Studio dell'effetto delle scatole di cartone ondulato sulla distribuzione delle sollecitazioni di compressione sulla superficie superiore dei pallet di legno

Ricerca e sintesi di Page Clayton, Virginia Tech, CPULD
Autunno 2018

Lo scopo di questo studio è quello di analizzare la deformazione dei pallet causata dalla presenza di colli di diverse dimensioni disposti a colonne e dallo spazio libero all'interno delle scatole.

I pallet costituiscono la base dei carichi unitari e delle catene di approvvigionamento. Consentono di immagazzinare e trasportare i prodotti in modo efficiente. Attualmente, tuttavia, l'uso di progetti "basati sui componenti" per i carichi unitari non tiene conto dell'interazione tra i componenti del carico unitario né di come tale interazione influisca sull'integrità strutturale complessiva del carico stesso.

I progetti di unità di carico basati su componenti comportano inoltre un uso eccessivo di materie prime, il che riduce la sostenibilità delle unità di carico, fa lievitare i costi e crea problemi agli operatori della catena di approvvigionamento.

L'obiettivo di questo studio era quello di analizzare le interazioni tra i componenti del carico unitario, le dimensioni della scatola e lo spazio libero all'interno dell'imballaggio, concentrandosi in particolare sulla deformazione del pallet in funzione della sua rigidità in diverse condizioni comuni di appoggio.

Lo studio mirava ad analizzare la deformazione del pallet in presenza di colli di diverse dimensioni disposti a colonne e della presenza di spazio libero all'interno della scatola. L'effetto di ciascuno di questi fattori sulla deformazione è noto come "load bridging", un fenomeno in cui si verifica una ridistribuzione delle sollecitazioni in base alle caratteristiche dei carichi all'interno dell'unità di carico.

I risultati hanno dimostrato che, in una disposizione a colonne, le scatole più piccole causavano una deflessione maggiore rispetto a quelle più grandi (fino al 53% in più). L'analisi dei dati ha evidenziato che una variazione delle dimensioni delle scatole comporta una diminuzione della deflessione del pallet; le scatole più piccole, a parità di carico, trasferiscono meno pressione ai supporti (il 31% in meno) e causano una maggiore deflessione (il 53% in più) rispetto alle scatole grandi, specialmente su pallet a bassa rigidità. La presenza o l'assenza di spazio libero all'interno della scatola non ha avuto alcun impatto significativo sulla deflessione.

Questo studio ha confermato che i componenti di sostegno del pallet sostengono effettivamente una parte maggiore del peso del carico e che le dimensioni delle scatole influiscono effettivamente sulla deflessione. Gli esperimenti condotti nell'ambito di questo studio confermano che la pressione di compressione esercitata sulla superficie superiore del pallet si ridistribuisce verso i supporti del pallet all'aumentare delle dimensioni delle scatole in cartone ondulato. Man mano che una quota maggiore delle forze di compressione si ridistribuisce dalla superficie superiore del pallet verso i supporti, la deflessione lungo la campata libera diminuisce.

Questi risultati quantitativi possono aiutare a comprendere meglio l'effetto di distribuzione del carico e consentono di apportare modifiche in base agli attuali coefficienti di sicurezza. Pertanto, al fine di aumentare la sostenibilità dei pallet e preservare le risorse, si raccomanda di progettare i pallet tenendo sempre in considerazione il design degli imballaggi dei prodotti.

Ricerca finanziata dalla Pallet Foundation della NWPCA e dal Servizio Forestale degli Stati Uniti. Articolo presentato al canale di revisione tra pari dell'IAPRI.