Influenza di sistemi regolari di foratura sul comportamento di montanti per scaffalature metalliche

The thesis deals with the study and the application of methods for the influence evaluation of the regular perforation systems on the response of thin walled cold formed members subject to bending, in terms of global displacement and load carrying capacity. In the introduction, the most common typologies of steel storage pallet racks and cold-formed members, employed for their realization, are presented. Successively, both experimental and theoretical procedures for the design of the thin-walled profiles are outlined. Furthermore, the global, local and distortional buckling problems, which affects the behaviour of the considered profiles, is presented from the theoretical point of view. In the main part of the thesis, the experimental data, result of a testing campaign are analysed. The data consists in a series of bending tests, with different load configuration on elements having the same cross-section but differing for the presence or absence of a regular perforation system. The elaboration of the data for the determination of the perforation influence on the static behaviour, allowed to define the value of the moment of inertia in the two principal directions, which has been compared to theoretical calculations. The study of these tests has been deepened by means of the finite element, FE, analysis, carried out with Abaqus software, aiming to replicate the laboratory tests and to determine the most correct way to create accurate and refined numerical models. In the last part of the work, it has been carried out a different analysis, based only on numerical and theoretical data, with the purpose of evaluating the influence of the perforations on beams having different lengths and load configurations.

Questa tesi riguarda lo studio e l’applicazione di metodi, per la valutazione dell’influenza del sistema di foratura uniforme sulla risposta, in termini di spostamenti globali e capacità portante, di profili sottili sagomati a freddo sottoposti a flessione. Nell’introduzione, sono presentate le più diffuse e note tipologie di scaffalature industriali metalliche ed i profili sagomati a freddo che sono spesso impiegati per la loro realizzazione. Successivamente, vengono illustrate le procedure più diffuse, sia sperimentali che analitiche, per la progettazione dei profili in classe 4. Viene inoltre presentato dal punto di vista teorico il problema dell’instabilità globale, locale e distorsionale, che condizionano la progettazione dei profili studiati. Nella parte centrale, vengono analizzati i dati sperimentali frutto di una campagna di sperimentazione svolta in azienda, che consta di una serie di prove a flessione su 4 punti, con diverse configurazioni di carico su membrature aventi la stessa sezione trasversale ma che differiscono per la presenza o l’assenza delle forature. L’elaborazione dei dati atta a determinare l’influenza delle forature sul comportamento statico dei profili, ha permesso di determinare il valore del momento di inerzia nelle due direzioni principali, che è stato poi confrontato con un calcolo teorico. Lo studio di queste prove si è poi approfondito per mezzo dell’analisi FEM, svolta con Abaqus, con l’obiettivo di replicare le prove eseguite in laboratorio e determinare il modo più corretto per creare modelli raffinati, precisi e replicabili. Nell’ultima parte della tesi si è condotta un’analisi differente, basata su soli dati numerici e teorici, con l’obiettivo di valutare l’influenza della foratura al variare della lunghezza della trave e della configurazione di carico.