massimo momento flettente: il secondo carico (nel caso di testata a quattro ruote) e l’asse del baricentro dei carichi devono essere equidistanti dalla mezzeria della trave.

Nell’immagine seguente puoi vedere la posizione del carroponte per la massimizzazione del taglio sollecitante. Il diagramma del taglio riportato in figura è stato ottenuto con Ca.Tel.2D, l’app del blog per la risoluzione di schemi statici piani.

calcolo del carroponte: massimizzazione del taglio
Massimizzazione del taglio nella trave di scorrimento

Di seguito la posizione del carroponte per la massimizzazione del momento flettente nella trave di scorrimento.

calcolo del carroponte: massimizzazione del momento
Massimizzazione del momento flettente nella trave di scorrimento

Le azioni sulle colonne

Le colonne su cui scaricano le vie di corsa saranno soggette ad un carico verticale eccentrico, perché la via di corsa non è in asse con la colonna, e alle azioni orizzontali longitudinali e trasversali trasmesse dal carroponte.

La massimizzazione dello scarico sulla colonna si ottiene posizionando il carroponte centrato sul portale di riferimento, considerando il carrello accostato dal lato della colonna oggetto di verifica per massimizzarne il carico.

Se le campate sono di luce diversa, bisognerà considerare la colonna che ha da una parte e dall’altra le campate di luce maggiore.

calcolo del carroponte: azione massima sulla colonna

Carroponte: le combinazioni di carico da considerare

Il peso del carroponte G2k va considerato come un carico permanente non strutturale non compiutamente definito, pertanto amplificato del fattore parziale γG = 1.5. Lo scarico del carroponte sulle vie di corsa dipende dalla posizione del carrello che può essere accostato alle testate o posizionato in un punto intermedio. Per questo motivo lo scarico del carroponte può essere considerato non compiutamente definito.

Il carico accidentale del carroponte ovvero il carico al gancio, quando viene considerato come carico accidentale secondario, va moltiplicato per il coefficiente di combinazione ψ della categoria E e per il fattore parziale γQ.

coefficienti di combinazione

In presenza di più carroponti, nelle combinazioni di carico bisognerà considerare le diverse posizioni reciproche del carroponte. Per esempio per massimizzare l’azione sulla colonna, bisognerà posizionare entrambi i carroponti centrati sulla colonna di interesse e considerare l’azione orizzontale trasversale trasmessa dal carroponte con segno concorde.

due carroponti: posizioni reciproche

Ovviamente le azioni trasmesse dal carroponte vanno combinate con le azioni di vento, neve e con l’azione sismica, generando le opportune combinazioni di carico. Te ne ho parlato in questo video.

Scarica il Focus Normativo per la verifica del carroponte

Le indicazioni sulla valutazione delle azioni trasmesse dal carroponte sono contenute nel documento CNR 10021-85. Puoi scaricare un estratto di tale normativa tecnica cliccando sul tasto seguente.

scarica cnr 10021-85

Progetta e verifica le vie di corsa del carroponte

Le azioni trasmesse dal carroponte devono essere utilizzate per il dimensionamento e la verifica delle travi di scorrimento.

Per il progetto e verifica delle travi di scorrimento in calcestruzzo armato o in acciaio del carroponte ti suggerisco due applicazioni utili che puoi scaricare  di seguito.

Progetta e verifica le vie di corsa in calcestruzzo armato con l’app Ver.sez.

ver.sez. calcolo cemento armato

Per scaricare la risorsa Ver.Sez. compila i campi qui sotto. Riceverai all’istante una mail contenente il link per eseguire il download.

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Codice risorsa: B02

Progetta e verifica le vie di corsa in acciaio con l’app Ver.Steel.

ver.steel calcolo sezioni in acciaio

Per scaricare la risorsa Ver.Steel compila i campi qui sotto. Riceverai all’istante una mail contenente il link per eseguire il download.

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Conclusioni

La presenza del carroponte comporta alcuni accorgimenti nel calcolo e verifica di un capannone industriale. Bisognerà considerare in modo opportuno le azioni verticali e orizzontali trasmesse ed inserirle nelle giuste combinazioni di carico al fine di massimizzare le azioni sulle travi di scorrimento e sulle colonne.

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Al prossimo post.

Marco

Carroponte: progetto, verifica e combinazioni di carico per il calcolo strutturale

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