Grandezza consapevole

Movimentazione Industriale e Portuale

Grandezza consapevole

GLI OPERATORI E I PROPRIETARI DI TERMINALI CERCANO SEMPRE PIÙ DI AUMENTARE LE DIMENSIONI DELLE LORO GRU PER CONTAINER SU BANCHINA E QUESTA DINAMICA PRESENTA UNA SERIE DI SFIDE CHE DEVONO ESSERE INTRAPRESE CON MEDITATA COMPETENZA. COME QUELLA DI CONSIDERARE L'INCREMENTO DEI CARICHI-RUOTA, SECONDO LE OCULATE CONSIDERAZIONI TECNICHE DI RICHARD PHILLIPS, INGEGNERE MECCANICO DI CASPER, PHILLIPS & ASSOCIATES INC. (CP&A)

Fin dalle origini del moderno traffico portuale, il progresso dell'industria delle gru per container è sempre stato in crescita spinta, sotto molti aspetti. Considerando gli enormi costi di investimento, uno dei cambiamenti più sorprendenti ha riguardato l’aumento dimensionale delle attrezzature e delle strutture di sollevamento, senza limiti di sviluppo. Le gru per container hanno tenuto il passo con le dimensioni crescenti delle navi, aumentando portata, altezza e capacità di sollevamento. È evidente che la corsa all’economia di gestione ha incoraggiato le compagnie di navigazione a procurarsi navi più grandi ed efficienti. Quando le navi si allargano, diventano più stabili. Questa stabilità extra consente di formare pile di container più alte sopra e sotto il ponte della nave. Un fattore significativo che porta alla continua crescita delle navi portacontainer è l'economia di scala. Con l'aumentare delle dimensioni della nave, il costo di spedizione per container diminuisce. I recenti eventi hanno anche posto ulteriori richieste alla catena di approvvigionamento, inducendo i proprietari e gli operatori portuali a cercare modi più rapidi per aumentare la produttività di processo per la movimentazione dei container. Dotando di nuove gru i moli già esistenti, proprietari e operatori evitano le spese e i ritardi nella costruzione di nuove strutture e amplificano il vantaggio di servire navi più grandi. Si tratta, come dicevamo, di gru altrettanto sovradimensionate e più pesanti, con maggiori carichi effettivi sul molo stesso. Quindi, le banchine richiedono una maggiore resistenza necessaria e un aggiornamento strutturale per supportare carichi più grandi. Progettare gru con sbracci più lunghi e altezze di sollevamento maggiori, riducendo al minimo i carichi delle ruote, non è facilmente realizzabile, data la struttura a sbalzo delle gru per container portuali (design preferenziale e più efficiente adottato universalmente nella progettazione delle gru per container ship-to-shore). Una dimensione fisica che è rimasta costante riguarda l'estensione dei portelloni di 40 piedi su quasi tutte le navi portacontainer. La produttività dei terminal richiede una pratica industriale standard per lavorare con le gru in prossimità di portelloni di ogni dimensione. Ciò significa che la larghezza totale della gru misurata da lato a lato lungo il molo non deve superare la distanza centro-centro tra portelloni di dimensioni alternative. Questa prescrizione limita le larghezze consentite per le gru a circa 27 m, indipendentemente dalla portata e dall'altezza della gru stessa. Se l'apertura del portellone di 40 piedi è lo standard del settore, allora treni, camion, gru da cantiere e, naturalmente, lelinee di navigazione sono tutti elementi progettati tenendo presente questo standard. Occorrono molti investimenti da parte di molti attori, per adottare un nuovo standard. I progettisti del bacino devono preoccuparsi di questa limitazione di larghezza della gru di 88,5 piedi perché quella dimensione limita la lunghezza effettiva del bacino che può essere utilizzato per supportare ogni gru. Questa limitazione, unita alle problematiche a sbalzo, a sbracci più lunghi, aumento della capacità di carico, aumento dell'altezza di sollevamento e carichi di venti di tempesta più elevati, ha causato un aumento del carico del bacino da circa 70 t/m all'inizio del secolo a 130 t/m e anche oltre. Si tratta di un aumento del 185% negli ultimi due decenni.

Capire la forza del bacino

In un mondo ideale, un proprietario di banchina sarebbe in possesso di una documentazione sufficiente, inclusi disegni specifici originari della struttura, calcoli, rapporti sulla tenuta al suolo e certificazioni dei materiali di costruzione, in modo da conoscerne con assoluta certezza la resistenza e la solidità strutturale E questi risultati potrebbero rivelare che il molo non è abbastanza solido per sostenere gru di stazza maggiore. La pratica abituale è quella di utilizzare rotaie sovradimensionate per ridurre la

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pressione al suolo oppure si rinforzano le struttura di supporto all’impianto ferroviario. In generale, viene realizzato un palificazione di rinforzo per le rotaie insediate sul bacino. Per le rotaie a terra, invece, si aumenta la trave della rotaia a cavalletto oppure si rafforzano le pile della gru, in alternativa. Tuttavia, questa non è l'unica cosa da considerare. Spesso, le gru più grandi possono essere installate in sicurezza su un molo esistente seguendo un approccio ingegneristico razionale che sfrutta appieno la resistenza del molo as-built. A volte i progettisti di banchine prendono decisioni conservative durante il processo di progettazione e costruzione che possono portare il bacino ad avere forza di riserva. Inoltre, il calcestruzzo può diventare più forte nel tempo, il che porta anche alla forza di riserva. La forza del bacino pubblicata, supportata da una buona documentazione, può essere considerata un minimo affidabile; è quasi sempre possibile trovare capacità aggiuntiva da un progetto così esistente. Anche i fattori di sicurezza del design originale possono essere inutilmente conservativi. Quando si seleziona un fattore di sicurezza, il progettista dovrebbe considerare la probabile precisione dei carichi applicati. È razionale assegnare un fattore di sicurezza inferiore quando il carico applicato è noto con un alto grado di certezza. Al contrario, fattori di sicurezza più elevati sono giustificati quando i carichi sono meno ben definiti. Molti ingegneri civili utilizzano fattori di sicurezza elevati per i carichi delle gru perché la progettazione del molo si realizza sulla base delle stime di carico della gru. Tuttavia, il carico esercitato da una gru può essere determinato con un grado molto elevato di previsione, a seconda del peso specifico della gru stessa. Sotto questo profilo, l'ingegnere progettista della gru riveste un ruolo importante, dal momento che può rivolgere un’attenzione precipua nel ridurre al minimo il peso della gru, con la conseguenza di ridurre al al minimo, di conseguenza, i carichi-ruota. Occorre una grande esperienza ingegneristica per raggiungere il minimo peso strutturale della gru, ma questo sforzo extra è spesso ripagato con costi ridotti nell’utilizzo di acciaio strutturale e minori problematiche nell’insediamento e nell’operatività sul molo. Un altro modo per ridurre i carichi delle ruote nelle zone a elevato rischio sismico è quello di realizzare un sistema speciale di isolamento della base della gru, come quello sviluppato proprio da Casper, Phillips & Associates. Il sistema di ammortizzazione, denominato Basis, isola la gru dal movimento impresso al suolo dal terremoto, attivando un sistema di ammortizzatori che riduce il carico-ruota in due modi. Limitando la quantità di energia sismica trasferita alla gru e riducendo la “richiesta di resistenza”; il che significa che la struttura della gru si alleggerisce, con carichi-ruota ridotti. Il sistema di ammortizzatori, in secondo luogo, limita i carichi laterali trasferiti alla gru durante il terremoto. Man mano che i carichi laterali vengono applicati alla struttura della gru, i carichi-ruota da un lato aumentano e dall'altro diminuiscono. Limitare i carichi laterali durante un terremoto, limita questo effetto conseguente impresso dal sisma, il che significa una riduzione del carico-ruota sul molo stesso. Un altro fattore di vantaggio del sistema Basis riguarda la possibilità di rimettere rapidamente in servizio le gru dopo un forte terremoto, senza conseguenze importanti che ne comportano il ripristino funzionale.

Carichi-ruota più sicuri per le nuove gru

Il primo passo per stabilire carichi-ruota sicuri per una banchina già esistente è quello di calcolare lo stesso carico-ruota nel modo più realistico e sostenibile in base ai carichi, alla portata e ad altri requisiti fisici necessari per la nuova gru. Troppo spesso il proprietario di un molo scarica il problema sul costruttore della gru, senza comprendere che sono le limitazioni fisiche del terminal a rendere impossibile la conformità operativa della macchina. Come conseguenza, i produttori di gru spesso rifiutano la commessa di un modello che non soddisfi i requisiti di carico-ruota specifici. Un consulente esperto di gru può stimare carichi-ruota realistici per varie dimensioni della gru, in relazione anche alla velocità del vento e ad altre condizioni di carico ambientale, in modo da identificare per quel porto particolare la gru più grande che si possa allestire in opera. Se si scopre che un molo ha una resistenza troppo marginale, a volte la soluzione più economica è quella di rafforzare il bacino piuttosto che ottimizzare i pesi della gru. Se si decide di rafforzare il molo, va calcolato con precisione il potenziale di sollevamento futuro della gru oppure va considerata l’opzione di estenderne il braccio per aumentarne la vita utile. Inoltre, è molto probabile che i futuri ordini di gru saranno per modelli di dimensioni sempre maggiori, con una maggiore capacità di carico-ruota sul bacino. Se un proprietario deve limitare i carichi delle ruote, il produttore dovrebbe essere tenuto a dimostrare la conformità misurando i carichi delle ruote effettivi dopo aver completato la gru. Il proprietario dovrebbe mantenere il diritto di annullare l'ordine se il produttore non ha rispettato il suo obbligo contrattuale. Un buon consulente di gru può essere una risorsa per un proprietario per prevenire problemi controversi. Inoltre, un buon consulente lavorerà con un proprietario per assicurarsi che le nuove gru siano di dimensioni adeguate e non diventino prematuramente obsolete a causa dell'aumento delle dimensioni delle navi. Mentre aziende come C,P&A supportano gli operatori dei terminal e i proprietari di gru che generalmente lavorano con le compagnie di navigazione, in genere non si ha un'interazione diretta con i costruttori navali, a meno che la compagnia di navigazione e l'operatore del terminal non facciano parte della stessa compagnia. È importante - e opportuno - quindi, seguire l’impegno sinergico con operatori e proprietari di terminal nello sviluppare con sicurezza e coerenza la necessità le dimensioni delle gru per container sulle banchine, per un futuro operativo efficiente e avanzato.

(Si ringrazia, per la gentile concessione dell’articolo, tradotto dall’inglese - di cui è autore Mark Phillips - la redazione di Bridger Howes Ltd.)