Corso Acciaio Unioni

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

SISTEMI DI UNIONE W. Salvatore 2


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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


ultrasuoniultrasuoni


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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


una risoluzione almeno equivalente a quella dellocchio umano.


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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


del difetto


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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.


magnetico


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Esame con metodi radio raficiEsame con metodi radio rafici


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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Esame con metodi ultrasoniciEsame con metodi ultrasonici


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


Elemento privo di difetti Elemento con difetto


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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


saldature puntualisaldature puntuali


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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


Leff


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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


Preparazione a lembi rilevati

spalla


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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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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


acce


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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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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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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


Saldatura verticaleSaldatura verticale


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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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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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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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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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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


S460M/ML

S460Q/QL/QL1

S460NH/NLH 1,0


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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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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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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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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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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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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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Unioni sollecitate a torsione flessione e ta lio

Cordoni paralleli allazione Cordoni ortogonali allazioneCordoni paralleli ed ortogonali

allazione



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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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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


1 2 22( ) 2w w wA A+ w M


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e Ve Ve

V

//

=V

w

max 2

3Ve =

2 2

max // 3 +

u

w M

f

SISTEMI DI UNIONE W. Salvatore 31Pianta

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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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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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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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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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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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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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} - -


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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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


M16 M24 2 mm

> M24 3 mm

Foro asolato


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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


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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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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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 ,,,


Sollecitazione allo SLUSollecitazione allo SLE Resistenza dellunione a collassoes s enza a a r o e un one


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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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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


03 d

d =

43 0

=

dd rez one e a orza

(e1 ep1)


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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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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


Si i di iSi i di i U i i B ll liU i i B ll li


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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


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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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


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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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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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


Precarico o Serraggio di bulloni ad alta resistenza M7 1,10



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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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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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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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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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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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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


bi

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 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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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


minore dei due possibili meccanismi b,Rd,Ta,Rd,TU,T



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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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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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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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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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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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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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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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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


b bi

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