Carichi accidentali delle gru: 5 casi di progetto secondo GB/T 3811-2008

I carichi accidentali sulle gru sono carichi che non si verificano frequentemente durante il normale funzionamento della gru, ma che possono presentarsi occasionalmente. Essi includono i carichi causati da vento, neve, ghiaccio, variazioni di temperatura e inclinazione della gru durante il funzionamento. Questi carichi generalmente non vengono considerati nei calcoli di rottura per fatica.

Questo articolo riassume cinque tipologie di carichi accidentali sulle gru e i relativi metodi di calcolo: carico laterale orizzontale Ps in caso di inclinazione, carico di pendenza, carico del vento, carico di neve e ghiaccio e carico causato da variazioni di temperatura.

1. Carico accidentale della gru dovuto a inclinazione: Ps

Il carico laterale orizzontale generato durante l'inclinazione della gru è un carico occasionale causato dalla reazione di un dispositivo di guida, come un rullo di guida o la flangia della ruota, quando una gru o un carrello su ruote si muove longitudinalmente o trasversalmente in condizioni stazionarie.

Dove:

• ∑P — Somma dei carichi massimi sulle ruote: la somma dei carichi massimi che si verificano con maggiore frequenza sulle ruote associate al passo effettivo del carro terminale sul lato soggetto al carico laterale.
• λ — Coefficiente di carico laterale orizzontale. Dipende dal rapporto S/B (o S/a), dove S è la campata della gru, B è il passo della gru e a è il passo effettivo. Determinare λ dalla figura sottostante.

Per una gru a più ruote, l'utilizzo del passo effettivo a anziché del passo della gru B fornisce una base più ragionevole per il calcolo della forza laterale orizzontale. I principi per la determinazione del passo effettivo sono indicati nella clausola D.2 della norma GB/T 3811-2008, pagine 134-135.

Ps fornisce una base teorica per la verifica della progettazione del gruppo ruota orizzontale. Per i sintomi e le cause di funzionamento correlati, consultare questa guida. rodimento delle ruote della gru a ponte e deformazione delle rotaie.

2. Carico obliquo della gru

Il carico di pendenza di una gru è la componente, agente lungo la superficie inclinata di un pendio, di una strada o di una rotaia, del peso proprio della gru e del suo carico di sollevamento nominale.

1. Gru mobili: laddove sia necessario effettuare dei calcoli, tenere conto delle effettive condizioni della strada o del terreno.
2. Gru su rotaia, comprese le gru ferroviarie: laddove la pendenza del binario non superi 0,5% (0,29°), il carico di pendenza non viene considerato. In caso contrario, calcolare il carico di pendenza utilizzando la pendenza effettiva.
3. Secondo le tolleranze di rettilineità della parte superiore della rotaia della gru nella Tabella 2 della norma GB/T 10183.1-2018, Gru - Ruote, traslazione e binari di scorrimento: tolleranze - Parte 1: GeneraleLa pendenza di una rotaia per gru a ponte o a cavalletto non deve superare 1/1000 per la classe di tolleranza 2, o 0,5/1000 per la classe di tolleranza 1 quando la velocità di traslazione della gru a ponte è ≥112 m/min. La pendenza della rotaia del carrello non deve superare 0,5/1000 per la classe di tolleranza 2 o 1. Questa è un'inferenza equivalente e l'opinione personale dell'autore originale; non è stato trovato alcun requisito generale esplicito sulla pendenza.
4. Gru a portale per cantieri navali: è necessario utilizzare binari saldati e la pendenza del binario di traslazione non deve superare 1/1000 (GB/T 27997-2026).
5. Reach stacker: la pendenza del terreno non deve superare 3% (GB/T 26474-2026).
6. Gru a portale per container su pneumatici: la pendenza del terreno del percorso di marcia non deve superare 1% e la pendenza locale non deve superare 3% (GB/T 14783-2009).

In base a questi requisiti, se l'installazione del binario in loco è conforme alla norma applicabile, è superfluo calcolare il carico di pendenza per una gru su rotaia? Se il carico di pendenza deve essere calcolato, ciò indica forse che le condizioni di installazione specificate non sono conformi alla norma? Queste sono le domande sollevate nell'articolo originale.

3. Carico del vento della gru PW

Per le gru che operano all'aperto, è necessario considerare il carico del vento. Si assume che il carico del vento sia un carico statico agente nella direzione orizzontale più sfavorevole. Selezionare la pressione del vento calcolata in base al tipo di gru e alla regione operativa.

3.1 Pressione del vento calcolata

Dove:

• p — Pressione del vento calcolata, in newton per metro quadrato (N/m²).
• Vs — Velocità del vento calcolata, in metri al secondo (m/s).

La velocità del vento calcolata è la velocità delle raffiche di vento a un'altezza di 10 m sopra il terreno aperto, espressa come velocità media istantanea del vento su un intervallo di 3 secondi.

Nella condizione di esercizio, la velocità del vento di raffica è pari a 1,5 volte la velocità media del vento su un intervallo di 10 minuti.

In caso di fuori servizio, la velocità del vento di raffica è pari a 1,4 volte la velocità media del vento su un intervallo di 10 minuti.

3.2 Carico del vento in esercizio PWⅡ

Il carico del vento in esercizio è la forza massima del vento che una gru deve essere in grado di sopportare durante il funzionamento.

La pressione del vento durante il funzionamento viene considerata costante per tutta l'altezza della gru, senza tenere conto delle variazioni con l'altezza.

Quando si utilizza un dispositivo di misurazione della velocità del vento per impedire il funzionamento al di sopra della velocità limite consentita, questo viene normalmente installato nel punto più alto della gru.

La pressione del vento calcolata in esercizio è suddivisa in PⅠ e PⅡ. Le corrispondenti pressioni e velocità del vento sono riportate di seguito. Se un costruttore utilizza velocità o pressioni del vento diverse dai valori tabulati, tali valori devono essere indicati nella documentazione di progetto della gru e nelle istruzioni per l'uso. In pratica, di norma prevale la specifica tecnica di progetto.

• PⅠ è la pressione del vento normale calcolata per le condizioni di esercizio. Viene utilizzata per calcolare la resistenza ai fini della selezione della potenza del motore e per la verifica termica.
• PⅡ è la pressione del vento massima calcolata per le condizioni di esercizio. Viene utilizzata per calcolare la resistenza dei componenti del meccanismo e delle strutture metalliche, la rigidità e la stabilità strutturale, la capacità di sovraccarico dell'azionamento, la stabilità complessiva della gru contro il ribaltamento e la sicurezza antiscivolo in presenza di vento.

3.3 Carico del vento in esercizio agente sulla gru

Dove:

• PWⅠ — Carico del vento normale in esercizio agente sulla gru, in newton (N).
• PWⅡ — Carico massimo del vento in esercizio agente sulla gru, in newton (N).
• C — Coefficiente di forza del vento.
• PⅠ e PⅡ — Le due pressioni del vento calcolate durante il funzionamento, in N/m².
• A — Area solida esposta al vento del componente della gru, perpendicolare alla direzione del vento, in metri quadrati (m²). È pari all'area di contorno esposta al vento A0 moltiplicata per il rapporto di solidità Φ della faccia esposta al vento: A=A0Φ.
• θ — Angolo tra la direzione del vento e l'asse longitudinale del componente o della superficie della struttura (θ≤90°), in gradi.

Il carico totale del vento sulla struttura della gru è la somma dei carichi del vento che agiscono sulle sue singole parti.

1. Per il coefficiente di forza del vento C, fare riferimento alla clausola 4.2.2.3 della norma GB/T 3811-2008. Essa include i coefficienti di forza del vento per i singoli elementi, le strutture reticolari a piano singolo e le torri reticolari quadrate.
2. L'area esposta al vento A è correlata al fattore di riduzione della schermatura. Ad esempio, per il calcolo dell'area esposta al vento delle travi principali di una gru a portale a doppia trave, fare riferimento alla clausola 4.2.2.3.6 della norma GB/T 3811-2008. Essa copre la riduzione della schermatura per due elementi, la riduzione della schermatura per gli elementi elencati nella norma originale, i rapporti di spaziatura e altri fattori.

Per la selezione pratica delle attrezzature dopo aver stabilito il carico di progetto, consultare KSCRANE Guida alla selezione dei sistemi di protezione antivento per gru a portale.

3.4 Carico del vento agente sul carico sollevato

Dove:

• PWQⅠ — Carico del vento normale in esercizio agente sul carico sollevato, in newton (N).
• PWQⅡ — Carico massimo del vento in esercizio agente sul carico sollevato, in newton (N).
• AQ — Area massima esposta al vento del carico sollevato, in metri quadrati (m²).

Quando una gru movimenta carichi di dimensioni e forme specifiche, determinare l'area esposta al vento a partire dalle dimensioni e dal profilo corrispondenti. Qualora l'area non sia nota, stimarla in conformità alla clausola E.5 dell'allegato E della norma GB/T 3811-2008.

4. Carichi di neve e ghiaccio

In determinate regioni, occorrerà tenere conto del carico di neve e ghiaccio. Occorrerà inoltre considerare l'aumento della superficie esposta al vento causato dall'accumulo di ghiaccio e neve.

5. Carichi causati da variazioni di temperatura

Questa sezione è di carattere teorico e ha scopo puramente informativo. Il carico termico non viene generalmente considerato. Tuttavia, esso deve essere preso in considerazione in determinate regioni in cui la temperatura durante l'installazione della gru differisce notevolmente dalla temperatura durante l'utilizzo, oppure per strutture staticamente indeterminate di grande luce. Un esempio è una gru a portale con due gambe rigide e una luce di 30 m o più. In questi casi, l'espansione o la contrazione vincolata degli elementi strutturali causata dalle variazioni di temperatura genera un carico. Il calcolo può essere basato su informazioni pertinenti fornite dall'utente.

6. GB/T 45680-2025 per la valutazione del carico del vento sulle gru

GB/T 45680-2025, Gru: valutazione del carico del vento(interrogazione degli standard cinesi di accoglienza)È una nuova norma, la prima edizione, per il calcolo del carico del vento sulle gru. Si tratta di un'adozione modificata (MOD) della norma ISO 4302:2016. È stata pubblicata il 30 maggio 2025, è entrata in vigore il 1° dicembre 2025 e si applica al calcolo dei carichi del vento sulle gru sia in condizioni di esercizio che fuori servizio.

La velocità del vento in esercizio deve essere la velocità del vento misurata nel punto più alto della gru.

Per una panoramica dell'hardware disponibile utilizzato dopo la valutazione del carico del vento, vedere Accessori per dispositivi antivento per gru a portale.

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