Come progettare un anello di irrigidimento per la pressione esterna con NextGen

Aggiornamento di Gennaio 2019: con la versione 2019, NextGen introduce un sistema più semplificato per la definizione degli anelli per la pressione esterna. L'articolo di seguito rimane di riferimento per i clienti che adottano versioni precedenti del programma.

Gli anelli di irrigidimento (stiffening ring, stiffener ring) sono elementi posizionati all'esterno o all'interno di un fasciame per rendere più resistente un vessel alla pressione esterna. In particolare, gli anelli sono considerati "rinforzi efficaci" e contribuiscono quindi all'accorciare la "lunghezza massima non supportata", che è la maggior lunghezza di vessel sprovvista di un qualsiasi elemento considerabile come efficace nei confronti del buckling (flange di corpo, anelli, fondi).

In NextGen un anello viene modellato a partire dalla sua sezione. La sezione può essere composta da uno, due o tre rettangoli combinati tra di loro. Come detto, l'intero anello può essere posizionato all'esterno o all'interno del vessel (se il codice di calcolo corrente supporta la configurazione interna). Tenere presente che la seconda sezione può essere spostata a destra, al centro o a sinistra. In questo modo possono essere coperte tutte le configurazioni più comuni.

L'unico criterio da tenere presente nella progettazione con NextGen è che le sezioni componenti l'anello vanno conteggiate dalla più vicina al fasciame alla più lontana. La sezione saldata al fasciame è sempre quella indicata come "bottom plate". Se un anello è composto da una sola sezione, vanno inseriti i dati di base e altezza della sola "bottom plate". Se un anello è composto da due sezioni vanno inseriti base e altezza di "bottom plate" e mid plate.

Ricordiamo che il sistema usato generalmente dai codici di calcolo prevede la verifica dell'anello valutando il suo momento d'inerzia rispetto ad un momento richiesto. Per la massimizzazione di questo valore è necessario portare quanta più area possibile in una sezione lontana dall'asse di riferimento (la superficie del fasciame). Valori modesti di momento di inerzia richiesto possono essere compensati con una lamiera verticale, in caso di valori richiesti più elevati è necessario aggiungere una flangia orizzontale a tale lamiera.

Vediamo quali sono alcune di queste configurazioni e come ottenerle con NextGen.

Singola lamiera verticale

Per ottenere un anello composto da una singola sezione verticale è sufficiente compilare "bottom plate base" inserendo lo spessore della lamiera (base è la parte a contatto con il fasciame) e la sua altezza come "bottom plate height". Attenzione, nell'immagine della finestra di progettazione viene mostrato un anello generico composto da tre sezioni (trave a I): pur essendo in quell'immagine "base" più grande di "height", questo non è vincolante. La "base" può essere più piccola di "height" in caso di anelli di questo tipo.

Anello a "T"

Un anello a "T" è composto da due sezioni, che vanno a formare la flangiatura verticale connessa al fasciame e quella orizzontale atta a massimizzare il momento di inerzia. Può essere ottenuta come segue.

Anello a "L" rovesciata

Qualora la lamiera verticale fosse posizionata a destra o a sinistra rispetto alla lamiera superiore orizzontale, allora andrebbe indicato come "mid plate position" il valore "left" o "right".

Anello a "I"

Il seguente anello è composto da tre sezioni, che vanno a formare la classica sezione a I. Questo è l'esempio raffigurato nell'immagine-guida presente nella schermata di progettazione del componente.