Dimensionamento telaio

Buonasera ragazzi, sono nuovo nel forum e sono uno studente alle prime armi di ingegneria ed ho delle difficoltà su un dimensionamento da fare in un progetto.
Devo verificare se il telaio da me realizzato, noti gli ingombri, riesce a sostenere 2 persone con un peso di circa 80 kg; tuttavia non riesco a capire come applicare i carichi per effettaure una simulazione quanto più reale possibile. Allego un immagine della struttura e ringrazio in anticipo tutti coloro che risponderanno.
Inoltre, in virtù di come applicare i carichi poi volevo confrontarmi anche su come schematizzare la struttura per un confronto analitico.
Nella prima foto mancano una piastra superiore di 3 mm e dei piedi di livellamento nella parte inferiore che è possibile visualizzare nella seconda foto. Ovviamente per un'analisi del telaio i vincoli di fissaggio sopo su tutti i tubolari fuori piano.
Con Inventor mi consigliate l'analisi IFA?
Anche se facendola partire mi dava dei problemi sul modulo di rigidezza torsionale per i tubolari 40x40x2 dovuti al minimo spessore e penso sia influente per l'analisi.

Ringrazio nuovamente tutti e mi scuso nel caso in cui la domanda può risultare banale per alcuni..

Tu pensi che noi abbiamo capito?
Inizia a mettere il tuo oggetto posizionato nel mondo con un pavimento. Poi pensa a dove appoggia e poi ci metti due forze puntiformi o si un'area limitata come carico distribuito e calcoli.
La struttura è simmetrica quindi usala questa proprietà. Avrai fatto scienza delle costruzioni?
Poi un bel FEM.
A livello scolastico ne cresce.

Non ho mai avuto la possibilità di utilizzare il FEM nè sono un ingegnere, però di solito quando ho disegnato telai saldati sottoposti a sollecitazioni rilevanti mettevo sempre delle nervature in corrispondenza dell'unione tra due tubolari,può essere un pezzo dello stesso tubolare tagliato a 45°, altrimenti se metti il classico piatto triangolare ti consiglio di saldarlo, non come la classica nervatura a metà dell'altezza ma vicino ad uno dei due bordi in modo tale che possa spingere dove c'è materiale più resistente.

Da quanto ho capito:

• questa è una passerella.
• Sotto ogni quota da 60mm c'è un piede di livellamento.
• Sopra al telaio presumo ci sia una lamiera che consenta di camminare sopra alla struttura.

Se è cosi, io metterei un vincolo a incastro nei fori dei piedi di livellamento e caricherei la struttura con un carico distribuito sui tubolari laterali e dove vi siano anche trasversali corrispondente al peso di una persona su un area di 0.5m^2, se possibile non statico ma pulsante, per simulare la camminata.
Lo applicherei a uno delle estremità e poi lo traslerei in avanti di 0.4m^2 fino alla fine della passerella.
Essendo pero il telaio suddiviso in parti uguali basterebbe analizzare solamente la prima e la seconda divisione, le altre dovrebbero comportarsi in maniera identica alle prime due.

Più del telaio, potresti dover verificare la lamiera di copertura, perchè se hai intenzione di utilizzare un mandorlato di alluminio, ti posso garantire per esperienza che con un traverso ogni 600mm non si ha una bella sensazione quando carichi il perso nella parte non sostenuta.
Quando facevo dei soppalchi mettevo un rinforzo di lamiera piegata circa ogni 300mm.

meccanicamg ha detto:

Tu pensi che noi abbiamo capito?
Inizia a mettere il tuo oggetto posizionato nel mondo con un pavimento. Poi pensa a dove appoggia e poi ci metti due forze puntiformi o si un'area limitata come carico distribuito e calcoli.
La struttura è simmetrica quindi usala questa proprietà. Avrai fatto scienza delle costruzioni?
Poi un bel FEM.
A livello scolastico ne cresce.

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Ringrazio tutti per le risposte. Ho fatto questa bozza, in foto, per farvi capire meglio il problema in quanto mi sono accorto che l'avevo spiegato male.
In questo caso ho applicato una forza di 1500N su tutta la lamiera quindi, per come ragiona il software dovrebbe essere un carico distribuito su tutta la lamiera di 1500 N ma non riesco a vederlo come un caso reale, ovvero i carichi che si manifestano durante la camminata, e questo era il consiglio che chiedevo.. ovviamete ho messo gli incastri sulla base dei piedi di livellamento ma per semplificare l'analisi li toglierò e vincolerò direttamente il telaio o il piatto col foro filettato.

Mariofoll83 ha detto:

Da quanto ho capito:

• questa è una passerella.
• Sotto ogni quota da 60mm c'è un piede di livellamento.
• Sopra al telaio presumo ci sia una lamiera che consenta di camminare sopra alla struttura.

Se è cosi, io metterei un vincolo a incastro nei fori dei piedi di livellamento e caricherei la struttura con un carico distribuito sui tubolari laterali e dove vi siano anche trasversali corrispondente al peso di una persona su un area di 0.5m^2, se possibile non statico ma pulsante, per simulare la camminata.
Lo applicherei a uno delle estremità e poi lo traslerei in avanti di 0.4m^2 fino alla fine della passerella.
Essendo pero il telaio suddiviso in parti uguali basterebbe analizzare solamente la prima e la seconda divisione, le altre dovrebbero comportarsi in maniera identica alle prime due.

Più del telaio, potresti dover verificare la lamiera di copertura, perchè se hai intenzione di utilizzare un mandorlato di alluminio, ti posso garantire per esperienza che con un traverso ogni 600mm non si ha una bella sensazione quando carichi il perso nella parte non sostenuta.
Quando facevo dei soppalchi mettevo un rinforzo di lamiera piegata circa ogni 300mm.

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Si, mi trovo con lo studiare la struttura sono nelle prime due divisioni, io stavo cercando di presentare il problema nel suo complesso per il dubbio che avevo sui carichi. Dunque mi consigli di applicare una forza sulla faccia sia del tubo trasversale che di quello longitudinale (che il software vede come una forza applicata su tutta la faccia). Quando dici "lo traslerei in avanti" cosa intendi? Grazie mille per la risposta.

Anche io sono d'accordo con te che è necessario verificare principalmente la lamiera ed è anche qui che nascono i miei dubbi..cosa succede se il carico è proprio nella mezzeria dei due rinforzi trasversali? Questa era l'analisi interesssante secondo me..
Comunque si, ho intenzione di usare una lamiera bugnata.

Io ancora non ho capito bene come opera il software Inventor per l'analisi FEM; se applico una forza su una faccia lui la colloca in mezzeria ma la forza è applicata costantemente su tutta la faccia, invece se in fase dei modellazione inserisco nel componente un punto, e applico la forza, la forza è una forza concentrata, dovrebbe essere così se potete confermarmi per una maggior sicurezza.

Mariofoll83 ha detto:

Da quanto ho capito:

• questa è una passerella.
• Sotto ogni quota da 60mm c'è un piede di livellamento.
• Sopra al telaio presumo ci sia una lamiera che consenta di camminare sopra alla struttura.

Se è cosi, io metterei un vincolo a incastro nei fori dei piedi di livellamento e caricherei la struttura con un carico distribuito sui tubolari laterali e dove vi siano anche trasversali corrispondente al peso di una persona su un area di 0.5m^2, se possibile non statico ma pulsante, per simulare la camminata.
Lo applicherei a uno delle estremità e poi lo traslerei in avanti di 0.4m^2 fino alla fine della passerella.
Essendo pero il telaio suddiviso in parti uguali basterebbe analizzare solamente la prima e la seconda divisione, le altre dovrebbero comportarsi in maniera identica alle prime due.

Più del telaio, potresti dover verificare la lamiera di copertura, perchè se hai intenzione di utilizzare un mandorlato di alluminio, ti posso garantire per esperienza che con un traverso ogni 600mm non si ha una bella sensazione quando carichi il perso nella parte non sostenuta.
Quando facevo dei soppalchi mettevo un rinforzo di lamiera piegata circa ogni 300mm.

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Mi scuso con le molteplici domande ma la tua risposta mi è stata molto utile e mi ha aperto a ragionamenti. L'analisi più importante da fare è, come abbiamo detto, la valutazione dello spostamento della lamiera quando il carico è applicato nella parte di lamiera non sostenuta dai rinforzi inferiori quindi a questo punto io posso anche considerare una sola divisione, quindi il modulo che si ripete, e vado ad applicare un carico distribuito (la forza e poi definisco un'area pari ad un'area di 4 piedi, 2 persone) e vado a valutare lo spostamento; mi sembra corretto così per la valutazione dello spostamento della lamiera. Dal punto di vista statico ovviamente posso vedere il tutto come una trave appoggiata-appoggiata con spostamento massimo ovviamente al centro; l'unico mio dubbio è proprio se è possibile fare una semplificazione della struttur in questo modo essendo la lamiera unica.

Purtroppo non sono pratico di inventor, io uso solidworks.
Probabilmente il softwere non opera in ambito di assieme (potrebbe essere una castroneria...),
quindi dividi l'analisi sui singoli particolari, disponendo le forze come si scaricherebbero se le parti fossero montate.

AnielloFu ha detto:

i, mi trovo con lo studiare la struttura sono nelle prime due divisioni, io stavo cercando di presentare il problema nel suo complesso per il dubbio che avevo sui carichi. Dunque mi consigli di applicare una forza sulla faccia sia del tubo trasversale che di quello longitudinale (che il software vede come una forza applicata su tutta la faccia). Quando dici "lo traslerei in avanti" cosa intendi? Grazie mille per la risposta.

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Dato che la struttura risponderà in maniera diversa nel primo tratto, rispetto al secondo, io caricherei appunto un'area iniziale con il carico massimo, e nella prima simulazione terrei il carico all'inizio della struttura, nella seconda analisi lo traslerei avanti di 0.4 m, così da vedere la differenza di sollecitazioni.
Nel primo tratto avrai il tubolare su tre lati, mentre traslando avanti ti troveresti con solamente i due tubi laterali.

AnielloFu ha detto:

Anche io sono d'accordo con te che è necessario verificare principalmente la lamiera ed è anche qui che nascono i miei dubbi..cosa succede se il carico è proprio nella mezzeria dei due rinforzi trasversali? Questa era l'analisi interesssante secondo me..
Comunque si, ho intenzione di usare una lamiera bugnata.

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Io disegnerei la lamiera, farei un'estrusione di 0.01mm ricalcando il profilo del tubolare e vi applicherei un vincolo, o farei i fori dei rivetti e applicherei lì il vincolo simulando l'appoggio dello spigolo del tubolare.
Poi caricherei una forza adeguata localizzata, o un carico distribuito su un'area di dimensioni adeguate al centro della parte non sorretta della passerella per stimare la deformazione.

AnielloFu ha detto:

Io ancora non ho capito bene come opera il software Inventor per l'analisi FEM; se applico una forza su una faccia lui la colloca in mezzeria ma la forza è applicata costantemente su tutta la faccia, invece se in fase dei modellazione inserisco nel componente un punto, e applico la forza, la forza è una forza concentrata, dovrebbe essere così se potete confermarmi per una maggior sicurezza.

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Il softwere la colloca secondo le impostazioni di defoult.
Solitamente, o almeno solidworks lo ha, ci sono dei tutorial preinstallati nel programma, basta seguirli per apprendere le nozioni base di utilizzo e settaggio dei parametri.
Altrimenti su youtube dovresti trovare qualche tutorial.

AnielloFu ha detto:

Mi scuso con le molteplici domande ma la tua risposta mi è stata molto utile e mi ha aperto a ragionamenti

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Ovviamente la base di tutto è sempre il ragionamento e il buon senso, bisogna sempre guardare con occhio critico i risultati ottenuti per cercare di capire se possono essere attendibili.

E vanno anche controllate le impostazioni dei materiali, a me personalmente è capitato di sentire che le simulazioni su alcuni pezzi fatti da colleghi erano errate e che il softwere non funzionava.
Controllandole mi sono accorto che le forze di resistenza a trazione, compressone ecc.. inserite nei parametri dei materiali erano in Kilo pascal anzichè in Mega Pascal, poi certo che c'erano gli alberi che si piegavano come liquirizie.....

Mariofoll83 ha detto:

Purtroppo non sono pratico di inventor, io uso solidworks.
Probabilmente il softwere non opera in ambito di assieme (potrebbe essere una castroneria...),
quindi dividi l'analisi sui singoli particolari, disponendo le forze come si scaricherebbero se le parti fossero montate.

Dato che la struttura risponderà in maniera diversa nel primo tratto, rispetto al secondo, io caricherei appunto un'area iniziale con il carico massimo, e nella prima simulazione terrei il carico all'inizio della struttura, nella seconda analisi lo traslerei avanti di 0.4 m, così da vedere la differenza di sollecitazioni.
Nel primo tratto avrai il tubolare su tre lati, mentre traslando avanti ti troveresti con solamente i due tubi laterali.


Io disegnerei la lamiera, farei un'estrusione di 0.01mm ricalcando il profilo del tubolare e vi applicherei un vincolo, o farei i fori dei rivetti e applicherei lì il vincolo e simulerei l'appoggio dello spigolo del tubolare.
Poi caricherei una forza adeguata localizzata, o un carico distribuito su un'area di dimensioni adeguate al centro della parte non sorretta della passerella per stimare la deformazione.

Il softwere la colloca secondo le impostazioni di defoult.
Solitamente, o almeno solidworks lo ha, ci sono dei tutorial preinstallati nel programma, basta seguirli per apprendere le nozioni base di utilizzo e settaggio dei parametri.
Altrimenti su youtube dovresti trovare qualche tutorial.

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Inventor come Solidworks consente di fare analisi Fem anche sugli assiemi e non solo sulle singole parti.
Secondo lei, per andare a studiare lo spostamento della lamiera nella condizione peggiore possibile (carico distribuito applicato su un'area concentrata nella parte centrale non sorretta), posso considerare un'unica divisione delle passerelle?
Perchè il mio dubbio era questo, se era possibie considerare un'unica divisione della passerella e fare lì le analisi.


Grazie per le spiegazioni.

AnielloFu ha detto:

Secondo lei, per andare a studiare lo spostamento della lamiera nella condizione peggiore possibile (carico distribuito applicato su un'area concentrata nella parte centrale non sorretta), posso considerare un'unica divisione delle passerelle?
Perchè il mio dubbio era questo, se era possibie considerare un'unica divisione della passerella e fare lì le analisi.

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Considerando che sicuramente la parte maggiormente deformata dal carico sarà il centro non sorretto della divisione direi di sì, ma io prenderei uno dei lati più estereni della struttura.
Questo perchè se la lamiera corre in un unico pezzo dall'inizio alla fine della passerella, sicuramente le zone delle divisioni centrali si deformeranno meno a causa dei lembi non caricati che sono a destra e a sinistra della zona.
Mentre le parti iniziali avendo "tre lati liberi" dovrebbero flettere maggiormente.
Era per questo che avevo scritto di far traslare il carico in avanti in più simulazioni.
E ti consiglio di farlo, in modo da acquisire esperienza sul comportamento dei materiali e con il softwere.

Mariofoll83 ha detto:

Considerando che sicuramente la parte maggiormente deformata dal carico sarà il centro non sorretto della divisione direi di sì, ma io prenderei uno dei lati più estereni della struttura.
Questo perchè se la lamiera corre in un unico pezzo dall'inizio alla fine della passerella, sicuramente le zone delle divisioni centrali si deformeranno meno a causa dei lembi non caricati che sono a destra e a sinistra della zona.
Mentre le parti iniziali avendo "tre lati liberi" dovrebbero flettere maggiormente.
Era per questo che avevo scritto di far traslare il carico in avanti in più simulazioni.
E ti consiglio di farlo, in modo da acquisire esperienza sul comportamento dei materiali e con il softwere.

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Purtroppo Inventor non mi consente di far avanzare il carico ma dovrei farlo manualmente cambiando di volta in volta le aree di applicazione.

Allego un immagine; da come mi sembrava di capire, vado a ridurre la struttura complessiva andando a prendere solo le prime due divisioni (cerchio blu) e vado ad applicare una forza distribuita nell'area verde per simulare il peso dell'operatore in quella zona.
Si trova oppure ho inteso male? Perchè non mi è chiaro "tre lati liberi"..

Inoltre, se invece di prendere "due quadrati" ne prendo 1 e applico la stessa forza (riquadro verde) potrebbe andare bene uguale?

AnielloFu ha detto:

Purtroppo Inventor non mi consente di far avanzare il carico ma dovrei farlo manualmente cambiando di volta in volta le aree di applicazione

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Esatto, solitamente non si può fare in automatico con questi softwere.
Comunque anche se lo devi fare a mano è una cosa abbastanza rapida.

AnielloFu ha detto:

Inoltre, se invece di prendere "due quadrati" ne prendo 1 e applico la stessa forza (riquadro verde) potrebbe andare bene uguale?

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E' corretto in questo modo.
Se prendi 2 riquadri c'è il traverso in mezzo e la flessione sarà quasi inesistente.
Quindi riquadro verde, non blu.

Mariofoll83 ha detto:

Esatto, solitamente non si può fare in automatico con questi softwere.
Comunque anche se lo devi fare a mano è una cosa abbastanza rapida.


E' corretto in questo modo.
Se prendi 2 riquadri c'è il traverso in mezzo e la flessione sarà quasi inesistente.
Quindi riquadro verde, non blu.

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Buongiorno, tuttavia andando a prendere una sola divisione (foto in allegato), secondo me non si rispecchia la condizione reale appunto perchè c'è anche la traversa. Io avevo pensato di prendere tutto il primo quadrato e di simularlo così.

Tuttavia, @meccanicamg tu cosa ne pensi se hai possibilità d rispondere? Ve ne sarei grato.
Ho visto che in una discussione passata @biz ha analizzato una casistica così ma purtroppo non rispecchia il mio caso e la mia problematica su come schematizzare la struttura per avere una simulazione quanto più reale possibile.
Grazie a tutti per l'attenzione nonostante sia nuovo e sono in difficoltà.

Il caso peggiore è quando i due operatori si mettono a saltellare sulla struttura, naturalmente nella posizione centrale (se la struttura è lunga l a l/2). Prendi un'area limitata, diciamo da 500x500 e facci saltare i tuoi operatori. Certo, ciò richiede un'analisi dinamica, ma per cominciare fai un'analisi statica.

biz ha detto:

Il caso peggiore è quando i due operatori si mettono a saltellare sulla struttura, naturalmente nella posizione centrale (se la struttura è lunga l a l/2). Prendi un'area limitata, diciamo da 500x500 e facci saltare i tuoi operatori. Certo, ciò richiede un'analisi dinamica, ma per cominciare fai un'analisi statica.

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Buongiorno @biz e grazie per la risposta. Sono d'accordo con la tua considerazione quindi il tuo consiglio è quello di andare a studiare l'intera struttura complessiva applicando su un'area una forza costante senza considerare eventali ipotesi di simmetria (struttura a metà o una singola divisione).
Inoltre volevo chiederti, dal punto di vista statico, scienza delle costruzioni, come faccio a schematizzare questo carico sui tubolari longitudinali e trasversali? Come si distribuisce questo carico sul telaio?

AnielloFu ha detto:

Buongiorno, tuttavia andando a prendere una sola divisione (foto in allegato), secondo me non si rispecchia la condizione reale appunto perchè c'è anche la traversa. Io avevo pensato di prendere tutto il primo quadrato e di simularlo così.

Tuttavia, @meccanicamg tu cosa ne pensi se hai possibilità d rispondere? Ve ne sarei grato.
Ho visto che in una discussione passata @biz ha analizzato una casistica così ma purtroppo non rispecchia il mio caso e la mia problematica su come schematizzare la struttura per avere una simulazione quanto più reale possibile.
Grazie a tutti per l'attenzione nonostante sia nuovo e sono in difficoltà.

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Per come posso aver visto velocemente il disegno tuo, c'è una struttura fatta da 4 tubi che si ripete. Direi che con scienza delle costruzioni si può analizzare la travatura a traliccio così com'è intera nelle due direzioni. Tu hai i piedini per ogni cella quadrata, quindi studi quella fetta di struttura.

Se su ogni quadrato ci sono 1o 2 persone ci metti il carico e fai lo studio.
Se vuoi analizzare anche il comportamento della lamiera ti consiglio di usare qualche libro specifico come il Roark's formulas for stress and strain.

AnielloFu ha detto:

Buongiorno, tuttavia andando a prendere una sola divisione (foto in allegato), secondo me non si rispecchia la condizione reale appunto perchè c'è anche la traversa. Io avevo pensato di prendere tutto il primo quadrato e di simularlo così.

Tuttavia, @meccanicamg tu cosa ne pensi se hai possibilità d rispondere? Ve ne sarei grato.
Ho visto che in una discussione passata @biz ha analizzato una casistica così ma purtroppo non rispecchia il mio caso e la mia problematica su come schematizzare la struttura per avere una simulazione quanto più reale possibile.
Grazie a tutti per l'attenzione nonostante sia nuovo e sono in difficoltà.

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Ma se il problema è fare il FEM, è diverso. Prendi due aree sulla lamiera e dividi la superficie.
Un piedino lo metti incastrato a terra (per forza di cose altrimenti è labile) e tutti gli altri piedini hanno solo reazione a terra. Eviterei studi tipo trave per il FEM e farei la mesh solida per tutto il telaio. Metterei le due forze da 80kg dove servono e lancerei il solutore.
Questo con qualunque FEM.

Con alcuni programmi è possibile analizzare il contatto con il terreno ma a parte le interazioni innumerevoli, se non impostato correttamente, escono di quei numeri stravaganti.

meccanicamg ha detto:

Ma se il problema è fare il FEM, è diverso. Prendi due aree sulla lamiera e dividi la superficie.
Un piedino lo metti incastrato a terra (per forza di cose altrimenti è labile) e tutti gli altri piedini hanno solo reazione a terra. Eviterei studi tipo trave per il FEM e farei la mesh solida per tutto il telaio. Metterei le due forze da 80kg dove servono e lancerei il solutore.
Questo con qualunque FEM.

Con alcuni programmi è possibile analizzare il contatto con il terreno ma a parte le interazioni innumerevoli, se non impostato correttamente, escono di quei numeri stravaganti.

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Ok, grazie per le info. Quindi, come vincolo di fissaggio non devo andare a vincolare tutti i piedini che toccano terra? Come mai?
Inoltre, da quello che ho capito, posso studiare, secondo lei, anche un solo quadrato e non la struttura nel suo complesso con un carico distribuito applicato intorno alla mezzeria?