Unioni-2

STRUTTURE IN ACCIAIO:SISTEMI DI COLLEGAMENTO E UNIONI PARTE 2

ESEMPI: GIUNTI DI ESTREMIT (TRAVE PRINCIPALE SECONDARIA)GIUNTI INTERMEDI: UNIONE CONTINUA TRAVE TRAVEGIUNTI TRAVE COLONNA UNIONE COLONNA COLONNAUNIONE COLONNA FONDAZIONEUNIONE TRA GLI ELEMENTI DI CONTROVENTAMENTO

http://www.francobontempi.org

Prof. Franco Bontempi, Ing. Stefania [email protected], [email protected]

Sapienza Universit di RomaCorso di Tecnica delle Costruzioni Ingegneria Civile

A.A. 2013 2014ESERCITAZIONE 10

20 Dicembre 2013

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Corso di Tecnica delle Costruzioni Ingegneria Civile Prof. Franco Bontempi Ing. Stefania Arangio

ESERCITAZIONE 10 A.A. 2013 - 2014

GIUNTI DI ESTREMIT (TRAVE PRINCIPALE SECONDARIA)

GIUNTI INTERMEDI: UNIONE CONTINUA TRAVE TRAVE

GIUNTI TRAVE COLONNA

UNIONE COLONNA COLONNA

UNIONE COLONNA FONDAZIONE

UNIONE TRA GLI ELEMENTI DI CONTROVENTAMENTO

Outline

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PROGETTO E VERIFICA: ESEMPI SVOLTI

Un esempio di calcolo svolto per ogni tipologia di unione si pu trovare nel materiale online del libro di testo. Il materiale richiamato nel testo con dei simboli raffiguranti un computer posti al lato della pagina

http://www.carocci.it/web/Controller.do?query=__BOOK_SCHEDA_LIBRO_2&jscr=0&srcprm=4278

N.B. Gli esempi sono svolti con il DM 2005. Utilizzando le NTC 2008 le procedure non cambiano. Cambiano solo coefficienti di sicurezza e resistenze di progetto

Laggiornamento delle esercitazioni sulle unioni svolte con le NTC 2008 sar disponibile in bozza alla fine del corsoe verr distribuito sul sito http://w3.disg.uniroma1.it/bontempi/

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Outline







5/57



MORFOLOGIA DEI GIUNTI DI ESTREMITA

GIUNTO SALDATORipristina completamente la

resistenza flessionale e tagliante

Giunto trave principale trave secondaria con moncherini saldati e bullonatura

Porta taglio e momento flettente

spessori d'aggiustaggio

GIUNTO BULLONATO CON COPRIGIUNTO GIUNTO FLANGIATO GIUNTO BULLONATO

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MORFOLOGIA DEI GIUNTI DI ESTREMITA (1/5)

GIUNTO SALDATORipristina completamente la

resistenza flessionale e tagliante

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Giunto trave principale trave secondaria con moncherini saldati e bullonatura

Porta taglio e momento flettente

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spessori d'aggiustaggio

GIUNTO BULLONATI CON COPRIGIUNTO

Le squadrette sullanima trasmettono il taglioIl coprigiunto trasmette il momento flettente

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GIUNTO FLANGIATO

Trasmette lazione tagliante e un momento flettente che dipende dal dimensionamento di flangia e bulloni

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GIUNTI DI ESTREMITA: UNIONE TRAVE PRINCIPALE SECONDARIA (5/5)

GIUNTO BULLONATOTrave principale trave secondaria ASSE TRAVE

SECONDARIA

SQUADRETTE "L......"

V

ASSE TR

AVE

PRINCIPA

LE

squadrette realizzate con angolari ad L

Trave principale

Trave secondaria

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UNIONE BULLONATA TRAVE PRINCIPALE TRAVE SECONDARIA: ESEMPIO

5

1 4

NODO

2

3 6Elementi da collegare:Trave principale- trave secondaria

Vincolo che si vuole schematizzare:schema statico di trave appoggiata cerniera

Elementi che costituiscono lunione:Travi:

trave principale: IPE500 S235 trave secondaria: IPE240 S235

Bulloni classe 8.8 Squadrette

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SOLLECITAZIONI AGENTI SUI BULLONI

Sulle sezioni resistenti dei bulloni agiscono uno sforzo di taglio T causato dai carichi presenti e un momento M indotto dal fatto che la risultante T non passa per lasse baricentrico dei bulloni. Ai fini della verifica e del dimensionamento vengono considerate le sezioni A-A e B-B

Ipotesi:1) Il taglio si ripartisce in parti uguali sui bulloni2) Il momento si ripartisce sui bulloni sotto forma di una coppia di forze H

A'f

V x fVV

p

A

A

L

L

I

N

E

A

M

E

N

T

O

B

U

L

L

O

N

I

A

S

S

E

T

R

A

V

E

P

R

I

N

C

I

P

A

L

E

A

L

L

I

N

E

A

M

E

N

T

O

B

U

L

L

O

N

I

h h

V/2

(V/2) x hV

A

L

L

I

N

E

A

M

E

N

T

O

B

U

L

L

O

N

I

A

S

S

E

T

R

A

V

E

S

E

C

O

N

D

A

R

I

A

B'

(V/2) x h

V/2

p

B

=

M H

HA

A

R

a

p

Ra

aa

B

B

13/57



A'f

V x fVV

p

A

A

L

L

I

N

E

A

M

E

N

T

O

B

U

L

L

O

N

I

A

S

S

E

T

R

A

V

E

P

R

I

N

C

I

P

A

L

E

bb

n

VV =

pfVH =

22

b pfV

n

VR

+

=

Reazione verticale:

Reazione orizzontale:

Risultante:

SEZIONE A-A

R

a

p

Ra

aa

14/57



bb

n2VV

=

p2hVH

=

22

b1 p2

hVn2

VR

+

=

A

L

L

I

N

E

A

M

E

N

T

O

B

U

L

L

O

N

I

h h

V/2

(V/2) x hV

A

L

L

I

N

E

A

M

E

N

T

O

B

U

L

L

O

N

I

A

S

S

E

T

R

A

V

E

S

E

C

O

N

D

A

R

I

A

B'

(V/2) x h

V/2

p

BReazione verticale:

Reazione orizzontale:

Risultante:

SEZIONE B-B

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PROGETTO E VERIFICA: SCHEMA DEL PROCEDIMENTO

Per la sezione della trave secondaria indebolita dallintaglio:Verifica di resistenza

1. Scelta del tipo di bulloni, del numero e dellallineamento;

2. Calcolo della risultante approssimata su ciascun bullone;

3. Dimensionamento dei bulloni (Anom necessaria, diametro )

4. Dimensionamento della squadretta usando le indicazioni delle NTC 2008 (per evitare la verifica a strappo della lamiera):

spessore;interasse e distanze;

22

b

Vn

VR +

=

VRdnom f

RA

R

a

p

Ra

aa

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Per ogni sezione (sez. AA e sez. BB):

5. Calcolo della risultante esatta su ciascun bullone:

(sez. A-A); (sez. B-B) ;

6. Verifica a recisione del gambo del bullone:

7. Verifica a rifollamento dellanima della trave o della squadretta:

22

b pfV

n

VR

+

=

22

b1 p2

hVn2

VR

+

=

VRdb

fAR

=

2M

tkrif

fkds

R

=


17/57



yd22

id f3 +=


xx

15

15

35

35

50 120

xx

15

15

35

35

50 120sez. BB

sez. AA

p

A

A'

e1

11

2

4

0

300

2

6

1

9

3

9

0

m

m

9

,

8

2

4

0 50

6,2

15

1519

5

120

45

8. Verifica di resistenza della squadretta (taglio + trazione)

Per la sezione della trave secondaria indebolita dallintaglio:9. Verifica di resistenza della sezione indebolita

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Outline

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MORFOLOGIA DEI GIUNTI INTERMEDI

GIUNTO SALDATOGiunto a completo ripristino GIUNTO SALDATO in testa e

BULLONATO sullanima

GIUNTO BULLONATOa completo ripristino

GIUNTO BULLONATOIn grado di trasferire solo azioni taglianti

GIUNTO FLANGIATO

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MORFOLOGIA DEI GIUNTI INTERMEDI (1/5)

GIUNTO SALDATO

Giunto a completo ripristinoTrasmette momento flettente e taglio

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GIUNTO SALDATO in testa e BULLONATO sullanima

Le ali risultano completamente ripristinate mentre il giunto danima va calcolato in base al taglio presente

Il collegamento a completo ripristino flessionale se il coprigiunto danima porta il taglio e la quota parte di momento flettente che gli compete.

Se il giunto danima dimensionato solo per gli effetti del taglio il collegamento a parziale ripristino

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GIUNTO BULLONATO

Il giunto a completo ripristino se il momento flettente si ripartisce fra i coprigiunti delle ali e quello dellanima

Se i coprigiunti dala trasmettono il momento e il coprigiunto danima trasmette il taglio il collegamento a parziale ripristino

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GIUNTO FLANGIATO

Pu essere considerato a completo o a parziale ripristino a seconda della resistenza della piastra e dei bulloni

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GIUNTO BULLONATO solo sullanima

In grado di trasferire solo azioni taglianti

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GIUNTI INTERMEDI PER UNA TRAVE CONTINUA

2 possibili schemi statici

1) Trave continua su tre appoggi

2) Travi indipendenti

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TRAVE CONTINUA SU TRE APPOGGI

Giunto flangiato sullappoggio con ripristino della capacit flessionale

Giunto saldato sullappoggio e bullonato nella zona a momento nullo

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Giunto flangiato sullappoggio con ripristino della capacit flessionale

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Giunto saldato sullappoggio e bullonato nella zona a momento nullo

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TRAVI INDIPENDENTI

Giunto bullonato con squadrette

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ESEMPIO: TRAVE A DOPPIO T CON DOPPIO COPRIGIUNTO DALA

500

200

200

Trave IPE 500 S235 (Fe360)

Bulloni classe 5.6

Sollecitazioni:

Td =130 kNMd = 200 kNm

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GIUNTO DI TRAVE A DOPPIO T: SCHEMA DEL PROCEDIMENTO

1. Ripartizione delle sollecitazioni (sforzo di taglio T, momento flettente M) tra ali e anima.

E necessario definire la quota parte di sollecitazione sopportata da ciascuna zona del collegamento. In particolare si considera che lo sforzo di taglio sia interamente assorbito dallanima della trave e che il momento flettente si ripartisca secondo le seguenti relazioni:

2. Dimensionamento e verifica del collegamento delle ali.2.1 Verifica dei bulloni2.2 Verifica a trazione del coprigiunto2.3 Verifica a rifollamento

3. Dimensionamento e verifica del collegamento dellanima.3.1 Verifica dei bulloni3.2 Verifica a trazione del coprigiunto3.3 Verifica a rifollamento

4. Verifica della sezione indebolita dai fori.

totx

ali Mj

ehebeb

M

+

=

23

221212

alitotanima MMM =

! Consultare il libro per lo svolgimento numerico della procedura di calcolo

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Outline

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MORFOLOGIA GIUNTO TRAVE - COLONNA

GIUNTO SALDATOcon irrigidimenti

GIUNTO SALDATOsenza irrigidimenti

GIUNTO BULLONATOTrave collegata allala della colonna

GIUNTO FLANGIATO

UNIONE TRAVE-COLONNA CON COPRIGIUNTI

GIUNTO BULLONATOTrave collegata allanima della colonna

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MORFOLOGIA GIUNTO TRAVE COLONNA (1/4)

GIUNTO SALDATOcon irrigidimenti che proseguono idealmente le travi

Giunto a completo ripristino (costoso, necessita saldature in opera ma contiene lingombro)

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GIUNTO SALDATOsenza irrigidimenti

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GIUNTO FLANGIATO

Flangia saldata alla trave e bullonata alla colonna

COLLEGAMENTO CON COPRIGIUNTI

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GIUNTO BULLONATOTrave collegata allala della colonna

GIUNTO BULLONATOTrave collegata allanima della colonna

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ESEMPIO: GIUNTO FLANGIATO TRAVE - COLONNA

5

0

1

0

0

2

8

0

1

4

0

5

7

0

80 140 80300

T

M

Nervatura diagonale di irrigidimento

Costola orizzontale in acciaio

Bulloni 20

IPE 400

HEB 300

8

0

Td = 60kNMd = 90kNm

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GIUNTO FLANGIATO TRAVE COLONNA: SCHEMA DEL PROCEDIMENTO

1. Verifica dei bulloni

1.1 Calcolo dello sforzo di trazione Nb,tot proveniente dallala tesa della trave;1.2 Calcolo dello sforzo di trazione Nb e dello sforzo tangenziale Tb sul singolo

bullone;1.3 Verifica di ciascun bullone con la massima tensione normale b,max:

1.4 Verifica di ciascun bullone per la combinazione di tensione normale media b e di tensione tangenziale media b:

2. Verifica della flangia (o dellala della colonna se di spessore minore)

2.1 Calcolo del momento M

e del taglio T

dovuti allo sforzo di trazione proveniente dallala della trave, in corrispondenza dellasse dei fori dei bulloni;

2.2 Calcolo dellarea Ax, e della rigidezza Wx, della sezione resistente ridotta;2.3 Calcolo della tensione normale

e della tensione tangenziale

agenti sulla

sezione dellala della colonna in corrispondenza dellasse dei fori dei bulloni tesi.

fdNAN

res

bb

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GIUNTO FLANGIATO TRAVE COLONNA: SCHEMA DEL PROCEDIMENTO

3. Verifica del pannello danima e delleventuale rinforzo

3.1 Verifica dellanima della colonna;3.2 Calcolo dello spessore della nervatura diagonale.

4. Dimensionamento e verifica della saldatura4a) Saldatura a cordone dangolo

4a1. Dimensionamento dellaltezza di gola;4a2. Verifiche

4.b) Saldatura a completa penetrazione

h

t

3

8

6

,

5

hd

hr 281

a

Mplht

htMpl

h

1

Cordone di saldatura

b

orizzontale

x

a1

a

Cordone di saldatura

x

verticale

1

2

h

,2

//x x

1

0

1

0

10

a

Sez. tipo cordone

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Outline

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MORFOLOGIA GIUNTO COLONNA - COLONNA

GIUNTO SALDATO(sezioni uguali o quasi uguali)

GIUNTO BULLONATO(sezioni uguali)

GIUNTO SALDATO(profili poco diversi))

GIUNTO CON CORDONI DANGOLO E SQUADRETTE

(profili poco diversi))

Soluzioni per collegamenti tra profili molto diversi

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ESEMPIO GIUNTO COLONNA - COLONNA

Nal/2

Nal/2

Nal/2

Nal/2

nb,al

Profilato HEB

Coprigiunto d'ala

Nan/2

nb,an

Profilato HEB

Coprigiunto d'anima

Nan

Coprigiunti dala

Coprigiunti danima

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SCHEMA DELLA PROCEDURA DI CALCOLO

1. Determinazione delle sforzo trasmesso dalle ali e dallanima


2.1 bulloni delle ali2.2 bulloni dellanima

3. Coprigiunti

2.1 coprigiunti delle ali2.2 coprigiunti dellanima

4. Verifica della colonna

b

t

( ) NA

tbNtot

ali

=

2

alian NNN =

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Outline

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MORFOLOGIA DEI GIUNTI DI BASE: UNIONE COLONNA - FONDAZIONE

controdadi

dadi di registro

piastra

irrigidimenti

sigillatura con malta espansiva

tirafondo

5

c

m

d>5

T

MN

Colonna Piastra forata saldata alla faccia inferiore della colonna;

la piastra pu essere irrigidita mediante nervature; Plinto in cemento armato; Tirafondi annegati nel plinto e bullonati alla piastra.

controdadodadorosetta da saldare al montaggio

piastra di acciaio di base

malta cementizia

plinto di fondazione

tirafondo

rosetta saldata

d

s

Particolare di un tirafondo

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UNIONE COLONNA FONDAZIONE: SCHEMATIZZAZIONE DEI VINCOLI

T

MN N

N

T

MNN

N

48/57



UNIONE COLONNA FONDAZIONE: SCHEMATIZZAZIONE DEI VINCOLI

Cerniera Incastro

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DISTRIBUZIONE DEGLI SFORZI SULLA PIASTRA

H

b

= NbH

N

H

b

e

maxmin

N

e

H

b

h

y

max

N

Sforzo normale centrato Presso-flessione

Con centro di pressione interno al nocciolo centrale di inerzia

Presso-flessione

Con centro di pressione esterno al nocciolo centrale di inerzia

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UNIONE COLONNA PLINTO PER CARICO ASSIALE

La piastra di base deve avere caratteristiche di rigidezza tali da assicurare la ripartizione lineare delle pressioni sul plinto di calcestruzzo.

Il problema del dimensionamento del collegamento si riduce al dimensionamento della piastra :

1) Predimensionamento in pianta della piastra

2) Calcolo dello spessore della piastra

B

H

Aforo

45 360 45

450

290

HEA300

Piastra in acciaio450x450x40

45

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UNIONE COLONNA PLINTO A INCASTRO

1. Predimensionamento della piastra e dei tirafondi

2. Verifica del collegamento saldato colonna piastra

3. Verifica della sezione di contatto piastra plinto

4. Calcolo della lunghezza dancoraggio dei tirafondi

5. Calcolo dello spessore della piastra di base

rosetta

d

t

c

lad

lp

Nb

b

e

NB

a

b

c

12

52/57









Outline

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MORFOLOGIA DEI GIUNTI TESI

Collegamenti per funi

Collegamenti flangiati

A

s

s

e

b

a

r

i

c

e

n

t

r

i

c

o

Asse baricentrico

Asse baricentricoIdealeCerniera

Unioni degli elementi di controventamento

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A

s

s

e

b

a

r

i

c

e

n

t

r

i

c

o

Asse baricentrico

Asse baricentricoIdealeCerniera

TIPO ANodo A

Nodo B

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Asse baricentrico

Asse baricentrico

Asse di Truschino

A

s

s

e

b

a

r

i

c

e

n

t

r

i

c

o

CernieraIdeale

TIPO BNodo A

Nodo B

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SCHEMA DELLA PROCEDURA DI CALCOLO DELLUNIONE

1. Predimensionamento dellasta

2. Predimensionamento dei bulloni

3. Verifica dellasta

N

a

a

Sez. a-a

G

Sez. a-aa

a

N G

e x

N

a

a

Sez. a-aDoppio angolare simmetrico

Singolo angolare Doppio angolare Non simmetrico

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SCHEMA DELLA PROCEDURA DI CALCOLO DELLUNIONE


5. Verifica della piastra

Piastra di nodo

Cerniera ideale

ey

Asse di truschino

Asse baricentrico N

V

HV

H

asse baricentrico // asse ideale,

asse dei bulloni (asse di truschino) asse della sollecitazione;

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