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8/3/2019 Corso Acciaio Unioni
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SISTEMI DI UNIONESISTEMI DI UNIONE
Walter Salvatore
Dipartimento di Ingegneria Civile
Universit di Pisa
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Procedimenti di saldaturaProcedimenti di saldatura UNI EN ISO 4063UNI EN ISO 4063
allarco elettrico codificati.
tenendo in conto del livello di automazione che si applica, distinguendo in questo modo
saldatura ossiacetilenicasaldatura ossiacetilenica
saldatura ad arco consaldatura ad arco con
procedimenti manualiprocedimenti manuali
saldatura a filo continuosaldatura a filo continuo
sotto protezione di gassotto protezione di gas
procedimenti semiautomaticiprocedimenti semiautomatici
saldatura ad arcosaldatura ad arcosommersosommerso
procedimenti automaticiprocedimenti automatici
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Controlli e qualifica della saldaturaControlli e qualifica della saldatura EN 288EN 288--3, EN 120623, EN 12062
,responsabilit del direttore dei lavori
I controlli potranno essere estesi o integrati che in funzione dellandamento dei lavori
Il collaudatore pu accettare tali controlli ed eventualmente integrarli
metodimetodi didi superficiesuperficie:: esameesame visivovisivo
liquidiliquidi penetrantipenetranti
polveripolveri magnetichemagnetiche
metodimetodi volumetricivolumetrici:: raggiraggi XX
raggiraggi gammagamma
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ultrasuoniultrasuoni
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Controlli e qualifica della saldaturaControlli e qualifica della saldatura
Esame visivoEsame visivo
EN 288EN 288--3, EN 120623, EN 12062
Nei controlli con metodi visivi loperatore pu valutare la presenza di difetti superficiali
sulla saldatura, la qualit della preparazione dei lembi ed il procedimento di saldaturau zza o.
possibile accedere ad una distanza della superficie < 60 cm e conuna angolazione > 30,
e quando di ha a disposizione una illuminazione compresa tra 150 e600 lux.
Quando non sono soddisfatte le ipotesi precedenti per lesecuzione degli esami visivi, necessario assare ad esami remotizzati in cui si utilizzano a arecchiature dotate di
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una risoluzione almeno equivalente a quella dellocchio umano.
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Controlli e qualifica della saldaturaControlli e qualifica della saldatura
Esame con liquidi penetrantiEsame con liquidi penetranti
EN ISO 3452, EN 288EN ISO 3452, EN 288--3, EN 120623, EN 12062
La tecnica sfrutta la capacit di alcuni liquidi di penetrare per capillarit all'interno dei difetti
superficiali. Il metodo e suddiviso in 4 fasi:
Fessura nonvisibile
Indicazionevisibile
.superficie
.del liquidopenetrante
.. quantit ineccesso con
.. rivelatore capacedi produrre una
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del difetto
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Controlli e qualifica della saldaturaControlli e qualifica della saldatura
Esame con particelle magneticheEsame con particelle magnetiche
UNI EN 8930, UNI EN 8375,UNI EN 8930, UNI EN 8375,UNI EN 1291, UNI EN 1290UNI EN 1291, UNI EN 1290
L'oggetto da testare magnetizzato per cui le discontinuit trasversali al campo magnetico
(difetti) determinano una deviazione delle linee di flusso del campo magnetico stesso,r evata ut zzan o po ver erromagnet c e.
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magnetico
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Controlli e qualifica della saldaturaControlli e qualifica della saldatura
Esame con metodi radio raficiEsame con metodi radio rafici
UNI EN 8930, UNI EN 8375,UNI EN 8930, UNI EN 8375,UNI EN 1291, UNI EN 1290UNI EN 1291, UNI EN 1290
Tali metodi si basano sulle alterazioni che le radiazioni elettromagnetiche subisconoincontrando un difetto nel loro ercorso all'interno del materiale.
Sono utilizzati raggi X o raggi gamma i quali attraversano il campione indagato
I raggi impressionano una lastra fotografica con un immagine bidimensionale in
scala di grigi Dallimmagine possono rilevarsi: variazioni di spessore, densit, o di composizione
La valutazione viene eseguita per confronto della densit radiografica con standard
radiografici dello stesso oggetto di qualit accettabile
Una sola immagine bi-dimensionale non consente una completa individuazione dellaposizione del difetto allinterno del pezzo indagato per cui occorrono pi immagini.
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Controlli e qualifica della saldaturaControlli e qualifica della saldatura
Esame con metodi ultrasoniciEsame con metodi ultrasonici
UNI EN 583, UNI EN 12223,UNI EN 583, UNI EN 12223,UNI EN 27963, UNI EN 473UNI EN 27963, UNI EN 473
Il metodo simile a quello radiografico, per sfrutta il principio della riflessione delle onde.
La riflessione dellonda sonora prodotta dalle discontinuit presenti e dai bordidellelemento
Le riflessioni sono rappresentate su un diagramma opportuno
ni"difetto
ni"difetto
"Dimensi
"Dimensi
Distanza da
sorgente
Distanza da
sorgente
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Elemento privo di difetti Elemento con difetto
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Le saldature possono essere classificate secondo differenti criteri: in base al procedimento di
Classificazione della saldaturaClassificazione della saldatura
sa atura, e n ase a a orma.
la saldatura per fusionesaldatura per fusione effettuata
senza lapplicazione forze esterne; le,
con o senza limpiego di metallodapporto.Classificazione in base al
la saldatura con pressionesaldatura con pressione effettuata conapplicazione di forza esterna, sufficiente perprodurre una deformazione plastica dellesuper c a con a o, genera men e senzametallo di apporto. Le superfici da saldarepossono essere riscaldate.
Classificazione in base allaforma
saldature a cordoni dangolosaldature a cordoni dangolo
saldature a piena penetrazionesaldature a piena penetrazione
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saldature puntualisaldature puntuali
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Saldature a cordone dangoloSaldature a cordone dangolo
Geometria della saldaturaGeometria della saldatura EN1993EN1993--11--8 (4.5.2)8 (4.5.2)
Assenza di penetrazione del materiale di fusione nello spessore degli elementi
Parametri geometrici: area di gola aw e lunghezza effettiva del cordone leff(evitando
w w w
aw aw aw
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Leff
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
SaldatureSaldature aa pienapiena penetrazionepenetrazione
Geometria della saldaturaGeometria della saldatura EN1993EN1993--11--8 (4.3.1), UNI EN 123458 (4.3.1), UNI EN 12345
Completa penetrazione e fusione del materiale base e del materiale di apporto attraverso
lo spessore del collegamento tra i piatti di acciaio
Necessit di preparare i lembi da unire smussandone uno od entrambi in modo opportunoPreparazione dei lembi per giunti testa a testa Preparazione dei lembi per giunti a T
Preparazione a U
Preparazione a V
Preparazione a V con spalla
Preparazione a lembi
retti
Preparazione a V
Preparazione a V
Preparazione a V conspalla
Preparazione a X
Preparazione a Vcon spalla
Preparazione a X con spalla(doppio K)
Preparazione a K
Pre arazione a K con s alla
Preparazione a K
Preparazione a K con
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Preparazione a lembi rilevati
spalla
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Saldature a piena penetrazioneSaldature a piena penetrazione
Geometria della saldaturaGeometria della saldatura EN1993EN1993--11--8 (4.3.1), UNI EN 123458 (4.3.1), UNI EN 12345
Preparazione dei lembi per giunti ad angolo Preparazione dei lembi per giunti a croce
Preparazione a V condistacco dei lembi
Preparazione a lembiretti
Preparazione a lembi retticon contatto
Preparazione a V
Preparazione dei lembi per giunti a sovrapposizioneo parallelo
Preparazione dei lembi per giunti di spigolo
Preparazione a lembi retti Preparazione a V
Preparazione con fori o asolenella lamiera Preparazione a lembi
Preparazione dei lembi per giunti dorlo
Preparazione a lembi retti
Preparazione a lembiretti con parzialesovrapposizione
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Forma e tipo delle unioniForma e tipo delle unioni UNI EN 12345UNI EN 12345
Tipo di giunto Tipo di saldaturalembi
Giunto testa a testa: le partiPiena/parziale
penetrazione, da A lembi retti o
giacciono nello stesso pianoe sono a contatto.
una o entrambe lefacce, con o senzaripresa al rovescio.
, ,ad X, ad Y, a K,
con o senza spalla
Giunto parallelo: le parti sonoparallele fra loro.
con saldaturacontinua
perimetrale.
Foro o asola inuna lamiera
Giunto a sovrapposizione: leparti sono parallele fra loro e
si sovrappongono
Piena penetrazioneo a cordoni dangolo
A lembi retti
Giunto a T: le parti siincontrano ad angolo retto
formando una T
penetrazione, o acordoni dangolo, dauna o entrambe le
A lembi retti (acontatto o meno),a V o V, o K con
o senza s alla
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acce
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Forma e tipo delle unioniForma e tipo delle unioni
Ti o di iunto Ti o di saldaturaPreparazione
UNI EN 12345UNI EN 12345
em
Giunto a croce: due elementi
nello stesso piano incontranoun terzo elemento dis osto Ambedue i lati aiena/ arziale A K o a lembi rettiperpendicolarmente fra loro,
in modo da formare unadoppia T.
penetrazione, o acordoni dangolo
a contatto
Giunto ad angolo: una parteincontra laltra sotto un
angolo acuto.Piena penetrazione
dei lembi o conlembo retto a
contatto
Giunto di spigolo: le parti si
incontrano in corrispondenza
Piena/parziale
penetrazione da
A V, o a lembi
retti con o senza
angolo da 0 a 30 lati. sovrapposizione
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Forma e tipo delle unioniForma e tipo delle unioni UNI EN 12345UNI EN 12345
Tipo di giunto Tipo di saldaturalembi
Giunto dorlo: le parti siincontrano in corris ondenza Saldatura con
degli spigoli formando unangolo da 0 a 30
r copr men o o a edei due lembi.
em re
Giunto multiplo: tre o pi parti
si incontrano sotto varian oli.
Varie combinazioni Varie combinazioni
Giunto a croce di fili : due fili
una croce
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Saldature a piena penetrazione ed a cordone dangoloSaldature a piena penetrazione ed a cordone dangolo
Posizioni di saldaturaPosizioni di saldatura (AISC(AISC--Manual of steel construction, 1994)Manual of steel construction, 1994)
Piena penetrazione Cordone dangolo Piena penetrazione Cordone dangolo
Piena penetrazione Cordone dangolo
Piena penetrazione Cordone dangolo
Saldatura sopratestaSaldatura sopratesta
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Saldatura verticaleSaldatura verticale
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Posizioni di saldaturaPosizioni di saldatura (AISC(AISC--Manual of steel construction, 1994)Manual of steel construction, 1994)
pi velocemente, potendo cos utilizzare
elettrodi pi grandi e valori elevati di corrente
ed orizzontalied orizzontali Saldatura a cordone dangolo in piano risultacirca 4 volte pi veloci delle saldature eseguitein verticale o sopratesta
Saldature verticali eSaldature verticali eIl diametro degli elettrodi non deve essere
soprasopra--testatesta,
gravit del materiale dapporto
Le saldature in piano o in orizzontale risultano pi economiche rispetto alle saldatureverticali o sopratesta, poich pi rapide e pi comode da realizzare per gli operatorispecializzati
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Resistenza delle unioni a cordone dangoloResistenza delle unioni a cordone dangolo
MetodoMetodo direzionaledirezionale
EN1993EN1993--11--8 (4.5.3.2)8 (4.5.3.2)
Si basa sulla scomposizione delle forze trasmesse al cordone di saldatura in componenti
agenti normalmente e parallelamente alla direzione del cordone stesso.
Larea di gola di progetto complessiva della saldatura a cordone dangolo definita come
n
=,
1
w wi e i
i=lleffeff
aw,i laltezza di gola di ogni cordone costituente la saldatura
leff,i la lunghezza di ogni cordone costituente la saldatura
aaww
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Resistenza delle unioni a cordone dangoloResistenza delle unioni a cordone dangolo
Metodo direzionaleMetodo direzionale
EN1993EN1993--11--8 (4.5.3.2)8 (4.5.3.2)
Dividendo le forze trasmesse alla saldatura per larea di gola di progetto Aw si ottengono
le tensioni normali e tangenziali agenti nel cordone
: tensione normale agente ortogonalmente allarea di gola
: tensione normale agente parallelamente allasse del
cordone di saldatura (non viene considerata)
: tensione tangenziale (agente nel piano dellarea di gola),
perpendicolare allasse del cordone di saldatura
: tensione tangenziale (agente nel piano dellarea di gola)
parallelo allasse del cordone di saldatura
2 2 2
//3( ) + +
u
w M
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Resistenza delle unioni a cordone dangoloResistenza delle unioni a cordone dangolo
MetodoMetodo sem lificatosem lificato
EN1993EN1993--11--8 (4.5.3.3)8 (4.5.3.3)
Il metodo semplificato, permette la verifica della saldatura utilizzando la formula
, ,3
uw Ed w Rd w
w M
F F a
=
dove:
w,
cordone dangolo, mentre
F la resistenza a ta lio er unit di lun hezza del cordone.,
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Resistenza delle unioni a cordone dangoloResistenza delle unioni a cordone dangolo EN1993EN1993--11--8 (4.5.3.2),8 (4.5.3.2),EN 1993EN 1993--11--1 (6.1)1 (6.1)Fattore parziale di sicurezzaFattore parziale di sicurezza
Il fattore di sicurezza M assunto pari ad 1,25 sia per il metodo direzionale sia per ilmetodo semplificato
Il coefficiente di correzione w dipende dal tipo di acciaio costituente lunione ed in unionicostituite da differenti classe, si deve considerare la classe di minori proprietmeccaniche
Classe di acciaioEN 10025 EN 10210
Fattore dicorrelazione w
S235S235H 0 8
S275S275N/NL-M/ML
S275HS275NH/NLH
0,85
S355
S355N/NL S355HS355M/ML
S355WS355NH/NLH
,
S420N/NLS420N/M/ML
1,0
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S460M/ML
S460Q/QL/QL1
S460NH/NLH 1,0
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Resistenza delle unioni a piena penetrazioneResistenza delle unioni a piena penetrazione EN1993EN1993--11--8 (4.7.1)8 (4.7.1)
a res s enza proge o una sa a ura a comp e a pene raz one, s cons era par a aresistenza del pi debole tra i materiali base connessi dalla saldatura, utilizzando elettrodi
e materiale dapporto tali da avere tensioni di snervamento e rottura maggiori o uguali al
Indicazione delle tensioni su una saldatura a piena
penetrazione su giunto a TIndicazione delle tensioni su una saldatura a piena
penetrazione su giunto testa a testa
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Resistenza delle unioni a parziale penetrazioneResistenza delle unioni a parziale penetrazione EN1993EN1993--11--8 (4.7.3)8 (4.7.3)
un one a ra ue p a rea zza a con ue parz a pene raz on r n orza e con cor ondangolo pu essere trattata come una piena penetrazione rispettando i seguenti requisiti
geometrici
,1 ,2+ nom noma a t
min ;35
nom tc mm
Nel caso in cui tali limitazioni non fossero soddisfattela saldatura calcolata a cordone dangolo
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
StrappoStrappo lamellarelamellare (AISC(AISC--Manual of steel construction, 1994)Manual of steel construction, 1994)
deformazioni da ritiro indotte da procedimenti di saldatura a piena penetrazione
Negli acciai laminati a caldo, solfati o altre inclusioni possono creare lamelle nello spessoredel piatto tali da ridurre la resistenza dellacciaio per azioni applicate ortogonalmente allos essore
es one pro o a a r roindotta da una grandesaldatura a piena penetrazione
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Strappo lamellareStrappo lamellare (AISC(AISC--Manual of steel construction, 1994)Manual of steel construction, 1994)
La probabilit di avere strappi lamellari pu essere ridotta:
riducendo le dimensioni della saldatura ed utilizzando dettagli migliorati
indicando un procedimento di saldatura tale da ridurre i fenomeni di ritiro
u zzare process sa a ura con asso con enu o rogeno
utilizzare il pre-riscaldo delle parti da unire
Dettagli miglioratiDettagli predisposti astrappi
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Sollecitazioni agenti sulle unioni saldate a cordoni dangoloSollecitazioni agenti sulle unioni saldate a cordoni dangolo
Unioni sollecitate a trazione
Cordoni paralleli allazione
Cordoni paralleli ed ortogonali
allazione Cordoni ortogonali allazione
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Sollecitazioni agenti sulle unioni saldate a cordoni dangoloSollecitazioni agenti sulle unioni saldate a cordoni dangolo
n on so ec tate a ess one e tag o
Cordoni paralleli allazione Cordoni ortogonali allazioneCordoni paralleli ed ortogonali
allazione
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Sollecitazioni agenti sulle unioni saldate a cordoni dangoloSollecitazioni agenti sulle unioni saldate a cordoni dangolo
Unioni sollecitate a torsione flessione e ta lio
Cordoni paralleli allazione Cordoni ortogonali allazioneCordoni paralleli ed ortogonali
allazione
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Sollecitazioni agenti sulle unioni saldate a cordoni dangoloSollecitazioni agenti sulle unioni saldate a cordoni dangolo
TrazioneTrazione
// 2=
N
NN b/
b/2
w
2
//3 u
f
2
N =
N Nb/
b/2
23 u
f
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Sollecitazioni agenti sulle unioni saldate a cordoni dangoloSollecitazioni agenti sulle unioni saldate a cordoni dangolo
TrazioneTrazione
l
N Nb/2
2
b/
per i cordoni paralleli allazione: 1 1
1 //
2= =w
A NN N 2
//3
uf
1 2 1w w w
er i cordoni orto onali allazione:2 2
2 wA NN N = =
w M
23 u
f
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1 2 22( ) 2w w wA A+ w M
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni SaldateUnioni Saldate
Sollecitazioni agenti sulle unioni saldate a cordoni dangoloSollecitazioni agenti sulle unioni saldate a cordoni dangolo
e Ve Ve
V
//
=V
w
max 2
3Ve =
2 2
max // 3 +
u
w M
f
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a
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Sistemi di unione con organi meccaniciSistemi di unione con organi meccanici
Classificazione delle unioni con organi meccaniciClassificazione delle unioni con organi meccanici
,meccanica ed aeronautica e nellingegneria automobilistica.
UnioniUnioni elementarielementari didi ancora io ancora io
UnioniUnioni elementarielementari erer car enteriacar enteria esanteesante
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Sistemi di unione con organi meccaniciSistemi di unione con organi meccanici
Unioni elementari per carpenteria leggeraUnioni elementari per carpenteria leggera
Larga diffusione organi meccanici di derivazione aeronautica o del settore automotive,
capaci di trasmettere prevalentemente sollecitazioni di taglio. I rivetti sono molto utilizzati, se non i pi diffusi, sia per le ridotte dimensioni (d
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Sistemi di unione con organi meccaniciSistemi di unione con organi meccanici
Unioni elementari di ancoraggioUnioni elementari di ancoraggio
sistemi di ancoraggio a costruzioni esistenti sia in cemento armato che in muratura:tassellitasselli (chimici e meccanici) e tirafonditirafondi.
Tasselli chimici: la tenuta garantita da adesivi epossidici
Tasselli meccanici: la tenuta sfrutta lattrito prodotto sulla superficie laterale e/o alla .
Tirafondi: costituiti da barre filettate dotate di un allargamento di estremit, sidifferenziano dai tasselli poich vengono messi in opera prima del getto del cls.
Tasselli chimiciTasselli chimici Tasselli meccaniciTasselli meccanici TirafondiTirafondi
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Sistemi di unione con organi meccaniciSistemi di unione con organi meccanici
Unioni elementari per carpenteria pesanteUnioni elementari per carpenteria pesante
Bulloni sono gli organi meccanici impiegati per le strutture in carpenteria metallica. Graziealla loro morfologia dotata di due teste di estremit, sono capaci di trasmettere siasollecitazioni semplici di trazione e taglio che sollecitazioni composte.
.
Le operazioni di assemblaggio risultano molto semplici e per questo possono avveniresenza personale specializzato e senza immettere nellambiente circostante sostanzenocive.
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni BullonateUnioni Bullonate
Caratteristiche dei bulloni: geometriaCaratteristiche dei bulloni: geometria
Le propriet geometriche deiu on sono essenz a men e
rappresentate dal:
diametro lordo (M o d);
dimensione della testa (s);lunghezza del gambo (L);filettatura (B).
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni BullonateUnioni Bullonate
Caratteristiche dei bulloni: resistenza e preCaratteristiche dei bulloni: resistenza e pre--serraggioserraggio UNI EN ISO 898, EN1090UNI EN ISO 898, EN1090--11
Classe di resistenza
Bulloni Normali Bulloni ad alta resistenzaPropriet meccaniche
4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 10.9
Tensione di snervamento
fyb (N/mm2)
240 320 300 400 480 640 900
ens one u ma a raz one
fub (N/mm2)
Rm,nom (N/mm2)
400 400 500 500 600 800 1000
I bulloni ad alta resistenza devono essere impiegati qualora si voglia sfruttare
PrePre--serraggioserraggio
.
In questo caso occorrono elevati sforzi di serraggio e quindi acciai con un pi altotenore di carbonio o ortunamente trattati termicamente.
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni BullonateUnioni Bullonate
Caratteristiche dei bulloni: resistenza e preCaratteristiche dei bulloni: resistenza e pre--serraggioserraggio UNI EN ISO 898, EN1090UNI EN ISO 898, EN1090--11
Per non pregiudicare la capacit portante del bullone occorre che lo sforzo dipretrazione induca uno stato tensionale non maggiore al 70% della tensione ultima a
trazione.
La forza di pre-carico da utilizzarsi pari a
SubC,p Af7.0F =
C,pS Fd2.0M =
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni BullonateUnioni Bullonate
p1 e1 L p2 > 1,2d0
Posizionamento dei bulloniPosizionamento dei bulloni EN1993EN1993--11--8 (3.5)8 (3.5)
e2
p2 p2
p2
> , 0
p1 p1,0
Massimi
2 1,i
cc a con orm a e - - - - cc a con orm a a -spaziature
MinimiAcciai esposti a cause di
corrosioneAcciai non esposti a cause di
corrosioneAcciai posti in opera non protetti
e1 1,2 d0 4 t + 40 mm - max {8 t ; 125 mm}
e2 1,2 d0 4 t + 40 mm - max {8 t ; 125 mm}e3 1,5 d0 - - -
e4 1,5 d0 - - -
p1 2,2 d0 min {14 t ; 200 mm} min {14 t ; 200 mm} min {14tmin ; 175 mm}
p1,0 - min {14 t ; 200 mm} - -
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1,i - min {28 t ; 400 mm} - -
p2 2,4 d0 min {14 t ; 200 mm} min {14 t ; 200 mm} min {14tmin ; 175 mm}
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni BullonateUnioni Bullonate
Lavorazioni delle parti a contatto e tolleranze foroLavorazioni delle parti a contatto e tolleranze foro--bullonebullone
Le superfici ed i bordi delle lamiere dovranno essere lavorate superficialmente se si vuole
EN1090EN1090
Classe delle superfici di attrito Lavorazione
Coefficiente di
attrito
sfruttare lattrito tra le parti.
- -
A Superfici sabbiate 0,5
B Superfici sabbiate e zincate 0,4
C Superfici pulite con spazzola 0,3
D Superfici non trattate 0,2
Prescritte tolleranze pi alte per semplificare operazioni di montaggio, ci comporta una
Tolleranze
Maggiori libert di manovra possono essere raggiunte con limpiego di fori asolati.
EN 1993-1-8
Diametro Tolleranza
M12 M14 1 mm
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M16 M24 2 mm
> M24 3 mm
Foro asolato
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni BullonateUnioni Bullonate
Categorie di connessioni bullonate e campi di applicazioneCategorie di connessioni bullonate e campi di applicazione
Ai fini della valutazione della capacit portante lEurocodice 3 differenzia le connessioni
EN1993EN1993--11--8 (3.4)8 (3.4)
bullonate in cinque diverse categorie prestazionali
Tipo Categoria Osservazioni
Non richiesto precarico.
tipo portantePossono essere usati bulloni di
classe da 4.6 a 10.9
BResistente allo Devono essere usati bullonia
Taglio
scorrimento in
condizioni di servizio
precaricati 8.8 o 10.9.
Unioni
CResistente alloscorrimento in
Devono essere usati bulloni
condizioni ultime. . .
DNon richiesto precarico.
o
ne
non-precaricatoclasse da 4.6 a 10.9
niaTrazi
E
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Uni
precar catoprecaricati 8.8 o 10.9.
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Meccanismi di collasso e modelli di resistenzaMeccanismi di collasso e modelli di resistenza
I faseI fase: scorrimento fra gli elementi collegati; la fase termina nonappena viene raggiunta la resistenza allo scorrimento per attrito(Fs,R);
II faseII fase: brusco scorrimento della giunzione e ripresa del giocoforo-bullone;
III faseIII fase: bullone viene sollecitato a ta lio
IV faseIV fase: prime plasticizzazioni e comportamento dellunione nonlineare. Collasso dellunione con resistenza ultima FV,u.
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Meccanismi di collasso e modelli di resistenzaMeccanismi di collasso e modelli di resistenzaLa resistenza al collasso FV,u corrisponde al meccanismo di collasso di minor resistenza tra i
EN1993EN1993--11--8 (3.6)8 (3.6)
qua ro meccan sm cara er s c e e un on a ag o
F;F;F;FminF = ,,,,,,,,,
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Cate oria A: indicata ualora eventuali assestamenti dei colle amenti non
Categorie di connessioni bullonate e campi di applicazioneCategorie di connessioni bullonate e campi di applicazione EN1993EN1993--11--8 (3.4)8 (3.4)
compromettono la funzionalit della costruzione e/o fanno nascere statidi sollecitazione addizionali
stato limite ultimo
Categoria C: lavora sempre per attrito. Si richiedono per strutture ad alta duttilitmp ega e n zona s sm ca. co asso pen e capac y es gn a e
membrature connesse.
FF F
er c e a egor a er c e a egor a er c e a egor a
FF ,,,U,VSLU,Ed,V
,,,
FF ,,,
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Sollecitazione allo SLUSollecitazione allo SLE Resistenza dellunione a collassoes s enza a a r o e un one
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Resistenza a taglio del bulloneResistenza a taglio del bullone
In accordo ai modelli di capacit forniti dallEurocodice 3, la resistenza al taglio (FRd a) del
EN1993EN1993--11--8 (3.6.1)8 (3.6.1)
singolo bullone
2M
ubva,Rd,V
= ub
A: area del bullone per piano di taglio;
Coefficiente
v4.6 0,65.6 0,66.8 0,5
8.8 0 6
Piani di taglio passanti per laporzione filettata del gambo
della vite
v quella di trasformarela resistenza a trazione
dellor ano f in una 10.9 0,5Piani di taglio passanti per la
porzione non filettata del gambodella vite
Tutte le classi 0,6
equivalente resistenza ataglio
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
In accordo al modello proposto dallEurocodice 3, la resistenza delle lamiere (FRd,b) si valuta inResistenza a rifollamento della lamieraResistenza a rifollamento della lamiera EN1993EN1993--11--8 (3.6.1)8 (3.6.1)
mo o convenz ona e a raverso a ormu a:
ub1 tdfk =2M
b,Rd,V
k1 coefficiente di rifollamento il cui valore non pu eccedere 2.5;
b un coefficiente correttivo, valutato come il
1;f
f;min
lamiera,u
bullone,ud
Coefficiente di rifollamentok1
File esterne di bulloni: File interne di bulloni
= 7182522
1 .
e
.;.mink
= 7141522
1 .
p
.;.mink
Distanze valutateperpendicolarmentealla direzione della
0 0
(e2 ep2)
Coefficiente d
Bulloni esterni Bulloni interni
e 1
Distanze valutateparallelamente alla
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03 d
d =
43 0
=
dd rez one e a orza
(e1 ep1)
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Coefficienti di rifollamento e correttivo ottenuti mediante formulazioni empiriche.
Resistenza a rifollamento della lamieraResistenza a rifollamento della lamiera
In particolare il coefficiente di rifollamento k1 funzione dei parametri di posizione definiti
in direzione parallela alla forza di taglio e tiene in conto delleffettivo fenomeno diplasticizzazione
Una ulteriore riduzione del 25% della resistenza al rifollamento deve essere consideratanel caso si realizzi una unione non simmetrica, a causa del momento parassita
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Resistenza a taglio della lamieraResistenza a taglio della lamiera EN1993EN1993--11--8 (3.5)8 (3.5)
La rottura per taglio della lamiera automaticamente soddisfatta rispettando i requisitidimensionali imposti dallEurocodice 3 riguardo alla posizione dei fori rispetto ai bordi della
lamiera
Resistenza a trazione della lamieraResistenza a trazione della lamiera EN1993EN1993--11--1 (6.2.3)1 (6.2.3)
In accordo al modello proposto dallEurocodice 3, la resistenza delle lamiere (FRd,d) si valutain modo convenzionale attraverso la formula:
2M
unetd,Rd,V
fA9.0F
=
Anet larea del piatto in acciaio impiegato nellunione privata del foro del bullone
f la resistenza ultima dellacciaio im ie ato er il iatto
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Si i di iSi i di i U i i B ll liU i i B ll li
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Nel caso di un giunto la distanza tra lestremit dei dispositivi di collegamento misurata
Resistenza a taglio per giunti lunghiResistenza a taglio per giunti lunghi EN1993EN1993--11--8 (3.8)8 (3.8)
nella direzione di trasferimento della forza maggiore di 15 volte il diametro del bullone, sideve ridurre la resistenza di progetto a taglio FV,U di tutti i dispositivi attraverso il seguente
coefficiente:
d200
d15-L jLf
= 1
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Si t i di iSi t i di i U i i B ll t t liU i i B ll t t li
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Resistenza ad attritoResistenza ad attritoLa resistenza per attrito (Fs,Rd) di una unione bullonata sottoposta a puro taglio valutata
EN1993EN1993--11--8 (3.9.1)8 (3.9.1)
convenzionalmente attraverso la seguente relazione, sia nel caso di collegamenti dicategoria B che C
Cps
Rds Fnk
F,,
=
s
n il numero di superfici di attrito oscorrimento;
il fattore di scorrimento.
Bulloni in fori normali. 1,0
Bulloni in fori sovradimensionati o in fori asolati corti con lasse dellasola
perpendicolare alla direzione di trasferimento del carico.0,85
Bulloni in fori asolati lunghi con lasse dellasola perpendicolare alla
direzione di trasferimento del carico.0,70
Bulloni in fori asolati corti con lasse dellasola parallela alla direzione di
trasferimento del carico.0,76
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Bulloni in fori asolati lunghi con lasse dellasola parallela alla direzione di
trasferimento del carico.0,63
Si t i di iSi t i di i U i i B ll t t liU i i B ll t t li
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Resistenza ad attritoResistenza ad attritoIl fattore di scorrimento valutato per via sperimentale attraverso delle indagini di tipo
EN1993EN1993--11--8 (3.9.2)8 (3.9.2)
standard. Si assumono valori tra 0.5 e 0.2 a seconda del trattamento superficiale deglielementi collegati.
In presenza di trazione (Ft,Ed), si deve ridurre la resistenza di progetto allo scorrimentoattraverso le seguenti relazioni
Porzione della trazione applicata
Ed,tC,ps )F8,0F(nk =
a un one tras er ta a u one
3M
,s
Il meccanismo di trasferimento degli sforzi tra bullone e lamiera produce uno sforzo ditrazione del gambo pari all80% della trazione applicata allunione Ft,Ed
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Tipologia prestazionaleCoefficientedi sicurezza
parziale
Valoriraccomandati(EN 1993-1-8)
Resistenza della membrature strutturali nei confronti di:
- Rottura della sezione da classe 1 a 4
- Fenomeni di instabilit
M0
M1
1,00
1,00
- Fratture delle sezioni tese indebolite da fori M2 1,25
Resistenza dei bulloni
Resistenza dei chiodi, rivetti e viti
Resistenza del perno
Resistenza delle piastre inflesse e/o a contatto
M2 1,25
Resistenza allo scorrimento
- allo stato limite ultimo (Categoria C)
- allo stato limite di servizio (Categoria B)
M3
M3,ser
1,25
1,10
Resistenza a flessione di un bullone iniettato tasselli chimici ,
Resistenza di un giunto di una trave a traliccio a sezioni cave M5 1,00
Resistenza del perno allo stato limite di servizio M6,ser 1,00
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Precarico o Serraggio di bulloni ad alta resistenza M7 1,10
Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Metodi di calcolo delle sollecitazioniMetodi di calcolo delle sollecitazioniLe azioni prodotte sul singolo bullone da una azione di taglio applicate ad una unione possono
essere calcolate utilizzando due differenti metodi.
Metodo del centro di istantanea rotazioneMetodo del centro di istantanea rotazione Legge taglio-deformazione del bullone(Crawford, 1968)(Crawford, 1968)
Forze di taglio eccentriche produconorotazioni rispetto ad un centro diistantaneo
Ignorata deformazione del bullone
Le forze di taglio eccentriche sonoriportate al baricentro della bullonatura
(Higgins, 1971)(Higgins, 1971)
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Metodi di calcolo delle sollecitazioni: Centro di istantanea rotazioneMetodi di calcolo delle sollecitazioni: Centro di istantanea rotazione
Baricentro della bullonaturaBaricentro della bullonatura
Centro di istantanea rotazioneCentro di istantanea rotazione Schema di equilibrio tra forza diSchema di equilibrio tra forza ditaglio e sollecitazioni nei bullonitaglio e sollecitazioni nei bulloni
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Metodi di calcolo delle sollecitazioni: Metodo elasticoMetodi di calcolo delle sollecitazioni: Metodo elastico
Y
PeP
CG
Riduzione della forzaRiduzione della forzaPxe
a ar centro e aa ar centro e a
bullonaturabullonatura
+Distribuzione delleDistribuzione dellesollecitazioni suisollecitazioni sui
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Metodi di calcolo delle sollecitazioniMetodi di calcolo delle sollecitazioni
,
Il metodo di calcolo del centro di istantanea rotazione fornisce
una valutazione pi accurata del carico di collasso dellunione.
Per la sua applicazione deve essere impiegata una appositalegge carico-deformazione del bullone
, Spostamento
essere calcolata con una procedura numerica opportuna
.
U e1VV=
Il metodo elastico un approccio pi conservativo.
(AISC(AISC--Manual of steel construction, 1994)Manual of steel construction, 1994)Metodo elasticoMetodo elastico
Ignora per la ri-distribuzione delle sollecitazioni nellunione ela sua duttilit.
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Esempi di calcolo delle sollecitazioni con il metodo elasticoEsempi di calcolo delle sollecitazioni con il metodo elastico
Unione a taglioUnione a taglio forza passante per il baricentro della bullonaturaforza passante per il baricentro della bullonatura
b
VV
n n
=
Gb Vb: taglio singolo bullone
n : numero bulloni, n : iani di ta lio
si deve ri ortare lo sforzo normale
Gb
e e sullasse baricentrico ed allunionesi deve applicare anche unmomento di trasporto Mt = V X e
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a taglioUnioni Bullonate a taglio
Esempi di calcolo delle sollecitazioni con il metodo elasticoEsempi di calcolo delle sollecitazioni con il metodo elasticoUnione a taglioUnione a taglio forza non passante per il baricentro della bullonaturaforza non passante per il baricentro della bullonatura
V
La forza tagliante V si distribuisce sui bulloni come nel caso precedente della forzapassante per il baricentro
,b V
b sn n
, ,di forze
kd=
dbi
2
da cui:i biVe
Ve Fd k = =
bi= = bib Mt i t
dV F M
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bi
Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a trazioneUnioni Bullonate a trazione
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a trazioneUnioni Bullonate a trazione
Meccanismi di collasso e modelli di resistenzaMeccanismi di collasso e modelli di resistenzaComportamento sperimentale dellunione a trazione soggetta ad un precarico del bullone diintensit pari a Fp,C, possibile identi icare le seguenti asi:
I faseI fase : applicazione del carico; solo un aliquota di circa il 10% si traduce in incremento di
trazione nel ambo. Ci si verifica sino al ra iun imento della forza di distacco delle lamiere(Fp).
II faseII fase: a seguito del distacco tutto lo sforzo di trazione esterno assorbito dal bullone fino al .
C,PP F1.1F =
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a trazioneUnioni Bullonate a trazione
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a trazioneUnioni Bullonate a trazione
Meccanismi di collasso e modelli di resistenzaMeccanismi di collasso e modelli di resistenzaPer quanto riguarda i meccanismi di collasso lunione a trazione pu rompersi per:
Rottura per trazione del gambo del bullone;
Rottura per punzonamento della lamiera in corrispondenza delle teste del bullone o dado.
Il meccanismo di collasso risulta il
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minore dei due possibili meccanismi b,Rd,Ta,Rd,TU,T
Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a trazioneUnioni Bullonate a trazione
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Categorie di connessioni bullonate e campi di applicazioneCategorie di connessioni bullonate e campi di applicazione Categoria D: non garantisce la tenuta delle lamiere a contatto, che potrebbero anche
distaccarsi per livelli elevati di sollecitazione
Categoria E: previsto un pre-carico controllato dei bulloni, necessariamente ad alta
resistenza
Verifiche Categoria D Verifiche Categoria E
U,TSLU,Ed,T FF U,TSLU,Ed,T FF
Sollecitazione allo SLU
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a trazioneUnioni Bullonate a trazione
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Meccanismi di collasso e modelli di resistenzaMeccanismi di collasso e modelli di resistenza EN1993EN1993--11--8 (3.6.1)8 (3.6.1)
u a ase e mo e capac orn a uroco ce a res s enza proge o atrazione del gambo del bullone
2M
sub2a,Rd,TF
=
fub la resistenza ultima a trazione del bullone;
As larea ridotta del bullone;
k2 un coefficiente che dipende dal livello di serraggio e vale 0.63 nei bullonipresollecitati con chiave dinamometria e 0,9 negli altri casi.
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a trazioneUnioni Bullonate a trazione
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Meccanismi di collasso e modelli di resistenzaMeccanismi di collasso e modelli di resistenza EN1993EN1993--11--8 (3.6.1)8 (3.6.1)
La resistenza al punzonamento della lamiera in corrispondenza del dado o della testa delbullone (Bp,Rd) pu essere valutata attraverso il seguente modello
upmRd,p ftd.B = 600
dm diametro medio della testa del bullone o del dado (il minore fra i due);
tp lo spessore della piastra sotto il bullone o il dado;
fu la resistenza ultima a trazione della lamiera.
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a trazioneUnioni Bullonate a trazione
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Metodi di calcolo delle sollecitazioniMetodi di calcolo delle sollecitazioni
Le unioni a trazione sono soggette ad azioni assiali e flettenti parallelamente al gambodei bulloni che sono quindi tesi, e su cui le azioni vengono ripartite in base a metodi
validati sperimentalmente.
La ripartizione delle azioni dipende dalla rigidezza della lamiera:
lamiera rigida i bulloni sono tesi e privi di flessioni parassite, ed il collassoavviene per snervamento del bullone o punzonamento;
lamiera deformabile il bullone anche inflesso, ed il collasso avviene per
,flangia.
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a trazioneUnioni Bullonate a trazione
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Metodi di calcolo delle sollecitazioniMetodi di calcolo delle sollecitazioni EN1993EN1993--11--8 (3.6.1)8 (3.6.1)
CasoCaso flangiaflangia rigidarigida
le trazioni sono assorbite dai bulloni;
le compressioni sono assorbite per contatto;
a s r uz one e e orze pen e a a geome r a e un one;
i bulloni si verificano trascurando le flessioni parassite;
la semplificazione ammissibile se lo spessore delle flange ne garantisce lavalidit;
necessario verificare che in esse non venga superato il limite elastico.
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a trazioneUnioni Bullonate a trazione
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Metodi di calcolo delle sollecitazioniMetodi di calcolo delle sollecitazioni EN1993EN1993--11--8 (3.6.1)8 (3.6.1)
CasoCaso flangiaflangia deformabiledeformabile
la distribuzione delle forze sui bulloni dipende da geometria dellunione er g ezza e a ang a
i bulloni si verificano considerando la flessione parassita nel gambo e lar s r uz one eg s orz a causa e a p as c zzaz one e pun p so ec a
delle flange
equilibrate e compatibili con resistenza e deformabilit di bulloni e flange.
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a trazioneUnioni Bullonate a trazione
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Esempi di calcolo con piastra rigidaEsempi di calcolo con piastra rigida EN1993EN1993--11--8 (3.6.1)8 (3.6.1)
ForzaForza passantepassante perper baricentrobaricentro delladella bullonaturabullonatura
dbi
NGb
NN
N trazione totale agente sullunione
,=b N
b
Nn
nb numero dei bulloni
Nb,N trazione agente sul singolo bullone
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Sistemi di unioneSistemi di unione Unioni Bullonate a trazioneUnioni Bullonate a trazione
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Esempi di calcolo con piastra rigidaEsempi di calcolo con piastra rigida EN1993EN1993--11--8 (3.6.1)8 (3.6.1)
ForzaForza nonnon passantepassante perper baricentrobaricentro delladella bullonaturabullonatura
GbC
NN edbi
Nbtot
V
Ve
N trazione totale agente sullunione, =b N NNn
nb numero dei bulloni
Nb,N trazione agente sul singolo bullone, 2
=b M biNe
N d
b,M dbi distanza del bullone dal baricentro
, 2= +
i
bib tot
dV N Ne
SISTEMI DI UNIONE W. Salvatore 68
b bi