Dr. Ing. Antonio FormisanoDipartimento di Ingegneria StrutturaleUniversit di Napoli Federico [email protected]
LAquila, 7 Maggio 2010
MODULO II: TEORIA DELLE STRUTTURE IN ACCIAIOLEZIONE N. 6
LE UNIONI ELEMENTARI ED I COLLEGAMENTI
INDICE
Le unioni: aspetti tipologici e tecnologiciCalcolo e verifica unioni bullonateCalcolo e verifica unioni saldate
Il comportamento dei collegamenti
2
ing. A. Formisanoing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
INDICE
Le unioni: aspetti tipologici e tecnologiciCalcolo e verifica unioni bullonateCalcolo e verifica unioni saldate
Il comportamento dei collegamenti
3
ing. A. Formisanoing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
Le unioni: aspetti tipologici e tecnologiciGeneralitClassificazioneUnioni con organi meccaniciUnioni saldateEsempi di collegamentiDettagli costruttivi e durabilit
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
4Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Generalit
Fasi operative
Fasi operative
Fasi operative
Fasi operative
Identif. 1a
Modellazione
2
Analisi3
Controllo (teorico)o verifica4
si
no
La trave di Galileo, tratto da:Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze (Leida, 1638)
Galileo Galilei(1564-1642)
Galileo intu che la resistenza a flessione di una trave direttamente proporzionale alla sua larghezza ed al quadrato della sua altezza.
Il metodo Il metodo Il metodo Il metodo scientificoscientificoscientificoscientifico
InputSistema
strutturale
1b Concezione
Costruzione esistente
Costruzione nuova
5 SintesiOutput
Normative di
riferimento
Realizzazione e Controllo (sperim.) o collaudo
GeometricaAzioniMeccanica
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5Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
GeneralitComponenti del sistemaComponenti del sistemaComponenti del sistemaComponenti del sistema
1. Membrature
Definito il tipo di materiale (componente di base), i componenti di un sistema strutturale in acciaio sono:
2. Collegamenti
HE IPE
Nodo trave-colonna
Collegamentocolonna-fondazione
Es. Il caso di un edificiointelaiato
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6Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Struttura in c.a.
Struttura metalliche
Generalit
StruttureStruttureStruttureStrutture in c.a.in c.a.in c.a.in c.a. StruttureStruttureStruttureStrutture metallichemetallichemetallichemetalliche
L3
La struttura in c.a. si presentacome un sistema monoliticonel quale occorrono particolariaccorgimenti per consentireconsentiremovimenti relativi tra le diverse membrature (travi e pilastri
La struttura metalliche nasconodallassemblaggio di elementimonodimensinali prefabbricati. Al contrario delle strutture in c.a. occorrono in questo casoparticolari accorgimenti per impedire gli spostamenti relativitra gli elementi attraverso la realizzazione di collegamenti
Differenze nellaconcezionestrutturale
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7Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Le unioni: aspetti tipologici e tecnologiciGeneralitClassificazioneUnioni con organi meccaniciUnioni saldateEsempi di collegamentiDettagli costruttivi e durabilit
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8Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
(*) Rispetto ad uno deiseguenti parametri:
Resistenza Rigidezza Duttilit
Classificazione
Metodologia di classificazione
Comportamento strutturale(*)
rispetto alle membrature connesse
Tipo di elementi collegati
Tecnologia dunione adottata
Nodi
Giunti
Completo ripristino
Parziale ripristino
Senzaripristino
Con organi meccanici
Con saldatura
Colonna- Trave
Trave-Trave Colonna-
fondazione
TraveColonna
Bulloni
Rivetti
Membrature collegate
Nodi a completo ripristino
Nodi a parziale ripristino
M
Laser Beam
Welded region
Keyhole
Laser Beam
Welded region
Keyhole
ArcoLaser
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9Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Classificazione
Tipo di elementi collegati
Nodi
Giunti
TP
Colonna - Trave
Trave p. Trave s.
Sono i dispositivi necessari a collegare elementi tipologicamentediversi
Sono i dispositivi necessari a prolungare la stessa membratura(Lstd=12 m)
N.B.N.B.N.B.N.B. Alcuni autori (ad es. Ballio & Bernuzzi) non fanno distinzione tra nodo e giunto. Con il termine giunto intendono il nodo.
Colonna Fondazione
TS
Colonna - Colonna
Trave Trave
Sistema Esempio
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10Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Classificazione
Collegamento
Collegamento Collegamento
Collegamento
Unione
Unione
Unione
UnioneIl nodo e il giunto possono esserevisti come dei sistemi strutturaliottenuti dalla composizione di uno o pi collegamenti a sua voltacomposti da unioni elementari
Nodo o giunto
CollegamentoUnione
Nodi Giunti
Saldati
Bullonati
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11Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
(*) Rispetto ad uno deiseguenti parametri:
Resistenza Rigidezza Duttilit
Classificazione
Metodologia di classificazione
Comportamento strutturale(*)
rispetto alle membrature connesse
Tipo di elementi collegati
Tecnologia dunione adottata
Nodi
Giunti
Senza ripristino
Parziale ripristino
Completoripristino
Con organi meccanici
Con saldatura
Colonna- Trave
Trave-Trave Colonna-
fondazione
TraveColonna
Bulloni
Rivetti
Membrature collegate
Nodi a completo ripristino
Nodi a parziale ripristino
M
Laser Beam
Welded region
Keyhole
Laser Beam
Welded region
Keyhole
ArcoLaser
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12Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Classificazione
Comportamento strutturale(*) rispetto alle membrature connesse
Ad es. rispetto allaRigidezza (k)
Parziale ripristino della rigidezza
(Nodi semirigidi)
Sistema EsempioModello
Completo ripristino di rigidezza
(Nodi rigidi)
Senza ripristino
(Articolazioni)
Membrature collegate
Nodi a completo ripristino
Nodi a parziale ripristino
M
M
k
k=tg()
Nodobullonatoflangiato
Nodobullonato
con squadrette
Nodo saldatoed irrigidito
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13Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
(*) Rispetto ad uno deiseguenti parametri:
Resistenza Rigidezza Duttilit
Classificazione
Metodologia di classificazione
Comportamento strutturale(*)
rispetto alle membrature connesse
Tipo di elementi collegati
Tecnologia dunione adottata
Nodi
Giunti
Senza ripristino
Parziale ripristino
Completoripristino
Con organi meccanici
Con saldatura
Colonna- Trave
Trave-Trave Colonna-
fondazione
TraveColonna
Bulloni
Rivetti
Membrature collegate
Nodi a completo ripristino
Nodi a parziale ripristino
M
Laser Beam
Welded region
Keyhole
Laser Beam
Welded region
Keyhole
ArcoLaser
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14Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Le unioni: aspetti tipologici e tecnologiciGeneralitClassificazioneUnioni con organi meccaniciUnioni saldateEsempi di collegamentiDettagli costruttivi e durabilit
Tipologie di organi
meccanici
Unioni con organi meccanici: tipologie
Per carpenteria pesante Bulloni (d[1230mm]) Chiodi (d 8 mm)
Per carpenteria leggera (*) Rivetti (d < 8 mm) Viti autofilettanti Clincatura
Tassellimeccanici
Tasselli chimici
Ancoraggi Tasselli chimici Tasselli meccanici
ChiodiBulloni
Rivetti
Viti
Clincatura
(*) Le strutture in carpenteria leggera sidifferenziano da quelle in carpenteria pesanteperch realizzateintegralmente con membrature formate a freddo
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16Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Vite
Dado
Rosetta
Unioni con organi meccanici: Il bullone e sua morfologia
Gambo
Filettatura
Dado
Testa
Rosetta
Vite
Diametro nominale M
( M12 M30)
Geometria
M=d
Resistenza
Classe di resistenza X.Y
Rottura fub = X 100 (MPa) Snervamento fyb = X Y 10 (MPa)
X.Y
Morfologia
Nomenclatura
Prospetto
Pianta
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17Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Unioni con organi meccanici: propriet geometriche bulloni
LB
dn
dn
d
As
A
ds
2mn
s
ddd +=
s
M=d il diametro nominale o lordo del bullonedn il diametro del nocciolodm il diametro medio tra d e dnds il diametro resistenteA larea lorda del bulloneAs larea resistente (trazione)
N.B.
A rigore dn e dm sono funzione del passo s della filettatura In linea generale si pu considerare: As =[0.75 0.82]A
Sezionex-x
X X
M=d
Carpenteria leggera
M - d(mm)
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 27 30
As(mm2) 8,8 20,1 36,6 58 84,3 115 157 192 245 303 353 459 561
Principali parametri geometrici
Carpenteria pesante
Vite
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18Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Unioni con organi meccanici: propriet meccaniche bulloni
Proprietmeccaniche
Classe di resistenzaClasse di resistenzaClasse di resistenzaClasse di resistenza
Bulloni Normali Bulloni ad alta resistenza
3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9
Tensione di snervamento
fyb (N/mm2)- 240 320 300 400 360 480 640 - 900 -
Tensione ultima a trazionefub (N/mm2)
Rm,nom
(N/mm2)300 400 400 500 500 600 600 800 900 1000 1200
Prova a trazione
F
F
Abbinamento Classe Abbinamento Classe Abbinamento Classe Abbinamento Classe
ViteViteViteVite----DadoDadoDadoDado
Organo Bulloni normali Bulloni ad alta resistenza
Vite 4.6 5.6 6.8 8.8 10.9
Dado 4 5 6 8 10
fyb
fub
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19Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Unioni con organi meccanici: posa in opera e controlli
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20Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Chia
vedi
na
mo
me
trica
FpC
FpC
MS
SubC,p Af.F = 700
C,pS FdkM =Coppia di serraggio
Forza di serraggio
V
V
Proprietgeometriche
Coppia di Serraggio Ts - Ms
(Nm)Forza di Serraggio Ns - FpC
(kN)
d As Bulloni NormaliBulloni Alta Resistenza Bulloni Normali
Bulloni Alta Resistenza
(mm) (mm2) 4,6 5,6 6,6 6,8 8,8 10,9 4,6 5,6 6,6 6,8 8,8 10,9
12 84 56 71 85 85 113 141 24 29 35 35 47 59
14 115 90 113 135 135 180 225 32 40 48 48 64 81
16 157 141 176 211 211 281 352 44 55 66 66 88 110
18 192 194 242 290 290 387 484 54 67 81 81 108 134
20 245 274 343 412 412 549 686 69 86 103 103 137 172
22 303 373 467 560 560 747 933 85 106 127 127 170 212
24 353 474 593 712 712 949 1186 99 124 148 148 198 247
27 459 694 868 1041 1041 1388 1735 129 161 193 193 257 321
30 561 942 1178 1414 1414 1885 2356 157 196 236 236 314 393
Il parametro k [0.1 0.23] rappresenta il coefficiente di rendimento della coppia che in base alla norma EN14399 dovressere dichiarato dal produttore per le unioni ad attrito
k=0.20
Unioni con organi meccanici: I chiodi
Gambo
TestaMorfologia
Fase I)Riscaldamento
Fase II) Inserimento nel foro
550 720 C
Fase III) Ribattitura a caldo
Processo
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21Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Unioni con organi meccanici: I chiodiParametrigeometrici
D 1.6 d
d
s
LR =
0.82
d
a) Testa tondae stretta
b) Testa svasatacon calotta
c) Testa svasatapiana
Tipi di chiodi
Esempio di unioni chiodate (da Breymann)N.B.
Il diametro d e la lunghezza del gambo sonodefinite sulla base dello spessore totale del pacchetto di lamiere (s)
L = 1,1s + 1,3d
d s
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22Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Le unioni: aspetti tipologici e tecnologiciGeneralitClassificazioneUnioni con organi meccaniciUnioni saldateEsempi di collegamentiDettagli costruttivi e durabilit
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23Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Tipologiedi
Saldatura
Unioni saldate: tipologie
Processo(*)
Ad arco con elettrodo rivestito
Ad arco in ambiente protetto (MIG, MAG, TIG)
Speciali (Laser, spot weld)
Forma del cordone
Dangolo
A completa penetrazione
Con elettrodo
Con protezione di gas
Laser
Testa a testa
Per sovrapposizioneT
T
N.B.N.B.N.B.N.B..In ambito strutturale si adottano generalmentesaldature autogene per fusione ovverosaldature nelle quali il materiale di base, portato a fusione, partecipa alla realizzazionedellunione
(*) Saldature picomuni in ambitostrutturale
Strutture ordinarie
Strutture ad altaduttilit e serbatoi
Strutture in acciaio
Strutture in lega di alluminio e inox
Strutture cold-formed
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24Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Unioni saldate: Il processo saldatura ad arco
La saldatura avviene per fusione tra il metallo di base e quello dapporto (saldatura autogena)
La sorgente termica rappresentata dallarco elettricoche viene prodotto a seguito della differenza di potenziale trail materiale di base e lelettrodo
Il meteriale dapporto fornito dal nucleo dellelettrodo(dotato di adeguate caratteristiche meccaniche) il cui rivestimento produce un gas per la protezione della zona fusa
Saldature ad arco con elettrodo rivestito
Semplicit del processo
Possibilit di saldare pezzi di difficile accesso anche in sito
Processo
Vantaggi
Svantaggi Impossibilit di saldare materiali come leghe di alluminio ed
acciaio inox o legati
Bassa automazione del processo
X
X
ElettrodoRivestimento
Metallodapporto
Lamiere da giuntare
Arco
BasicoAcidoCellulosico
Tipo di elettrodo
Gas
Bagno di fusione
Metallodi base
CordoneScoria
Alimentazione
E - fu - I
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25Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Tipologiedi
Saldatura
Unioni saldate: tipologie
Processo(*)
Ad arco con elettrodo rivestito
Ad arco in ambiente protetto (MIG, MAG, TIG)
Speciali (Laser, spot weld)
Forma del cordone
Dangolo
A completa penetrazione
Con elettrodo
Con protezione di gas
Laser
Testa a testa
Per sovrapposizioneT
T
(*) Saldature picomuni in ambitostrutturale
Strutture ordinaria
Strutture ad altaduttilit e serbatoi
Strutture in acciaio
Strutture in lega di alluminio e inox
Strutture cold-formed
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
26Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Unioni saldate: Il processo saldatura ad arco
La saldatura avviene per fusione sfruttando lelevatatemperatura prodotta da un arco elettrico che scocca tra un elettrodo fusibile (filo) e il pezzo da saldare.
Nella saldatura MIG il filo (elettrodo) fornisce il materialedapporto ed il suo avanzamento avviene con un meccanismo di spinta automatico (filo continuo). Nellasaldatura TIG lelettrodo di tungsteno non si consuma.
Durante la saldatura il filo (elettrodo), il bagno, larco, le zone circostanti il materiale, sono protetti dalla contaminazione atmosferica tramite il gas inerte fluente dalla pistola.
Saldature ad arco in atmosfera protetta
(MIG MAG- TIG)
Possibilit di saldare alluminio ed acciaio inox.
Elevata produttivit dovuta alla continua alimentazione del materiale dapporto.
Processo
Vantaggi
Svantaggi Apparecchiatura complessa, costosa, difficilmente
trasportabile, ingombrante e difficolt a saldare giunti in posizioni particolari.
Elettrodo a filo
Ugello a contatto
Gas di protezioneUgello
Cordone
Lamiere dagiuntare
Alimentazione
Dispositivoavanzamento
Arco
X
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
27Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Unioni saldate: Geometria del cordone
Legaai alluminio
Acciaio
N.B.N.B.N.B.N.B.Il cordone lelemento resistentedella saldature. Pertanto non varimosso!
Saldature a cordone dangolo
Saldature a completa penetrazione
t
Cianfrino a V o Y
t
Cianfrino a X
tw twmmtt minw 4
mmat ww 3
aw
Sezione di gola
Cordone Concavo Cordone triangolare
Cordone convesso
N.B.N.B.N.B.N.B.Nelle saldature a Parziale Penetrazione tw
Unioni saldate: Difetti e controlli di qualit
Controllo visivo saldatura (VT) Esame magnetoscopico saldatura (MT) Esame ad ultrasuoni (UT) Controllo radiografico saldature (RT) Metodo dei liquidi penetranti (PT)
Metodi di controllo non distruttivo
Principali difetti
Inclusioniche possono essere dovute sia ad un maneggio errato dell'elettrodo sia ad una rimozione non sufficiente della scoria
Porositdovute generalmente all'inquinamento del bagno di saldatura da parte di materiali estranei (per es. grasso o vernice) e le incisioni marginali, dovute a difficolt da parte del saldatore nella gestione dell'elettrodo
Cricche fessure prodotte nel cordone a caldo o a freddo rispettivamente per la presenze di impurezze nel metallo e per lassorbimento di idrogeno nel bagno di fusione
Controllo di qualitDM-CNR10011
(Saldature a completa penetrazione)
Varie ad esempio: tensioni residue dovute al raffreddamento, zone alterate termicamente (HAZ), strappi lamellari e difetti di esecuzione
Classe ISaldature eseguite con elettrodi di qualit3 o 4 secondo la norma UNI 2132 e soddisfa controlli radiografici previsti dal raggruppamento B della UNI 7278Classe IISaldature eseguite con elettrodi di qualit2, 3 o 4 secondo la norma UNI 2132 e soddisfa controlli radiografici previsti dal raggruppamento F della UNI 7278
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29Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Unioni saldate: Difetti e controlli di qualitPrincipali difetti
Inclusioniche possono essere dovute sia ad un maneggio errato dell'elettrodo sia ad una rimozione non sufficiente della scoria
Porositdovute generalmente all'inquinamento del bagno di saldatura da parte di materiali estranei (per es. grasso o vernice) e le incisioni marginali, dovute a difficolt da parte del saldatore nella gestione dell'elettrodo
Cricche fessure prodotte nel cordone a caldo o a freddo rispettivamente per la presenze di impurezze nel metallo e per lassorbimento di idrogeno nel bagno di fusione
Controllo di qualitEN 1993
(Saldature a completa penetrazione)
Varie ad esempio: tensioni residue dovute al raffreddamento, zone alterate termicamente (HAZ), strappi lamellari e difetti di esecuzione
I procedimenti di saldatura devono essere qualificati secondo la norma EN 2883 e devono essere utilizzati acciai saldabili(par. 3.2 EN 1993-1-1)
Il materiale dapporto e gli elettrodi devonorispettare i requisiti forniti dalla EN 1993-1-8 (Parte EC3 sui collegamenti)
Il livello di qualit, lentit ed il tipo di tali controlli sono definiti dal progettista ed eseguiti sotto la responsabilit del direttore dei lavori attraverso prove non distruttive
Per le modalit di esecuzione dei controlli ed i livelli di accettabilit si potr fare riferimento alle prescrizioni della EN 12062
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30Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Le unioni: aspetti tipologici e tecnologiciGeneralitClassificazioneUnioni con organi meccaniciUnioni saldateEsempi di collegamenti: bullonatiDettagli costruttivi e durabilit
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31Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Esempi di collegamenti: bullonati
Collegamento
Collegamento Collegamento
Collegamento
Unione
Unione
Unione
UnioneIl nodo o il giunto possono esserevisti come dei sistemi strutturali ottenutidalla composizione di uno o picollegamenti a sua volta compostida unioni elementari
Nodo o giunto
CollegamentoUnione
Nodi Giunti
Saldati
Bullonati
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32Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
NodoNodoNodoNodo ColonnaColonnaColonnaColonna----TraveTraveTraveTrave
Nodi con angolari o squadrette
Sistema
Esempi
Tipi
Squadretta
Nodo std
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33Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Esempi di collegamenti bullonati
Esempi di collegamenti bullonatiNodoNodoNodoNodo ColonnaColonnaColonnaColonna----TraveTraveTraveTrave
Nodiflangiati
Sistema
EsempiTipi
Con irrigidimento
Senzairrigidimento
Flangia
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34Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Esempi di collegamenti bullonatiNodoNodoNodoNodo TraveTraveTraveTrave----TraveTraveTraveTrave
Con traveinterrotta
Sistema
EsempiTipi
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35Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Esempi di collegamenti bullonatiNodoNodoNodoNodo TraveTraveTraveTrave----TraveTraveTraveTrave
Con travecontinua
Sistema
EsempiTipi
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36Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Esempi di collegamenti bullonatiNodoNodoNodoNodo ColonnaColonnaColonnaColonna----FondazioneFondazioneFondazioneFondazione
Sistema
EsempiTipi
Senza irrigidimentodella piastra di base
Articolazioni
Con irrigidimentodella piastra di base
Tirafondo
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37Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Esempi di collegamenti bullonatiAncoraggiAncoraggiAncoraggiAncoraggi e e e e NodiNodiNodiNodi tubolaritubolaritubolaritubolari Esempi
Tipi
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
38Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Esempi di collegamenti bullonatiNodoNodoNodoNodo di di di di controventaturecontroventaturecontroventaturecontroventature
Sistema
EsempiTipi
Controventiverticali
Concentrico
Eccentrico
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39Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Esempi di collegamenti bullonatiNodoNodoNodoNodo di di di di controventaturecontroventaturecontroventaturecontroventature
Sistema
EsempiTipi
Controventiorizzontali
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40Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Le unioni: aspetti tipologici e tecnologiciGeneralitClassificazioneUnioni con organi meccaniciUnioni saldateEsempi di collegamenti: saldatiDettagli costruttivi e durabilit
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41Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Esempi di collegamenti: saldati
Collegamento
Collegamento Collegamento
Collegamento
Unione
Unione
Unione
UnioneIl nodo o il giunto possono esserevisti come dei sistemi strutturali ottenutidalla composizione di uno o picollegamenti a sua volta compostida unioni elementari
Nodo o giunto
CollegamentoUnione
Nodi Giunti
Saldati
Bullonati
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42Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Esempi di collegamenti saldati
N.B. Per favorire la rottura della traverispetto alla colonna (criterio di gerarchiadelle resistenze) si preferisce in zonasismica:1. Irrobustire la colonna (irrigidimenti)2. Indebolire la trave (dog bone)
NodoNodoNodoNodo ColonnaColonnaColonnaColonna----TraveTraveTraveTrave
Nodo con irrigidimentidel pannellodanima
Nodo senzairrigidimenti
Sistema
Tipi
Esempi
21
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43Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Le unioni: aspetti tipologici e tecnologiciGeneralitClassificazioneUnioni con organi meccaniciUnioni saldateEsempi di collegamentiDettagli costruttivi e durabilit
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44Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Dettagli costruttivi e durabilit
Per migliorare la
durabilit delle strutture
in acciaio occorre
concepire
accuratamente i dettagli
costruttivi
Dettaglionon
buono
Dettagliobuono
Galleria Umberto I, NapoliF. P. Boube, 1885
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45Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Dettagli costruttivi e durabilitProblemi di corrosione da contatto Realizzazione delle saldature
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46Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Dettagli costruttivi e durabilitProfili composti Distanza minima di manutenzione
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47Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Dettagli costruttivi e durabilitAccorgimenti per evitare accumulo di
acqua e sostanze aggressiveAccorgimenti per evitare accumulo di
acqua e sostanze aggressive
Tubolari
N.B. Spesso gli accorgimentimigliori per la durabilit non sonoquelli ottimali dal punto di vista strutturale
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48Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
INDICE
Le unioni: aspetti tipologici e tecnologiciCalcolo e verifica unioni bullonateCalcolo e verifica unioni bullonateCalcolo e verifica unioni saldate
Il comportamento dei collegamenti
49
ing. A. Formisanoing. A. Formisano
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Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
Unioni bullonateTipi di organi meccanici e loro caratteristiche meccanicheRequisiti normativi e categorie di unioneModelli di resistenza alle T.A. e S.L. (capacit)
Unioni a TaglioUnioni a TrazioneUnioni a Taglio-Trazione
Valutazione delle sollecitazioni negli organi (domanda)
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50Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
(*) Rispetto ad uno deiseguenti parametri:
Resistenza Rigidezza Duttilit
Classificazione
Metodologia di classificazione
Comportamento strutturale(*)
rispetto alle membrature connesse
Tipo di elementi collegati
Tecnologia dunione adottata
Nodi
Giunti
Completo ripristino
Parziale ripristino
Senzaripristino
Con organi meccanici
Con saldatura
Colonna- Trave
Trave-Trave Colonna-
fondazione
TraveColonna
Bulloni
Rivetti
Membrature collegate
Nodi a completo ripristino
Nodi a parziale ripristino
M
Laser Beam
Welded region
Keyhole
Laser Beam
Welded region
Keyhole
ArcoLaser
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51Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Tipologie di organi
meccanici
Unioni bullonate: Generalit
Per carpenteria leggera (*) Rivetti (d < 8 mm) Viti autofilettanti Clincatura
Tassellimeccanici
Tasselli chimici
Ancoraggi Tasselli chimici Tasselli meccanici
ChiodiBulloni
Rivetti
Viti
Clincatura
Per carpenteria pesante Bulloni (d[1230mm]) Chiodi (d 8 mm)
NSd FSd
VSd
N.B. I bulloni ed i chiodi sono dispositivi che, grazie alla loro morfologia dotata di due teste di estremit, sono capaci di trasmettere sia sollecitazioni semplici di trazione e taglio che sollecitazioni composte
52Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Tipi di organi meccanici: propriet geometriche bulloni
LB
dn
dn
d
As
A
ds
2mn
s
ddd +=
s
doveM=d il diametro nominale o lordo del bullonedn il diametro del nocciolodm il diametro medio tra d e dnds il diametro resistenteA larea lorda del bulloneAs larea resistente (trazione)
N.B.
A rigore dn e dm sono funzione del passo s della filettatura In modo approssimato si pu considerare: As = [0.75 0.82]A
Sezionex-x
X X
M=d
Carpenteria leggera
M - d(mm)
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 27 30
As(mm2) 8,8 20,1 36,6 58 84,3 115 157 192 245 303 353 459 561
Principali parametri geometrici
Carpenteria pesante
Vite
53Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Tipi di organi meccanici: propriet geometriche chiodiParametrigeometrici
D 1.6 d
d
s
LR =
0.82
d
a) Testa tondae stretta
b) Testa svasatacon calotta
c) Testa svasatapiana
Tipi di chiodi
Esempio di unioni chiodate (da Breymann)N.B.
Il diametro d e la lunghezza del gambo L sonodefinite sulla base dello spessore totale del pacchetto di lamiere (s)
L = 1,1s + 1,3d
d s
54Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Requisiti normativi e categorie di unionePosizione dei foriLavorazioni delle parti a contattoCategorie di connessioni bullonate e campi di applicazione
55Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Requisiti normativi : Posizioni fori ed organi di collegamentoFori allineati
Fila esterna Fila
interna
e2
p2
p1e1
Direzione di sollecitazione
p1,0Fori sfalsati in giunti tesi
Fori
ovalizzati
d0
e4
e3
p1,1
d0
p2
p2
e2
0.5 d0
dt
p
a1
a
Simbologia adottata nellaCNR 10011
t1
Parametri di posizione
L
Al fine di realizzare collegamenti bullonati o chiodati che abbiano un corretto funzionamento strutturale ed una buona durabilit occorre rispettare alcune limitazioni normative per quanto riguarda la configurazione ed il posizionamento degli organi di collegamento sulle piastre da giuntare
Eurocodice 3EN 1993-1-8
CNR 10011
56Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Requisiti normativi : Posizioni fori ed organi
Limiti
Min: corretta installazione degli organi meccanici e ad impedire un eccessivo indebolimento della lamieraMax: imbozzamenti locali che possono causare corrosione, garantire uniforme ripartizione delle sollecitazioni ai bulloni .
Eurocodice 3EN 1993-1-8
Parametri Minimi
Massimi
Acciai conformi alle EN 10025-1-2-3-4 Acciai conformi alla EN 10025-5
Acciai esposti a cause di corrosione Acciai non esposti a cause di corrosione Acciai 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} - -p1,i - min {28 t ; 400 mm} - -p2 2,4 d0 min {14 t ; 200 mm} min {14 t ; 200 mm} min {14tmin ; 175 mm}
)mm;tmin(ed 4042 0 )mm;tmin(pd 200143 0 Valori consigliati
57Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Requisiti normativi : Tolleranze
Eurocodice 3EN 1993-1-8
DM LL. PP.14/01/2008
d0
d
d0 - d
EN 1993-1-8 DM LL. PP. 14/01/2008
Diametro Tolleranza Diametro Tolleranza
M12 M14 1 mm M12 M20 1 mm
M16 M24 2 mm > M20 1.5 mm
> M24 3 mm
Punzonatura per spessori fino a 10 mm Trapanatura per spessori anche superiori
Tecniche di Foratura
Tolleranze gambo-foro
58Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Requisiti normativi e categorie di unionePosizione dei foriLavorazioni delle parti a contattoCategorie di connessioni bullonate e campi di applicazione
59Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Requisiti normativi : Lavorazioni parti a contatto
Tipo di lavorazione
Eurocodice 3EN 1993-1-8
Classe delle superfici di attrito LavorazioneCoefficiente di
attrito
(EN 1993-1-8)
Coefficiente di attrito
(DM 14/01/2008)A Superfici sabbiate 0,5 0.45
B Superfici sabbiate e zincate 0,4
0.30C Superfici pulite con spazzola 0,3D Superfici non trattate 0,2
DM LL. PP.14/01/2008
Le superfici ed i bordi delle lamiere da collegare dovranno essere prive di difetti e lavorate superficialmente se si vuole sfruttare lattrito tra le parti per limitare gli scorrimenti
Sabbiatura
Pulitura con spazzola
60Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Requisiti normativi e categorie di unionePosizione dei foriLavorazioni delle parti a contattoCategorie di connessioni bullonate e campi di applicazioni
61Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Requisiti normativi : Classi unioni bullonate (EC3)
Eurocodice 3EN 1993-1-8
Tipo Unione Categoria Osservazioni
Taglio
Atipo portante
Non richiesto precarico.
Possono essere usati bulloni di classe da 4.6
a 10.9
BResistente allo scorrimento in
condizioni di servizio
Devono essere usati bulloni precaricati 8.8 o
10.9.
CResistente allo scorrimento in
condizioni ultime
Devono essere usati bulloni precaricati 8.8 o
10.9.
Trazione
Dnon-precaricato
Non richiesto precarico.
Possono essere usati bulloni di classe da 4.6
a 10.9
Eprecaricato
Devono essere usati bulloni precaricati 8.8 o
10.9.
FVEd/2FVEd/2
FV,Ed
FtEd/2
FtEd/2
FtEd/2
FtEd/2
Ai fini della valutazione della capacit portante lEurocodice 3 classifica le connessioni bullonate in cinque diverse categorie prestazionali, differenziate a secondo del tipo di sollecitazione a cui assoggettato lorgano meccanico
62Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Requisiti normativi : Coefficienti di sicurezza parziali
Tipologia prestazionaleCoefficiente di
sicurezza parziale
Valori raccomandati(EN 1993-1-8)
Valori raccomandati
(DM 14/01/2008)
Resistenza dei bulloni
M2 1,25 1,25Resistenza dei chiodi, rivetti e viti
Resistenza del perno
Resistenza delle piastre inflesse e/o a contatto
Resistenza allo scorrimento- allo stato limite ultimo (Categoria C)- allo stato limite di servizio (Categoria B)
M3M3,ser
1,251,10
1.251.10
Resistenza a flessione di un bullone iniettato (tasselli chimici) M4 1,00
-
Resistenza di un giunto di una trave a traliccio a sezione cava M5 1,00
-
Resistenza del perno allo stato limite di servizio M6,ser 1,00 1,00Precarico o Serraggio di bulloni ad alta resistenza M7 1,10 1,10
M
kd
RR
=
Coefficientidi sicurezzaparziali
agliSL
63Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Modelli di resistenza alle T.A. e S.L. (capacit)Unioni a Taglio:
- Comportamento- Meccanismi di collasso- Modelli di capacit
Unioni a TrazioneUnioni a Taglio-Trazione
64Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Unioni a Taglio: Comportamento
L
FV/2
FV/2A
FVB
B
Piani di taglioFpC
FpC
Prova a Taglio
(Lap shear test)
FV
LI Fase
II Fase
III Fase
IV FaseFV,u
Fs,R
I FaseAttrito
II FaseSorrimento gioco
foro bullone
III FaseFase elastica
IV FaseFase plastica e
rottura
Comportamento a rottura
Unione a taglio
Tipi di rottura ?
FpC=0
65Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Modelli di resistenza alle T.A e SL (capacit)Unioni a Taglio:
- Comportamento- Meccanismi di collasso- Modelli di capacit
Unioni a TrazioneUnioni a Taglio-Trazione
66Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Unioni a Taglio: Meccanismi di collassoProva a Taglio
(Lap shear Test)
a) Rottura per taglio del bullone o chiodo
b) Rottura per rifollamentodella lamiera
c) Rottura per taglio dellalamiera
d) Rottura per trazione dellalamiera nellasezione netta
Meccanismi
N.B. Meccanismo evitato dalrispetto delle distanze dai margini
e1 ed e2 (vedi EN 1993-1-8)
67Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Modelli di resistenza alle T.A e SL (capacit)Unioni a Taglio:
- Comportamento- Meccanismi di collasso- Modelli di capacit
Unioni a TrazioneUnioni a Taglio-Trazione
68Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Unioni a Taglio: Tipi di controlliVerifiche delle unioni a taglio
Categoria Tipi di controlli Simbologia
A Portanti
Caratteristiche: si usano bulloni dalla classe 4.6 alla classe 10.9. Non ci sono presollecitazioni o accorgimenti
Criteri di progetto:- Fv,Ed Fv,Rd- Fv,Ed Fb,Rd
Fv,Ed: Taglio di progetto allo SLU sollecitante un bulloneFv,Ed,ser: Taglio di progetto allo SLE sollecitante un bullone
Fv,Rd: Resistenza di taglio del bullone
Fb,Rd: Resistenza al rifollamento
Fs,Rd: Resistenza allo scorrimento allo stato limite ultimo di un singolo bullone
Fs,Rd,ser: Resistenza allo scorrimento allo SLE di un bullone
Nnet,Rd: Resistenza plastica della sezione netta di una membratura a sforzo normale
BResistenti
allo scorrimento
allo SLE
Caratteristiche: bulloni presollecitati 8.8 o 10.9
Criteri di progetto:- Fv,Ed,ser Fs,Rd,ser- Fv,Ed Fv,Rd- Fv,Ed Fb,Rd
CResistenti
allo scorrimento
allo SLU
Caratteristiche: bulloni presollecitati 8.8 e 10.9
Criteri di progetto:- Fv,Ed Fs,Rd- Fv,Ed Fb,Rd- Fv,Ed Nnet,RdFVSd/2FVSd/2
FVSd
dd RS
EN 1993-1-8
Controllo SLU
69Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Unioni a Taglio: Resistenza di taglio del bullone
EN 1993-1-8
Controllo SLU
DM LL.PP. 9/1/1996
Controllo T.A.
CNR UNI 10011
2M
subvRd,v
nAfF
=
2
060M
sur
Rd,vnAf,
F
=
dove:fub ed fur sono rispettivamente la resistenza ultima a trazione del bullone e del chiodo; A larea (lorda o resistente) del bullone A0 larea del singolo foro;v un coefficiente che dipende dalla classe di resistenza del bullone e dalla posizione dei piani di taglions numero di piani di scorrimento
Bulloni
Chiodi
Posizione dei piani di taglio Classe dei bulloniCoefficiente
v
Piani di taglio passanti per la porzione filettata del gambo
della vite
4.6 0,6
5.6 0,6
6.8 0,5
8.8 0,6
10.9 0,5Piani di taglio passanti per la
porzione non filettata del gambo della vite
Tutte le classi 0,6
N.B.N.B.N.B.N.B. La funzione del coefficiente v quella di trasformare la resistenza a trazione dellorgano fub o furin una equivalente resistenza a taglio. Secondo Von Mises 0.57 ovvero 1/3
adm,ds
Vb An
F
=
Fvb
Resistenza a taglioFV,Rd
ns
70Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Unioni a Taglio: Resistenza di taglio del bullone
EN 1993-1-8
Controllo SLU
Progetto unione a taglio
1. Scelta della classe del bullone ovvero fub
2. Scelta del diametro del bullone (Mxx)
Rd,v
Sdb F
Nn =
Mxx: d t spessore min lamiere congiunte
Resistenza a taglio dellorgano dellunioneelementare (1 bullone)
N.B. Per ridurreil numero di bulloni occorreaumentare ildiametrodellorgano piche agire sullasua classepoich in questomodo cresce siala resistenza a taglio che a rifollamento
HP Il collasso governato dallaresistenza a taglio
Esempio
N.B. Il collegamento progettato deve essere comunque verificato al fine di scongiurare il pericolo di altri meccanismi di collasso (rifollamento e trazione lamiera)
NSd=268 kN Fd,SLU)(sen
FN SLU,dSd
=
Bulloni M16 classe 8.8
F v.Rd v f ubA res n s
103 M2:= =115 kN 3=
Rd,v
Sdb F
Nn
Pensilina, Centro IKEA, Afragola (Na)
Unioni simmetrichemin (t1; 2t2)
Unioni asimmetrichemin (t1; t2)
NSd /2
NSd
NSd /2t1
t2 t2
NSd
NSd
t1
t1
71Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Unioni a Taglio: Tipi di controlliVerifiche delle unioni a taglio
Categoria Tipi di controlli Simbologia
A Portanti
Caratteristiche: si usano bulloni dalla classe 4.6 alla classe 10.9. Non ci sono presollecitazioni o accorgimenti
Criteri di progetto:- Fv,Ed Fv,Rd- Fv,Ed Fb,Rd
Fv,Ed: Taglio di progetto allo SLU sollecitante un bulloneFv,Ed,ser: Taglio di progetto allo SLE sollecitante un bullone
Fv,Rd: Resistenza di taglio del bullone
Fb,Rd: Resistenza al rifollamento
Fs,Rd: Resistenza allo scorrimento allo stato limite ultimo di un singolo bullone
Fs,Rd,ser: Resistenza allo scorrimento allo SLE di un bullone
Nnet,Rd: Resistenza plastica della sezione netta di una membratura alla forza normale
BResistenti
allo scorrimento
allo SLE
Caratteristiche: bulloni presollecitati 8.8 o 10.9
Criteri di progetto:- Fv,Ed,ser Fs,Rd,ser- Fv,Ed Fv,Rd- Fv,Ed Fb,Rd
CResistenti
allo scorrimento
allo SLU
Caratteristiche: bulloni presollecitati 8.8 e 10.9
Criteri di progetto:- Fv,Ed Fs,Rd- Fv,Ed Fb,Rd- Fv,Ed Nnet,RdFVSd/2FVSd/2
FVSd
dd RS
EN 1993-1-8
Controllo SLU
72Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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FVEd/2FVEd/2
FVEd
Dove: fu la resistenza ultima delle lamiere collegate;d il diametro nominale del bullone;d0 il diametro del foro;t il minore fra gli spessori collegati per unioni asimmetriche e il min tra t1 e 2t2per unioni simmetriche;k1 coefficiente di rifollamento il cui valore non pu eccedere 2.5;b un coefficiente correttivo, valutato come il min {d, fub/fu, 1}.
Unioni a Taglio: Resistenza al rifollamento
EN 1993-1-8
Controllo SLU
DM LL.PP. 9/1/1996
Controllo T.A.
CNR UNI 10011
admV
rif dtF
=
d
2
1,
M
ubRdb
tdfkF
=
2
0,
5,2M
ubRdb
tdfF
=
File esterne di bulloni: Distanze valutate
perpendico_larmente
alla direzione della forza
(e2 e p2)
File interne di bulloniCoefficiente di rifollamento k1
= 7182520
21 .d
e.;.mink
= 7141520
21 .d
p.;.mink
Coefficiente di rifollamento 2.5
Distanze valutate
parallelame_nte alla
direzione della forza
(e1 e p1)
Bulloni interniBulloni esterni
0
1
3 de
d
=41
3 01
=
dp
d
Coefficiente d
Resistenza a rifollamento Fb,Rd
Bulloni
Chiodi
Tensionidiametrali
max
eq
FVSd
eq
Sollecitazione globale di taglio nel bullone
t2
t1
t2
73Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
FVEd/2FVEd/2
FVEd
Unioni a Taglio: Resistenza al rifollamento
EN 1993-1-8
Controllo SLU
Il significato fisico del coeff. di rifollamento
FVSd
eq
il coefficiente di rifollamento k1 amplifica la resistenza ultima (k1>1) poich tiene conto delleffettivo fenomeno di plasticizzazione, che non riguarda soltanto larea di contatto valutata convenzionalmente attraverso la sua proiezione diametrale (dt), ma che interessa, a seguito della diffusione dei flussi tensionali, una zona pi vasta della lamiera.
Esempio
Tensionidiametrali
max
eq
FVSd
520
1 .dpfk
=
N.B. Il coefficiente di rifollamento per gli organi meccanici da carpenteria leggera indicato dallaEN 1993-1-3 con (), stesso simbolo adottato dalla CNR UNI 10011
( ) 12.dtf =Bulloni Rivetti e viti
Bulloni M16 classe 8.8Spessore lamiera t=2t1=14 mm (anima 2UPN 120)Acciaio lamiera S275
Pensilina, Centro IKEA, Afragola (Na) t1
t2 t2
p 1=
60 m
me 1
=45
b min d1 d2,f ubf u
, 1,
:= b =0.88 k1 =2.5
F b.Rd k 1 b f u dt
M2 103
:= =170 kN
N.B. Per unioni asimmetrichela resistenza a rifollamento ridotta del 25%
74Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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Unioni a Taglio: Tipi di controlliVerifiche delle unioni a taglio
Categoria Tipi di controlli Simbologia
A Portanti
Caratteristiche: si usano bulloni dalla classe 4.6 alla classe 10.9. Non ci sono presollecitazioni o accorgimenti
Criteri di progetto:- Fv,Ed Fv,Rd- Fv,Ed Fb,Rd
Fv,Ed: Taglio di progetto allo SLU sollecitante un bulloneFv,Ed,ser: Taglio di progetto allo SLE sollecitante un bullone
Fv,Rd: Resistenza di taglio del bullone
Fb,Rd: Resistenza al rifollamento
Fs,Rd: Resistenza allo scorrimento allo stato limite ultimo di un singolo bullone
Fs,Rd,ser: Resistenza allo scorrimento allo SLE di un bullone
Nnet,Rd: Resistenza plastica della sezione netta di una membratura alla forza normale
BResistenti
allo scorrimento
allo SLE
Caratteristiche: bulloni presollecitati 8.8 o 10.9
Criteri di progetto:- Fv,Ed,ser Fs,Rd,ser- Fv,Ed Fv,Rd- Fv,Ed Fb,Rd
CResistenti
allo scorrimento
allo SLU
Caratteristiche: bulloni presollecitati 8.8 e 10.9
Criteri di progetto:- Fv,Ed Fs,Rd- Fv,Ed Fb,Rd- Fv,Ed Nnet,RdFVSd/2FVSd/2
FVSd
dd RS
EN 1993-1-8
Controllo SLU
75Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
dove:ks il coefficiente di forma del foro;ns il numero di superfici di attrito o scorrimento; il fattore di scorrimento;Fp,C la forza di serraggio.
Unioni a Taglio: Resistenza di taglio del bullone
EN 1993-1-8
Controllo SLU
DM LL.PP. 9/1/1996
Controllo T.A.
CNR UNI 10011
Resistenza allo scorrimento per attrito Fs,Rd
C,pM
ssRd,s F
nkF = 3
Tipo di foratura ks
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
Bulloni in fori asolati lunghi con lasse dellasola parallela alla direzione di trasferimento del carico. 0,63
C,pf
s,f F
nV =
0
ns
FVEd
FVEd
Fp,C
Coefficiente di sicurezza pari a 1.25
ser,M
ser,Ed,tC,psser.Rd,s
)F,F(nkF
3
80
=
Taglio puro
Taglio e trazione (ad es. Cat . B)
SubC,p Af.F = 700
dove:Ft,Ed la sollecitazione di trazione nel bullone;
76Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Modelli di resistenza alle T.A e SL (capacit)Unioni a TaglioUnioni a Trazione
- Comportamento e meccanismi - Modelli di capacit
Unioni a Taglio-Trazione
77Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Unioni a Trazione: Comportamento e meccanismiProva a Trazione
I Fase Lamiere a contatto
Ripartizione sforzo
II Fase Distacco
Sforzo assorbito dalsolo bullone sino a
rottura
Comportamento a rottura
Meccanismi di collasso
Ft,Ed
L
Ft,u
Fp,C
Lp,C
Fp,C=0
Fp,C
FpDistacco piastre
I Fase
II Fase
Q
Ft,Ed/2+Q
Ft,Ed
Q
Ft,Ed/2+Q
Prova semplice di trazione
T stub
FtEd/2
FtEd/2
FtEd/2
FtEd/2
FPc
FPc
a) Rottura per trazione del gambo
b) Rottura per punzonamentodella lamiera in corrispondenzadella testa
L
FpC
FpC
78Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Modelli di resistenza alle T.A e SL (capacit)Unioni a Taglio: Unioni a Trazione
- Comportamento e meccanismi - Modelli di capacit
Unioni a Taglio-Trazione
79Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Unioni a Trazione: Tipi di controlli
dd RS
EN 1993-1-8
Controllo SLU
FtSd/2
FtSd/2
FtSd/2
FtSd/2FPc
FPc
Verifiche delle unioni a trazione
Categoria Tipi di controlli Simbologia
DNon
presollecitati
Caratteristiche: si usano bulloni dalla classe 4.6 alla 10.9; la cat.D non va usata se le connessioni sono soggette a variazioni di trazione; si possono usare per resistere alle azioni di vento normale.
Criteri di progetto:
- Ft,Ed < Ft,Rd- Ft,Ed < Bp,Rd
Ft,Ed: Trazione di progetto di un bulloneFt,Rd: Resistenza di progetto a trazione del gambo del bulloneBp,Rd: Resistenza al punzonamento in corrispondenza della testa del bullone e/o del dado
EPresollecitati
Caratteristiche: si usano bulloni di classe 8.8 e 10.9 con serraggio controllato.
Criteri di progetto:
- Ft,Ed < Ft,Rd- Ft,Ed < Bp,Rd
80Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
dove:fub ed fur sono rispettivamente la resistenza ultima a trazione del bullone e del chiodo; As larea ridotta del bullone;A0 larea del singolo foro;k2 un coefficiente che dipende dal livello di serraggio
Unioni a Trazione: Resistenza di trazione del bullone
EN 1993-1-8
Controllo SLU
DM LL.PP. 9/1/1996
Controllo T.A.
CNR UNI 10011
Bulloni
Chiodi
adm,dres
tNb A
F =
Resistenza a trazioneFt,Rd
2
2
M
subRd,t
AfkF
=
2
090M
urRd,t
Af,F
=
Resistenza a punzonamentoFt,Rd
upmRd,p ftd.B = pi6000.63 nei bulloni presollecitati0,9 negli altri casi.
Ft b
Coefficiente di sicurezza pari a 1.25L
FpC
FpC
dove:dm diametro medio della testa del bullone o del dado (il minore fra i due) e la vite;tp lo spessore della piastra sotto il bullone o il dado;fu la resistenza ultima a trazione della lamiera.
81Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Modelli di resistenza alle T.A e SL (capacit)Unioni a TaglioUnioni a TrazioneUnioni a Taglio-Trazione
82Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Unioni a Taglio e Trazione
EN 1993-1-8
Controllo SLU
DM LL.PP. 9/1/1996
Controllo T.A.
CNR UNI 10011
InterazioneFv,Ed - Ft,Ed
b
bFv,Ed
Ft,Ed
Fv,Ed
Ft,Ed
141
+Rd,t
Ed,t
Rd,v
Ed,v
F,F
FF
dove:Fv,Ed forza di taglio di progetto assorbita dal
singolo bullone allo stato limite ultimo (per piano di taglio)
Fv,Rd resistenza a taglio del singolo bulloneFt,Ed forza di trazione di progetto assorbita dal
singolo bullone allo stato limite ultimoFt,Rd resistenza a trazione del singolo bullone
Fv,Rd
Fv
1,4 Ft,Rd
Ft
d,adm
d,adm
122
+
adm,d
b
adm,d
b
Fv,Ed
Ft,Ed
Come determinarelo stato di
sollecitazione nellasingola unione
elementare?
83Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Valutazione delle sollecitazioni negli organi (domanda)
Valutazione degli sforzi di taglio Valutazione degli sforzi di trazione
84Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Valutazione degli sforzi di taglio
Fv,Ed
FEd
1. lamiere infinitamente rigide e bulloni perfettamente deformabili
2. Bulloni a comportamento elastico lineare
3. Bulloni dotati di sola rigidezza tagliante (kv=(GA)/ (h)), proporzionale allarea del singolo organo
4. Si trascura lattrito tra le piastre
Fv,EdL
HP
FEd
G
VEd
Componente tagliante (VEd) suddivisa in parti uguali (FVi) agenti sui bulloni con la stessa direzione
TEd=FEdL
FVi
FTi
N.B. G il baricentro delle rigidezze taglianti della bullonatura che, nelleipotesi di bulloni di uguale diametro, coincide con il baricentro geometricodella bullonatura
di
Momento torcente (TEd) suddiviso in forze agenti sui bulloni (FT,i) in direzione ortogonale al segmento che unisce il bullone al baricentro e di entit proporzionale a questa distanza
85Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Valutazione degli sforzi di taglio
86Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Fv,Ed
FEdFv,Ed
LFEd
G
VEd
TEd
FVi
FTidi
b
Sdi,V
n
VF =
=
=bn
jj
iEdiT
d
dTF
1
2,
( ) 22 i,Txi,Tyi,VEd,v FFFF ++=
1) Calcolo della comp tagliante
2) Calcolo della comp. torcente
( )=
+
=bn
jjyjx
iyEdiTx
dd
dTF
1
2,
2,
,
,
( )=
+
=bn
jjyjx
ixEdiTy
dd
dTF
1
2,
2,
,
,
3) Calcolo della sol. risultante unione elementare
Stepx
y
FTx,i
FTy,i FT,iFV,ii,Ti,VEd,v FFF
rrr+=
FV,iFT,i
Nel caso in esame Fv,Eddove:nb il numero di bulloni del collegamento
Eq. alla traslazionerispetto ad y
Eq. alla rotazione intorno a G
Somma vettoriale
Valutazione degli sforzi di taglio
Fv,Ed
FEd
1. lamiere infinitamente rigide e bulloni perfettamente deformabili
2. Bulloni a comportamento elastico lineare
3. Bulloni dotati di sola rigidezza tagliante (kv=(GA)/ (h)), proporzionale allarea del singolo organo
4. Si trascura lattrito tra le piastre
Fv,EdL
HP
FEd
G
VEd
TEd
FVi
FTidi
Distribuzione di FV,Ed
Fv,Ed
Lj Lj
L j
Fv,Ed medio
Fv,Ed effet
d200d15- L j
Lf
= 1
Coefficiente di riduzione della resistenza
87Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Valutazione delle sollecitazioni negli organi (domanda)
Valutazione degli sforzi di taglio Valutazione degli sforzi di trazione
88Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Valutazione degli sforzi di trazione
Ft,Ed
1. Principio di conservazione della sezione piane
2. Materiale (bulloni e piastre) elastico lineare
3. Trazioni assorbite solo dai bulloni in zona tesa (distacco piastra)
4. Compressione assorbita dalla sola piastra
HP
Ft,i
yi
FEd
MEd=FEdLLLLL
Zon
ate
sa
Zon
ac
om
pre
s
xc
max
Eq. Traslazione
asse piastra
2) Calcolo sollecitazioniStep
Eq. Rotazione asse neutro (Navier)
1) Ricerca xc
TC =
C
T
( ) ( )=
=
bn
iciic xyAxB
1
2221
Sn=0
xc=. H/6Eq 2 grado
B
Hc
x
Edmax xI
M= ibiEd,t
AF = Controllo piastra e bullone Controllo bullone
N.B. Il calcolo delle pressioni di contatto tra piastra di base e fondazione si esegue con gli stessi modelli utilizzati per la statica del c.a. per gli elementi presso inflessi segondo una teoria lineare
N.B. Il calcolo sollecitazioni di taglio FV,Ed si effettua in base a quanto visto in precedenza
FV,i
89Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
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INDICE
Le unioni: aspetti tipologici e tecnologiciCalcolo e verifica unioni bullonateCalcolo e verifica unioni saldateCalcolo e verifica unioni saldate
Il comportamento dei collegamenti
90
ing. A. Formisanoing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
Unioni saldate
Tipi di saldatureRequisiti normativi La resistenza delle saldature a completa penetrazioneLa resistenza delle saldature a cordoni dangolo
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91Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
(*) Rispetto ad uno deiseguenti parametri:
Resistenza Rigidezza Duttilit
Calcolo unioni saldate: Generalit
Metodologia di classificazione
Comportamento strutturale(*)
rispetto alle membrature congiunte
Al tipo di elementi collegati
Alla tecnologia dunione adottata
Nodi
Giunti
Completo ripristino
Parziale ripristino
Senzaripristino
Con organi meccanici
Con saldatura
Colonna- Trave
Trave-Trave Colonna-
fondazione
TraveColonna
Bulloni
Rivetti
Membrature collegate
Nodi a completo ripristino
Nodi a parziale ripristino
M
Laser Beam
Welded region
Keyhole
Laser Beam
Welded region
Keyhole
ArcoLaser
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92Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Tipologiedi
Saldatura
I.5.1 Unioni saldate: tipologie
Processo(*)
Ad arco con elettrodo rivestito
Ad arco in ambiente protetto (MIG, MAG, TIG)
Speciali (Laser, spot weld)
Forma del cordone
Dangolo
A completa penetrazione
Con elettrodo
Con protezione di gas
Laser
Testa a testa
Per sovrapposizioneT
T
(*) Saldature picomuni in ambitostrutturale
Strutture ordinarie
Strutture ad altaduttilit e serbatoi
Strutture in acciaio
Strutture in lega di alluminio e inox
Strutture cold-formed
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93Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Requisiti normativi
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
94Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Requisiti normativi: saldature a completa penetrazione
mmttw 4
N.B.N.B.N.B.N.B.Nelle saldature a Parziale Penetrazione tw< t
EN 1993-1-8
DM LL.PP. 9/1/1996
CNR UNI 10011
t = min (t1; t2)
Saldatura di testa con cianfrino a X
tw
tw
t2t1
t1t2
Classe ISaldature eseguite con elettrodi di qualit 3 o 4 secondo la norma UNI 2132 e soddisfano controlli radiografici previsti dal raggruppamento B della UNI 7278
Classe IISaldature eseguite con elettrodi di qualit 2, 3 o 4 secondo la norma UNI 2132 e soddisfano controlli radiografici previsti dal raggruppamento F della UNI 7278
N.B.N.B.N.B.N.B.NellEurocodice non viene fattadistizione tra saldature di prima e seconda classe, sebbene ilNAD del DM 1996 prescrivevadei Mw diversi nei due casi(1.05 per la I Classe e 1.20 per la II Classe)
Saldatura di testa con cianfrino a Y
Limiti geometrici
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
95Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
E0.75E con (MPa =-
m
=
= ww
m
L.L)LL
=
AELNL
180102700 2
Cordone Concavo
Requisiti normativi: saldatura a cordone dangolo
( )ww a;mmminL 630mmaw 3
Cordone triangolare
Cordone convesso
aw
Sezione di gola
EN 1993-1-8
DM LL.PP. 9/1/1996
CNR UNI 10011
LW=leff
Aw=Lw aw
Geometria cordone maxmin
Lw
Saldature a tratti
L1 Lw
( )t;mmminL 162001
Limiti geometrici
60120
Nessunaparticolare
prescrizione
LLLw
L
Tensioniresidue
= fyper Lw=L/100
Eq. di congruenza
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96Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
La resistenza delle saldature a completa penetrazione
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97Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
t1 t2
La resistenza delle saldature a completa penetrazione
EN 1993-1-8
Controllo SLU
DM LL.PP. 9/1/1996
Controllo T.A.
CNR UNI 10011
NRd
VRd
//
//
NEdw
N.B.N.B.N.B.N.B. Il giunto a completapenetrazione ripristina la resistenza della parte pi sottilecongiunta
( )RdRdRdmin,dRd,w V;N;MRF =
MRd
La resistenza della saldatura pari a quella della lamiera pidebole, ovvero pi sottile se siadotta lo stesso materiale
adm////id ++= 222 3
La resistenza della saldatura valutata attraverso il Criterio di Hencky Von Mises
dove: e // sono la tensione normale perpendicolare e parallela alla sezione longitudinale della saldatura;
=1 per saldature di I Classe=0.85 per saldature di II Classe
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98Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
La resistenza delle saldature a cordone dangoloMeccanismo di trasferimento sollecitazioni
Comportamento sperimentale e domini di resistenzaModelli di resistenza dellEC3Modelli di resistenza della CNR UNI 10011 e DM 1996
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99Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
NEd
NEd /2
NEd /2
La resistenza delle saldature a cordone dangolo: meccanismo di trasferimento
Aw=Lw aw
//
nt
t//
w
Meccanismo di trasferimento
Stato tensionale nella sezione di gola
Stato tensionale nella sezione di gola
ribaltata su uno dei lati
w
Ed
A
N22
2
==
w
Ed
A
N
n
=2Nel caso di cordone
frontale(con asse allasollecitazione agenteNEd)
N.B.N.B.N.B.N.B. Per semplificare il calcolodelle tensioni nella saldatura, nellapratica professionale si fariferimento alla sezione ribaltata
N.B.N.B.N.B.N.B. I pedici e // definiscono le componenti di tensione rispettoallasse del cordone
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100Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
La resistenza delle saldature a cordone dangoloMeccanismo di trasferimento sollecitazioni
Comportamento sperimentale e domini di resistenzaModelli di resistenza dellEC3Modelli di resistenza della CNR UNI 10011 e DM 1996
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101Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
Equazioni dellellissoide di
rottura
La resistenza delle saldature a cordone dangolo: comportamento sperimentale
VVVV1111
Provetta Vandeperreper ottenere il punto VVVV1111
VVVV2222
Provetta Vandeperreper ottenere il punto VVVV2222
500
-500
IIIIIIII
IIII
Provetta di Van Der Eb
-300 300
PeroideDatisperimentali
Ellissoide
( ) ( ) 10.750.75 22//
2
2
2
2
=
+
+
wuwuwu fff
Verifica di resistenza con lellissoide ISO
( ) di 222 81 //. ++= Posto 1/0,752 = 1.8
( ) w
di uwd
//w ffk =++=
222
dove il coefficiente di efficienza del cordone w 1, tiene conto della diversa resistenza del materiale di apporto della saldatura, che risulta generalmente superiore a quella del materiale base
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102Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
La resistenza delle saldature a cordone dangoloMeccanismo di trasferimento sollecitazioni
Comportamento sperimentale e domini di resistenzaModelli di resistenza dellEC3Modelli di resistenza della CNR UNI 10011 e DM 1996
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103Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
La resistenza delle saldature a cordone dangolo: modelli di resistenza dellEC3
EN 1993-1-8
Controllo SLU
//
Metodo direzionale(Controllo locale)
Metodo semplificato(Controllo globale)
Dominio a sfera
Valuta la sicurezza in termini tensionali(id) nella sezione di gola utilizzando un dominio sferico
Valuta la sicurezza in termini di resistenza a taglio del cordone per unit di lunghezza (Fw,Rd) a prescindere dal suo orientamento
Fw,Ed
Lw=1
Risultante delle forze agenti sul cordone per unit di lunghezza[F L-1]
Stato tensionalenella sezione di gola[F L2] o nella sezione ribaltata.
doveM2=1.25
//
Tipo di Acciaio Coeff. wS235 0,80
S275 0,85
S355 0,90
S420 e S460 1
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104Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
w
M
u aFF
= 3
f
2wRdw,Edw,
3f
2wdvw,
M
uf =
( ) f 3 dvw,
2//
22di ++=
La resistenza delle saldature a cordone dangoloMeccanismo di trasferimento sollecitazioni
Comportamento sperimentale e domini di resistenzaModelli di resistenza dellEC3Modelli di resistenza della CNR UNI 10011 e DM 1996
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
105Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
La resistenza delle saldature a cordone dangolo: modelli di resistenza della norma italiana
+
++
admw
admw//
.tn
.ttn
2580700222
Dominio a sfera mozza
Valuta la sicurezza in termini tensionali, valutando lo stato di sollecitazione sulla sezione di gola ribaltata su una delle facce delle lamiere connesse e controllando che sia contenuto nel dominio detto della sfera mozzaDM LL.PP. 9/1/1996
Controllo T.A.
CNR UNI 10011
adm= 70,r
0,58 adm
0,58
adm
nt
t//
Tipo di Acciaio Coeff. wS235 1.23
S275 1.00
S355 1.00
S420 e S460 -
//
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106Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti ing. A. Formisano
INDICE
Le unioni: aspetti tipologici e tecnologiciCalcolo e verifica unioni bullonateCalcolo e verifica unioni saldate
Il comportamento dei collegamentiIl comportamento dei collegamenti
107
ing. A. Formisanoing. A. Formisano
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Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
108
Il comportamento dei collegamenti
Il ruolo dei collegamenti nei telai sismo-resistentiClassificazione dei telaiClassificazione dei collegamenti
ing. A. Formisano
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Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
109ing. A. Formisano
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Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
Strutture acciaio zona sismica elevate caratteristiche resistenza e duttilit
(materiali ed elementi)Strutture dissipative: snervamento alcune zone delle membrature
(dissipazione energia mediante cicli isteretici)
Telai a nodi rigidi: elevato numero zone dissipative (vicino collegamenti trave-colonna) che dissipano energia mediante comportamento flessionale ciclico
DuttilitDuttilit telai comportamento dei collegamentitelai comportamento dei collegamenti
IL RUOLO DEI COLLEGAMENTI NEI TELAI SISMOIL RUOLO DEI COLLEGAMENTI NEI TELAI SISMO--RESISTENTIRESISTENTI
110ing. A. Formisano
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Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
Il comportamento dei collegamenti
Il ruolo dei collegamenti nei telai sismo-resistentiClassificazione dei telaiClassificazione dei collegamenti
111ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
Telai acciaio (EC3)
Controventati Non controventati
Un sistema molto rigido di controventi impiegato per sopportare la totalit delle
azioni orizzontali
Il telaio non dotato di sistema di elementi
controventanti
CLASSIFICAZIONE DEI TELAICLASSIFICAZIONE DEI TELAI
112ing. A. Formisano
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Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
Telai acciaio (EC3)
A nodi fissi A nodi spostabili
La rigidezza laterale nel piano del telaio sufficientemente grande
da trascurare gli effetti delsecondo ordine
(moltiplicatore carico critico > 10)
Il telaio (controventato o non) sensibile agli effetti del secondo
ordine (moltiplicatore carico critico < 10)
CLASSIFICAZIONE DEI TELAICLASSIFICAZIONE DEI TELAI
113ing. A. Formisano
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Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
Telai acciaio
Con collegamenti rigidi Con collegamenti cerniera
Le estremit delle membrature che convergono
nel collegamento sono soggette alle stesse rotazioni
e spostamenti (comportamento rigido e monolitico collegamento)
I collegamenti consentono le rotazioni
e risultano quindi incapaci di trasmettere
momenti
CLASSIFICAZIONE DEI TELAICLASSIFICAZIONE DEI TELAI
I collegamenti I collegamenti reali si reali si
comportano in comportano in maniera maniera
intermedia intermedia (SEMI(SEMI--RIGIDI)RIGIDI)
114ing. A. Formisano
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Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
Telai acciaio con collegamenti semi-rigidi
Il progetto della struttura basato sul diagramma forza-spostamento (momento-rotazione se il comportamento flessionale predominante) dei collegamenti.
CLASSIFICAZIONE DEI TELAICLASSIFICAZIONE DEI TELAI
M- espresso in forma analitica.In zona sismica si impiega una relazione ciclica che tiene conto
degli effetti di degrado allaumentare del numero di
cicli.
Il comportamento del telaio influenzato dalle propriet strutturali di membrature e collegamenti (resistenza, rigidezza e capacit deformativa)
115ing. A. Formisano
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Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
Il comportamento dei collegamenti
Il ruolo dei collegamenti nei telai sismo-resistentiClassificazione dei telaiClassificazione dei collegamenti
116ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
Telai acciaio a nodi rigidi
CLASSIFICAZIONE DEI COLLEGAMENTI IN FUNZIONE DELLA RIGIDEZZACLASSIFICAZIONE DEI COLLEGAMENTI IN FUNZIONE DELLA RIGIDEZZA
Collegamenti trave-colonna
Rigidi CernieraSemi-rigidi(comportamento non
linearequasi perfettamente
rigido)
(comportamento non lineare
flessibile)(comportamento non
lineareIntermedio)
Es: coll. saldato o con piastre estese di
estremit
Es: piatti sup. e inf.; T-stub; angolari sulle ali; coll. flangiati; ecc.
Es: doppia squadretta sullanima
117ing. A. Formisano
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Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
1) Collegamenti incernierati:Collegamenti incernierati: trasferiscono taglio ed eventualmente sforzo normale dalla trave alla colonna. Inoltre consentono le rotazioni senza sviluppare momenti flettenti significativi, che potrebberocondizionare la resistenza delle colonne.
2) Collegamenti rigidi:Collegamenti rigidi: trasferiscono tutte le reazioni allestremit degli elementi collegati. Le loro deformazioni sono talmente piccole da poter trascurare la loro influenza sulla distribuzione dei momenti o sulla deformazione globale della struttura.
3) Collegamenti semiCollegamenti semi--rigidi:rigidi: sono progettati per fornire un certo grado di interazione far le membrature collegate basato sul diagramma momento-rotazione caratteristico del collegamento.
CLASSIFICAZIONE DEI COLLEGAMENTI IN FUNZIONE DELLA RIGIDEZZACLASSIFICAZIONE DEI COLLEGAMENTI IN FUNZIONE DELLA RIGIDEZZA
118ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
Telai con nodi semi-rigidi
Analisi elastica
(relazione linearemomento-rotazione del
collegamento)
Analisi rigido-plastica
(resistenza flessionale di progetto di collegamenti
aventi sufficiente capacitrotazionale)
Analisi elasto-plastica
(relazione non linearemomento-rotazione del
collegamento)
CLASSIFICAZIONE DEI COLLEGAMENTI IN FUNZIONE DELLA RIGIDEZZACLASSIFICAZIONE DEI COLLEGAMENTI IN FUNZIONE DELLA RIGIDEZZA
119ing. A. Formisano
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Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
Progettazione elastica Progettazione elastica
Collegamenti semiCollegamenti semi--rigidi:rigidi: modellati con una molla rotazionale caratterizzata dalla costante elastica K. Generalmente i valori di K sono espressi in termini adimensionali come:
bEIKLK =
EIb / L = rigidezza flessionale della trave connessa
CLASSIFICAZIONE DEI COLLEGAMENTI IN FUNZIONE DELLA RIGIDEZZACLASSIFICAZIONE DEI COLLEGAMENTI IN FUNZIONE DELLA RIGIDEZZA
120ing. A. Formisano
Corso in:Corso in:Progettare con lProgettare con lacciaio in zona sismicaacciaio in zona sismica
Le unioni elementari ed i collegamentiLe unioni elementari ed i collegamenti
Progettazione in campo plastico (EC3) Progettazione in campo plastico (EC3) Collegamenti :Collegamenti : completo ripristino e parziale ripristino di resistenza
Caso B: se la capacit rotazionale limitata, deve essere richiesta unextra riserva di resistenza per tener conto di possibili effetti di sovra-resistenza nella membraturaCaso C: non ammissibile, perch la sua capac
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