Verifiche e Collaudi

La variabilità dei carichi è legata in buona parte alla loro natura. In generale si possono dividere in due categorie: carichi permanenti e carichi variabili. Tra i primi si possono considerare i pesi propri strutturali, mentre i secondi hanno natura più varia:

1. azioni e carichi dovuti alle modalità di realizzazione e montaggio della struttura;
2. carichi legati alle modalità di esercizio della struttura (accidentali di utilizzo, effetti termici, carichi dinamici dovuti ad apparecchi e macchine);
3. carichi dovuti a fenomeni naturali (neve, vento, azione sismica) o determinati da un utilizzo improprio (urti, incidenti).

I carichi permanenti dipendono da alcuni fattori non sempre definibili in modo esatto nella fase di progetto, in quanto anch’essi soggetti a una limitata variabilità di carattere statistico: possono variare i pesi specifici di riferimento o vi possono essere delle tolleranze geometriche in ordine a spessori, lunghezze, elementi integrativi, tali da richiedere una valutazione di tipo probabilistico.

I carichi dovuti alla costruzione, montaggio e collaudo possono con buona approssimazione essere in genere considerati deterministici. Essi, infatti, vengono stabiliti caso per caso in funzione delle modalità di costruzione della struttura. Diversamente vanno invece trattati quegli stati di coazione indotti da una successione di fasi o operazioni di montaggio che permangono nella struttura o nell’elemento strutturale anche a montaggio ultimato (forzamenti, deformazioni impresse, ecc.). Questi, infatti, sono da considerarsi veri e propri carichi permanenti di difficile valutazione e quantificazione statistica.

I carichi variabili conseguenti l’utilizzazione della struttura non possono essere definiti mediante osservazioni del tipo di quelle condotte per i carichi permanenti: le osservazioni devono essere ripetute nel tempo per ogni struttura. Infatti, durante la vita della struttura la sua destinazione può cambiare e pertanto il rilievo dei dati necessari per costruire l’istogramma dovrà considerare un periodo temporale almeno dello stesso ordine di grandezza della vita attesa della struttura.

I carichi provocati da fenomeni naturali o da un’utilizzazione incontrollata devono essere descritti con un modello diverso. Essi, infatti, non possono essere previsti a priori in quanto sono indipendenti dalla volontà dell’utilizzatore. Essi cioè si differenziano dai precedenti per l’impossibilità di definire un “carico di targa” che in un certo senso possa costituire una limitazione, anche se qualitativa, al loro valore massimo. Questi carichi possono quindi essere definiti solo attraverso un’nalisi statistica nel tempo e non è più possibile individuare una loro distribuzione indipendente dal parametro temporale. I loro valori devono essere correlati al periodo di ritorno del valore stesso. Prefissato il valore di tale periodo si deve definire il valore dell’azione che in media viene superata una sola volta nel prefissato intervallo di tempo. In tal senso la probabilità che una struttura venga sollecitata in modo anomalo, anche al di sopra delle azioni minime di calcolo fissate dalle Norme, cresce con l’invecchiamento della struttura stessa.

La variabilità dei carichi è legata in buona parte alla loro natura. In generale si possono dividere in due categorie: carichi permanenti e carichi variabili. Tra i primi si possono considerare i pesi propri strutturali, mentre i secondi hanno natura più varia:

• azioni e carichi dovuti alle modalità di realizzazione e montaggio della struttura;
• carichi legati alle modalità di esercizio della struttura (accidentali di utilizzo, effetti termici, carichi dinamici dovuti ad apparecchi e macchine);
• carichi dovuti a fenomeni naturali (neve, vento, azione sismica) o determinati da un utilizzo improprio (urti, incidenti).

I carichi permanenti dipendono da alcuni fattori non sempre definibili in modo esatto nella fase di progetto, in quanto anch’essi soggetti a una limitata variabilità di carattere statistico: possono variare i pesi specifici di riferimento o vi possono essere delle tolleranze geometriche in ordine a spessori, lunghezze, elementi integrativi, tali da richiedere una valutazione di tipo probabilistico.

I carichi dovuti alla costruzione, montaggio e collaudo possono con buona approssimazione essere in genere considerati deterministici. Essi, infatti, vengono stabiliti caso per caso in funzione delle modalità di costruzione della struttura. Diversamente vanno invece trattati quegli stati di coazione indotti da una successione di fasi o operazioni di montaggio che permangono nella struttura o nell’elemento strutturale anche a montaggio ultimato (forzamenti, deformazioni impresse, ecc.). Questi, infatti, sono da considerarsi veri e propri carichi permanenti di difficile valutazione e quantificazione statistica.

I carichi variabili conseguenti l’utilizzazione della struttura non possono essere definiti mediante osservazioni del tipo di quelle condotte per i carichi permanenti: le osservazioni devono essere ripetute nel tempo per ogni struttura. Infatti, durante la vita della struttura la sua destinazione può cambiare e pertanto il rilievo dei dati necessari per costruire l’istogramma dovrà considerare un periodo temporale almeno dello stesso ordine di grandezza della vita attesa della struttura.

I carichi provocati da fenomeni naturali  da un’utilizzazione incontrollata devono essere descritti con un modello diverso. Essi, infatti, non possono essere previsti a priori in quanto sono indipendenti dalla volontà dell’utilizzatore. Essi cioè si differenziano dai precedenti per l’impossibilità di definire un “carico di targa” che in un certo senso possa costituire una limitazione, anche se qualitativa, al loro valore massimo. Questi carichi possono quindi essere definiti solo attraverso un’analisi statistica nel tempo e non è più possibile individuare una loro distribuzione indipendente dal parametro temporale. I loro valori devono essere correlati al periodo di ritorno del valore stesso. Prefissato il valore di tale periodo si deve definire il valore dell’azione che in media viene superata una sola volta nel prefissato intervallo di tempo. In tal senso la probabilità che una struttura venga sollecitata in modo anomalo, anche al di sopra delle azioni minime di calcolo fissate dalle Norme, cresce con l’invecchiamento della struttura stessa.

La valutazione dell’affidabilità di una struttura è possibile solo se, accanto alla definizione dei carichi e del materiale,si specificano le caratteristiche dello stato limite nei confronti del quale ci si vuole cautelare.

Gli stati limite possono essere definiti come stati che, se raggiunti, corrispondono alla messa fuori servizio della struttura o di una sua parte nei confronti di un qualche preciso pericolo. Essi possono essere divisi di due categorie:

• stati limite ultimi che corrispondono al raggiungimento della massima capacità portante della struttura o di una sua parte;
• stati limite di servizio che possono essere definiti sulla base della idoneità della struttura ad essere utilizzata e a durare nel tempo.

Fra gli stati limite ultimi di una struttura possono essere annoverati:

1. la perdita di equilibrio parziale o globale da parte della struttura, considerata come un corpo rigido;
2. la trasformazione della struttura o di una sua parte in un meccanismo in conseguenza della formazione di cerniere plastiche;
3. la rottura di una parte della struttura per eccesso di deformazione prima che si sia raggiunto un meccanismo e quindi per mancanza di duttilità;
4. la perdita di stabilità globale o locale di un elemento strutturale.

Fra gli stati limite ultimi può essere ricordato anche quello relativo a rottura per fatica. Esso però va riguardato in modo diverso dai precedenti perché il valore dei carichi che gli vanno associati sono quelli dovuti alla normale utilizzazione della struttura. D’altra parte i fenomeni di fatica sono rilevanti solo per certe tipologie strutturali, per cui è necessario definire gli spettri di carico e il comportamento a fatica del materiale e dei particolare costruttivi.

Fra gli stati limite di esercizio possono essere considerati quelli inerenti:

1. la deformabilità della struttura o di sue parti che può rivelarsi dannosa alla sua utilizzazione;
2. fenomeni localizzati quali plasticizzazioni, imbozzamenti, scorrimenti delle giunzioni bullonate, cricche nelle giunzioni saldate, che comportano pericoli nei riguardi della corrosione e che limitano l’utilizzazione della struttura;
3. vibrazioni dovute al vento o a macchinari che possono rendere inagibile o inutilizzabile la struttura o che possono causare un aumento delle stato di sollecitazione dovuto al fenomeno di risonanza.

La verifica della sicurezza di una struttura si identifica pertanto con l’analisi dell’insieme dei carichi agenti nella fase di esercizio e nelle situazioni eccezionali, nonché nell’accertamento del mantenimento delle condizioni di resistenza dei vari elementi strutturali.

Prima di essere messa in servizio l’apparecchiatura di sollevamento deve essere collaudata in condizioni di sovraccarico.
Tutte le operazioni di collaudo sono riportate nel documento “Verbale di collaudo” (allegato al documento).

Sequenza operativa:

Dopo aver eseguito le prove funzionali a “vuoto”, come di seguito descritto, si è proceduto a eseguire le prove con carico dinamico; queste prove sono state effettuate con masse di valore corrispondenti alla portata di targa della gru maggiorate del coefficiente di sovraccarico (1,10) perciò il carico da sollevare è stato uguale al 110% del valore nominale di portata. Le prove statiche sono state effettuate con carico pari al 125% del valore nominale di portata (coefficiente di sovraccarico pari a 1,25).

Esecuzione prova a vuoto: 

L’esecuzione della prova a vuoto deve essere svolta secondo le seguenti modalità:

• Abilitare le funzioni della gru attivando l’interruttore generale di linea;
• Porre il pulsante d’arresto d’emergenza in posizione “consenso di marcia”;
• Premere il pulsante “marcia”;
• Verifica del sollevamento azionando le funzioni “salita – discesa” del paranco;
• Verifica di traslazione del carrello azionando le funzioni “avanti – indietro”;
• Verificare il funzionamento dei finecorsa di tutti i movimenti;
• Verificare il funzionamento del pulsante d’arresto d’emergenza che deve inibire tutti i movimenti.

Esecuzione prova dinamica: 

L’esecuzione della prova dinamica deve seguire le seguenti modalità di svolgimento:

• Predisporre adeguate masse per le prove di carico pari alla portata nominale x 1,10 e idonee attrezzature per l’imbracaggio e il sollevamento;
• Imbracare il carico avendo cura di posizionare il gancio sulla verticale per evitare tiri obliqui;
• Eseguire le prove di carico;
• Mettere in tensione lentamente l’imbracatura per non generare strappi;
• Sollevare lentamente il carico e verificare che ciò avvenga senza difficoltà e che non si avvertano rumorosità anomale, evidenti deformazioni o cedimenti della struttura;
• Verificare la funzionalità dei finecorsa “salita e discesa”;
• Verificare la funzionalità del freno, controllando che la massa sia frenata in tempo adeguato e non ci siano slittamenti del carico, dopo aver completato la manovra;
• Eseguire le medesime verifiche anche per i movimenti di traslazione carrello e scorrimento del ponte, verificando la funzionalità dei relativi arresti, senza portare il carico alla massima altezza (sollevare il minimo necessario d’altezza dal suolo);
• Verificare il corretto scorrimento del carrello sulla trave e accertarsi che non si avvertano rumorosità, deformazioni evidenti o cedimenti della struttura;
• Verificare il funzionamento del pulsante d’arresto d’emergenza che deve inibire tutti i movimenti; la macchina si deve arrestare nel più breve spazio possibile senza presentare anomalie o sbandamenti e oscillazioni pericolose ne comprometterebbero la sua stabilità.

Durante tali fasi si possono verificare una riduzione d’alcune velocità (sollevamento e/o traslazione); tale fatto è normale e non deve essere considerato come “indice di cattivo collaudo” o di collaudo non superato.

Esecuzione prova statica:

L’esecuzione di tale prova deve svolgersi sollevando il carico nominale a piccola distanza dal suolo, aggiungendo il surplus necessario e procedendo senza urti, fino a un valore di sovraccarico pari al 25 % della portata nominale. Nessuna prescrizione è data dalla Direttiva Macchine 2006/42/CE in merito alla deformazione elastica della gru nelle condizioni di collaudo, concordemente all’orientamento prevalente, che ritiene tale parametro non rappresentativo della qualità della macchina.

L’esecuzione della prova statica deve essere svolta secondo le seguenti modalità:

• Sollevare il carico utilizzato per le prove dinamiche, arrestarlo in posizione sospesa a un’altezza di 50 cm e lasciare la massa sospesa per un tempo non inferiore a 10 minuti;
• Verificare che la massa sospesa (carico nominale e sovraccarico) non ceda (il freno di sollevamento non deve slittare) e non si riscontrino deformazioni evidenti o cedimenti della struttura;
• Controllare il funzionamento del limitatore di carico, se installato, che dovrà escludere e disattivare tutte le funzioni della gru a esclusione del movimento di discesa.

Controllo struttura dopo collaudo:

Dopo il collaudo è necessario svolgere un’accurata ispezione visiva dalla macchina al fine di verificare che l’esecuzione delle prove non abbia dato luogo a deformazioni meccaniche evidenti o a rotture.

Emissione Verbale di collaudo:

L’emissione del verbale di collaudo segue immediatamente l’esecuzione delle prove di carico se superate con successo dall’apparecchiatura di sollevamento.