LINEE VITA FLESSIBILI: Simulazioni numeriche del comportamento strutturale

Nel presente lavoro si riporta la simulazione numerica agli elementi finiti di una linea vita, classificata secondo la norma UNI EN 795 di tipo C, soggetta a carichi derivanti da caduta di operatori. Nella trattazione si presenteranno le simulazioni numeriche nel piano e in tridimensionale, effettuate tenendo in considerazione l'eventuale utilizzo di dissipatori di energia, l'eventuale pretensione iniziale e la disposizione variabile del carico, con conseguente valutazione della deformata e della reazione al vincolo fisso della copertura.

Introduzione
Attualmente l'installazione delle linee vita in coperture esistenti ed in edifici nuovi è un argomento molto sentito sia dai committenti sia dagli operatori che devono eseguire manutenzioni alla copertura. Si pensi all'aumento di operazioni di manutenzione che devono essere eseguite nelle coperture degli edifici, a seguito l'installazione di pannelli fotovoltaici per la produzione di energia elettrica; è consolidato ormai che la pulizia degli impianti deve essere eseguita con una frequenza minima di due volte all'anno per cui, in certi casi in cui non è possibile installare o arrivare con mezzi gommati, sono necessari dei dispositivi tali da permettere di svolgere i lavori di pulizia in piena sicurezza.
Anche nelle normali operazioni di pulizia di tetti, ripasso del manto di copertura, manutenzione di cornicioni ecc. la presenza di dispositivi anticaduta è di fondamentale importanza sia per gli abitanti sia per gli operatori.
La norma di riferimento per il dimensionamento delle linee vita è la UNI EN 795, la quale guida i progettisti al corretto calcolo dei dispositivi di ritegno da installarsi negli elementi edilizi di copertura. La classe C, in particolare, tratta i dispositivi flessibili, ovvero sistemi composti da ancoraggi ai supporti e linee di ancoraggio costituite da funi in acciaio.
La norma prescrive al progettista di calcolare i dispositivi di ancoraggio alla struttura edilizia attraverso l'installazione di tasselli per calcestruzzo, bulloni o viti da legno. La stessa comunque prescrive alcune regole da rispettare per il vero elemento di ritegno, ovvero la fune. Anche se tali verifiche vengono demandate al produttore del sistema di sicurezza, è interessante valutare l'effettivo comportamento di una fune soggetta ad una carico statico, capire l'andamento della freccia in casi particolari, ovvero in cui la direzione della forza è fuori piano rispetto alla normale deformazione. Si precisa che il calcolo condotto è di tipo statico in quanto la forza che eccita la fune viene applicata per un brevissimo arco di tempo.
Sebbene la fune sia a prima vista un elemento semplice, essa diventa un elemento particolare quando deve essere dimensionata, in quanto la rappresentazione matematica di tale struttura è alquanto complessa. Proprio per questo motivo, il calcolo e la capacità portante del cavo vengono demandati ai produttori, i quali attraverso prove di laboratorio e test numerici “convertono” un calcolo laborioso in tabelle dalla semplice consultazione e pronti all'uso.
In questo lavoro si pone l'attenzione sul “reale” comportamento della fune in condizioni statiche, valutando le varie caratteristiche attraverso la simulazione numerica al computer.



Sistema di sicurezza nel piano e fuori piano

ALL'INTERNO DELL'ARTICOLO INTEGRALE

  • Descrizione matematica della fune
  • Geometria iniziale
  • Simulazione numerica nel piano (2D)
  • Simulazione numerica nello spazio (3D)

L'Autore.  Ennio Casagrande: laureatosi in ingegneria civile presso l'Università degli Studi di Padova, si occupa di ingegneria civile con particolare interesse alla simulazione numerica in campo strutturale. Ha creato nel 2006 lo studio Casagrande ingegneria civile strutturale (www.gruppocasagrande.it).