Un coordinamento tempestivo dei carichi delle gru, degli spazi di manovra e dei requisiti operativi può ridurre i costi delle strutture in acciaio, prevenire costose modifiche e salvaguardare la futura capacità produttiva del vostro stabilimento.
Quando si progetta un nuovo stabilimento, molti acquirenti chiedono al fornitore di strutture in acciaio di preparare il progetto e il preventivo dell'edificio prima di selezionare la gru a ponte. Questo può sembrare efficiente, ma crea un serio rischio di coordinamento.
Una gru a ponte non è semplicemente un'attrezzatura installata all'interno di un edificio in acciaio già completato. I suoi carichi e le sue dimensioni influiscono direttamente su colonne, travi di scorrimento, mensole, fondazioni, interasse tra le colonne e altezza libera della fabbrica.
La sequenza migliore è:
- Definire i requisiti di sollevamento.
- Definire i parametri principali della gru.
- Progettare e ottimizzare la struttura in acciaio in base a tali parametri.
Ciò non significa che la gru e la struttura in acciaio debbano provenire dallo stesso fornitore. Significa piuttosto che il fornitore della gru e il progettista strutturale dovrebbero verificare insieme i dati di interfaccia prima che il progetto dell'edificio venga finalizzato.
In che modo i requisiti per le gru a ponte influenzano la progettazione del vostro stabilimento?
Un preventivo per una struttura in acciaio solitamente elenca quantità quali acciaio primario, arcarecci, rivestimento e calcestruzzo. Tali quantità vengono calcolate in base alle dimensioni dell'edificio proposto e ai carichi di progetto.
Per una fabbrica dotata di gru, tuttavia, molti di questi fattori dipendono dalla gru stessa:
- I carichi massimi esercitati dalle ruote influiscono su travi, mensole, colonne e fondamenta delle piste.
- La campata della gru influisce sulla disposizione dell'edificio e sull'area di lavoro.
- La classificazione di utilizzo delle gru influisce sulla progettazione in termini di fatica.
- L'altezza del gancio richiesta influisce sull'altezza del binario e sullo spazio libero intorno all'edificio.
- La posizione dell'estremità della gru influisce sulla possibilità che il gancio raggiunga ogni postazione di lavoro.
Se questi parametri non sono disponibili, il progettista strutturale deve formulare delle ipotesi o progettare l'edificio senza informazioni complete sulla gru. Entrambi gli approcci possono comportare costi inutili o modifiche successive.
Un problema comune si verifica quando lo stabilimento è già stato costruito e la gru selezionata può essere fisicamente installata al suo interno, ma non è in grado di garantire la corsa del gancio necessaria. In altri casi, le sezioni delle colonne, le mensole o le fondazioni non sono adatte ai carichi effettivi delle ruote. La soluzione può richiedere il rinforzo strutturale, colonne della gru indipendenti, l'ampliamento delle fondazioni o un diverso progetto di gru.
Questi problemi di solito non sono causati da una mancanza di competenza, bensì da un coordinamento insufficiente tra il progettista dell'edificio e l'ingegnere addetto alle gru nella fase appropriata del progetto.
4 parametri delle gru a ponte che possono influenzare i costi di costruzione
1. Capacità nominale e carichi sulle ruote
La capacità di carico di una gru influisce su diversi aspetti, non solo sul suo prezzo. Una gru con maggiore capacità di carico ha in genere un peso proprio e un carico sulle ruote superiori, che vengono trasferiti attraverso le travi e le mensole della via di corsa fino ai pilastri e alle fondamenta.
Ad esempio, a seconda della configurazione e della campata della gru, il carico massimo per ruota di una gru a ponte da 20 tonnellate può essere circa 1,6-1,8 volte superiore a quello di una gru da 10 tonnellate. Le colonne di supporto e le fondazioni potrebbero quindi richiedere sezioni più grandi e un rinforzo maggiore.
Occorre includere anche gli effetti dinamici. L'avviamento, il sollevamento, lo spostamento e la frenata generano forze che vanno oltre il carico statico sollevato. I fattori dinamici applicabili, le forze orizzontali e le forze oblique devono essere calcolati in conformità alla normativa di riferimento del progetto.
Il progettista strutturale ha quindi bisogno dei dati effettivi sul carico delle ruote forniti dal produttore della gru, e non solo della capacità di sollevamento nominale della gru stessa.
2. Classificazione delle mansioni
Due gru con la stessa capacità nominale possono imporre sollecitazioni molto diverse a una struttura.
Una gru utilizzata per pochi sollevamenti di manutenzione al giorno non è equivalente a una gru di produzione che esegue centinaia di cicli per turno. I frequenti carichi ciclici rendono la resistenza alla fatica un fattore progettuale fondamentale, in particolare per le travi di scorrimento e i collegamenti saldati.
A titolo indicativo:
- Il servizio occasionale o leggero può rientrare in classi di servizio come A3–A4.
- Per servizi di produzione frequenti potrebbero essere richiesti formati A5–A6 o superiori.
La classificazione appropriata deve essere selezionata in base alle effettive condizioni operative: spettro di carico, cicli all'ora, ore di funzionamento e durata di vita prevista.
Nelle classi di carico più elevate, le travi di scorrimento potrebbero richiedere verifiche di fatica, dettagli di saldatura migliorati, diversi tipi di materiale o una costruzione con travi a piastra saldate. Ciò può incidere significativamente sui costi, anche se la capacità della gru rimane invariata.
3. Interasse tra la campata della gru e i pilastri dell'edificio
La campata della gru, la larghezza dell'edificio e la distanza tra le colonne devono essere ottimizzate congiuntamente.
Una maggiore distanza tra i pilastri riduce il numero di pilastri, ma aumenta la campata e la sezione necessaria di ciascuna trave di pista. Una distanza minore può ridurre le dimensioni della trave di pista, ma richiede un maggior numero di pilastri e fondazioni. La soluzione più economica non è quindi sempre quella con il minor numero di pilastri o con la trave singola più leggera.
Se la griglia di colonne viene fissata prima che i parametri della gru siano confermati, si rischia di perdere un'importante opportunità di ottimizzazione strutturale.
4. Altezza del gancio e spazio libero sopra la testa
L'altezza di sollevamento necessaria viene spesso sottovalutata perché gli acquirenti considerano solo l'altezza finale del carico.
Una relazione più completa è: "Elevazione richiesta della sommità della rotaia = elevazione di destinazione del carico + altezza del carico + lunghezza dell'accessorio di sollevamento + tolleranza del blocco gancio + spazio di sicurezza"
Bisogna quindi aggiungere l'altezza della gru rispetto alla rotaia per determinare l'altezza minima di sicurezza dall'edificio.
Ad esempio, sollevare una macchina alta 3 m su una piattaforma alta 2 m non richiede solo 5 m di spazio verticale. Se il sistema di sollevamento include una fune di 1,5 m, un gancio di 0,8 m e uno spazio di sicurezza di 0,5 m, l'altezza massima richiesta sulla rotaia è approssimativamente: 2 + 3 + 1,5 + 0,8 + 0,5 = 7,8 m
Questo calcolo deve essere completato prima di definire l'altezza della grondaia. Una gru a basso ingombro verticale può talvolta ridurre l'altezza dell'edificio necessaria. Utilizzando un sistema di sollevamento compatto, una struttura a basso ingombro verticale in stile europeo può far risparmiare circa 1-1,5 m rispetto ad alcune configurazioni convenzionali. Il risparmio effettivo dipende dalla capacità, dalla campata, dall'approccio del gancio e dalla disposizione della gru.
Ridurre l'altezza non necessaria degli edifici può diminuire il consumo di acciaio strutturale, i costi di rivestimento, il carico del vento e il fabbisogno di riscaldamento o raffreddamento a lungo termine.
Il costo della progettazione precoce rispetto all'adeguamento successivo
L'integrazione dei carichi delle gru nella fase di progettazione iniziale richiede in genere colonne più grandi, mensole progettate correttamente, travi di scorrimento adeguate e fondazioni più robuste. Ciò comporta un aumento dei costi rispetto a un edificio progettato senza gru, ma il lavoro viene integrato in modo efficiente nella struttura originaria.
La ristrutturazione di un edificio già completato può richiedere:
- Rivestimento in acciaio o sostituzione delle colonne
- Mensole nuove o rinforzate
- Ampliamento delle fondamenta
- Colonne di supporto indipendenti per gru
- Modifiche al tetto o all'altezza utile
- Arresto temporaneo e rimozione delle attrezzature di produzione
I costi indiretti possono essere superiori ai costi di costruzione stessi. Il ritardo nella messa in servizio o l'interruzione della produzione possono influire sulla tempistica del progetto, sugli appaltatori addetti all'installazione e sulle consegne ai clienti.
Le cifre specifiche di un progetto variano significativamente a seconda del paese, del sistema strutturale, del costo della manodopera, della capacità della gru e delle normative locali. Qualsiasi percentuale o stima dei costi deve pertanto essere considerata un riferimento preliminare e verificata tramite calcoli di progetto.
Cinque domande a cui rispondere prima di finalizzare la costruzione della struttura in acciaio
1. Cosa potrà effettivamente sollevare la gru?
Verificare il carico massimo, gli accessori di sollevamento, le dimensioni del carico, il baricentro, il percorso di movimentazione richiesto e un margine di capacità adeguato.
2. Con quale frequenza funzionerà?
Stimare i sollevamenti orari e giornalieri, il carico medio, i turni di lavoro e la durata di servizio prevista. Questi dati determinano la classificazione di servizio appropriata e i requisiti di resistenza alla fatica.
3. Qual è la copertura di ganci richiesta?
Verificare l'altezza verticale del gancio, l'approccio laterale e l'approccio frontale. Riportare sul grafico l'area di lavoro raggiungibile dalla gru rispetto a ogni postazione di lavoro, area di stoccaggio e punto di manutenzione.
4. Il progettista strutturale ha ricevuto i carichi completi della gru?
Il pacchetto di progettazione dovrebbe includere, ove applicabile:
- Carichi massimi e minimi delle ruote
- Interasse delle ruote e apertura della gru
- Effetti dinamici verticali
- Forze orizzontali longitudinali e trasversali
- Peso proprio della gru e del carrello
- Classificazione del lavoro e criteri di valutazione della fatica
- Tolleranze e requisiti di deflessione della pista
Le mensole delle colonne devono essere controllate per tutte le forze verticali, i momenti e le forze orizzontali rilevanti, non solo per la reazione verso il basso.
5. Un'eventuale espansione futura richiederà una gru più grande?
Se la produzione può espandersi, è opportuno prevedere una maggiore capacità strutturale e di fondazione già in fase di progettazione iniziale. In progetti idonei, un modesto margine di sicurezza può semplificare notevolmente un futuro eventuale potenziamento della gru. La riserva necessaria dovrebbe essere calcolata anziché applicata come percentuale fissa senza previa verifica.
È possibile costruire la fabbrica ora e installare la gru in un secondo momento?
Sì, a condizione che l'edificio sia progettato per essere predisposto per le gru.
Il progetto originale deve includere i futuri carichi della gru su colonne, mensole, sistema di binari, controventature e fondazioni. La gru stessa può essere installata in un secondo momento, ma la capacità strutturale deve essere documentata nei disegni e nei calcoli di progetto.
Se non è stato previsto l'utilizzo di una gru, l'installazione dovrebbe iniziare con una valutazione strutturale, non con l'acquisto di una gru. Un ingegnere dovrebbe verificare le sezioni esistenti delle colonne, le fondazioni, l'altezza libera del tetto, il sistema di controventatura e i potenziali percorsi di carico.
A seconda della valutazione, le possibili soluzioni possono includere una gru leggera a sbalzo, il rinforzo strutturale, colonne gru indipendenti o una gru a portale mobile. Ogni opzione presenta dei limiti e deve essere verificata in base alle normative locali e alle effettive esigenze operative.
Come ZKHOIST coordina gru e strutture in acciaio
ZKHOIST produce sia gru a ponte che strutture in acciaio, con una capacità produttiva annua di circa 120.000 tonnellate di strutture in acciaio, 30.000 gru monotrave e oltre 12.000 gru bitrave.
I nostri team di progettazione di gru e strutture operano all'interno della stessa organizzazione. Una volta definiti i requisiti operativi, possono coordinare la selezione delle gru, i carichi sulle ruote, le sezioni delle colonne, le altezze delle mensole, le travi di scorrimento, le fondazioni e gli spazi liberi come un unico sistema.
La nostra serie di gru a ponte leggere QDX utilizza ottimizzazioni strutturali e materiali di qualità superiore per ridurre il peso proprio della gru rispetto a molti modelli convenzionali. Un peso proprio inferiore può ridurre i carichi sulle ruote e, in progetti idonei, diminuire le sollecitazioni su travi, colonne e fondazioni delle vie di corsa.
Abbiamo inoltre maturato oltre un decennio di esperienza nella progettazione di gru a basso ingombro in stile europeo. Una soluzione a basso ingombro non è automaticamente adatta a ogni progetto, ma può offrire risparmi significativi laddove l'altezza dell'edificio o lo spazio libero intorno al gancio siano fattori critici.
Tutti i risparmi dichiarati devono essere verificati per il progetto specifico. La configurazione della gru, il carico di lavoro, la disposizione strutturale, i prezzi locali dell'acciaio e le normative vigenti possono modificare sostanzialmente il risultato.
State progettando un nuovo stabilimento dotato di gru o state valutando un edificio esistente?
ZKHOIST può aiutarvi a valutare i requisiti di sollevamento, i parametri della gru, le interfacce strutturali e lo spazio libero disponibile prima che la selezione delle attrezzature e la costruzione siano definitive.
