ANALISI PRELIMINARI PER LA SCELTA DEL NUMERO DI COLONNE

Inizialmente si è vagliata l'ipotesi di utilizzare una sola colonna telescopica. La verifica è stata effettuata nella condizione di uso improprio ragionevolmente prevedibile peggiore, ossia con paziente seduto in un angolo con la barella a fine corsa longitudinale e trasversale.
Dai conti è risultato un momento flettente troppo alto per le colonne attualmente in commercio.
                                                              Vista frontale


Vista frontale
Pertanto si è presa in considerazione l'idea di utilizzare due colonne. Poichè la struttura risulta iperstatica abbiamo ipotizzato un approccio semplificativo di tipo cerniera carello.

Vista laterale		 Dalla vista frontale si sono ricavati i carichi di spinta e tiro delle colonne, da quella laterale il momento flettente sopportabile dalle stesse.

SVOLGIMENTO DELLE VERIFICHE

Si consideri il paziente da 220kg e di altezza pari a 190cm disteso sulla barella. Il suo baricentro non sarà perfettamente centrato ma leggermente spostato verso il torace. La barella è nella condizione di fine corsa longitudinale e trasversale. Si ipotizzi che il paziente sia centrato e con la testa allineata con il bordo della barelle.

La barella è a contatto con il supporto in 4 punti. Per effetto del carico del paziente e del peso della barella, su due di essi si evidenzia una reazione vincolare R1 diretta verso il basso e ripartita a metà; sugli altri due agisce una reazione vincolare R2 diretta verso l'alto, anch'essa ripartita a metà.

Dai calcoli risultano i seguenti valori: R1=253 N e R2=2983 N.
Queste reazioni vanno applicate sul supporto barella con verso opposto.
Si vogliono ora calcolare le forze agenti sui cuscinetti. A tal proposito affrontiamo il problema considerando due diverse sezioni della vista laterale del supporto barella: la prima in cui agisce R1, l'altra in cui è presente R2. Per entrambe le sezioni si considera un peso del supporto barella pari a metà di quello totale.

Rc1= 535 N
Rc2= 2583 N
Rc3= 15 N
Rc4= -133 N

Dal verso delle forze risultanti si evince che i cuscinetti 1, 2 e 3 (superiori) vengono sollecitati verso il basso, il cuscinetto 4 (inferiore) verso l'alto.


Ciò che interessa alla nostra analisi sono le reazioni che si scaricano sui fori in cui è imperniato il cuscinetto, pertanto per ognuni di essi veranno calcolate due forze.
Quest'ultime sono quelle che verrano poi applicate sulle superfici dei fori nell'analisi FEM.

VERIFICHE FEM AL CALCOLATORE

Ognuno dei fori delle piastre di collegamento tra telaio e colonne è incastrato a terra. I carichi, quelli calcolati in precedenza, sono applicati sulle superfici interne dei fori di alloggiamento dei cuscinetti. Il paramentro che osserviamo è il fattore di sicurezza calcolato rispetto al carico di rottura del materiale utilizzato (acciaio Fe360).
Impostazione mesh: 0.05 dimensione media dell'elemento
                                  0.1 dimensione minima dell'elemento


Criticità foro. Coefficiente di sicurezza: 2,75


Criticità tasca. Coefficiente di sicurezza: 3,9


Criticità saldatura. Coefficiente di sicurezza: 4,4

Come ci si aspettava i punti più sollecitati sono: il foro più vicino al punto di applicazione del carico del paziente, la zona della tasca di alloggiamento del freno magnetico, la saldatura tra piastra e telaio. Tali zone risultano comunque essere in sicurezza, come prevedono le norme di riferimento. Verificata questa condizione, è ragionevole supporre che la struttura resista a rottura anche quando la barella è a fine corsa longitudinale e trasversale dal lato opposto.
Dal calcolo FEM delle reazioni vincolari sui fori delle piastre si è verificato che le analisi preliminari sono state effettuate ragionevolmente. Pertanto le colonne non necessitano di ulteriori verifiche FEM.