Progetto di una paratoia a settore di una diga ad Avignone, Francia

Una paratoia a settore viene utilizzata per regolare il flusso d'acqua tra il livello alto e basso della diga consentendo approvvigionamento idrico a valle della diga. Viene utilizzato un grande elemento in acciaio monolitico.

Tutta la paratoia è stata inizialmente progettata dal Gruppo Moscatelli, che ha fornito il file 3D del perno in formato STEP al AGICEA, il cliente di Dlubal Software.

Particolari tecnici e determinazione del carico di taglio

Ogni perno è costituito da una forcella (assemblaggio saldato a macchina) che include supporti guida in lega di bronzo-grafite sinterizzato. Questi cuscinetti consentono di far ruotare continuamente un asse di 200 mm di diametro senza lubrificazione aggiuntiva. Il giunto è costituito da una lega di acciaio inossidabile con forti proprietà del materiale (elevata elasticità e limite di rottura).

Per il perno, è stato determinato il carico di compressione idraulica da applicare all'asse centrale.

Un carico di 126 t corrispondente alla forza di taglio idraulica generata su uno dei due bracci rotanti è stato quindi applicato in RFEM, il software di analisi strutturale FEM. Il carico è stato convertito in una forza superficiale distribuita su metà dell'area dell'asse. La forza di taglio superficiale totale calcolata è stata di 13960 kN/m².

Verifica delle deformazioni

Dopo aver modellato l'assieme meccanico come un solido (elemento finito 3D), AGICEA ha riesaminato le deformazioni totali di ciascun sottogruppo, includendo:
• Cuscinetti in bronzo e grafite
• Asse centrale di 200 cm di diametro
• Forcella

Successivamente, sono state analizzate le tensioni equivalenti (Von Mises) per evitare picchi di tensione elevati. Questi valori sono stati confrontati con i valori limite ammissibili del materiale.

Verifica a fatica

È stato ulteriormente eseguito la verifica a fatica secondo EN 1993-1-9. AGICEA ha sviluppato una macro per trovare automaticamente le tensioni massime (tensioni equivalenti, di trazione e di taglio) in posizioni soggette a fessurazione. L'intero perno è stato verificato per 438.000 cicli, che corrisponde a un movimento all'ora durante tutto l'anno per un periodo di 50 anni.