PRESENTAZIONE DEL CORSO COLLEGAMENTI STRUTTURALI BULLONATI E SALDATI CALCOLO DI BASE SECONDO LA RECENTE NORMATIVA EUROPEA E ITALIANA

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Raimonda Carrara
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1 PRESENTAZIONE DEL CORSO COLLEGAMENTI STRUTTURALI BULLONATI E SALDATI CALCOLO DI BASE SECONDO LA RECENTE NORMATIVA EUROPEA E ITALIANA Durata del corso: 12 ore Nell ambito della progettazione strutturale, la parte dei Collegamenti bullonati e saldati assume un importanza fondamentale, coinvolgendo aspetti del progetto della natura più varia, e che vanno dalla sicurezza all economia, passando per la fabbricazione, il trasporto e il montaggio. Il corso proposto si inserisce perciò come naturale prosecuzione e completamento di quello tenuto in precedenza sulla nuova Bulloneria strutturale. Nei tre incontri programmati viene approfondito il calcolo dei collegamenti strutturali, sia bullonati che saldati e con relative applicazioni numeriche, sulla base dell attuale normativa europea, Eurocodice 3, parti 1-8 e 1-9, che, nella sostanza, è stata in seguito recepita in Italia dalle Norme tecniche per le Costruzioni, D.M e successive circolari esplicative. La prima parte del corso inquadra nel contesto normativo i collegamenti strutturali in generale, li classifica dal punto di vista di rigidezza e resistenza, per poi analizzare e calcolarne la rotazione flessionale. La seconda parte riguarda il calcolo dei giunti bullonati. Rispetto a quanto prescriveva la oramai superata UNI CNR 10011, la trattazione e il calcolo di questi giunti sono ora molto più articolati e completi, con riferimento alle diverse categorie di collegamenti. La vecchia CNR si limitava a fornire indicazioni per il calcolo riferite ai soli bulloni, trascurando altri elementi altrettanto importanti sia del giunto (flange, coprigiunti ), sia delle strutture collegate (ali, anime ). L Eurocodice (e le NTC) tratta ora il collegamento bullonato come l insieme di più componenti di base che possono collassare, esplodendole sia dal giunto in senso stretto, sia dalla struttura collegata cui si connette. Delle diverse componenti di base analizza poi il comportamento e l influenza sulla resistenza e sulla deformabilità. Ognuna di tali componenti può esser vista come l anello in serie di una catena in trazione, nella quale il più debole di questi diventa dimensionante ai fini della resistenza (di progetto del giunto nel suo complesso), mentre ognuno di essi darà il proprio contributo all allungamento totale (rotazione del collegamento e della struttura). Dopo aver riorganizzato e approfondito la parte teorica contenuta nelle norme, viene sviluppato un esercizio numerico, guidato all applicazione delle regole e le verifiche di altri tipi di giunti, ricorrenti nella pratica progettuale. La terza parte ha per tema il calcolo dei giunti saldati. Nell incontro, dopo aver analizzato i vari tipi di saldature che a loro volta compongono le diverse tipologie di collegamenti saldati, si passa all esame dei criteri di distribuzione delle forze nel giunto, per calcolare quindi la capacità resistente della saldatura, finalizzata in questa fase alla verifica statica del giunto. Viene poi approfondito un aspetto essenziale dei giunti saldati, spesso prevalente e quindi dimensionante, cioè quello della fatica in presenza di spettri dei carichi variabili ciclicamente. La saldatura costituisce notoriamente l intaglio strutturale per eccellenza, e come tale farà la parte del leone tra i particolari di riferimento tabulati nella norma (Eurocodice3, parte 1-9).

2 Il cordone di saldatura, se da una parte persegue la continuità strutturale, dall altra costituisce apparente paradosso! - un punto di discontinuità locale del flusso delle forze che da esso, e in diversa misura, vengono deviate. Ma il processo di saldatura, in aggiunta a tale ostacolo fisico, è anche motivo di discontinuità metallurgica a causa della diversa storia termica del materiale, innescata dall operazione di saldatura nella zona del giunto e in quella adiacente. Insorge per questo uno stato tensionale coattivo, che sarà tarato anche sul grado di vincolo che il materiale circostante esercita sul giunto. In presenza dei fenomeni di fatica, la normativa propone per il giunto dettagliate modalità di verifica, mettendo a disposizione i numerosi particolari strutturali, allo scopo di poter valutare la pericolosità del caso specifico. Nella parte applicativa si analizzano infine alcuni esempi di verifica, dagli schemi semplici ma rappresentativi e familiari al progettista, in ambito sia di carico statico che di fatica, curando l approfondimento di alcuni aspetti teorici prima analizzati. Relatore: Ingegnere A. Perenthaler già responsabile Ufficio Calcolo Strutturale LEITNER S.p.A. di Vipiteno International Welding Engineer IWE - International Welding Inspector IWI-C

3 CORSO COLLEGAMENTI STRUTTURALI BULLONATI E SALDATI CALCOLO DI BASE SECONDO LA RECENTE NORMATIVA EUROPEA E ITALIANA Durata del corso: 12 ore PROGRAMMA DEL CORSO Lunedì 19 marzo 2012 ore STATO NORMATIVO attuale COLLEGAMENTI STRUTTURALI E COMPONENTI DI BASE Rigidezza flessionale dei giunti Classificazione dei giunti in base alla resistenza Le componenti di base del giunto RIGIDEZZA ROTAZIONALE Rigidezza flessionale e componenti di base Analisi e metodi di calcolo Capacità rotazionale LE CATEGORIE DEI COLLEGAMENTI BULLONATI Valori nominali della resistenza allo snervamento e della resistenza ultima a trazione per le diverse classi di bulloni I CRITERI DI PROGETTAZIONE DEI GIUNTI Criteri generali di ripartizione delle forze sul collegamento Distribuzione dei momenti e del taglio Collegamenti di nodo di controventi e di strutture reticolari Carichi dinamici sui collegamenti Geometria della foratura Passi e distanze dai bordi dei fori Diametri di foratura Bulloni precaricati a serraggio controllato Bulloni non precaricati non a serraggio controllato Bulloni calibrati RESISTENZE DI PROGETTO DEI BULLONI Resistenza a taglio Resistenza a trazione Taglio e trazione concomitanti Resistenza al punzonamento Resistenza al rifollamento Resistenze di progetto allo scorrimento per bulloni in classe 8.8 e 10.9 Collegamenti misti (bulloni+saldatura)

4 Resistenza di progetto per tranciamento a blocco Resistenza di progetto per angolari Resistenza a fatica Tabelle per il calcolo delle rigidezze relative Venerdì 23 marzo 2012 ore RESISTENZE DI PROGETTO DEGLI ELEMENTI PIASTRA Modellazione con elementi T equivalenti (T-stub) Resistenza di progetto degli elementi strutturali tipici Ali di colonne irrigidite o non Flange di estremità inflesse Angolari di flangiatura di estremità Resistenza di progetto dell anima delle colonne RESISTENZE DI PROGETTO DEL COLLEGAMENTO La resistenza a flessione: centro delle compressioni e braccio d azione Le altre indicazioni della norma Flessione biassiale e geometria complessa RESISTENZE DI PROGETTO DEGLI ANCORAGGI DI BASE Elemento T equivalente a compressione Piastra caricata da forza assiale e momento flettente Tirafondi STUDIO ANALITICO GUIDATO DI UN GIUNTO Calcolo del momento resistente di un giunto bullonato trave-colonna con lo studio delle sue componenti di base ESEMPI APPLICATIVI - CALCOLO DI GIUNTI BULLONATI RICORRENTI 1) Verifica di un giunto senza/con precarico nodo aste-corrente di struttura reticolare 2) Giunto a taglio e rifollamento nodo trave-traversa a doppio T 3) Giunto flangiato di testa precaricato unione continua di due travi a doppio T 4) Giunto a coprigiunti semplici unione continua di due travi a doppio T 5) Giunto di base colonna con tirafondi prima parte: verifica di resistenza 6) Giunto di base colonna con tirafondi seconda parte: verifica rigidezza flessionale Lunedì 26 marzo 2012 ore TERMINOLOGIA DELLA SALDATURA TIPOLOGIE DI GIUNTI SALDATI Giunti testa a testa, a T, a L, a croce, d angolo, a sovrapposizione TIPOLOGIE DI SALDATURE Saldature a cordoni d angolo Saldature di testa Saldature entro fori Saldature entro scanalature convesse Saldature con piastre di spessoramento Le tipologie di saldature nei giunti

5 CLASSIFICAZIONE FUNZIONALE DEI GIUNTI SALDATI Giunti di forza Giunti di connessione Giunti di fissaggio Giunti di accessori II FLUSSO DELLE FORZE NEI GIUNTI SALDATI RESISTENZE DI PROGETTO DELLE SALDATURE Saldature a cordoni d angolo Saldature di testa a completa penetrazione Saldature di testa a parziale penetrazione Saldature di sezioni cave (cenni) Saldature a punti (cenni) LIMITAZIONI NORMATIVE PARTICOLARI Giunti di piastre con ali/piattabande non irrigidite Collegamenti lunghi Saldature in zona di piegatura a freddo Angolari saldati su un solo lato Strappi lamellari IL CALCOLO A FATICA DEI GIUNTI Curve di resistenza a fatica Cicli variabili. Spettri di carico Storia del carico. Metodo del serbatoio Sicurezza a fatica.verifica Categorie dei particolari Metodo hot spot (cenni) ESEMPI APPLICATIVI - CALCOLO DI GIUNTI SALDATI RICORRENTI 1. Giunto a cordoni d angolo trave-colonna a flessione e taglio 2. Giunto a cordoni d angolo cassone a torsione, flessione e taglio 3. Giunto di testa a piena penetrazione nodo tra profilato UPN e profilo tubolare 4. Dimensionamento di cordoni d angolo a fatica trave composta a doppio T (HSL 650/173) 5. Giunto a cordoni d angolo a fatica fazzoletti di base di colonna irrigidita 6. Giunto a cordoni d angolo a fatica rotaia di scorrimento saldata su via di corsa a cassone con carroponte da 25t / 18 m

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