Informativa

9 Settembre 2017

Forza di attrito

Un ausilio per il fissaggio del carico

La forza di attrito si sviluppa nel contatto tra carico e unità di trasporto e contribuisce al fissaggio del carico, sia nel caso di ancoraggio che di bloccaggio:

  • Ancoraggio per attrito: la forza di attrito, dovuta al peso proprio del carico e all’azione degli elementi di ancoraggio utilizzati, è in questo caso l’unica forza che si oppone allo scivolamento del carico. Infatti, nell’ipotesi di coefficiente di attrito nullo, non vi sarebbe alcuna forza di ancoraggio risultante. Pertanto, l’ancoraggio per attrito è il metodo di fissaggio in cui il coefficiente di attrito ha un’influenza maggiore. Per il calcolo dell’ancoraggio secondo la norma EN 12195-1 si utilizza il valore del coefficiente di attrito statico.
  • Ancoraggio diretto: sebbene in questo caso l’azione di trattenimento del carico venga svolta direttamente dagli elementi di ancoraggio, la forza di attrito contribuisce a contrastare l’azione delle forze d’inerzia, e dunque ad evitare lo scivolamento del carico. Per il calcolo dell’ancoraggio secondo la norma EN 12195-1 si utilizza il valore del coefficiente di attrito statico opportunamente diminuito dal fattore di conversione fμ = 0.75, per tener conto del valore inferiore del coefficiente di attrito dinamico rispetto al coefficiente di attrito statico.
  • Bloccaggio: la forza di attrito che si sviluppa, dovuta al peso proprio del carico, vale Fa = µmg, con µ coefficiente di attrito statico. Questa riduce la componente della forza di inerzia che deve essere assorbita dagli elementi di bloccaggio, siano essi le pareti dell’unità di trasporto oppure un elemento esterno come una barra di bloccaggio.

Il valore della forza di attrito che si sviluppa dipende essenzialmente dalla forza, ortogonale al piano di contatto, che viene scambiata tra il carico e l’unità di trasporto e dal coefficiente di attrito.

Coefficiente di attrito

Il valore del coefficiente di attrito dipende dall’interazione che si crea tra la coppia di materiali a contatto. Ad esempio, un contatto legno-legno e un contatto legno-acciaio sono caratterizzati da valori diversi del coefficiente di attrito. Alcuni fattori possono intervenire negativamente peggiorando il coefficiente di attrito, come la presenza di sporcizia, umidità, brina, tracce di oli o grassi.

In ogni caso, si devono prendere tutte le appropriate misure per cercare di ottenere un valore quanto più possibile elevato del coefficiente di attrito.

Coefficiente di attrito statico e dinamico

Per effettuare correttamente il calcolo del fissaggio del carico secondo la norma EN 12195-1, si deve considerare con attenzione quale valore del coefficiente di attrito utilizzare.

Nel caso del fissaggio per bloccaggio o per ancoraggio per attrito si deve utilizzare il coefficiente di attrito statico, mentre nel caso dell’ancoraggio diretto si deve utilizzare il coefficiente di attrito dinamico.

In realtà le formule contenute nella norma EN 12195-1 prevedono di utilizzare sempre il coefficiente di attrito statico. E’ previsto però un coefficiente correttivo per considerare il minor valore del coefficiente di attrito dinamico, rispetto a quello statico, in caso di ancoraggio diretto.

Ma perché il coefficiente di attrito dinamico è inferiore al coefficiente di attrito statico?

Misura del coefficiente di attrito

Consideriamo di applicare ad un blocco su un piano una forza di valore crescente parallela al piano, come mostrato in figura.

Forza di attrito, misura coefficiente di attrito statico e dinamico

Misura coefficiente di attrito statico e dinamico

Fino ad un certo valore della forza motrice F il blocco rimane fermo. Si sviluppa infatti una forza di attrito Fa uguale e contraria alla forza F che impedisce al blocco di muoversi. Questo si verifica finché il valore della forza F non è pari ad Fs, valore noto come forza di primo distacco.

Il coefficiente di attrito statico è definito proprio come il rapporto tra la forza Fs e il peso del corpo:

µ = Fs / mg

Quando il valore della forza raggiunge il valore Fs il corpo inizia a muoversi. Per mantenerlo in moto a velocità costante si deve applicare una forza motrice Fd, inferiore a Fs. Pertanto, la forza di attrito dinamica con il corpo in movimento è inferiore alla forza di attrito statica di primo distacco Fs.

Il coefficiente di attrito dinamico è definito proprio come:

µd = Fd / mg

La norma EN 12195-1, nel caso del calcolo dell’ancoraggio diretto, introduce un coefficiente correttivo fμ = 0.75 per diminuire il coefficiente di attrito statico del 25%, e ottenere così una stima del coefficiente di attrito dinamico.

Valori del coefficiente di attrito

Per effettuare il calcolo del fissaggio del carico secondo la norma EN 12195-1, è indispensabile conoscere il valore del coefficiente di attrito.

In mancanza di valori del coefficiente di attrito basati sulla misura diretta, si possono utilizzare i valori riportati nell’allegato B alla norma e nell’Appendice 3 delle Linee guida europee sulle migliori pratiche – Fissazione del carico per il trasporto su strada, che si ripropone di seguito.

Valori del coefficiente di attrito per le tipologie di contatto più comuni

Valori del coefficiente di attrito per le tipologie di contatto più comuni

Tappetini antiscivolamento

Un metodo largamente utilizzato per aumentare il coefficiente di attrito è costituito dall’utilizzo di tappetini antiscivolamento. Questi sono accompagnati da un certificato che attesta il valore del coefficiente di attrito garantito. Solitamente tale valore, che può essere utilizzato per il calcolo del fissaggio secondo la norma EN 12195-1, è pari a μ = 0.6, anche se alcuni tappetini antiscivolamento garantiscono valori più elevati.

Per il trasporto stradale un valore del coefficiente di attrito pari a 0.6 è sufficiente per il fissaggio del carico in curva e in accelerazione, casi in cui è previsto un coefficiente di accelerazione pari a 0.5g. In frenata invece, dove è previsto un coefficiente di accelerazione pari a 0.8g, il solo utilizzo del tappetino antiscivolamento non è sufficiente. E’ necessario quindi un fissaggio supplementare a mezzo di ancoraggio o bloccaggio.

Il video mostra l’esecuzione di test di laboratorio che evidenziano il considerevole aumento di forza di attrito conseguente all’utilizzo di un tappetino antiscivolamento.

 

Nella pagina Strumenti per il fissaggio sono riportati i link di alcuni produttori e rivenditori di tappetini antiscivolamento.