WLL, coefficiente di sicurezza e carico di rottura: cosa dicono i numeri

La differenza tra carico massimo di lavoro, carico di prova e carico minimo di rottura, l'origine del coefficiente di sicurezza 5:1 e perché un grillo classificato in tonnellate non equivale a un grillo classificato in tonnellate-forza metriche.

Tre numeri compaiono sul materiale d'imbrago e nei cataloghi, e vengono regolarmente confusi: il carico massimo di lavoro, il carico di prova e il carico minimo di rottura. Sapere quale state guardando fa la differenza tra un attrezzaggio sicuro e uno sovraccarico.

I tre numeri

Termine	Significato
Carico massimo di lavoro (WLL)	Il carico massimo che l'articolo è progettato per sopportare in servizio normale. È il numero con cui si lavora: ogni calcolo, ogni piano di sollevamento, ogni selezione.
Carico di prova	Un carico di collaudo applicato in fabbrica per verificare l'articolo; è superiore al WLL ma ben inferiore alla rottura. Per molti componenti di sollevamento vale 2-2,5 volte il WLL.
Carico minimo di rottura (MBL / MBS)	Il carico al quale l'articolo si rompe. È un risultato di laboratorio, mai un numero di lavoro: dimensionare su di esso non lascia alcun margine.

Da dove viene il coefficiente 5:1

Il coefficiente di sicurezza è il rapporto tra il carico minimo di rottura e il carico massimo di lavoro. Un coefficiente di sicurezza di 5:1 significa che l'articolo dovrebbe rompersi a circa cinque volte il carico per il quale è classificato in servizio.

Numeri pubblicati per componenti correnti: tutti i ganci ad occhio in acciaio al carbonio hanno un coefficiente di sicurezza di 5:1; i ganci ad occhio in acciaio legato da 1 t a 22 t sono a 5:1, e da 30 t a 60 t a 4,5:1. Le imbragature in fune d'acciaio devono avere un coefficiente di sicurezza di 5.

Questo margine non è una capacità disponibile da consumare. Esiste per assorbire ciò che un calcolo non può cogliere con precisione: effetti dinamici, leggeri carichi angolari, usura, dispersione di fabbricazione e l'urto imprevisto occasionale.

Perché la capacità nominale cala con l'angolo

Una capacità nominale data per una trazione rettilinea non si mantiene automaticamente in angolo. Quando la trazione si discosta dalla direzione di classificazione, la capacità cala: nel caso del carico laterale di un grillo, le pubblicazioni indicano una riduzione della metà o più.

Ecco perché i bulloni ad occhio DIN 580 e i dadi ad occhio DIN 582 pubblicano tre valori — F1, F2 e F3 — invece di uno solo: la capacità dipende dalla direzione della trazione rispetto al piano dell'occhio.

Unità: le tonnellate e cosa significano

Un grillo marcato «WLL 2 t» è classificato per due tonnellate metriche di forza, ovvero circa 19,6 kN. I cataloghi che danno valori in chilonewton esprimono la stessa grandezza in un'altra unità; 10 N valgono circa 1 kgf, il che spiega perché 2 300 N corrispondano a circa 234 kg.

Quando confrontate le tabelle di due fornitori, verificate prima l'unità. Un numero in libbre e un numero in chilogrammi si somigliano nelle piccole dimensioni e divergono rapidamente oltre.

Regole pratiche

Lavorate con il WLL, mai con il carico di rottura.
Dimensionate il componente per il carico totale nel punto di connessione, effetto degli angoli compreso — e non per la capacità di un singolo ramo d'imbragatura.
Se la marcatura è illeggibile, la capacità nominale è sconosciuta. Trattate il pezzo come non classificato.
Quando un componente sarà esposto a vibrazioni, rotazione o a un'installazione di lungo termine, scegliete la variante con bloccaggio meccanico anziché la più comoda.

Fonti: specifiche pubblicate dei ganci ad occhio Crosby L-320 / L-320N (dichiarazioni di coefficiente di sicurezza e di carico di prova); WAC 296-155-33805 dello Stato di Washington (coefficiente di sicurezza di 5 per le imbragature in fune d'acciaio); schede normative Ganter Norm, JW Winco e Mädler su DIN 580 / DIN 582 (classificazione direzionale F1/F2/F3).

Coefficiente di progetto per tipo di componente

Il coefficiente di progetto non è lo stesso numero per tutto. Questi sono i minimi pubblicati — quando un valore differisce tra il sistema americano e quello europeo, si indicano entrambi anziché presentarne uno come corretto.

Componente	ASME (USA)	Europeo	Nota
Imbragature in fune d'acciaio	5:1	EN 1492 / EN 13411	ASME B30.9 richiede 5:1. Le capacità indicate per le imbragature si basano su questo dato.
Imbragature piane sintetiche	5:1	EN 1492	ASME B30.9 richiede 5:1. Le imbragature tonde in poliestere hanno lo stesso valore.
Imbragature tonde sintetiche	5:1	EN 1492	Come sopra. Tieni conto anche del coefficiente del 75 % per l'imbragatura a strozzo indicato più sotto.
Imbragature in catena in acciaio legato	4:1	EN 818	ASME B30.9 richiede 4:1 — è l'unico componente di sartiame comune che scende sotto 5.
Grilli da sartiame	4:1 minimo (B30.26)	6:1 (EN 13889 qualità 6)	Le fonti differiscono, e la differenza è reale: ASME B30.26 fissa 4:1 come minimo, mentre le grilli di qualità 6 secondo EN 13889, come Crosby G-209 / G-210, sono pubblicate a 6:1. Il valore del certificato del prodotto concreto prevale sempre.
Ganci di sollevamento e di carico	4:1 minimo (B30.10)	secondo la norma del prodotto	ASME B30.10 fissa 4:1 come minimo. Molte tabelle di ganci pubblicate lo superano — i ganci ad occhio Crosby sono di norma a 5:1, e le esecuzioni in acciaio legato di taglia maggiore ridiscendono.
Bulloni ad occhio di sollevamento	5:1 (B30.26)	DIN 580 / DIN 582, secondo la direzione	DIN 580 e DIN 582 indicano tre valori direzionali (F1 / F2 / F3) invece di uno solo, perché la capacità dipende dall'angolo tra la direzione della trazione e il piano dell'occhio.
Sollevamento di persone (qualsiasi componente)	—	secondo la legislazione nazionale	Il sollevamento di persone esce dal campo delle norme generali di sartiame e rientra nella legislazione nazionale. Non dare per scontato che una classificazione generale di sartiame lo copra.

Fonti: ASME B30.9 (imbragature), ASME B30.10 (ganci), ASME B30.26 (accessori di sartiame), EN 13889:2003+A1:2008 (Grilli di grado 6), DIN 580 / DIN 582 (bulloni ad occhio direzionali). Quando il vostro contratto o la normativa del paese di destinazione lo disciplinano, è quello strumento a fare fede — non questa tabella.

Anche il tipo di imbragatura cambia la portata

Prima di applicare uno dei coefficienti sopra indicati, bisogna definire il modo in cui è realizzata l'imbragatura. Un'imbragatura a cesto e un'imbragatura a strozzo non partono dallo stesso numero, e la differenza non è un dettaglio.

Modo di imbrago	Base della portata	Perché
Imbragatura verticale	100 %	Un capo dritto verso l'alto. La capacità dell'etichetta si applica direttamente.
Imbragatura a cesto (doppia)	200 %	Entrambe le estremità dell'imbragatura portano il carico. Riduzione per sin(angolo) sotto i 90°, e in aggiunta per la perdita di flessione D/d.
Imbragatura a strozzo	75 %	L'imbragatura si stringe sul carico. La riduzione corrisponde alla tensione di flessione nel punto di strozzo — spesso dimenticata.
Imbragatura a quattro capi	da valutare come tre capi	I quattro capi ripartiscono raramente il carico in modo uniforme. Salvo verifica della coplanarità dei punti di ancoraggio, bisogna supporre che soltanto due capi portino realmente.
Imbragatura a due capi	2 × capo singolo, ridotto per l'angolo	Appena i capi non sono verticali, ciascuno porta più della metà del carico.

Fonte: coefficienti di imbragatura e regole di portata multi-braccio dell'ASME B30.9.

Tabella degli angoli di imbragatura

È il calcolo che gli acquirenti vogliono più spesso a portata di mano. Il coefficiente è il seno dell'angolo misurato dall'orizzontale — notate bene questo verso, perché lo stesso sollevamento descritto dalla verticale dà un numero diverso.

Angolo dall'orizzontale	Condizione	Fattore (sen)	Portata conservata	Aumento del carico
90°	Verticale — caso di riferimento	1,000	100 %	1,00×
75°	Inclinato, manovra agevole	0,966	97 %	1,04×
60°	Minimo raccomandato da ASME B30.9 per i sollevamenti standard	0,866	87 %	1,16×
45°	Al di sotto, la perdita aumenta rapidamente	0,707	71 %	1,41×
30°	Sono richiesti una revisione tecnica e un piano di sollevamento approvato	0,500	50 %	2,00×
Meno di 30°	Da non usare per i sollevamenti standard	meno di 0,500	meno del 50 %	più di 2,00×

Istruzioni per l'uso: la capacità dell'etichetta presuppone un capo verticale. Prima di confrontarla con la quota di carico che il capo riprende, moltiplica la capacità nominale per capo per il coefficiente corrispondente all'angolo reale. Misura l'angolo dall'orizzontale, non dalla verticale — lo stesso sollevamento descritto nell'altro modo dà 30° o 60°, e tra le due letture c'è un fattore due. Se i capi non sono alla stessa altezza, usa l'angolo più piccolo dell'insieme.

D/d: quanto costa piegare attorno a un perno o a un bordo

Un'imbragatura che si piega attorno al perno di una grillo, all'arco di un gancio o a un bordo tagliente conserva solo una parte della resistenza da catalogo. Il rapporto D/d indica quale parte.

Rapporto D/d	Efficienza	In pratica
1:1	50 %	Flessione attorno a un oggetto del suo stesso diametro. Metà della resistenza è perduta.
2:1	65 %	Attorno a un perno del doppio del diametro dell'imbragatura. La flessione resta severa.
4:1	75 %	Frequente in pratica — un quarto della resistenza è ancora perso.
6:1	83 %	Un minimo ragionevole di lavoro per il fune d'acciaio.
10:1	90 %	Flessione morbida.
20:1	95 %	Il valore su cui si basano la maggior parte delle capacità a cesto dei cataloghi.
25:1	96 %	Oltre, nessuna correzione è necessaria per la maggior parte degli usi da catalogo.
40:1 e oltre	100 %	Perdita trascurabile.

Cosa sono D e d: D è il diametro di ciò attorno a cui l'imbragatura si piega — il perno di una grillo, l'arco di un gancio, un bordo duro del carico. d è il diametro dell'imbragatura stessa. Il rapporto determina quanta resistenza la flessione costa. Su un bordo duro, prendi il doppio del raggio del bordo, e non lo spessore del bordo. Le imbragature in catena non usano questa tabella — le catene di qualità 80/100 hanno le proprie regole per accessori e bordi; attieniti ai dati del produttore della catena. I grafici del produttore prevalono sempre su qualsiasi tabella generale, perché la costruzione del fune influisce sul risultato.

Quattro sigle da conoscere

Compaino nelle specifiche e nelle e-mail degli acquirenti più spesso di tutti gli altri, e si leggono facilmente senza che ci si fermi. Due di essi non sono trattati nella nostra pagina del glossario.

Termine	Significato	Da dove viene
MRC — capacità nominale del produttore	Il carico che il produttore dichiara che l'elemento può sostenere in condizioni di prova determinate. Comune nella pratica europea e sempre più usato nelle specifiche britanniche e del Commonwealth.	Differisce dal WLL in quanto descrive un valore provato in condizioni dichiarate, e non un limite generale d'uso. Quando un contratto menziona la MRC, è questa definizione che si applica.
PBF — rapporto del carico di prova	Il multiplo del WLL al quale l'elemento è sottoposto alla prova in fabbrica.	Di norma 2 a 2,5 per i componenti di sollevamento. È un carico di prova di fabbricazione, non un valore d'uso, e mai un carico di lavoro.
DR — rapporto di progettazione	Il rapporto tra il carico minimo di rottura e il carico massimo di lavoro. È la stessa grandezza del coefficiente di sicurezza; alcuni documenti europei lo chiamano DR.	DR = MBL / WLL, espresso nella forma 5:1, 6:1, ecc.
Carico di prova	La forza, in kN, applicata durante una prova di carico.	Si usa nei certificati dove è richiesta una forza in newton piuttosto che una massa.

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