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Unione bullonata trave – trave

dimensionamento

Nella realizzazione di strutture a telaio o a portale, spesso l’unione montante-traverso è di tipo

saldato con una porzione di trave, perciò sono poi necessarie due giunzioni trave-trave in

prossimità dei due montanti.

Questo tipo d’unione, che deve garantire un vincolo di continuità (incastro) può essere

dimensionata:

1) a “completo ripristino” della capacità portante della trave integra e quindi

sostanzialmente con il “ripristino” delle caratteristiche geometriche della sezione della

trave, oppure

2) in modo tale da assicurare la capacità portante richiesta dai carichi effettivamente

agenti.

Considerando che, nel caso di telai e portali, queste giunzioni si trovano in sezioni di trave non

sottoposte alle massime sollecitazioni,

sarebbe anche possibile considerare il secondo metodo di dimensionamento, impiegando

preferibilmente bullonature ad attrito.

In realtà, per non falsificare i modelli di calcolo generalmente adottati per telai e portali, è più

opportuno seguire il primo metodo di dimensionamento.

Dati necessari per il dimensionamento-verifica:

- la tipologia di trave

- il tipo di acciaio

- la classe dei bulloni

- le sollecitazioni M e T di calcolo,

si procede come segue:

1. si ripartiscono le sollecitazioni M, T fra anima e piattabanda;

2. si dimensiona il collegamento dell’anima:

2.1 calcolo delle forze indotte nei bulloni e loro dimensionamento:

2.1.1 calcolo delle forze indotte da T

2.1.2 calcolo delle forze indotte da M

2.1.3 dimensionamento - verifica del bullone più sollecitato

2.2 (verifica a rifollamento dell’anima)

2.3 dimensionamento delle piastre di coprigiunto dell’anima

2.4 (verifica a rifollamento delle piastre di coprigiunto)

2

3. si dimensiona il collegamento delle piattabande

3.1 dimensionamento dei bulloni

3.2 (verifica a rifollamento delle piattabande)

3.3 dimensionamento delle piastre coprigiunto delle piattabande

3.4 (verifica a rifollamento delle piastre coprigiunto)

1)

Le sollecitazioni di calcolo sono:

admxWM

3

admanimaadmanima AAT

Il taglio compete tutto all’anima, il momento deve invece essere ripartito.

Per l’equilibrio:

ap MMM

per la congruenza (delle curvature):

pa rrr

111

p

p

a

a

EJ

M

EJ

M

EJ

M pp J

EJ

MM

posto

23

22122

thbt

btJ p

abbiamo Mp, per cui

abbiamo anche pa MMM

2)

Se è contenuto il numero ipotizzato delle file di bulloni sull’altezza del coprigiunto d’anima,

possiamo scrivere:

abb

n

TV

,1

dove “nb,a” è il numero dei bulloni spettanti all’anima di una delle due travi.

La ripartizione del momento avviene in relazione alla posizione di ciascun bullone, per cui il

bullone più sollecitato è quello più lontano dal centro della bullonatura di ciascuna anima.

3

Per il generico bullone abbiamo la sollecitazione:

in

ii

ai r

r

MS

ab

,

2

22iii yxr

Nell’esempio seguente si ha un’organizzazione a tabella per il calcolo di Si.

Sempre facendo riferimento all’esempio si calcolano le componenti orizzontali e verticali della

sollecitazione Si del bullone più sollecitato:

siniiH SS

cosiiV SS

Sul bullone la sollecitazione di taglio risultante è

212

iVbiHi SVSR

Dopo aver verificato i bulloni e quindi definito il loro diametro, possiamo definire lo spessore

delle due piastre di coprigiunto:

Infatti si dimensiona lo spessore delle piastre in modo che il loro momento d’inerzia

complessivo, al netto dei fori dei bulloni, sia maggiore o uguale al momento d’inerzia

dell’anima della trave, sempre al netto dei fori dei bulloni:

trovato pa JJJ

dobbiamo avere

nettoanimaicoprigiuntnettoanima JJ ,,

Per il dimensionamento delle piastre di coprigiunto, facendo riferimento alla figura seguente,

si definiscono gli interassi in orizzontale “p” e le distanze dai bordi “a” e “a1” secondo

normativa (rispettando i valori minimi),

mentre gli interassi in altezza “p1” si definiscono in modo da rispettare i valori massimi di

normativa e sfruttare al meglio l’altezza dell’anima senza andare ad interferire con i bulloni

delle piattabande.

4

3)

Per dimensionare il collegamento delle piattabande occorre definirne la sollecitazione assiale

risultante:

z

MF

p

Se il numero dei bulloni incolonnato su una stessa fila non è eccessivo, possiamo scrivere:

pbb

n

FF

,1

dove “nb,p” è il numero dei bulloni spettanti a una piattabanda di una delle due travi.

Dopo aver verificato i bulloni e quindi definito il loro diametro, possiamo definire lo spessore

delle piastre di coprigiunto di ciascuna piattabanda:

posto “d” il diametro dei bulloni e “b” la “larghezza complessiva” del coprigiunto,

nell’esempio della figura seguente abbiamo:

cmb 367722

allora

admfnetta dnbs

F

A

F

2

dove “nf” è il numero delle file di bulloni.

Tale numero è in genere pari a 2, come nell’esempio seguente; solo in travi di dimensioni

notevoli è possibile utilizzare 4 o 6 file di bulloni.

5

Per il dimensionamento della lunghezza delle piastre coprigiunto occorre definire gli interassi

“p” e le distanze dai bordi “a” e “a1” rispettando i valori minimi di normativa.