Verifica statica e sismica di cantilever: cosa controllare davvero?

Le scaffalature cantilever sono sistemi di stoccaggio definiti come un sistema di montanti con ripiani supportati da bracci a mensola orizzontali.

I cantilever sono generalmente composti da:

• colonna;
• base;
• traversi controvento;
• diagonali controvento;
• mensola.

Sono utilizzate per lo stoccaggio di carichi lunghi o voluminosi, come barre e profilati metallici, tubazioni, pannelli, legname e carpenteria.

Dal punto di vista strutturale, il cantilever è un sistema fortemente influenzato:

• da azioni flettenti elevate sui montanti
• dalla rigidezza della base
• dal comportamento a telaio nel piano longitudinale

A differenza delle scaffalature portapallet, il carico non è distribuito tra correnti ma applicato a bracci a sbalzo, con effetti locali e globali più marcati. Anche la rigidezza del carico e il suo posizionamento influenzano la sicurezza complessiva del cantilever.

Inquadramento normativo e tecnico

Per la verifica statica dei cantilever occorre fare riferimento alla UNI 11598 Sistemi di stoccaggio statici di acciaio – Scaffalature Cantilever – Principi per la progettazione strutturale, oltre che alle norme generali applicabili (UNI EN 15512, Eurocodice 3, ecc.). 

La verifica statica deve considerare 

• combinazioni di carico di esercizio;
• carichi verticali distribuiti sui bracci;
• carichi di posizionamento;
• eccentricità ed imperfezioni (vedi immagine seguente);
• vento e neve, se applicabili.

La colonna di un cantilever non è mai solo compressa, ma lavora tipicamente in pressoflessione anche solo per l’azione dei carichi statici. È pertanto molto più influenzabile dai danneggiamenti e dagli urti in fase di posizionamento rispetto ad altre scaffalature.

In zona sismica il cantilever dovrà essere verificato considerando l’azione sismica orizzontale, la massa dei carichi stoccati e l’eventuale amplificazione dinamica. Come indicato dalla norma UNI 11598 citata, attualmente non esistono normative specifiche per la progettazione delle scaffalature cantilever sotto azioni sismiche. Per questo tipo di progettazione e verifica si deve fare riferimento alla legislazione vigente.

A tal proposito si richiama quanto previsto dalla norma UNI EN 16681 Sistemi di stoccaggio statici di acciaio – Scaffalature porta-pallet – Principi per la progettazione sismica Par. 1 :

La presente norma europea non tratta altri tipi generici di strutture di stoccaggio. In particolare, la presente norma europea non si applica a sistemi di stoccaggio mobili, scaffalature drive-in, drive-through e cantilever o ai sistemi a ripiani statici di acciaio.

Anche le Linee guida per la progettazione, esecuzione, verifica e messa in sicurezza delle scaffalature metalliche, pubblicate nel giugno 2023, al Par. 3 riportano:

Le presenti linee guida non si applicano ad altre tipologie funzionali di scaffalature metalliche come, ad esempio, scaffali a mensola (c.d. cantilever, NdA), a ripiani, compattabili, “drive-in” o “drive-through” secondo la definizione fornita dalla UNI EN 15878. Le presenti Linee Guida, nei principi generali per quanto applicabili, costituiscono comunque un valido riferimento per la progettazione anche delle suddette tipologie strutturali. 

Pertanto, allo stato attuale, la verifica sismica dei cantilever, che rimane un’esigenza per garantire stabilità e solidità di questi elementi, deve essere eseguita facendo riferimento alle norme in vigore, anche se non direttamente applicabili, oltre che alle tradizionali conoscenze dell’ingegneria sismica.

Caratteristiche inerziali della sezione in studio

Modellazione FEM di cantilever

Gli aspetti fondamentali da prendere in considerazione nella verifica sismica dei cantilever sono:

• modellazione corretta delle masse (struttura + carico) e della loro distribuzione;
• verifica dei collegamenti braccio-montante (con azioni sulle membrature e bolzoni);
• verifica degli ancoraggi a pavimento;
• controllo degli spostamenti orizzontali per evitare traslazioni e scivolamento della scaffalatura e dei carichi.

Nel cantilever, l’azione sismica produce un incremento della flessione nei montanti, rispetto all’azione statica, delle sollecitazioni più elevate negli ancoraggi (che sono sottoposti a trazione) e un aumento del rischio di ribaltamento globale del sistema.

Criticità comuni nella pratica

Nelle attività di verifica di cantilever già installati emergono principalmente tre criticità:

1. assenza di targhe di portata;
2. installazione non coerente con le specifiche originali (per fissaggio, geometrica, disposizione dei carichi);
3. danneggiamenti dei componenti (soprattutto bracci e base).

L’assenza di targhe di portata può essere gestita con delle verifiche a posteriori, eseguite dopo rilievi sezionali e materici, e applicando le norme applicabili per le condizioni di carico statico e, come già detto, sismico.

L’installazione non coerente con le specifiche originali apre ad alcune considerazioni più gestionali sull’opportunità di ripristinare le condizioni iniziali, di modificare le portate stabilite dal fabbricante per ripristinare le condizioni di sicurezza oppure per intervenire con retrofit puntuali ove necessario.

Infine, il danneggiamento dei componenti richiede un intervento tempestivo e puntuale per garantire la sicurezza durante l’attività lavorativa oltre che un’analisi delle cause per capire come evitare il ripetersi di situazioni analoghe.

Conclusioni

Le scaffalature cantilever sono strutture metalliche caratterizzate da montanti in pressoflessione, bracci a sbalzo e ancoraggi fortemente sollecitati. La verifica statica controlla la capacità resistente nelle condizioni ordinarie; la verifica sismica introduce invece effetti dinamici, incrementi di sollecitazione e possibili meccanismi di ribaltamento che modificano il comportamento globale del sistema.

L’assenza di una norma sismica specifica non elimina l’obbligo di verifica secondo la legislazione vigente e le norme tecniche applicabili. Sottovalutare questi aspetti significa esporre l’azienda a rischi strutturali, economici e di sicurezza. Verificare un cantilever non è un adempimento formale, ma una misura concreta di prevenzione.