Giunzioni. Costruzione di Macchine 2 Prof. Stefano Beretta, Michele Sangirardi

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Francesco Rossi
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1 Giunzioni Costruzione di Macchine 2 Prof. Stefano Beretta, Michele Sangirardi

2 Giunzioni Giunzioni bullonate: Pro: permettono di collegare materiali diversi possono essere smontate e rimontate non richiedono trattamenti termici Contro: rischio di allentamento in presenza di vibrazioni ingombri maggiori delle saldature Giunzioni saldate Pro: minore ingombro e peso delle giunzioni bullonate; non sono soggette ad allentamenti Contro: sono unioni permanenti; non tutti i materiali sono saldabili; difficile unire materiali diversi occorre manodopera qualificata; la zona di saldatura è spesso sede di innesco di cricche a fatica.

3 Elementi di una giunzione bullonata: Vite, dado, rosetta + dispositivi anti svitamento

4 Come lavorano le viti nelle giunzioni bullonate? Azione assiale Azione assiale + taglio N.B. ci riferiamo alle azioni nelle viti, non nella giunzione

5 Come lavorano le viti nelle giunzioni bullonate? 5 Solo taglio (bulloni non pre-caricati) Meglio se il contatto interessa il gambo e non la parte filettata

6 Bulloni pre-caricati Giunzioni per attrito 6 Si applica un tiro iniziale al bullone, affinché sia applicata una pressione tra le superfici a contatto La forza si trasmette per attrito e il bullone risulta essere soggetto a sola azione assiale, almeno fin tanto che non si raggiunge il limite di distacco N.B: lavorano per attrito anche i giunti di trasmissione flangiati

7 Evoluzione del comportamento in funzione del carico: da attrito a taglio Tratto 1: la giunzione lavora per attrito Tratto 2: inizia lo scorrimento, fino a quando il gambo della vite va a contatto con le superfici del foro Tratto 3: il gambo e la lamiera si deformano elasticamente Tratto 4: plasticizzazione del gambo e/o della lamiera

8 Verifica in presenza di azione assiale 8 A meno di effetti di flessione del gambo per effetto della flessione delle parti da collegare, è sufficiente che sia verificata la relazione Quale valore di A res? Quale valore di R p0,2?

9 Resistenza dei bulloni La sezione resistente è definita anche se, a favore di sicurezza, si può assumere la sezione di nocciolo Materiali viti: classi secondo UNI-EN Rm = A x 100 Classe Rm Rp0, Esempio: A (%) Rm = 6 x 100 = 600 MPa Classe A.B => Rp0,2 = A x B x 100 Classe 6.8 Rp0,2 = 6 x 8 x 100 = 480 MPa Bulloni Viti 3.6 e Dadi

10 Giunzioni che lavorano a taglio per attrito 10 Bisogna distinguere tra doppia (a) e semplice (b) sovrapposizione. Il numero di superfici a contatto n è: n = 2 doppia sovrapposizione n = 1 semplice sovrapposizione Dato un tiro iniziale V0, per un coefficiente d attrito f variabile tra f = 0,3 (superfici non trattate) e f = 0,45 (superfici sabbiate), la formula di verifica è

11 Quale valore di V 0? 11 Il tiro iniziale V 0 deve garantire l accoppiamento delle superfici ed impedire lo svitamento Un valore adeguato di V 0 corrisponde a uno sforzo nella sezione resistente pari a circa l 80% di R p0,2 Valori di V 0 in funzione della classe di resistenza (kn) d (mm) A (mm 2 ) ,1 20,2 28,2 37,6 47,0 56, ,1 27,6 38,6 51,5 64,4 77, ,1 37,7 52,8 70,3 87,9 105, ,9 46,1 64,5 86,0 107,5 129, ,0 58,8 82,3 109,8 137,2 164, ,2 72,7 101,8 135,7 169,7 203, ,8 84,7 118,6 158,1 197,7 237, ,1 110,2 154,2 205,6 257,0 308, ,7 134,6 188,5 251,3 314,2 377,0

12 Per generare V 0 bisogna applicare un momento di serraggio M

13 Filetto a sezione rettangolare

14 Filetto a sezione rettangolare

15 Filetto a sezione triangolare 15

16 Formula approssimata per M di serraggio 16

17 Verifica a taglio Quando F supera Fattr oppure quando la giunzione è concepita per lavorare a taglio, bisogna verificare che: il gambo del bullone resista a taglio il foro non si deformi plasticamente (verifica la rifollamento) la lamiera non ceda a strappo

18 Verifica a taglio, rifollamento e strappo rif 2,5 amm 2,0 amm 1,4 amm 1,0 amm

19 Ripartizione del carico nelle giunzioni 19 Le giunzioni sono solitamente costituite da più di un bullone. E buona regola disporre i bulloni simmetricamente rispetto alla linea di azione del carico, in modo da rendere ragionevole l ipotesi che il carico si ripartisca uniformemente su tutti gli n bulloni

20 Verifica delle giunzioni in presenza di flessione e/o torsione Alcuni tipi di giunzioni possono essere soggette a: (a) Taglio + torsione (b) Taglio + flessione Per procedere alla verifica dei bulloni è necessario calcolare le forze che si scaricano sui singoli bulloni formulando ipotesi ragionevoli. Vediamo alcuni casi

21 Taglio e torsione

22 Flessione

23 Bibliografia Davoli et. Al. Costruzione di macchine 1. McGraw-Hill (2003). Appendice B: Giunzioni bullonate. 2. ESDEP (European Steel Design Education Programme ) Course.

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