Esempi di calcolo e dimensionamento - Virgilio
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La presente relazione ha lo scopo <strong>di</strong> definire e <strong>di</strong> verificare la situazione dei carichi e delle<br />
portate dei cassetti portabarre del magazzino automatico nella configurazione standard.<br />
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-%/3)&)3*,),,--<br />
La figura a lato riporta la<br />
situazione tipica dei cassetti<br />
portabarre, la situazione <strong>di</strong><br />
carico prevede il singolo<br />
cassetto appoggiato alle<br />
estremità su due mensole<br />
fissate a loro volta sulla colonna<br />
della struttura principale.<br />
Le verifiche da eseguire sono<br />
sostanzialmente tre, la verifica<br />
della resistenza del cassetto al<br />
carico, la verifica della mensola<br />
<strong>di</strong> sostegno e la verifica della<br />
resistenza delle viti <strong>di</strong> fissaggio della mensola alla colonna.<br />
Il cassetto è assimilabile, data la situazione <strong>di</strong> carico ad una trave appoggiata agli estremi<br />
ed uniformemente caricata, lo schema <strong>di</strong><br />
carico tipico <strong>di</strong> questi casi è quello riportato<br />
dalla figura sotto riportata.<br />
Per quanto riguarda il valore delle portate<br />
massime che si intende applicare ai<br />
cassetti, la situazione è riassunta dalla<br />
seguente tabella;<br />
• Cassetto tipo : 1 posizione<br />
• Dimensioni utili interne : 6200 x 680 h=120 mm<br />
• Volume utile interno : 0,50 m 3<br />
• Massima portata : 1000 kg<br />
• Peso proprio cassetto : 190 kg<br />
• Carico totale : 1190 kg<br />
• Carico <strong>di</strong>stribuito : 0,195 kg/mm<br />
• Carico specifico massimo : 2,0 kg/dm 3<br />
• Cassetto tipo : 1,5 posizioni<br />
• Dimensioni utili interne : 6100 x 680 h=190 mm<br />
• Volume utile interno : 0,79 m 3<br />
• Massima portata : 2000 kg<br />
• Peso proprio cassetto : 350 kg<br />
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• Carico totale : 2350 kg<br />
• Carico <strong>di</strong>stribuito : 0,385 kg/mm<br />
• Carico specifico massimo : 2,5 kg/dm 3<br />
• Cassetto tipo : 2 posizioni<br />
• Dimensioni utili interne : 6100 x 680 h=290 mm<br />
• Volume utile interno : 1,2 m 3<br />
• Massima portata : 3000 kg<br />
• Peso proprio cassetto : 430 kg<br />
• Carico totale : 3430 kg<br />
• Carico <strong>di</strong>stribuito : 0,562 kg/mm<br />
• Carico specifico massimo : 2,5 kg/dm 3<br />
Per supportare il carico i cassetti sono realizzati tramite<br />
una intelaiatura in tubolare e lamiere, la figura a lato riporta<br />
la sezione assiale dei vari tre tipi principali <strong>di</strong> cassetto, la<br />
tabella <strong>di</strong> seguito riporta le caratteristiche meccaniche e<br />
geometriche delle sezioni in esame;<br />
• Cassetto tipo : 1 posizione<br />
• Momento <strong>di</strong> inerzia : 7,51 x 10 6 mm 4<br />
• Modulo <strong>di</strong> resistenza a flessione : 1,07 x 10 5 mm 3<br />
• Cassetto tipo : 1,5 posizioni<br />
• Momento <strong>di</strong> inerzia : 3,05 x 10 7 mm 4<br />
• Modulo <strong>di</strong> resistenza a flessione : 2,48 x 10 5 mm 3<br />
• Cassetto tipo : 2 posizioni<br />
• Momento <strong>di</strong> inerzia : 7,65 x 10 7 mm 4<br />
• Modulo <strong>di</strong> resistenza a flessione : 4,50 x 10 5 mm 3<br />
Per completare la raccolta dei dati è necessario definire il tipo <strong>di</strong> materiale ed il carico<br />
ammissibile al quale si ritiene <strong>di</strong> poterlo sollecitare;<br />
• Materiale : Acciaio da costruzioni Fe 510 – UNI 7070<br />
• Carico <strong>di</strong> rottura : 51,9 – 66,2 kg/mm 2<br />
• Modulo <strong>di</strong> elasticità : 21000 kg/mm 2<br />
• Carico <strong>di</strong> snervamento : 35,1 kg/mm 2<br />
• Fattore <strong>di</strong> sicurezza : 3<br />
• Carico massimo ammissibile : 11,7 kg/mm 2<br />
Per determinare il carico massimo ammissibile è stato considerato con un fattore <strong>di</strong><br />
sicurezza relativo ad una situazione <strong>di</strong> carico in movimento e con possibilità <strong>di</strong><br />
sollecitazioni <strong>di</strong>namiche <strong>di</strong> piccola entità (piccoli spostamenti del carico, situazioni <strong>di</strong><br />
squilibrio interno non previste, eccetera).<br />
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Tramite le consuete formule per la risoluzione delle travi con carico uniformemente<br />
<strong>di</strong>stribuito, vengono determinati i valori delle reazioni vincolari e dei massimo momento<br />
flettente applicato sulla trave, da cui si è in grado <strong>di</strong> ricavare il valore massimo della<br />
sollecitazione <strong>di</strong> flessione.<br />
• Cassetto tipo : 1 posizione<br />
• Reazioni vincolari RA e RB : 595 kg<br />
• Momento flettente massimo : 907375 kgmm<br />
• Sollecitazione a flessione massima : 8,5 kg/mm 2<br />
• Freccia <strong>di</strong> flessione massima : 22,3 mm<br />
• Cassetto tipo : 1,5 posizioni<br />
• Reazioni vincolari RA e RB : 1175 kg<br />
• Momento flettente massimo : 1791875 kgmm<br />
• Sollecitazione a flessione massima : 7,2 kg/mm 2<br />
• Freccia <strong>di</strong> flessione massima : 10,8 mm<br />
• Cassetto tipo : 2 posizioni<br />
• Reazioni vincolari RA e RB : 1715 kg<br />
• Momento flettente massimo : 2615375 kgmm<br />
• Sollecitazione a flessione massima : 5,8 kg/mm 2<br />
• Freccia <strong>di</strong> flessione massima : 6,3 mm<br />
Confrontando poi tale valore con quello ammissibile sopra citato si può affermare che i<br />
cassetti sono correttamente <strong>di</strong>mensionati.<br />
<br />
-%/3)&)3*,*,<br />
Le reazioni vincolari RA e RB sopraccitate si scaricano sulle mensole che sostengono il<br />
cassetto e che sono fissate a loro volta alla colonna del magazzino, per il loro<br />
<strong>di</strong>mensionamento si possono considerare come una travi incastrate ad un estremo e libere<br />
all'altro, soggette ad un carico uniformemente <strong>di</strong>stribuito.<br />
Vi sono poi due <strong>di</strong>stinte tipologie <strong>di</strong> mensole, una è formata da un profilo ad angolare ed è<br />
usata per il cassetto a 1 posizione, l'altra è realizzata con un profilo piatto ed è utilizzata<br />
per i cassetti da 1,5 e 2 posizioni.<br />
Le <strong>di</strong>mensioni e le caratteristiche geometriche e <strong>di</strong> tali profili sono riassunte dalla tabella<br />
che segue ed illustrate dalle figure a pagina seguente;<br />
• Mensola tipo : Cassetto 1 posizione<br />
• Tipo <strong>di</strong> profilo e <strong>di</strong>mensioni : Angolare 100x100x15 mm<br />
• Momento <strong>di</strong> inerzia della sezione : 2,52 x 10 6 mm 4<br />
• Modulo <strong>di</strong> resistenza a flessione : 3,62 x 10 4 mm 3<br />
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• Mensola tipo : Cassetto 1,5 e 2 posizioni<br />
• Tipo <strong>di</strong> profilo e <strong>di</strong>mensioni : Piatto rettangolare 130x40 mm<br />
• Momento <strong>di</strong> inerzia della sezione : 7,32 x 10 6 mm 4<br />
• Modulo <strong>di</strong> resistenza a flessione : 1,12 x 10 5 mm 3<br />
&)3*,*,<br />
Date le <strong>di</strong>mensioni delle mensole e i valori delle reazioni vincolari ottenute dal <strong>calcolo</strong><br />
precedente, si possono calcolare i valori del momento flettente massimo e quin<strong>di</strong> della<br />
sollecitazione unitaria, posto quin<strong>di</strong> che il materiale <strong>di</strong> costruzione è lo stesso Fe 510 C<br />
citato nel caso del <strong>di</strong>mensionamento del cassetto, possiamo verificare che le sollecitazioni<br />
sono al <strong>di</strong> sotto <strong>di</strong> quelle ammissibili;<br />
• Mensola tipo : Cassetto 1 posizione<br />
• Momento flettente massimo : 238000 kgmm<br />
• Sollecitazione a flessione massima : 6,6 kg/mm 2<br />
• Freccia <strong>di</strong> flessione massima : 0,72 mm<br />
• Mensola tipo : Cassetto 1,5 e 2 posizioni<br />
• Momento flettente massimo : 686000 kgmm<br />
• Sollecitazione a flessione massima : 6,1x kg/mm 2<br />
• Freccia <strong>di</strong> flessione massima : 0,71 mm<br />
Naturalmente, nel caso della mensola relativa al cassetto da 1,5 e 2 posizioni dovrà<br />
essere considerata la con<strong>di</strong>zione peggiorativa.<br />
Dopo tali verifiche possiamo affermare che le sezioni delle mensole sono correttamente<br />
<strong>di</strong>mensionate.<br />
<br />
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Il fissaggio delle mensole alle colonne è realizzato tramite una coppia <strong>di</strong> viti, per la verifica<br />
<strong>di</strong>mensionale della loro sezione si ricorre al <strong>di</strong>mensionamento a taglio, il momento <strong>di</strong><br />
incastro citato nel <strong>calcolo</strong> precedente crea una coppia <strong>di</strong> forze che scaricandosi sulle viti <strong>di</strong><br />
fissaggio le sollecitano a taglio;<br />
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Riferendosi ai <strong>di</strong>segni della pagina precedente, la situazione <strong>di</strong> carico delle viti è la<br />
seguente;<br />
• Mensola tipo : Cassetto 1 posizione<br />
• Momento flettente massimo : 238000 kgmm<br />
• Interasse viti : 200 mm<br />
• Forza <strong>di</strong> taglio : 1190 kg<br />
• Mensola tipo : Cassetto 1,5 e 2 posizioni<br />
• Momento flettente massimo : 686000 kgmm<br />
• Interasse viti : 200 mm<br />
• Forza <strong>di</strong> taglio : 3430 kg<br />
Le <strong>di</strong>mensioni e le caratteristiche delle vite sono in comune tra le varie mensole, sono <strong>di</strong><br />
seguito elencate;<br />
• Diametro delle viti : M24<br />
• Tipo <strong>di</strong> vite : Testa esagono UNI 5737 - Zincata<br />
• Classe materiale : 8.8<br />
• Sezione <strong>di</strong> nocciolo : 353 mm 2<br />
• Resistenza caratteristica : 57 kg/mm 2 (riferimento UNI 10011)<br />
• Fattore <strong>di</strong> sicurezza : 3<br />
• Carico ammissibile a trazione : 19,0 kg/mm 2<br />
• Carico ammissibile a taglio : 13,5 kg/mm 2<br />
Procedendo con la verifica della sollecitazione a taglio delle viti ne risulta che la sezione<br />
della vite prevista è correttamente <strong>di</strong>mensionata;<br />
• Mensola tipo : Cassetto 1 posizione<br />
• Sollecitazione <strong>di</strong> taglio : 4,5 kg/mm 2<br />
• Mensola tipo : Cassetto 1,5 e 2 posizioni<br />
• Sollecitazione <strong>di</strong> taglio : 13,0 kg/mm 2<br />
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Calcolo Cassetti Foglio 01 Data : 14/11/2003
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Calcolo Cassetti Foglio 02 Data : 14/11/2003
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Calcolo Cassetti Foglio 03 Data : 14/11/2003
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Calcolo Cassetti Foglio 04 Data : 14/11/2003
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Calcolo Cassetti Foglio 07 Data : 14/11/2003