Modellazione, analisi agli elementi finiti e verifica statica di un gancio secondo BS EN 13001-3-5

The goal of this report is to conduct the static verification of a hook for a truck crane, which lifts metal structures weighing 10000 kg, in accordance with the BS EN 13001-3-5 standard, based on its known dimensions and material properties. To carry out the verification in the most critical sections, it is necessary to determine the stress values in those areas. These values are first calculated using the standard’s formulae, which are based on curved beam theory, and then through a finite element analysis (FEA) of the three-dimensional model of the hook. The used programs are SolidWorks for the 3D modeling and SolidWorks Simulation for the finite element analysis. At the end of the development of both methods, the hook is found to meet the verification requirements (as all its critical sections are verified), using both the analytically calculated stresses and those obtained from the simulation. A comparison between the analytical and simulation results shows a percentage difference of 3,33% for the most critical section of the hook body and 7,88% for the critical section in the shank, demonstrating consistency between the two methods. However, for the critical section located beneath the hook seat, the value obtained from analytical calculations is more than twice that obtained from the finite element analysis, due to the challenges in applying a concentrated force accurately in the simulation.

L’obiettivo dell’elaborato è quello di condurre la verifica statica di un gancio per una gru da autocarro, che solleva strutture metalliche del peso di 10000 kg, secondo la norma BS EN 13001-3-5, conoscendo le sue dimensioni ed il materiale di cui è costituito. Al fine di condurre la verifica nelle sezioni più critiche è necessario conoscere i valori di tensioni presenti in tali zone, determinati dapprima mediante l’uso delle formule fornite dalla norma, che prevedono l’uso della teoria della trave curva, in seguito attraverso l’analisi agli elementi finiti del modello tridimensionale del gancio. Sono stati utilizzati il software di modellazione 3D SolidWorks e SolidWorks Simulation per l’analisi agli elementi finiti del modello precedentemente creato. Al termine dello sviluppo dei due metodi si nota che il gancio risulta verificato (in quanto lo è in ogni sua sezione) sia che vengano usate le tensioni calcolate, che le derivanti dalla simulazione. Applicando un confronto tra i risultati ottenuti analiticamente e quelli attraverso analisi agli elementi finiti si determina una variazione percentuale del 3,33% per la sezione più critica del corpo del gancio e del 7,88% per la sezione critica nel gambo, ossia due risultati che permettono di affermare la presenza di compatibilità tra i due metodi. Per quanto riguarda la sezione critica al di sotto della sede del gancio, il valore ottenuto dai calcoli analitici è più del doppio di quello determinato tramite analisi agli elementi finiti, a causa della difficoltà nell’applicazione di una forza concentrata nella simulazione.