XXXIX CONVEGNO NAZIONALE – MARATEA, SETTEMBRE 2010Le masse collegate <strong>di</strong>rettamente in boccola sono soggette ad accelerazioni verticali <strong>di</strong> ±250 m/s 2(±500 m/s 2 ), ad accelerazioni trasversali <strong>di</strong> ±30 m/s 2 (±50 m/s 2 ) e ad accelerazioni long<strong>it</strong>u<strong>di</strong>nali(solamente eccezionali) <strong>di</strong> ±50 m/s 2 .Ovviamente occorre poi inserire nel <strong>calcolo</strong> i valori <strong>delle</strong> forze risultanti dall’applicazione deglismorzatori viscosi, dagli organi <strong>di</strong> frenatura, dai motori <strong>di</strong> trazione e dalle barre antirollio.L’Appen<strong>di</strong>ce E tratta il cuore del problema, cioè i meto<strong>di</strong> <strong>di</strong> <strong>calcolo</strong>. Dopo aver in<strong>di</strong>cato che i carichidevono coprire tutte le con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> carico (non vi sono quin<strong>di</strong> ulteriori incertezze su questiparametri), la norma raccomanda fortemente che vengano utilizzati meto<strong>di</strong> numerici, quali il metodoagli elementi fin<strong>it</strong>i, un<strong>it</strong>amente a meto<strong>di</strong> <strong>di</strong> <strong>calcolo</strong> manuale, per interpretare le tensioni appropriate a<strong>it</strong>ipi <strong>di</strong> giunto defin<strong>it</strong>i nelle normative per la verifica a fatica.Per quanto riguarda i parametri del materiale, la norma suggerisce <strong>di</strong> conoscere il carico <strong>di</strong> rottura, ilcarico <strong>di</strong> snervamento ed il comportamento a fatica del materiale, <strong>dei</strong> giunti saldati o <strong>delle</strong> altregiunzioni, sulla base <strong>delle</strong> normative in vigore, per quanto queste siano <strong>di</strong>sponibili. Occorre conoscere:le tensioni con probabil<strong>it</strong>à <strong>di</strong> sopravvivenza almeno al 95% (meglio al 97.5%), la classificazione <strong>dei</strong>dettagli (incluse le concentrazioni <strong>delle</strong> tensioni) e la derivazione <strong>dei</strong> valori lim<strong>it</strong>e da campioni in scalaridotta con tecniche <strong>di</strong> test ed esperienza sufficienti a garantire la loro applicabil<strong>it</strong>à ai componenti inscala reale. Le curve S/N del materiale dovrebbero contenere tutte le incertezze sul materiale.Per quanto riguarda la verifica statica sotto carichi eccezionali (resistenza allo snervamento o al caricocorrispondente all’allungamento permanente dello 0.2%), si adotta sol<strong>it</strong>amente un coefficiente <strong>di</strong>sicurezza S 1 ≥1.15 se viene effettuato solo il <strong>calcolo</strong>, mentre se sono previsti <strong>dei</strong> test sotto carico staticoe le incertezze sono molto basse si può anche adottare, se comm<strong>it</strong>tente e forn<strong>it</strong>ore sono d’accordo, uncoefficiente <strong>di</strong> sicurezza S 1 =1.0.Fondamentale è il passo seguente: “nel <strong>calcolo</strong> <strong>delle</strong> tensioni per materiali duttili non è necessariotenere in considerazione tutti i dettagli che producono le concentrazioni <strong>di</strong> tensione; se esse vengonocomunque calcolate, allora si accetta che le tensioni teoriche calcolate possano eccedere il carico <strong>di</strong>snervamento o il carico R p0,2 a patto che le aree <strong>di</strong> deformazione plastica associata con leconcentrazioni <strong>di</strong> tensione siano sufficientemente piccole da non causare alcun ce<strong>di</strong>mento o alcunadeformazione globale permanente quando il carico viene rimosso”.Vista la cr<strong>it</strong>ic<strong>it</strong>à <strong>dei</strong> fenomeni <strong>di</strong> fatica, questa analisi è spesso demandata al forn<strong>it</strong>ore che ha maggioresperienza in questo campo. La fatica può venire considerata, previo accordo forn<strong>it</strong>ore-comm<strong>it</strong>tente,me<strong>di</strong>ante due <strong>di</strong>fferenti approcci: l’approccio del lim<strong>it</strong>e <strong>di</strong> fatica o l’approccio dell’accumulo deldanneggiamento. Se, come prescr<strong>it</strong>to, i casi <strong>di</strong> carico sono omnicomprensivi così come le curve chedescrivono il comportamento a fatica del materiale, questi calcoli devono essere effettuati senzaulteriori coefficienti <strong>di</strong> sicurezza.L’approccio del lim<strong>it</strong>e <strong>di</strong> fatica è accettabile quando un tale lim<strong>it</strong>e esista. Il requis<strong>it</strong>o è garant<strong>it</strong>oquando le tensioni in tutti i casi <strong>di</strong> carico restano al <strong>di</strong> sotto <strong>di</strong> tale valore. Nel caso dell’approcciodell’accumulo del danneggiamento, le storie <strong>di</strong> carico vengono espresse in termini <strong>di</strong> ampiezza enumeri <strong>di</strong> cicli ed i danneggiamenti prodotti da ciascun caso vengono prima valutati usando le curveS/N (Wöhler) e poi sommati con un cr<strong>it</strong>erio predefin<strong>it</strong>o (es. Palmgren-Miner), eventualmentesemplificando le storie <strong>di</strong> carico e le combinazioni in modo appropriato.Nell’Appen<strong>di</strong>ce F sono riportati alcuni esempi <strong>di</strong> programmi <strong>di</strong> prova per carichi eccezionali e <strong>di</strong>servizio. Nel caso <strong>dei</strong> carichi affaticanti (<strong>di</strong> servizio), per ciascun caso <strong>di</strong> carico si determinano i valorime<strong>di</strong> e alternati <strong>delle</strong> tensioni. La norma <strong>di</strong>ce che “questi valori vanno confrontati con i lim<strong>it</strong>i <strong>di</strong> faticadel materiale. Il metodo da utilizzare per il trattamento <strong>di</strong> stati <strong>di</strong> tensione pluriassiali dovrà esseredefin<strong>it</strong>o nelle specifiche tecniche”. Dovendo combinare più casi <strong>di</strong> carico semplici, “un altro modoper analizzare i risultati è calcolare il danneggiamento accumulato dai casi <strong>di</strong> carico derivante daicicli in<strong>di</strong>cati nel contratto”.
XXXIX CONVEGNO NAZIONALE – MARATEA, SETTEMBRE 2010Nell’Appen<strong>di</strong>ce G la norma riporta degli esempi <strong>di</strong> programmi <strong>di</strong> prova. Lo scopo principale <strong>dei</strong> test èovviamente quello <strong>di</strong> confermare che la resistenza del telaio del carrello è sufficiente. In alcuni test siomettono i carichi in rettilineo, essendo essi notoriamente meno importanti <strong>dei</strong> casi <strong>di</strong> carico in curva esui deviatoi. In generale, dovendo provare un solo telaio carrello per motivi <strong>di</strong> costi e <strong>di</strong> tempi, icarichi <strong>di</strong> test vengono aumentati in successivi step (Figura 8) per determinare il coefficiente <strong>di</strong>sicurezza al fine <strong>di</strong> tener conto della normale <strong>di</strong>spersione nei valori <strong>di</strong> resistenza alla fatica.Figura 8: esempio <strong>di</strong> ciclo <strong>di</strong> carico con valore <strong>di</strong> carico incrementato dopo i 6 milioni <strong>di</strong> cicli.Il telaio carrello è considerato essere sufficientemente resistente se non ci sono cricche al termine <strong>dei</strong>primi due step e se durante il terzo step compaiono <strong>delle</strong> piccole cricche che, se si verificassero inservizio, non necess<strong>it</strong>erebbero una imme<strong>di</strong>ata riparazione.Si può concludere che la norma EN 13749:2005:• lascia libertà al progettista <strong>di</strong> utilizzare l’approccio <strong>delle</strong> tensioni lim<strong>it</strong>e o dell’accumulo deldanneggiamento, prescrivendo solo che le con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> carico siano perfettamente note cosìcome il comportamento del materiale (e ovviamente le ipotesi <strong>di</strong> accumulo deldanneggiamento);• per la prima volta si accenna esplic<strong>it</strong>amente alla possibil<strong>it</strong>à <strong>di</strong> avere deformazioni localizzatein punti nei quali teoricamente dai meto<strong>di</strong> <strong>FEM</strong> si oltrepassi il carico <strong>di</strong> snervamento durantel’applicazione <strong>dei</strong> carichi eccezionali;• il richiamo alla verifica facendo uso <strong>delle</strong> caratteristiche <strong>di</strong> resistenza a fatica legate alletipologie <strong>di</strong> giunto ed ai co<strong>di</strong>ci per la valutazione della v<strong>it</strong>a lascia intuire il riferimento agliEuroco<strong>di</strong>ci;• la norma non prescrive alcun metodo <strong>di</strong> <strong>calcolo</strong> nel caso <strong>di</strong> campi <strong>di</strong> tensione pluriassiale.In conclusione, la norma è molto descr<strong>it</strong>tiva e poco prescr<strong>it</strong>tiva, in<strong>di</strong>cando molte con<strong>di</strong>zionicontrattuali e negoziali ma allargando <strong>di</strong> fatto il campo a materiali qualsiasi ed a meto<strong>di</strong> <strong>di</strong> valutazionida definire. La definizione <strong>dei</strong> casi <strong>di</strong> carico e <strong>delle</strong> con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> prova lascia ampio spazio per queiveicoli che non siano UIC; in questo caso non risulta semplice per il comm<strong>it</strong>tente definire <strong>delle</strong>specifiche <strong>di</strong> prova senza utilizzare il supporto del forn<strong>it</strong>ore stesso.3.5. L’Euroco<strong>di</strong>ce 3 EN 1993-1-9 (fatica nelle strutture in acciaio) [5]La storia degli Euroco<strong>di</strong>ci è lunga ed inizia nel 1975. Non è scopo <strong>di</strong> questa memoria rendere contodel processo che ha portato alle versioni in vigore; semplicemente verranno estratti dagli Euroco<strong>di</strong>ci isoli argomenti inerenti la problematica <strong>di</strong> progettazione <strong>dei</strong> carrelli e <strong>delle</strong> casse, anche perché fra lenorme strutturali probabilmente gli Euroco<strong>di</strong>ci sono le più conosciute.Non si può non premettere che scopo degli Euroco<strong>di</strong>ci è quello, fra l’altro, <strong>di</strong> “verificare larispondenza degli e<strong>di</strong>fici e <strong>delle</strong> opere <strong>di</strong> ingegneria civile ai requis<strong>it</strong>i essenziali della <strong>di</strong>rettiva del
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