Britlift: Perché la forza in un'imbracatura angolata è maggiore?

Perché la forza in un'imbracatura ad angolo è maggiore è stata una domanda che mi è stata posta diverse volte. Di conseguenza, e dopo un'assenza troppo lunga a causa di un'intensa stagione estiva presso Britlift, siamo finalmente tornati con un nuovo articolo. Sono molto grato per i feedback e le risposte che ricevo riguardo a questi articoli, che spesso mi danno idee per nuovi articoli. Oggi risponderò a una domanda che ho ricevuto dopo uno dei miei articoli precedenti.

Come sempre, cercherò di spiegare le risposte a queste domande utilizzando una terminologia comune e presentando le spiegazioni in un modo che spero sia accessibile a tutti. Questo non è un articolo scritto specificatamente per i progettisti e come tale ho volutamente evitato un linguaggio eccessivamente tecnico.

Questa volta stiamo esaminando una domanda che ho ricevuto da una connessione LinkedIn:

Conosceva le regole pratiche per tenere conto delle imbracature angolate, ma era alla ricerca di una spiegazione che non gli spiegasse solo come, ma anche perché.

Ho espresso la sua domanda come il problema di seguito e ho incluso un diagramma per rendere le cose più chiare:

Per comprendere questo problema, esaminiamo innanzitutto un lato del carico. Dai un'occhiata alla sezione seguente del diagramma della figura 1.

Nella figura 2, viene mostrata un'imbracatura a fune metallica collegata a un punto di sollevamento (o occhiello) tramite un grillo. L'imbracatura è collegata con un angolo di 50 gradi. La freccia blu mostra la trazione esercitata dal dispositivo di sollevamento e le frecce arancioni mostrano le forze risultanti nel carico.

L'entità (dimensioni) delle forze rappresentate dalle frecce arancioni dipende dalla forza rappresentata dalla freccia blu (la forza di trazione sull'imbracatura). Sono le componenti orizzontale e verticale della freccia blu e quanto più forte è la trazione sulla fionda, tanto maggiori saranno entrambe queste forze.

A meno che non si resista alle frecce arancioni (forze che passano nel carico), il carico si sposterà in quella direzione.

Consideriamo innanzitutto la freccia arancione verticale, questa forza vuole tirare il carico verso l'alto e sollevarlo da terra. Ovviamente la resistenza a questa forza è la gravità che agisce sulla massa del carico stesso. Se la trazione dell'imbracatura fosse sufficiente, la forza verticale sarà uguale alla forza opposta creata dalla gravità e dalla massa del carico e il carico verrà sollevato in aria.

La forza nella freccia arancione orizzontale viene creata perché la connessione dell'imbracatura è stata effettuata con un angolo, in questo caso di 50 gradi. Più questo angolo si avvicina a 0 gradi, maggiore sarà la forza in questa freccia. Proprio come la freccia verticale, è necessario resistere a questa forza altrimenti si verificherà un movimento.

Consideriamo l'intero diagramma con l'inclusione di alcune ulteriori frecce di forza.

Ora, nel diagramma completo (figura 3), possiamo vedere che alla forza rappresentata dalla freccia arancione orizzontale resiste la stessa forza creata all'altra estremità del carico. L'equilibrio di queste forze è fondamentale per la stabilità del carico quando è in aria.

Per questo esempio, supponiamo che il centro di gravità (CoG) sia centrale e che le forze orizzontali siano uguali, ciò significa che non dovrebbe verificarsi alcun movimento orizzontale. Sebbene il carico sia ora stabile orizzontalmente, il carico stesso viene ora spinto da ciascuna estremità ed è quindi in compressione (una forza di schiacciamento). Molti carichi avranno una forza sufficiente per affrontare questa compressione, ma altri no, è qui che tradizionalmente verrebbe utilizzata una trave di sollevamento o una trave di sollevamento.

Poiché la figura 2 rappresenta solo uno dei due tiranti mostrati nella figura 3, la forza verticale sarà pari alla metà della massa totale del carico – 10/2 = 5 tonnellate (la ripartizione del peso è 50/50 perché il CoG era specificato come centrale).

Affinché il carico possa essere sollevato, la freccia arancione verticale deve essere di almeno 5 tonnellate, poiché la freccia blu è responsabile di entrambe le frecce arancioni, la forza nell'imbracatura (freccia blu) sarà sempre superiore a 5 tonnellate.

Quindi sappiamo che la forza nell'imbracatura è superiore a 5 tonnellate, ma è superiore a 6,5 ​​tonnellate (la capacità del grillo e dell'imbracatura menzionate nella domanda)?