Analisi teorica e sperimentale di forze e deformazioni nella raddrizzatura di tondini

Introduzione
Infine, avvalendosi di prove sperimentali effettuate su fili d’acciaio utilizzati 
nelle costruzioni edili, è stato controllato il grado di precisione delle formule teori-
che ricavate per lo studio del fenomeno.  Le prove sono constate nell’applicazione 
di pesi calibrati al tondino, disposto su di una apparecchiatura approntata allo scopo, 
e nella misura tramite calibro (nonio) o comparatore centesimale della freccia ch’es-
si hanno generato.
La verifica del modello analitico è avvenuta anche per mezzo della modella-
zione agli elementi finiti della trave, con l’ausilio dell’applicazione MSC.Patran, ef-
fettuata nella sede di Torino di MSC.Software.
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POLITECNICO DI TORINO
I Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica
TESI DI LAUREA
Analisi teorica e sperimentale di forze e deformazioni
nella raddrizzatura di tondini
Relatore
prof. Graziano Curti _________________
Relatore esterno
ing. Gianni Salluce __________________
Candidato
Massimo Milanesio
_________________
Luglio 2004
Capitolo 1
L’AZIENDA
1.1 – Cenni storici
L’utilizzo del ferro per la fabbricazione di strutture in calcestruzzo ha avuto 
una storia recente rispetto allo sviluppo dell’edilizia.  In Italia le prime importanti 
applicazioni in questo settore si sono avute all’inizio del 1900, con la realizzazione 
di opere che hanno dato impulso alla modernizzazione della tecnica costruttiva e in 
cui il cemento armato svolge un ruolo fondamentale [1].
OSCAM S.p.A. nasce a Torino nel 1938 e muove i primi passi nella produ-
zione di piegatrici, cesoie e cerchiatrici da usarsi direttamente in cantiere.  L’espe-
rienza maturata in questi anni, consente all’azienda di rispondere interamente alle 
esigenze di un settore in celere evoluzione.
L’attenzione posta alle richieste di un mercato in fase di rapida industrializ-
zazione, alla continua ricerca dell’abbattimento dei costi di manodopera, ha portato 
verso la metà degli anni Sessanta alla progettazione e alla costruzione d’impianti a 
ciclo completo con alto potenziale produttivo.
Gli anni Settanta sono stati quelli dello sviluppo dell’elettronica (soprattutto 
nella direzione della ricerca di affidabilità), che integrata con la meccanica ha porta-
to un notevole aumento della potenzialità delle macchine.
L’Azienda Capitolo 1
L’installazione, negli anni Ottanta, di sistemi di programmazione e controllo 
degli angoli di piegatura ha reso il processo produttivo più rapido e preciso, svinco-
landolo da eventuali errori umani.  Tale risultato s’è ottenuto, chiaramente, con l’ap-
plicazione del calcolatore a bordo macchina: l’introduzione del computer ha dato la 
possibilità di memorizzare i diversi tipi di lavorazioni, richiamandole all’occorren-
za, e di ridurre ulteriormente i tempi delle operazioni.  La precisione delle lavora-
zioni ha subìto un incremento, in quanto l’elaboratore sovrintende ai vari sistemi di 
controllo sulla macchina.
In questo contesto OSCAM, con un’assistenza rapida e qualificata anche in 
cantiere (anticipando in questo le esigenze del mercato), ha assunto un ruolo guida 
nella fabbricazione di macchine per la lavorazione del ferro per l’edilizia.
1.2 – La produzione
OSCAM copre con la sua gamma di prodotti tutta una serie di necessità, che 
muovono dalle piccole macchine portatili per rifiniture in loco fino ad arrivare agli 
impianti per costruzioni in uso nei grandi cantieri, passando attraverso le macchine 
per la lavorazione del ferro impiegate dalle aziende produttrici di cemento precom-
presso.
Tramite anche alla particolare attenzione dedicata, con un’attenta assistenza 
post vendita, alle esigenze di personalizzazione espresse dal cliente, si rispettano le 
specifiche peculiarità che ognuno di questi àmbiti richiede: la maneggevolezza, l’al-
ta produttività o l’elevata precisione rispettivamente.  
I prodotti realizzati da OSCAM possono essere distinti in due grandi catego-
rie: le macchine singole e gl’impianti completi.  Per ognuna di queste, si può suc-
cessivamente effettuare una classificazione per tipo di lavorazione; dunque la pro-
duzione può essere ripartita come segue [2]:
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Capitolo 1  L’Azienda
• macchine:
o cesoie;
o piegaferro;
o cesoie automatiche combinate;
o cerchiatrici-spiralatrici;
o tagliareti;
o piegareti;
o staffatrici;
• impianti:
o carri di taglio;
o Compact;
o Red Line;
o Normal Line;
o Multiline;
o Robot Smart Futura;
o Combi System.
1.2.1 – Le macchine
La gamma delle macchine prodotte da OSCAM copre un vasto insieme di 
necessità, partendo dagli apparecchi portatili ad alta maneggevolezza fino a giunge-
re a sistemi complessi che garantiscono un’alta produttività.  Si esporranno nel se-
guito alcune caratteristiche di queste macchine, suddividendole in base alla lavora-
zione cui esse sono destinate.
1.2.1.1 – Cesoie
Le cesoie possono essere portatili o fisse e con sistema di taglio pneumatico 
o elettrico.  Scendendo più nel particolare si ha:
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L’Azienda Capitolo 1
Rapidcut – È una macchina portatile ad azionamento pneumatico.  A seconda 
del tipo, può tagliare tondi di vario diametro sino al massimo, raggiunto dalla Rapi-
dcut 12, di 8 mm di diametro per acciai di resistenza fino a 180 kg/mm2 e di 12 mm 
per acciai di 70 kg/mm2.
Portatile monofase – Le cesoie portatili monofase hanno un funzionamento 
di tipo elettroidraulico: il motore elettrico, disponibile anche alimentato da una bat-
teria ricaricabile, aziona una piccola pompa oleodinamica che alimenta il cilindro di 
taglio.  Secondo il modello utilizzato, possono tagliare tondi fino a 25 mm di diame-
tro (figura 1.1).  Dimensioni ridotte e leggerezza comportano elevata maneggevo-
lezza e dunque le rendono ideali per piccoli lavori di modifica in cantiere.
Figura 1.1 – Alcuni esempi di cesoie portatili monofase
Cesoie elettriche  – Sono apparecchi elettromeccanici  che possono tagliare 
tondi da 6 a 42 mm di diametro (figura 1.2).  In base alle differenti particolarità, il 
loro utilizzo è più indicato nei cantieri di diverso tipo (costruzioni civili, industriali, 
autostradali e così via).  Le caratteristiche comuni sono quelle di tagliare, al loro 
diametro massimo, acciai ad alta resistenza.  La loro completa autolubrificazione (i 
rotismi sono in bagno d’olio) ne rende particolarmente semplice la manutenzione, 
mentre l’uso di acciai autotempranti nella fabbricazione dei coltelli multifaccia dà la 
possibilità di effettuare numerose affilature.  Nell’ambito delle cesoie elettriche la 
T150  è un modello di tipo idraulico particolarmente indicato per le linee di taglio.
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Capitolo 1  L’Azienda
Figura 1.2 – Il modello T150  di cesoie elettriche
1.2.1.2 – Piegaferro
La produzione di piegatrici dà vita a una serie macchine che possono sago-
mare, a seconda degli esemplari, tondi fino al diametro di 50 mm (figura 1.3).  Sono 
adatte a lavorare sia in cantieri sia in stabilimenti di prefabbricazione.
La loro caratteristica comune è il sistema di piegatura con perno centrale fis-
so, che evita il trascinamento del ferro durante la lavorazione e dunque lo snerva-
mento, causa della caduta delle caratteristiche meccaniche del materiale.
Le piegatrici di nuova concezione hanno una grande versatilità, dovuta all’u-
tilizzo di un nuovo gruppo riduttore, il quale permette di avere elevate velocità con 
basse potenze durante la lavorazione dei materiali con piccolo diametro, viceversa 
si hanno basse velocità e grandi potenze nella lavorazione dei tondi di grosso dia-
metro.
Tutte queste macchine possono essere fornite, a richiesta, con un program-
matore elettronico che permette di memorizzare fino a 60 sequenze di piegatura.
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L’Azienda Capitolo 1
Figura 1.3 – Un modello di piegaferro automatica
1.2.1.3 – Cesoie automatiche combinate
Possono tagliare tondi fino ad un diametro di 30 mm e piegarli fino al diame-
tro di 32 mm.  Dato che sulla stessa macchina si effettua sia l’operazione di taglio 
sia quella di piegatura, non hanno una velocità di lavorazione particolarmente alta. 
Questa proprietà rende le cesoie combinate adatte a lavorazioni di cantiere per la 
produzione di piccole serie o di pezzi mancanti da lotti (figura 1.4).
Anche queste macchine sono automatizzate ed hanno quindi la possibilità di 
formare qualsiasi angolo di piegatura, fino ad invertirlo e ritornare automaticamente 
al punto di partenza.
Figura 1.4 – Un modello di piegatrice-cesoia combinata
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Capitolo 1  L’Azienda
1.2.1.4 – Cerchiatrici-spiralatrici
Come indicato dal loro nome, sono apparecchiature adatte all’esecuzione di 
cerchi e spirali (figura 1.5), queste ultime possono svilupparsi anche in verticale.  A 
seconda del tipo di modello possono piegare tondi che vanno da 6 a 40 mm di dia-
metro e realizzare cerchi dal diametro minimo di 300 mm sino ad un massimo illi-
mitato (figura 1.6).
Figura 1.5 – Una spirale ottenuta con una cerchiatrice-spiralatrice
L’alimentazione della macchina può avvenire tramite l’utilizzo di barre dirit-
te o di rotoli.  In base al tipo di lavorazione si possono utilizzare diverse velocità di 
avanzamento.  Queste macchine si differenziano inoltre per il dispositivo di impo-
stazione e regolazione del diametro di curvatura che può essere meccanico (manua-
le) o idraulico (automatico).
Figura 1.6 – Un tipo di cerchiatrice-spiralatrice
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L’Azienda Capitolo 1
1.2.1.5 – Tagliareti
Le tagliareti sono macchine a funzionamento oleodinamico che tagliano reti 
elettrosaldate formate da tondini di diametro fino a 12 mm, sono prodotte in due 
modelli per reti di lunghezza utile di 4 o 6 m (figura 1.7).
Hanno una velocità di taglio incrementabile fino a 25 m/minuto e lavorano 
sia in andata sia in ritorno, essendo provviste di testa di taglio mobile con due cop-
pie contrapposte di coltelli.  Il funzionamento è completamente automatico, coman-
dato da due pedali, per la lavorazione e l’arresto di emergenza.
La pressione sul pedale di funzionamento determina le seguenti operazioni:
- discesa della barra premirete;
- movimento di taglio dei coltelli;
- avanzamento del carrello di taglio.
Figura 1.7 – Un esempio di macchina tagliarete
1.2.1.6 – Piegareti
Le piegareti, ad azionamento idraulico, effettuano lavorazioni di piegatura di 
reti elettrosaldate creando gabbie poligonali.
Sono costituite da una trave fissa in acciaio su cui avviene lo scorrimento dei 
perni di piegatura, che vengono distanziati in funzione della larghezza della maglia, 
e da una trave mobile dotata di boccole rotanti per evitare di trascinare la rete duran-
te la piegatura (figura 1.8).
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Capitolo 1  L’Azienda
Possono piegare reti fino a 6 m di lunghezza e 12 mm di diametro.  Il dispo-
sitivo di controllo è posto a lato rispetto alla trave principale, soluzione questa che 
permette di utilizzare la larghezza tra due gambe successive della macchina per pie-
gature inverse.
Figura 1.8 – Un tipo di macchina piegareti
1.2.1.7 – Staffatrici
Le staffatrici sono macchine automatiche che, lavorando i rotoli di ferro la-
minati a caldo, creano staffe e sagomati per cemento armato (figura 1.9).  La testa di 
piegatura bidirezionale fornisce la possibilità di produrre anche staffe poligonali, il 
gruppo di raddrizzatura consente un rapido e semplice cambio di diametro del filo 
senza nuove regolazioni.  Hanno la possibilità di operare con filo singolo o doppio e 
possono essere dotate di accessori, quali gli aspi portarotoli per filo laminato a cal-
do, il meccanismo di caricamento automatico del filo e il gruppo di raddrizzamento 
a piani contrapposti.
Le macchine, così equipaggiate, diventano veri e propri centri per la raddriz-
zatura, la sagomatura ed il taglio del tondino.  Si può lavorare il filo fino a 16 mm di 
diametro e si ha la possibilità di memorizzare un numero illimitato di forme di staf-
fe, grazie ad un’unità di programmazione, su cui si può lavorare direttamente, colle-
gabile anche a computer remoti.
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L’Azienda Capitolo 1
In particolare, la staffatrice  Multibend 14  verrà analizzata più nel dettaglio 
nel Capitolo 4.
Figura 1.9 - La staffatrice modello Multibend 12
1.2.2 – Gli impianti
Gli impianti di OSCAM coprono soprattutto le esigenze dei grossi cantieri 
edili, con il principale obiettivo di diminuire i tempi di fabbricazione attraverso il 
raggiungimento di un’elevata capacità produttiva.
1.2.2.1 – Carri di taglio
I carri di taglio si possono dividere in due grosse famiglie:  A 45 - D 50  e 
HSEL.
Carri A 45 e D 50  – Dato il loro basso grado di automazione possono far 
fronte a produzioni medio-piccole, dunque vengono usati per il taglio del ferro nelle 
piccole imprese artigiane o nelle prefabbricazioni leggere (figura 1.10).  I tondi ven-
gono trainati, su una serie di rulli folli, da un argano elettrico dotato di cavo d’accia-
io verso un riscontro mobile, per mezzo del quale viene impostata la misura.  L’uni-
tà di taglio è una cesoia montata all’estremità della pista.  La traslazione orizzontale 
del tondo avviene tramite rulli motorizzati.
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Capitolo 1  L’Azienda
Figura 1.10 – Il carro di taglio modello A 45
Carri HSEL – Sono carri a ciclo automatico ad alta produttività e ad alta pre-
cisione, ottenuta grazie ad un dispositivo di misurazione elettronica.  A seconda del 
modello varia la testa di taglio, ciò consente di raggiungere diametri di taglio di 40 
mm.  Sono macchine altamente modulari quindi facilmente adattabili ad ogni tipo di 
esigenza (figura 1.11).  Ad esempio, il bancale è costituito da un canale di scorri-
mento e da 1 a 4 piste di raccolta del materiale tagliato, con lunghezza allestita se-
condo le necessità.
La presenza delle piste di raccolta e di rulli motorizzati che portano i tondi 
tagliati nella zona di sagomatura, rendono inutili altri dispositivi di movimentazio-
ne.  L’esistenza di un’unità di comando e programmazione, che sovrintende a tutte 
le fasi della lavorazione, determina in queste macchine una forte automazione.
La struttura complessiva è montata su di un telaio a ruote motorizzate, per 
consentirne il trasporto di fronte al magazzino e alle piste delle postazioni di sago-
matura e stoccaggio.
Nel funzionamento, si ha un caricatore che introduce le barre, anche più d’u-
na, nella bocca di carico; nel canale di scorrimento rulli di trascinamento motorizza-
ti con velocità superiore a 100 m/minuto le trascinano sotto la cesoia fino alla misu-
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L’Azienda Capitolo 1
ra impostata.  Dopo il taglio, effettuato da una cesoia oleodinamica dalla potenza 
idraulica che arriva sino a 100 tonnellate, i pezzi vengono smistati nella pista di rac-
colta prescelta  e  quindi inviati  alla lavorazione successiva.  Su alcune di  queste 
macchine possono essere montati, in parallelo al canale di taglio, un canale di rac-
colta con palette di riscontro per fermare i pezzi nella posizione desiderata e un di-
spositivo ribaltante che permette la raccolta dei pezzi nei punti desiderati.
Figura 1.11 – Il carro di taglio HSEL
Si hanno poi le tipologie degl’impianti di taglio veri e propri:
Compact  – Sono linee di taglio destinate a produzioni medio-grandi (figura 
1.12).  Il forte grado di automazione fa sì che la presenza dell’operatore sia richiesta 
solo per  l’introduzione della  testa  della  barra  nel  caricatore  idraulico,  mentre  la 
macchina provvede automaticamente a caricare, misurare e tagliare i tondi.  L’unità 
di controllo è collegabile direttamente ad un computer remoto per gestire le com-
messe dagli uffici.  Dopo il taglio si ha l’immagazzinamento a terra in piste dotate 
di rulli motorizzati, che trasportano i pezzi in catenarie con un numero di vani varia-
bile, atte a portare il prodotto direttamente alla stazione di piegatura.
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