Rigido è veramente meglio?

Rigido è veramente meglio?

03/09/2014
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03/09/2014

Quando viene presentato un nuovo componente o un nuovo telaio, una delle principali caratteristiche che vengono sempre sottolineate è la maggior rigidità rispetto ai modelli precedenti. Il nuovo telaio è il 15% più rigidito, il nuovo manubrio è più rigido del vecchio modello.

La ricerca della rigidità ha comportato anche delle variazioni degli standard. Sono stati introdotti i perni passanti, sono stati incrementati i diametri di reggisella e manubri, il tutto per ridurre al minimo le flessioni, ma è veramente la strada giusta? Siamo così sicuri che rigido sia meglio?

Che cos’è la rigidità

La rigidità o per meglio dire la rigidezza può essere definita come “la capacità che ha un corpo di opporsi alla deformazione elastica provocata da una forza applicata. In generale si dovrebbe usare il termine rigidezza quando si parla di una struttura, di rigidità quando si parla di un materiale”.

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Una barra di metallo appoggiata su due cunei viene caricata con un peso al centro. La barra si piegherà sotto il carico è la misura del suo abbassamento determina la sua rigidità. Una barra più rigida si piega meno, una più flessibile si piega di più.

La rigidità di un componente dipende da due fattori:

  • Geometria della sezione: i componenti delle nostre bici sono quasi tutti tubi o sezioni di forme particolari, ma con la caratteristica di essere cave e chiuse. In termine tecnico si chiamano sezioni sottili chiuse. Caratteristica di queste sezioni è che le proprieà meccaniche, tra cui la rigidità, dipendono dalla forma della sezione. Tutto dipende da come è disposto il materiale, più è lontano dal centro più la sezione è rigida, quindi un tubo di 35mm è più rigido di uno da 31,6mm a parità di materiale utilizzato. Giocando con la forma della sezione si può ottenere un componente più o meno rigido, con la possibilità di ottenere comportamenti differenti nelle diverse direzioni dello spazio.

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    Il cerchio è una sezione sottile cava di forma un po’ particolare, ma nonostante la forma “non convenzionale” risponde alle stesse regole di tutte le sezioni sottili.

  • Materiale: diversi materiali sono più o meno rigidi. Alcuni materiali tendono ad esempio a deformarsi maggiormente anche con sollecitazioni piccole, altri sono invece più rigidi. La stessa sezione, con la stessa geometria, realizzata però con materiali differenti (es alluminio e carbonio), può fornire risultati estremamente diversi in termini di rigidezza.03

Insomma il progettista scegliendo materiale e forma della sezione è in grado di ottenere un componente più o meno rigido a proprio piacimento.

Come incrementare la rigidità?

Abbiamo capito che giocando con sezione e materiali si possono variare le caratteristiche meccaniche del componente, ma come si fa ad incrementare la rigidità? Le strade sono 3.

1) Utilizzare un materiale più rigido: la prima soluzione è di cambiare il materiale. Andando ad utilizzare un materiale più rigido (ovvero con un modulo elastico più alto) e mantenendo invariata la geometria del componente, si incrementa la rigidità. Si può utilizzare la fibra di carbonio, oppure una lega di alluminio differente.

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Utilizzando un materiale diverso, il titanio in questo caso, si può ottenere un incremento di rigidità senza modificare la forma o la sezione

2) Intervenire sulla forma del componente: aggiungendo dei vincoli. E’ il caso dei telai e delle forcelle con perno passante: aggiungendo un punto di fissaggio supplementare si incrementa la rigidità della struttura.

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Aggiungendo un solido perno passante alla ruota, la forcella diventa più rigida. Le forcelle a steli rovesciati sono di loro natura poco rigide, ma con un buon perno passante la rigidità aumenta notevolmente.

3) Intervenire sulla sezione: la terza soluzione, che è poi la più usata, consiste nell’intervenire sulla sezione. Andando a realizzare sezioni più grandi (oversize), si incrementa notevolmente la rigidità. Più il materiale è lontano dal centro, più la sezione è rigida. Inoltre una sezione più grande è anche più resistente, sopratutto a flessione e questo consente di utilizzare meno materiale ottenendo un risparmio di peso.

Ecco quindi il perchè dei manubri da 35mm, delle forcelle con steli sempre più grossi e dei telai con tubazioni enormi ma sottili come lattine.

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La German A Xcite è una forcella tra le più leggere sul mercato ed adotta steli da 36 per ridurre al minimo il materiale utilizzato e non compromettere la rigidità

I benefici di un componente più rigido

Avere un componente rigido nel nostro sport comporta una serie di vantaggi.

Da un lato il componente rigido migliora la trasmissione di potenza. Questo vale sopratutto sulle trasmissioni, ma anche sulle ruote e sui telai: se i componenti non si deformano o si deformano poco durante la pedalata, significa che siamo in grado di trasmettere con più efficacia la forza che eroghiamo sui pedali convertendola in forza motrice. Il risultato? La pedalata è più efficiente, la bici più scattante e reattiva, soprattutto sugli scatti e sui cambi di ritmo.

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Un componente rigido assicura una maggior precisione di guida. Immaginiamo di guidare in una pietraia: se la forcella, le ruote ed il telaio sono rigidi e precisi riusciremo a mettere le ruote dove vogliamo migliorando il controllo della bici.

Un componente rigido trasmette meglio le sollecitazioni dal sentiero al rider, migliorando la percezione del terreno e di quello che sta facendo la bici. Riusciremo quindi a capire subito quando le ruote perdono aderenza o grip, riuscendo ad adattare la nostra guida a seconda delle esigenze.

Gli svantaggi di un componente troppo rigido

Se da un lato un componente rigido e preciso comporta oggettivi benefici, non bisogna dall’altro esagerare. Un eccesso di rigidità può comportare una serie di svantaggi.

Il primo svantaggio che si nota utilizzando un componente o un telaio rigido è lo scarso comfort. L’effetto di smorzamento ed assorbimento delle vibrazioni che una struttura flessibile è in grado di fornire riduce le sollecitazioni che vengono trasmesse dal terreno al rider. Immaginiamo di scendere in una pietraia con una bici super rigida: dopo pochi metri saremo stanchi. Se invece utilizziamo una bici e dei componenti più “morbidi” soffriremo meno di dolore alle braccia ed alle mani, giusto per fare esempio.

Ecco che quindi un eccesso di rigidità non sempre è vantaggioso ed ecco perchè è giusto distinguere gli ambiti di utilizzo: se in gara un manubrio o un telaio “granitici” possono comportare vantaggi in termini di trasmissione della potenza e precisione di guida, sui giri lunghi il componente rigido può essere addirittura penalizzante, portando il rider a stancarsi prima con conseguenti ripercussioni sulla guida o sulla pedalata.

07Un effetto collaterale della continua ricerca di rigidità e leggerezza è che si vanno ad ottenere sezioni sempre più sottili. Se da un punto di vista di resistenza meccanica non ci sono particolari svantaggi in una sezione grande e sottile, i problemi sorgono in caso di caduta o di rottura del componente.

Innanzitutto dobbiamo sottolineare che una sezione grossa e sottile perde duttilità. Questo significa che un eventuale cedimento da sovraccarico determina una rottura di schianto del componente, il tutto a scapito della sicurezza. Un manubrio ad esempio dovrebbe piegarsi in caso di sovraccarico (ad esempio un salto andato male), assorbendo parte dell’energia in eccesso ed evitando la rottura. Andando ad aumentare la sezione e riducendo gli spessori eccessivamente, va a finire che il nostro manubrio invece di piegarsi si spezza in caso di sovraccarico, aumentando il rischio di lesioni per il rider.

In secondo luogo non dobbiamo dimenticare una cosa: cadere fa parte del nostro sport e, volenti o nolenti, ogni tanto le nostre bici volano atterrando in mezzo a pietre, sassi e radici. Sezioni molto sottili sono molto delicate in caso di impatto contro un corpo esterno: se in alluminio o titanio tendono facilmente a bozzarsi, se in carbonio a rompersi.

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Ecco che quindi la ricerca della rigidità (e della leggerezza) va a scapito della robustezza.

Quindi a sommi capi: rigido è meglio? Una risosta univoca non esiste, dipende… Sicuramente un componente rigido comporta vantaggi, soprattutto in termini di precisione di guida, ma non bisogna esagerare. Troppo rigido non va bene, un componente da mtb deve anche essere in grado di assorbire le vibrazione e parte delle sollecitazioni del terreno. Insomma, rigido è meglio, ma solo fino ad un certo punto.

 

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J
jeffrybagwell62

Sante parole! Chi guida una front sicuramente ha già ben esplorato questi ambiti 😉

M
MN_avatar

in effetti quest’anno ho visto una caterva di manubri spezzati in gara.

M
MASTERDH

in effetti non sei l’ unico…

C
camillo75

Gare di che tipo? Gravity o XC?

N
nicola47

Complimenti per l´articolo, interessante come sempre; secondo me peró saraebbe importante parlare anche della tenacitá di un materiale, perché la rigiditá fine a se stessa é deleteria, dato che il telaio deve anche dissipare anche l´energia prodotta dalle sollecitazioni esterne, inoltre ritengo che un telaio troppo rigido oltre che il comfort pregiudica la stessa tenuta della bici

Daniel Naftali
Daniel Naftali

Bisognerebbe anche considerare il comportamento a fatica dei vari materiali e delle varie sezione, ma si uscirebbe poi fuori dall’argomento originario di quest’articolo che non è la durabilità dei componenti, ma la rigidità.

L
luca.pejrani

Forse qualcuno comincia a ragionare in tal senso… Commencal annuncia che la sua Meta V4 sarà meno rigida della V3!

U
Uol

“utilizzare un materiale più rigido (ovvero con un modulo elastico più basso)”
credo sia il contrario: modulo elastico più alto…

Daniel Naftali
Daniel Naftali

Ops, refuso… Corretto! 😉

S
sandrocarli

Articolo molto interessante. Grazie 🙂

P
pollonico

Rigido è veramente meglio?

… dice di si .

allusioni sessuali a parte , in ambito XC c’è chi mi dice che la vuole “secca” .

L
Luke_1965

lo diceva pure una mia amica..

G
gioskunk

Come sempre l’importante è saperlo usare!!

L
lenorecannan6

sul fatto della delicatezza del carbonio….io non mi sbilancio, ma rimando ad un video uscito proprio su questi canali qualche mese fa, dove un telaio in carbonio veniva ripetutamente schiantato contro uno spigolo vivo e non si vedeva alcun effetto, non ricordo che video era, ma ricordo che rimasi piuttosto basito.
ora a distanza di poco tempo è tornato ad essere delicato il carbonio ??? mmm come è lunatico sto materiale però !! 🙂

S
Scheggia

non sono certo che il carbonio del telaio del video sia lo stesso per i telai che vengono messi in commercio…

Daniel Naftali
Daniel Naftali

Nell’articolo non parlo di delicatezza del carbonio come materiale, ma della delicatezza delle sezioni troppo sottili in generale. Una sezione sottile è più delicata in caso di caduta e si danneggia più facilmente, bozzandosi o bucandosi con più facilità se di alluminio o rompendosi se in carbonio (perchè questo materiale non si piega). Era questo il senso.

B
Boss Equipment

Mi chiedo se con la biammortizzata la esasperata rigidità abbia senso (tenuto conto che in parte un minimo didissipazione vi è) certo c’è la leggerezza, ma a parte questa che può disturbare chi compete x noi comuni utilizzatori ha senso?

PS
Non è una domanda retorica mi interessa proprio saperlo.

S
skipper87

Mi permetto di correggere il punto 1 di “Come incrementare la rigidità?”
Viene detto:
“la prima soluzione è di cambiare il materiale. Andando ad utilizzare un materiale più rigido (ovvero con un modulo elastico più basso) e mantenendo invariata la geometria del componente, si incrementa la rigidità.”

Invece direi che è proprio il contrario:
I materiali dotati di maggiore modulo elastico E (più rigidi) presentano, a parità di tensioni, una minore propensione alla deformazione.

Infatti essendo ε = σ / E
(E modulo di Young / elastico)
(ε = deformazione del materiale)
(σ = sforzo del materiale)
Quindi se aumento il modulo elastico, (E) … mantenendo costante lo sforzo ( σ).. ho un ε, ovvero una deformazione minore.. quindi il materiale è più rigido!

Spero di non essermi perso io nei discorsi.. ma mi pareva che ci fosse qualcosa che non tornava…

D
demach

mi hai anticipato!

R
rstanch

vabbè, è evidente si trattasse di un lapsus, voleva dire alto

B
botacco

Lasciando perdere i pro. Per un escursionista, non sarebbe meglio avere un telaio e delle ruote rigidissime e delle sospensioni piu’ efficienti, o almeno piu’ “soft”?

J
Jaco MtB

Ci pensavo anche io, per evitare di avere una bici troppo rigida ci sono altri ambiti dove giocare: sospensioni e forcelle,sez. e pressione gomme; la guida attiva poi dovrebbe ovviare a molti di questi problemi.

L
louannescrymgeou

sul telaio se full sono totalmente d’ accordo soprattutto perché si tende a dimenticare che per un buon funzionamento tutta la cinematica del carro deve essere il più possibile rigida (un perno che flette non può ruotare liberamente nella sua sede) , sulle ruote meno .Io ho provato ruote con un rigidità molto diversa tra loro e le caratteristiche sono profondamente diverse e non compensabili le sole pressioni dei pneumatici o degli ammortizzatori che per lavorare bene hanno si un range di regolazione ma non infinito.

Pitaro
Pitaro

Ciao Daniel, stavo ragionando sul dimensionamenti dei manubri: considerando che sia quelli normali che quelli oversize saranno dimensionati per lo stesso numero di cicli o stesso carico di snervamento/rottura, è corretto dire che un manubrio oversize si spezzerà invece di piegarsi ma lo farà a seguito di un carico maggiore di quello che piegerebbe irrimediabilmente un manubrio standard?

G
Gaspare Di florio

MI permetto anche di aggiungere un 4 punto, (o forse meglio un 1b) che dovrebbe parlare delle caratteristiche isotrope o anisotrope del materiale utilizzato.
Isotropia: uniformità delle caratteristiche meccaniche lungo gli assi di riferimento della struttura (tipico di tutti i materiali continui come acciaio, alluminio, ecc)
anisotropia: marcata differenza del comportamento meccanico in funzione della generica direzione d’azione della sollecitazione (materiali compositi in generale, ecc)

G
giovy82

Ottimo articolo. Davvero ben fatto.
Secondo me, come molte cose quando si parla di mtb, non esiste il “meglio” o il suo contrario, ma è bene ragionare in termini di “io preferisco”.

vito e alloggio
vito e alloggio

meglio ancora: meglio ragionare in termini di “a me serve…”