A 03 2010-05-21 Unioni Biagini Siena

7/24/2019 A 03 2010-05-21 Unioni Biagini Siena

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a roge az one e e ru ure cc a oecompos e

inAcciaioCalcestruzzosecondoilD.M.14.01.08

Siena,

21

Maggio

2010

Verificheaglistatilimiteultimi

Unionibullonate

esaldate

F. & S. BIAGINI

STUDIO DINGEGNERIA

erg o ag n


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Costruzioni

di

Acciaio

Premessa

quanto riportato ai seguenti paragrafi e sottoparagrafi:

4.2.4 Verifiche 4.2.4.1 Verifiche agli s.l.u. 4.2.4.1.1 Resistenza di calcolo. . . .

4.2.4.1.3 Stabilit delle membrature (*)4.2.8 Unioni 4.2.8.1 Unioni con bulloni 4.2.8.1.1 Unioni con bulloni e chiodi

4.2.8.2 Unioni saldate 4.2.8.2.1 Unioni con saldature a piena

4.2.8.2.2 Unioni con saldature a parzialepenetrazione

4.2.8.2.3 Unioni con saldature a cordoli

4.2.8.2.4 Resistenza delle saldature dangolo

(*) limitatamente ai sottopragrafi: 4.2.4.1.3.1 aste compresse (profili semplici). . . . .

Sergio

BiaginiF.Biagini,P.Watterson,S.Salvadori

F&SBiaginiStudiodiIngegneria


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Il presente documento contiene i seguenti esempi di applicazione alle strutture in acciaio:

a es s enza e e mem ra ure

- Flessione monoassiale (retta) per le diverse classi dei profili- Flessione e taglio per arcarecci (influenza del taglio trascurabile) e travi di solaio (influenza del

ag o non rascura e

b) Stabilit delle membrature

- s a semp ce compressa

- Trave inflessa (senza vincoli torsionali intermedi)- Membratura compressa e inflessa (con vincoli torsionali).

- Unioni bullonate,

- Unione saldate a piena e parziale penetrazione- .

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1. Verifiche agli stati limite ultimi

1.1 Resistenza di calcolo

La resistenza di calcolo delle membrature Rd si pone nella forma:

Rd = Rk/ M

Rk valore caratteristico della resistenza valutata facendo riferimento alla resistenza fyk del materialeed alle caratteristiche geometriche delle membrature oggetto di verifica

M fattore parziale globale relativo al modello adottato (rif. Tab. 4.2.V NTC2008)

ovvero:M0= 1.05 ver. resistenza delle sez. di classe 1-2-3-4M1= 1.05 ver. allinstabilit delle membrature

= . .M2= 1.25 ver. relativamente alla rottura delle sez. tese (indebolite da fori)

nota EC3 UNI-EN 1993-1-1:2005 raccomanda per gli edifici:M0= 1.00 ver. resistenza delle sez. di classe 1-2-3-4M1= 1.00 ver. allinstabilit delle membratureM2= 1.25 ver. relativamente alla rottura delle sez. tese (indebolite da fori).

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1.2 Resistenza delle membrature

1.2.1 Flessione monoassiale (retta) e classificazione delle sezioni

La resistenza di calcolo a flessione ha valori diversi er le sezioni di classe 1 e 2 classe 3 e classe 4.Le NTC riportano

Per sezioni di classe 1 e 2 Mc,Rd = Mpl,Rd = Wpl fyk / M0Per sezioni di classe 3 M = M = W f /, , ,Per sezioni di classe 4 Mc,Rd = Weff,min fyk / M0

Dove:w il modulo resistente lastico

wel,min il modulo resistente elastico minimoweff,min il modulo resistente efficace calcolato secondo il procedimento esposto in UNI-EN1993-1-5

Classificazione delle sezioniPer il controllo locale delle sezioni e delle membrature agli SLU, si ricorre ad una classificazione che permetta di accertare illoro comportamento, la loro resistenza ultima, e la capacit deformativa, tenendo in conto le possibili riduzioni di resistenzacausate dagli effetti di instabilit locale in elementi compressi delle sezioni. La classificazione della sezione trasversale di un

profilo consente di optare per unanalisi elastica o plastica globale della struttura. La classificazione non condizionata dalla.

Per la valutazione della classe si fa riferimento alle tabelle 4.2.I, 4.2.II, 4.2.III e C4.2.VIII NTC

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Confronto tra profili in acciaio S355

Se si considera un profilo alleggerito HE280ANe consegue che il profilo in classe 3 per questo si impiega Wel,y=1013 cm3 (mentre Wpl,y=1112cm3)

e s cons era un pro o a egger oNe consegue che il profilo in classe 1 per questo si impiega Wpl,y =1534 cm3 (mentre Wel,y =1376cm3)

Se si considera un profilo alleggerito HE280AAccao

Dati della sezioneAltezza h = 264 mmLarghezza b = 280 mmSpessore ali tf= 10 mmSpessore anima tw = 7 mmRaggio di raccordo r = 24 mm

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y

.

Ala c/t = (b-tw-(2r)) / 2tf = 280 7 224/2 10 = 11.25classe 1 9 = 7.32

= .classe 3 14 = 11.39

Perci lala in classe 3

Anima c/t = (h-2tf-2r)) / tw = (264 210 - 224)/7 = 25.23classe 1 72 = 58.61

c asse = .

classe 3 42 = 34.18

Perci lanima in classe 1

Ne consegue che il profilo in classe 3 per questo si impiega3el,y .

(il modulo resistente plastico sarebbe Wpl,y=873.1cm3)

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Se si considera un profilo saldato compostoccao

Dati della sezioneAltezza h = 264 mmLarghezza b = 280 mm

fSpessore anima tw = 7 mmLato del cordone di saldatura r = 7 mm

y .

Ala c/t = (b-tw-(2r)) / 2tf = 280 7 -27 /2 10 = 12.9Poich

.

classe 2 10 = 8.14classe 3 14 = 11.39

Perci lala in classe 4

Anima c/t = (h-2tf-2r)) / tw = (264 210 27 )/7 = 32.85classe 1 72 = 58.61classe 2 83 = 67.56

classe 3 42 = 34.18

Perci lanima in classe 3

Ne consegue che il profilo in classe 4

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Valutazione delle ro riet eometriche

Si valuta il fattore di instabilit k correlato al rapporto di tensione =1/2Si adotta =1 ne consegue k = 0.43 (vedi tab. C4.2.IX)Si calcola la snellezza del iatto :p = (b/t) / (28.4 k) = 12.95/(28.40.81360.655)=0.855Dove

b = c = (b-tw-(2r)) / 2 = (280 7 26) /2 = 129.5 mm= 235/f = 0.8136k = 0.655t=tf= 10 mmpoich vale la disuguaglianza p > 0.673 ne consegue che il coefficiente = (p 0.188)/ 2p = 0.91

si pu allora determinare:beff= 0.9 b = 0.91 129.5 = 117.8 mm

e = 22 mmJeff = 83842343 mm4

weff= Jeff/ y = 598.873 mm3

dove y=140 mm distanza del lembo estremo compresso dalbaricentro della sezione ridotta.

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1.2.2 Flessione e taglio

Nel caso di flessione semplice si pu valutare il massimo momento elastico:

Me = fyk Wel con Wel modulo di resistenza elastico

Oltre tale valore la plasticizzazione si estende verso linterno della sezione e le tensioni passano da una

massimo plastico pari a :

Mp = fyk Wpl con Wpl modulo di resistenza plastico

IPer sezioni correnti il rapporto = Mp / Me vale:

rofili do io T e U = 1.1 1.2tubi in parete sottile = 1.27sezioni rettangolari = 1.5sezioni circolari = 1.7

sezioni rombiche = 2.0 .

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a) Esempio verifica di arcareccio

Tipo: IPE 180 semplicemente appoggiato allestremitCLASSE: 1

.Luce di calcolo : 4.80 mMateriale : S235

In breve:1 . . .

G2 Permanente pannello di copertura 0.013 kN/mqQk1 Carico da neve 0.8 kN/mq

Fd= 1.3G1+1.3G2 +1.5 Qkneve = 3.53 kN/m

= ed .Massimo taglio di calcolo : V Ed = 8.47 kN

Capacit resistente a taglio: Vc,Rd = (Av fyk ) / (M0

3) = 145 kNCapacit ultima a flessione della membratura: Mpl,Rd = fyk wpl / M0 = 235 x 166.4/103 x1.05 = 37 kNm

Dove Av area resistente al taglio come da [4.2.19 NTC 2008 ] = 1120 mm2

= v w r f )

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b) Esempio

di

verifica

di

trave (seiltagliodicalcolo maggioredel50%dellaresistenzadicalcoloataglio)

Taglio massimo di progetto VEd = 200 kNmMomento massimo di progetto MEd = 80 KNm

Assumendo in fase di progetto per la trave acciaio S275 e classe 1 o 2 si determina:

MEd = 125 Wpl,y x275 x103

/1.05 Wpl,y 477.2 cm3

quindi da ricercare un profilo che soddisfi tale disuguaglianza, ad esempio:

IPE300, Wpl,y = 628.4 cm3

Verifica della sezione al taglio:

Av = A 2btf (tw + 2r)tf= 53.81 -2x15x1.07-(0.7+2x1.5)x1.07=17.75 cm2

Quindi:

VEd = 200 kN < V c,Rd = 17.75 x 10-4 x 275 x103/3 = 281.8 kN

Poich hw/tw = altezza anima/spessore anima < 72 / 27.86 /0.71=39.23 < 72 (235/fyk)= 66Avendo posto =1

Non necessario verificare la stabilit al taglio dellanima.

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Effetto del taglio sulla flessione:

Poich VEd = 200 kN > 50% Vc,Rd

E necessario tener in conto il fattore di riduzione della resistenza a flessione per taglio

Posto = 2 VEd

-1 = 0.419 V c,Rd

Si considerer la tensione ridotta di snervamento:

(1-) fyk = 159.8 N/mm2

Mc,Rd = Mc,Rd = 159.8 628.4 103 / 0 = 95636 103 Nmm =95.6 kNm< MEd = 80 kNm

La sezione verificata

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.

1.3.1 Aste compresse

Nel caso di elementi semplicemente compressi si tratta di eseguire due tipi di controllo, il primoriguarda la resistenza della membratura e il secondo riguarda la stabilit.Verifica di resistenza Ned Nc,Rd [ NTC 4.2.10]

Dove Nc,Rd = Afyk/M0 nel caso di sezioni di classe 1,2,3Nc,Rd = Aefffyk/M0 nel caso di sezioni di classe 4

Nel caso di compressione non necessario considerare larea al netto dei fori per collegamentibullonati, purch in tutti i fori siano presenti gli elementi di collegamento e non siano presenti asolatureo fori sovradimensionati.

er ca s a ed b,Rd [ . . ]

Dove Nb,Rd = Afyk/M1 nel caso di sezioni di classe 1,2,3

Nb,Rd = Aefffyk/M1 nel caso di sezioni di classe 4

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dipende, attraverso una snellezza adimensionale, dal tipo di sezione, dal tipo di acciaio impiegato

e da un fattore di imperfezione deducibile, dalla tab.4.2.VI delle NTC possibile dedurre il fattore diimperfezione e la dipendenza col tipo di sezione considerata;

espressa in funzione della snellezza adimensionale con curve di stabilit

Tale relazione si evidenzia in fig.6.4 del UNI EN 1993-1-1:2005 :

La verifica ad instabilit dellasta risulta trascurabile quando:


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Esempio: colonna semplice

Tipo: HEA200CLASSE: 1

Altezza: 4.30 mArea: 53.8 cm2

Jy = 3692 cm4 iy = 8.28

Snellezza y = 1 x 430/8.28 = 51.9Snellezza z = 1 x 430/4.98 = 86.3

z z .

Materiale : S275

Massima compressione di calcolo: N Ed = - 5900Kg

Valutazione del carico critico:curva b per asse y-y

cr,y

Snellezza adimensionalizzata= (53.8 2750/413431) = 0.59Ne consegue un valore y = 0.8371

-Ncr,z = 221000001336/4302 = 149606 kg = 1496 kNSnellezza adimensionalizzata= (53.82750/149606) =0.99

Ne consegue un valore z = 0.5399 Con le norme CNR-UNI 1997 si determinava un

La capacit portante risultaNb,Rd = 0.5399 53.8 2750/1.05 = 76074 kg = 76 kN

valore di resistenza massimo con curva diriferimento c = 1.86 ne consegue:Nc = fd A / = 275 53.83 104 / 1.86 = 79.6 kN

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Tipo: angolari accoppiati 45x5 con imbottiture

CLASSE : 3Distanza imbottiture massima 3 t = 3x0.5 = 1.5 cmArea: 8.60 cm2

iy = 1.35 cmInterasse massimo imbottiture: 20 cm(con questa condizione si pu studiare come asta semplice,trascurando la deformabilit a taglio del collegamento)

Altezza : 1.60 mMateriale : S235Massima compressione di calcolo : N Ed = - 3300 KgSnellezza massima: 160/1.35 = 118Luce libera di inflessione : 160 cm

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Verifica di stabilit:

Valutazione del carico critico:Ncr,y = 2EI/L02 =2210000015.7/1602 = 12698 kgSnellezza adimensionalizzata = (A fyk/Ncr) = (8.62350/12698) =1.26Ne consegue un valore y = 0.357 curva di instabilit c

La capacit portante risulta Nb,Rd = 0.357 8.60 2350/1.05 = 6871 kg = 68 kN

Ncr,z = 2210000040/1602 = 32352 kgSnellezza adimensionalizzata = (8.62350/32352) =0.79Ne consegue un valore z = 0.5797

La capacit portante risulta Nb,Rd = 0.579 8.60 2350/1.05 = 11144 kg = 111 kN

Le norme forniscono valori massimi delle spaziature fra le imbottiture pari a 15 imin , valore che

per il profilo preso ad esempio comporta una distanza pari a 20 cm, nel caso per che tale limite

non risulti verificato nella circolare si consente di ricorrere a normative di com rovata validit

ricorrendo a verifiche che impieghino una snellezza equivalente.

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1.3.2 Travi inflesse

Esempio trave IPE300ipotizzando che la trave nonabbia ritegni alla instabilitflesso-torsionale, caso che sipu presentare in fase diesecuzione, allorquando agetto di calcestruzzo non

indurito la soletta noncostituisce un ritegno efficaceallinstabilit flesso torsionaledella piattabanda superiore

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Carico applicato:

P = 45 kN

Risulta :Momento massimo di progetto MEd = 45 x 1.5 = 67.5 KNm

Taglio massimo di progetto VEd = 45 kNm

Si tratta di verificare che il momento massimo flettente di calcolo risulti inferiore al momento resistentedi progetto per linstabilit ovvero che sia vera la disuguaglianza seguente:

Ed b,Rd LT y ykM1 . .

Wy il modulo di resistenza appropriato ovvero:Wy = Wpl,y per sezioni trasversali di classe 1 e 2

y el,yWy = Weff,y per sezioni trasversali di classe 4

nella valutazione di Wy non necessario considerare i fori per dispositivi di giunzione posizionati alle.

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Biagini,

P.

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S.

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Il fattore di riduzione per instabilit flesso-torsionale dipende dal tipo di profilo impiegato e pu esseredeterminato per profili laminati o composti mediante una funzione :

_LT = LT (f,LT,LT) [4.2.30 NTC 2008 ]

Nello specifico LT tiene conto della reale distribuzione dei momento flettente tra i ritegni torsionali . .

calcolato con la [4.2.53 NTC 2008]:_

LT = 1/f x [1 / [LT + (LT2 -x LT

2]] < 1,0 [4.2.51 NTC 2008]

LT

In particolare la snellezza adimensionale definita dalla relazione:_LT = (Wy fyk/Mcr) [4.2.52 NTC 2008 ]

Per sezioni doppiamente simmetriche a I o H la formula risulta:Mcr= (/ Lcr) [(EJzGJt) ] [ (1+ (/ Lcr)

2 EJ

/GJt)] [C4.2.30 circolare NTC 2008 ]

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Da notare che la NTC ri orta J anzich Jz inteso come riferito allasse debole.

In EC3 LT = LT (f,LT,LT) viene espresso in modo formalmente dissimile ma analogo nella sostanzaper profili laminati o saldati composti, basta eseguire un confronto con quanto riportato al punto6.3.2.3, semmai in EC3 riportato nel prospetto 6.6 il valore kc richiamato in una tabella 4.2.VIIIdelle NTC che non mi risulterebbe ri ortata.

Inoltre la versione EC3 precedente (UNI EN 1993-1-1 1994 allegato F) riportava indicazioni pratiche

per la valutazione di Mcr che nel caso di sezione trasversale uniforme doppiamente simmetrica siindividuava con la formula sem lificata nelli otesi di carico a licato nel centro di ta lio

Mcr= C12 EIz/ (kL)

2 [ ((k/kw)2 Iw/Iz + (kL)2 (GIt/

2 EIz )) ]

Dove:k un coeff. di lun hezza efficace nei confronti dellin obbamento ad un estremo u assumere ivalori:

incastro-incastro 0.5incastro-cerniera 0.7cerniera-cerniera 1.0

ne nos ro caso w =

k un coefficiente di lunghezza efficace nei confronti della rotazione di un estremo pu assumere i

valori: ncas ro- ncas ro .incastro-cerniera 0.7cerniera-cerniera 1.0

nel nostro caso k =1

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La costante di ingobbamento per profili ad H o doppio T definita come:

I w = Iz (h-tf)2/4 = 603.8 (15-1.07)2/4= 29291 cm6

J t esprime la costante di torsione nel nostro caso It =20.12 cm4

Jz il momento di inerzia attorno allasse minore Jz =603.8 cm4

= 1 dalla relazione C4.2.31Lcr= 3000 mmG = 81.000 N/mm2

E = 210.000 N/mm2

Risulta:

Mcr= 0.001 1.43 x 10111.17= 167310kNmm =167.31 kNm

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F.

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_LT = (wy fyk /Mcr) = 628.4103 275/167310000 = 1.03 [4.2.52 NTC 2008 ]

Adottando il coefficiente di imperfezione (vedi prospetto 6.3 EC3) LT = 0.21si determina :

LT = 0.5 [ 1 + LT (LT -LT0) + LT ] = 0.5 [ 1 + 0.21(1.03 - 0.40) + 0.75 1.03 ] = 0.95

LT = 0.78

MEd =67.5 kNmMb,Rd = 0.78 628400 275/1.05 = 128.37 KNm

La trave risulta verificata.

Nota :Condizioni che rendono la flesso-torsione ininfluente sulla capacit resistente dellelemento inflesso.Secondo EC3 al punto 6.3.2.2 (4) gli effetti prodotti dalla instabilit flesso torsionale possono essereignorati e sono richieste solo verifiche della sezione trasversale quando:

LT

LT0 = 0.2 o per MEd0.04 Mcr

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2. Unioni bullonate e saldate

2.1 Generalit

Nellambito delle norme NTC come riportato al paragrafo 4.2.8 delle stesse si trattano sistemi

di unione elementari, in quanto parti costituenti i collegamenti struttura tra membrature inacciaio.Le sollecitazioni impiegate per la verifica delle unioni sono valutate con i criteri indicati in 4.2.2Valutazione della sicurezza. Inoltre tali sollecitazioni possono essere distribuite tra lecomponenti dellunione a mezzo di criteri elastici oppure plastici.Le condizioni alla base delle verifiche delle unioni, ovvero le condizioni che determinano lemodalit con le quali si distribuiscono le sollecitazioni di calcolo fra le varie componentilunione, poste dalle NTC preliminarmente, sono:

a) le azioni da ripartire fra le componenti dellunione devono costituire un sistema in equilibriocon le azioni risultanti applicate e soddisfino la condizione di resistenza imposta per ognuno diessi;

b) le deformazioni che derivano da tale distribuzione delle sollecitazioni allinterno deglielementi di unione non superino la loro capacit di deformazione;

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F.

Biagini,

P.

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S.

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In EC3 al punto 2.0 CRITERI GENERALI DI PROGETTAZIONE si forniscono informazioni pi,

a) dove si impieghino dispositivi di giunzione con diversa rigidezza per equilibrare forzetaglianti, i dispositivi di maggior rigidezza sono da dimensionare (la norma tradotta impiega il

. . .Fa eccezione solo il caso particolare di connessioni ibride (EC3 p.to 3.9.3) con bulloni 8.8 e10.9 per connessioni progettate a s.l.u., ove possibile il carico con eventuali saldature

presenti purch il serraggio finale sia eseguito dopo lesecuzione della saldatura.b) per collegamenti a taglio soggetti a impatto o vibrazione raccomandato limpiego disaldature o bulloni precaricati, (p.to 2.6 EC3 (1)), per i controventi (unioni soggette a possibiliinversioni di carico) si possono impiegare bulloni per connessioni a contatto (ovvero dette arifollamento urch il ta lio limite ultimo di ro etto non su eri la resistenza di ro etto ataglio e la resistenza a rifollamento. (p.to 2.6 EC3 (3))

c) laddove la trasmissione delle azioni in una unione sia affetta da eccentricit nelleintersezioni lunione e le membrature devono essere verificate er i momenti e forze risultanti(p.to 2.7 EC3 (1)), tranne per strutture reticolari con profili tubolari per le quali valgonoconsiderazioni diverse.

d er colle amenti a ta lio so etti a im atto o vibrazione raccomandato lim ie o disaldature o bulloni precaricati, per i controventi (unioni soggette a possibili inversioni di carico)si possono impiegare bulloni per connessioni a contatto (ovvero dette a rifollamento) purch iltaglio limite ultimo di progetto non superi la resistenza di progetto a taglio e la resistenza arifollamento.

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Per il calcolo della resistenza delle unioni si adottano i fattori parziali M

indicati nella tabellaTab.4.2.XII. delle NTC

ovvero:

M2= 1.25 ver. resistenza dei bulloni, chiodi, connessioni a perno,

dangolo, resistenza dei piatti a contatto

M3= 1.25 ver. a scorrimento per SLU

M3= 1.10 ver. a scorrimento per SLE

=M6,ser . .limite di esercizio

M7= 1.10 ver. resistenza di bulloni ad alta resistenza

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S.

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d


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.

2.2.1 il materiale

Bulloni dadi e rondelle devono rispettare dimensionalmente le norme UNI EN ISO 4016:2002 eUNI5592:1968, inoltre devono appartenere alle classi normate con UNI EN ISO 898-1:2001,distinte in normali e ad alta resistenza.

Classi normali per bulloni: 4.6, 5.6, 6.8 a cui si associano dadi: 4, 5, 6.Classi ad alta resistenza: 8.8 e 10.9 a cui si associano dadi: 8, 10.

I valori delle tensioni di snervamento fb e di rottura ftb sono direttamente ricavabili dalla classesecondo il criterio che deduce la rottura dal primo numero che contraddistingue la classe e lo

snervamento con il secondo numero che individua fyb come percentuale di ftb.

Esempio: classe 5.6 ftb = 500 N/mm2 , fyb =0 .6 f tb N/mm2 = 300 N/mm2

Detti valori di snervamento e rottura sono da impiegarsi nei calcoli di progetto come valoricaratteristici.

Per i bulloni impiegati in unioni ad attrito, sono limitati alla classe 8.8 e 10.9; visto il tipo diimpiego sono previste una serie di specifiche integrative che riguardano le componenti ovveroviti, dadi , rosette e piastrine da accoppiare.

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DM 2008 C t i i di A i i


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non precaricate.Si precisa poi che nelle unioni non precaricate si possono impiegare tutte le classinormate di bulloni mentre per le unioni con bulloni precaricati si deve far riferimento ale classi 8.8 e 10.9.

Per il calcolo della resistenza al taglio si adottano i fattori parziali M

indicati della. . . .

Si integra quanto detto, evidenziando che nelle unioni precaricate la resistenza adattrito dipende da:le modalit di preparazione delle superfici a contatto

le modalit di esecuzioneil gioco foro-bullone

= , ,

momento di serraggio M = k d Fp,Cd .

Si rileva che viene introdotto un valore k non pi fissato pari a 0.2, allo scopo diev are poss annegg amen a a v e per serragg s ag a , a e va ore sarindividuato sulle confezioni dei bulloni in ragione delle differenti classi funzionalisecondo la Tab. C4.2.XIX

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2.2.2 Forature e posizionamento della bulloneria

I fori da eseguire per le bullonature saranno:per bulloni con d0 20 mm il diametro del foro sar 1 mm + d0per bulloni con d0 > 20 mm il diametro del foro sar 1.5 mm + d0

Si potranno eseguire forature maggiori qualora gli assestamenti che potrebbero determinarsi sotto icarichi di servizio non comportino il superamento dei limiti di deformabilit o di servizio.

La posizione dei fori deve rispettare le limitazioni presentate nella Tab.4.2.XIII

Minimo Massimo

A B C-

Ovvero:

.e2 1.2 d0 4t + 40 mm - max (8t; 12 mm)

p1 2.2 d0 min(14t,200mm) min(14t; 200mm) min (14t; 175 mm)p1,0 - min(14t,200mm) - -p1,i - min(28t,200mm) - -

2 . 0 , ,

Dove:

A unioni esposte a fenomeni corrosivi o ambientaliun on non espos e a enomen corros v o am en aC unioni di elementi in acciaio resistente alla corrosione (EN10025-5)t lo spessore della pi sottile delle parti esterne collegated0 il diametro del foro del bullone mentre nelle vecchie norme era il diametro del bullone

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non hanno limiti eccetto nei seguenti casi:

- per le membrature compresse, allo scopo di evitare linstabilit locale e prevenire la

- per le membrature tese esposte per prevenire la corrosione

Per fori asolati nelle EC3 si indicano le distanze e3 = e4 1.5 d0

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. .

2.2.3.1 Unione a taglio

a res s enza ca co o a ag o e u on e e c o per p ano ag o va e:

Fv,Rd = 0.6 ftbAres/M2 per bulloni classe 4.6, 5.6, 8.8

Fv,Rd = 0.5 ftbAres/M2 per bulloni classe 6.8, 10.9v,Rd = . tr M2 per c o

Si precisa che Ares pu coincidere con larea al netto della filettatura o con larea del gambo nonfiletatto a seconda della localizzazione del piano di taglio .

La resistenza a rifollamento dei bulloni e dei chiodi per piano di taglio vale:

Fb,Rd = k ftk d t /M2

Dove:k coefficiente correttivo dipendente dalla posizione del bullone coefficiente correttivo dipendente dalla posizione del bullone, da d

0e dal rapporto f

tb/f

ttk res s enza aro ura e ma er a e e a p as ra co ega ad diametro nominale del gambo del bullonet spessore della piastra collegata

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Si considera lunione di controvento, con funzionamento a taglio riportata nella figuraseguente .

Il controvento eseguito

accoppiando profili UPN100in acciaio S235

Area singolo profilo A= 13.5 cm2

Piatto in acciaio S275Spessore del piatto t = 12 mm

Bulloni M16 8.8Foro d0 =17 mm

Si valuta la capacit resistente atrazione dellunione inclusa laresistenza del profilo UPN100

bullonato.

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Resistenza plastica della sezione lorda: Npl,Rd= Afyk/M0 = 13.5 x 100 x 235 /1.05= 302 KNResistenza a rottura della sezione netta: Nul,Rd= 0.9Anetftk/M2 = 0.9 x 12.48 x 100 x 360/1.25 = 323 KN [1]

Area al netto della foratura A = 12.48 cm2

Larea Anet nelle norme 10011/97 valutata con una riduzione della sezione:

Aeff= A1 + ( 5 A1 /(5 A1 +A2))A2 = 10.76 cm2 [CNR 10011/97]

Dove: A1 larea netta dellala collegata = 5 cm2 A2 larea delle ali non collegate = 7.5 cm2

Applicando questa relazione si trova: Nul,Rd= Aefffd = 10.76 x 100 x 235 = 253 KN

In merito alla possibile riduzione di area resistente, in EC3 si forniscono indicazioni per profili angolari aipunti 6.2.3 UNI EN 1993-1-1.2005 e p.to 3.6.3 UNI EN 1993-1-8, e si suggerisce di applicare metodologie

- - . .lunione si pu proporre di applicare per Anet la relazione:

Nul,Rd= Aeffftk/M2 = 10.76 x 100 x 360 / 1.25 =309 KN [2] [CNR 10011/97]

Nel caso specifico impiegando i risultati [1] che [2] . vale la relazione:

Npl,Rd Nul,Rd

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Cost u o

d

cc a o

Verifica della geometria della unione bullonata:

p1 = 40mm 2.2 x 17 =37.4 mmp1 = 40mm min ( 14tmin =168 mm, 200mm) =168 mm

e1 = 50mm 1.2 x 17 =20.4 mm

e1 = 50mm min ( 40+4tmin )= 88 mm

La resistenza di calcolo a taglio dei bulloni per piano di taglio vale:

v,Rd = . tb resM2 = . x x . =

La resistenza a rifollamento dellanima UPN100 (sp.6 mm) :

b,Rd = tk M2 = . x . x x x . =

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2.2.3.2 Unioni soggette a trazione

La resistenza a trazione dei bulloni e dei chiodi vale:

Ft,Rd = 0.9 ftb Ares/M2 per bulloni

(si ricorda Ft,Rd = 0.6 ftbAres/M2 per chiodi )

Si precisa che Ares pu coincidere con larea al netto della filettatura o con larea del gambo nonfiletatto a seconda della localizzazione del piano di taglio.

La resistenza a punzonamento dei bulloni vale:

Bp,Rd = 0.6 ftk dm tp/M2 per bulloni

Dove:dm minimo valore tra il diametro del dado ed il diametro medio della testa del bullonetp lo spessore del piatto

ftk la tensione di rottura dellacciaio costituente il piatto

La resistenza dellunione fornita dal valore minimo (Ft,Rd , Bp,Rd)

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Esempio

Si considera un bullone M16 classe 10.9Ares.= 157 mm

2 ftb=1000 N/mm2

Piatto s . 20mm in acciaio f =275 N/mm2 f = 430 N/mm2Resistenza a trazione del bullone:F t,Rd = 0.9 ftbAres/M2 = 0.9 1000157/1.25 = 113 kN

Punzonamento del iatto:B p,Rd = 0.6 ftk dm t p /M2 = 0.6 430 16 20/1.25 = 207 kN

In via cautelativa dm stato posto pari al diametro del bullone .

Si rileva che Ft,Rd = 0.54 Bp,R d

Solo se il piatto risulta di spessore t


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. .

Nelle vecchie normative prescrivevano che i bulloni di ogni classe dovessero essereadeguatamente serrati e si consigliava un serraggio tale da produrre nel gambo del bullone unaraz one p,Cd = s= . . t res

Un metodo empirico ma efficace poteva esser quello di portare a contatto con avvitatura, le lamiere

interposte tra dado e testa del bullone, imprimendo poi un ulteriore rotazione del dado compresa frae .

Nelle NTC si prevede il serraggio solo per bulloni 8.8 e 10.9 e laddove si ritenga necessario.

a res s enza ca co o a o scorr men o assun a par a:

Fs,Rd= n Fp,C/M3

n numero super c a r o coefficiente di attrito pari a 0.45 per superfici a metallo bianco e protette prima del

serraggio, 0.3 negli altri casiF

p,C

forza di precarico con M7

= 1 nel caso di precarico controllato

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Nel caso il colle amento ad attrito sia so etto anche ad azioni di trazione F nel bullone si revede ,

una riduzione della resistenza allo scorrimento pari a :Fs,Rd= n (Fp,C 0.8 Ft,Ed ) /M3 per lo slu

Fs,Rd= n (Fp,C 0.8 Ft,Ed,eser ) /M3 per lo sle

Al p.to 3.9.1 UNI EN 1993-1-1.2005 dettaglia meglio il coefficiente di attrito, ed introduce un fattore kmolti licativo di F che er bulloni in fori ordinari vale 1 altrimenti u arrivare in fori asolati nella,direzione del carico a 0.63.

. .

Nel caso che coesistano trazione indicata la formula di interazione lineare:

v, , , ,

Dove:le sollecitazioni di taglio e trazione calcolate nellunione sono Fv,Ed e Ft,Rd

, ,

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2.3 Unioni realizzate con saldatura

2.3.1 Saldature a completa penetrazioneUna saldatura a completa penetrazione determina la fusione del metallo di base attraverso

tutto lo s essore dellelemento da unire.

Impiegando per questo tipo di saldature materiali di apporto di qualit superiore a quella dei

materiali uniti, pertanto la resistenza del collegamento uguale alla resistenza del pi debole

de li elementi connessi.

Si rileva che nelle CNR10011/97 le saldature di testa erano verificate, distinguendo in due,

id = (2+2- +32) fd

Dove =1 per saldature di classe I=0.85 per saldature di classe II

Adesso tale differenzazione accantonata rimandando al punto 11.3.4.5 delle NTC iriferimenti per le procedure di qualifica delle saldature.

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2.3.2 saldature a arziale enetrazione

In questo caso la fusione del materiale base interessa solo parzialmente lo spessoredellelemento da unire.Ven ono trattate come le saldature a cordone dan olo facendo er riferimento ad unaaltezza di gola individuabile nei disegni di progetto secondo il tipo di preparazione adottata.

Impiegando per questo tipo di saldature materiali di apporto di qualit superiore a quella deimateriali uniti, pertanto la resistenza del collegamento uguale alla resistenza del pidebole degli elementi connessi.

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2.3.3 Saldature a cordoni dan olo

La caratteristica peculiare di un cordone dangolo la sua sezione di gola a intesa comelaltezza del maggiore triangolo ( a lati uguali o diseguali) inscritto allinterno delle facce difusione e la superficie del cordone di saldatura, misurata perpendicolarmente al lato pies erno ques o r ango o.In UNI EN 1993-1-8:2005 raccomandato che a 3 mm.

La lunghezza L del cordone pu coincidere conquella di calcolo qualora sia garantito il suospessore pieno anche alle estremit, buona cosacautelativamente seguire quanto riportato in UNIEN 1993-1-8.2005 considerando L come lalunghezza del cordone ridotta di 2a , in ogni casouna saldatura con una lun hezza efficace minore di30 mm e 6a non da considerare significativa aifini strutturali.

Ai fini delle verifiche si potr far riferimento alla terna di tensioni (t ,t|| ,n ) oppure (,, || ) definite nella figura yy , nel caso 1 avendo ribaltato il piano dellaltezza di gola sul lato

, .Si rileva che la || (tensione in direzione parallela allasse del cordone sulla sua sezionetrasversale) in genera tarscurata ad eccezione delle verifiche a faticaE assunto il fattore parziale di sicurezza

M2=1.25

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2.3.3.1 Resistenza delle saldature a cordoni dangolo

Allo stato limite ultimo le azioni di calcolo sui cordoni dangolo si distribuiscono uniformementesulla sezione di gola.

METODO 1

Assunzione: si considera la sezione di gola nella sua reale posizioneSi deve verificare : id = (2+ 3(2 +2)) ftk /( M2)

(nelle UNI EN 1993-1-8.2005 si aggiunge anche la condizione [0.9 f tk /( M2)]

ftk Resistenza a rottura dellelemento pi debole collegato .0.8 per acciaio S235 e S275; 0.9 per acciaio S355 ; 1 per acciaio S420 2 S460

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METODO 2

Assunzione: si considera la risultante Fw,Ed di tutte le forze per unit di lunghezza

Si deve verificare :

F w Ed F w Rd

Con :

w,Rd = a tk M2

ftk Resistenza a rottura dellelemento pi debole collegato

. 0.8 per acciaio S235 e S275; 0.9 per acciaio S355 ; 1 per acciaio S420 e S460

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METODO 3

Assunzione: si considera la sezione di gola ribaltata (terna (t ,t|| ,n )

(n2+ t2 +t2)) ftk (1)

(nelle UNI EN 1993-1-8.2005 si aggiunge anche la condizione n+t ftk (2)

Ftk Resistenza a rottura dellelemento pi debole collegato

1 0.85 per acciaio S235; 0.7 per S275 e S355 ; 0.62 per acciaio S420 e S460

. .

Da rilevare che vista lanalogia con le vecchie CNR pare corretto aggiungere che nel caso compaiano solo

n2 ftk (2) oppure t2 ftk (2)

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Si considera lunione con trave IPE300 incernierata sul pilastro

Lunione trasmette un taglio V Ed = P kN

applicato nel baricentro della bullonatura

Si verifica la resistenza dei due cordoni dangolo di

altezza di gola a=7mm

Le saldature sono sollecitate da

Taglio V Ed = P kN

Momento MEd = 60 P kNmm = 0.06 P kNm

Caratteristiche generali del piatto:

piatto 230x110x10 in acciaio S275

f = 430 N/mm2 f = 275 N/mm2Lunghezza efficace del cordone:

l eff= 230 - 2a = 216 mm

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Lazione media di taglio per unit di lunghezza della saldatura risulta:FL,Ed = P 1000 /( 2x216) = 2.314 P N/mm

Lazione flettente massima per unit di lunghezza della saldatura prodotta sulla saldatura risulta:

F = M y/J = 0.5M 0.5l /( 1x l 3/12) = (0.06P106 )P 0.5l /( 1x l 3/12) = 3.858 P N/mm,

Perci la risultante

Fw,Ed = (F2L,Ed + F2Ty,Ed)= 4.498 P N/mm

Poich la resistenza di calcolo

= = =w,Rd tk M2 . .

La saldatura verificata se P =70 KN Fw,Ed = 315 N/mm

con fattore di sicurezza ------- 5

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Metodo 3

Si deve verificare; id 1= (n2+ t2 +t2)) ftk (1) = 301 N/mm2

= n+ t f ( ) = 365 N/mm2

id 1 = 0.64 P N/mm2 con P=70 kN la disuguaglianza verificata con fattore di sicurezza 6.7id;2 = 0.88 P N/mm2 con fattore di sicurezza ------- 5.9

Con :

ftk = 430 N/mm2

1 = 0.7 per acciaio S275;2 = . per acc a o ;

n = [MEd (leff/2) /Jw] = (0.06P106 )P 9.1910-06 = 0.550 P N/mm2

t = non ct = VEd /(2 leffa) = 1000P/3024= 0.33 P N/mm2

Avendo posto a = 7 mmE determinato Jw = 2 a 2163 /12 = 1175 x 104 mm4

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Metodo 1

Lazione media di taglio per unit di lunghezza della saldatura risulta:

= (2 + 3(2 +2 )) ftk /(M2) = 430N/mm2

id = 0.96 P N/mm2 con P=70 KN la disuguaglianza verificata con fattore di sicurezza 6.3

Dove :

ftk = 430 N/mm2

= 0.8 per acciaio S275;

= [MEd (l eff/2) /Jw] sen = (0.06P106 )P 9.1910-060.707 = 0.390 P N/mm2

= [MEd (l eff/2) /Jw ] cos = 0.390 P N/mm2

= V Ed /(2 leffa) = 1000P/3024= 0.33 P N/mm2

Avendo posto langolo =45 e a = 7 mmSi determina Jw = 2 a 2163 /12 = 1175 x 104 mm4

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A 03 2010-05-21 Unioni Biagini Siena