BOZZA. 1 2a S/2 S/2. Lezione n. 27. Le strutture in acciaio Le unioni bullonate Le unioni saldate
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- Gennara Garofalo
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1 Lezione n. 7 Le strutture in cciio Le unioni bullonte Le unioni sldte Unioni Le unioni nelle strutture in cciio devono grntire un buon funzionmento dell struttur e l derenz dell stess llo schem sttico Come già nticipto, conviene privilegire le unioni semplici perché sono: - fcili d progettre; - fcili e rpide d relizzre in derenz l progetto; - economiche. Esistono tre tipi di unioni, riportti nel seguito nell ordine cronologico in cui sono stte introdotte nelle strutture in cciio: - chiodture (non si usno qusi più); - bullonture; - sldture. I primi due tipi di unioni (chiodture e bullonture) hnno un comportmento simile e sono d preferirsi in cntiere, limitndo le sldture lle lvorzioni in officin. Unioni chiodte (o bullonte) Unione chiodt (o bullont) tr due ste tese: b ezione e pint dell unione bullont Modlità di esecuzione dell unione chiodt Per relizzre l unione si procede nel seguente modo: - si forno gli elementi d unire; - si inserisce il chiodo, dopo verlo riscldto circ 00 C; - subito dopo si ribtte il gmbo, formndo così un ltr test; - rffreddndosi il chiodo si contre, ed essendo il suo ccorcimento contrstto dgli elementi che unisce, esercit sugli stessi, ttrverso le due teste, un pressione di conttto; le ste esercitno un pressione ugule e contrri sulle teste del chiodo (per il principio di zione e rezione), che quindi rffreddmento vvenuto risult soggetto trzione. Revisione 09/0/0
2 Lezione n. 7 pg. XXVII. ezione schemtic dell unione chiodt ezione schemtic dell unione bullont Nelle unioni bullonte i bulloni sono nche essi soggetti trzione, che nsce seguito dell operzione di serrggio dei bulloni F E K K B L L F C =F/ G ezione schemtic dell unione bullont C D F D =F/ Nel gmbo del chiodo (o bullone) giscono gli sforzi trsmessi dlle ste C e D, che trsferiscono l chiodo (o bullone) le forze F/, mentre le ste A e B trsmettono l forz F. Lo schem sttico del singolo chiodo è, in entrmbi i csi, quello di un trve semplicemente ppoggit: OGGETTA A REVIIONE
3 Lezione n. 7 pg. XXVII.3 F E F/ K K L L chem sttico del singolo bullone (o chiodo) F/ tglio F/ N.B. I bulloni non si possono trttre come trvi inflesse ll De int Vennt perché l lunghezz dei bulloni, cioè l somm degli spessori degli elementi collegti, è dello stesso ordine di grndezz del dimetro. Le verifiche di resistenz sono eseguite in modo convenzionle, con riferimento ll tensione tngenzile medi. L verific del bullone (o chiodo) tglio si esegue considerndo convenzionlmente l tensione tngenzile medi: T / fd,v (.L.) τ = = Ares Ares τb,dm (T.A.) f d,v = resistenz di progetto tglio τ b,dm = tensione mmissibile tglio vrino second del tipo di bulloni utilizzti Nel cso in cui si bbi presenz contemporne di sforzi normli e di tglio deve risultre τ σ + f d,v f d,n (.L.) τ σ + τb,dm σb,dm (T.A.) I chiodi e i bulloni sono relizzti con ccii diversi d quelli utilizzti per le ste e le pistre, di crtteristiche generlmente superiori. In normtiv sono indicte cinque diverse clssi di bulloni, con vlori crescenti di resistenz: crtteristiche clsse dell vite f y [N/mm ] τ b,dm [N/mm ] σ b,dm [N/mm ] f d,v [N/mm ] f d,v [N/mm ] Per A res si intende l re resistente dell vite costituente il bullone, l netto cioè dell filetttur. Anche in questo cso i vlori d utilizzre, in funzione del dimetro, sono riportti in normtiv: OGGETTA A REVIIONE
4 Lezione n. 7 pg. XXVII.4 d [mm] A res [mm ] Digrmm crico-scorrimento di un unione bullont O A B 3 Nel digrmm è fcile riconoscere quttro rmi, corrispondenti d ltrettnti diversi comportmenti dell unione: rmo questo rmo è prticmente verticle perché lo scorrimento è qusi nullo l crescere del crico e l forz viene trsmess per ttrito fr i pezzi collegti rmo nel punto A si h il supermento dell resistenz di ttrito tr i pezzi collegti e si mnifest un brusco scorrimento, fino qundo il gmbo del bullone non entr conttto con l superficie dei fori (punto B) N.B. tr il gmbo e i bulloni c è un differenz fisst dll normtiv: i fori in cui si inseriscono i bulloni devono vere un dimetro φ pri d +,0 mm per d 0 mm φ = d +,5 mm per d > 0 mm questi vlori sono più piccoli se non è consentito un ssestmento dell unione sotto crico rmo 3 lo scorrimento è prticmente proporzionle l crico, il bullone si deform elsticmente rmo 4 in C termin l fse elstic e inizi un fse plstic con grndi scorrimenti per piccoli incrementi di crico, fino d rrivre ll rottur dell unione C 4 δ ΑΒ δ δ Configurzione del giunto in corrispondenz dei punti A e B del digrmm OGGETTA A REVIIONE
5 Lezione n. 7 pg. XXVII.5 Il progetto delle unioni bullonte si può eseguire secondo un delle seguenti modlità: progetto di unione d ttrito: si progett l unione in modo che progetto di unione tglio: si progett l unione in modo che Per completre l verific dell unione bullont, oltre l bullone, occorre verificre gli elementi collegti per i quli possono verificrsi tre diversi tipi di rottur: rottur tglio (ci si cutel nei confronti di questo tipo di rottur rispettndo un distnz minim dl bordo) rottur trzione 3 rottur per rifollmento ) rottur trzione: occorre verificre l sezione dell st indebolit dl foro (di dimetro φ) φ 3) rottur per rifollmento: si esegue un verific convenzionle elemento A: / fd (.L.) σ = A φ t σdm (T.A.) φ / α fd σ rif = d t α σdm (.L.) (T.A.) OGGETTA A REVIIONE
6 Lezione n. 7 pg. XXVII.6 Dove d = dimetro del bullone t = spessore dell elemento α = /d con,0 α,5 Per l pplicbilità dei criteri di verific descritti sopr, occorre rispettre le seguenti limitzioni dimensionli (t min = minore degli spessori degli elementi collegti), che grntiscono inoltre un degut sicurezz nei confronti dell rottur di tipo ) (rottur per tglio): distnz tr i bulloni elementi compressi 3d p 5 t min elementi tesi 3d p 5 t min distnz dl bordo in direzione dell forz d 6 t min bordo non irrigidito d 9 t min bordo irrigidito distnz dl bordo libero,5d 6 t min bordo non irrigidito,5d 9 t min bordo irrigidito dove le vrie grndezze sono rppresentte nell figur seguente: Unioni sldte Esistono due tipi di unioni sldte: complet penetrzione; cordoni d ngolo. p chem di un unione bullont p ldture complet penetrzione p ldtur complet penetrzione (+) (+) ldtur complet penetrzione non signific sldtur test test; si possono inftti relizzre sldture test test m non complet penetrzione OGGETTA A REVIIONE
7 Lezione n. 7 pg. XXVII.7 e lo spessore è piccolo, è sufficiente ccostre i due lembi tgliti con tglio retto; per spessori mggiori, ffinché l sldtur interessi tutto lo spessore dei pezzi occorre smussre uno o entrmbi i lembi in modo opportuno: ldtur V e X Nell mbito dei giunti complet penetrzione le norme distinguono due clssi di qulità: I clsse giunti relizzti con prticolre ccurtezz e soddisfcenti d ppositi controlli rdiogrfici II clsse giunti meno ccurti, che comunque devono possedere dei requisiti minimi l controllo rdiogrfico Verifiche Giunto sldto test test ldtur cordoni d ngolo fd σdm σ = b t 0.85 fd 0.85 σdm I clsse II clsse b b b ldtur cordoni d ngolo OGGETTA A REVIIONE
8 Lezione n. 7 pg. XXVII.8 I cordoni di sldtur possono essere lti uguli o disuguli e l sezione può essere concv o convess. L verific dei cordoni di sldtur si esegue con riferimento ll sezione di gol, dt dll ltezz di gol () moltiplict per l lunghezz del cordone; l ltezz di gol è dt dll ltezz minore del tringolo inscritto nell sezione trsversle del cordone. s s Cordone lti uguli e sezione convess Definizione dell sezione di gol in per vrie sezioni del cordone Nelle verifiche si considerno le tensioni riferite ll sezione di gol ribltt su uno dei due lti del cordone. Ad esempio, il clcolo delle tensioni nei cordoni che collegno gli elementi e b ll pistr procede come segue: - i cordoni che collegno il pezzo trsmettono ciscuno uno sforzo pri ()/ = /4 - sull sezione di gol ribltt sugli elementi, lo sforzo /4 produce un tensione tngenzile prllel τ / 4 = L τ = τ prll σ τ Vist ssonometric di un cordone sezione tringolre con indiczione delle tensioni Quindi nell esempio considerto tutti e quttro i cordoni sono soggetti un tensione tngenzile prllel. Lo stesso collegmento potrebbe essere relizzto, lterntivmente, nel seguente modo: b τ b ldtur cordoni d ngolo trsversli OGGETTA A REVIIONE
9 Lezione n. 7 pg. XXVII.9 In questo cso se si riblt l sezione di gol sull elemento, si hnno le tensioni tngenzili ortogonli, mentre se si riblt sugli elementi, si hnno tensioni tngenzili ortogonli nel primo cso si h: nel secondo cso si h: τ σ Tensioni normle e tngenzile ortogonli su un cordone trsversle τ / ortog = b / σ ortog = b L unione con cordoni longitudinli è d preferirsi quell con cordoni trsversli perché più duttile; inoltre bisogn evitre di relizzre unioni miste dove ci sono si cordoni trsversli si longitudinli: ldtur con cordoni trsversli e longitudinli (d evitre) Verifiche dei cordoni d ngolo Le verifiche d effetture seguono il seguente schem (per semplicità, riportto soltnto nel cso di verifiche secondo il metodo delle tensioni mmissibili: eseguendo le verifiche secondo il metodo degli stti limite, bst sostituire nelle espressioni seguenti il vlore di f d quello di σ dm ). ) nel cso in cui sino presenti tutte e tre le componenti di tensione, τ prll, τ ortog e σ ortog 0.85 σdm + σortog + τprll 0.70 σdm σdm + σortog 0.85 σdm ) nel cso in cui sino presenti le sole componenti di tensione τ ortog e σ ortog σdm + σortog 0.85 σdm OGGETTA A REVIIONE
10 Lezione n. 7 pg. XXVII σdm, σortog 0.70 σdm 0.85 σdm σortog 0.70 σdm 3) nel cso in cui sino presenti le sole componenti di tensione τ ortog e τ prll, ovvero σ ortog e τ prll 0.85 σdm + τprll 0.70 σdm 0.85 σdm σortog + τprll 0.70 σdm 4) nel cso in cui si presente solo un delle componenti di tensione τ ortog, σ ortog o τ prll bst verificre che 0.85 σdm, σortog, τprll 0.70 σdm OGGETTA A REVIIONE
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