Strutture in acciaio
Unioni
Tipologie di unioni
• Chiodi o bulloni
– Sono puntuali
– Indeboliscono le sezioni
– Ripristinano solo parzialmente la continuità – Si eseguono in opera con relativa facilità
• Saldatura
– Ripristinano la continuità senza indebolire gli elementi
– Sono difficili da realizzare in opera
Unioni con bulloni
Calcolo delle forze nei bulloni
• Bulloni a taglio
• Bulloni ad attrito
Distribuzione delle forze
• Si assume una distribuzione uniforme delle forze tra i bulloni
• Quando possibile si impiegano copriguinto simmetrici; quelli asimmetrici inducono
flessione nelle lamiere
Tensioni nei bulloni
Verifiche delle unioni bullonate
Classi di resistenza dei bulloni Alta resistenza
Verifica dei bulloni
• Collegamenti a taglio
n è il numero delle facce collegate
Verifica dei bulloni
• Collegamento ad attrito
In presenza di una forza di trazione
Verifica dei bulloni
• Coefficiente di attrito
Verifica delle lamiere
a) Rifollamento
b) Rottura per trazione c) Rottura per taglio
Verifica a rifollamento
d = diametro del bullone t = spessore della lamiera
Interassi minimi e massimi
Unioni con momenti «parassiti»
• Quando le forze trasmesse dall’unione non sono allineate, oltre alla forza deve essere trasmesso un momento «parassita»
Momenti «parassiti»
• In questo caso le forze non possono essere distribuite in modo uniforme, perché
l’equilibrio non sarebbe soddisfatto.
• Per cercare la corretta soluzione in campo plastico si potrebbe far ricorso al teorema
«statico» dell’analisi limite.
Teorema statico
• Ogni distribuzione delle tensioni in equilibrio con le forze agenti (scalate di un moltiplicatore
) e tale che in nessun punto è superata la soglia plastica, corrisponde ad un
moltiplicatore dei carichi non maggiore di quello che produce il collasso.
• Il moltiplicatore di collasso è il massimo tra tutti i moltiplicatori statici
Distribuzione degli sforzi nei bulloni
• Equazioni di equilibrio
• Fissato un centro C di rotazione della piastra, gli spostamenti dei bulloni sono
• Assumendo proporzionalità tra spostamenti e deformazioni attraverso la rigidezza k e
sostituendo nelle equazioni di equilibrio:
• Avendo posto C nel baricentro della bullonatura, per cui
• Risolvendo le equazioni precedenti otteniamo
• E le forze corrispondenti
Esempio
• Bullonatura di collegamento delle anime
• Oltre la forza di taglio V si genera un momento Le forze nei bulloni sono
Esempio di calcolo di una bullonatura
3
6.8
Saldatura
• La saldatura si ottiene provocando, in genere
attraverso un arco voltaico, la fusione del metallo delle parti che debbono essere unite; questa fusione,
insieme al materiale di apporto dell’elettrodo, dopo il raffreddamento, ripristina la continuità delle parti
giustapposte.
• È evidente che se si vuole realizzare una struttura monolitica in cui le parti sono permanentemente
connesse, la saldatura `e il metodo preferenziale, sia per l’efficacia, sia per la relativa semplicità, in quanto non richiede l’introduzione di coprigiunto, la foratura dei pezzi ecc.
• La saldatura, purtroppo, presenta anche notevoli svantaggi, soprattutto se impiegata per unire le parti da assemblare in
opera, per la difficoltà di eseguire saldature prive di difetti e per il rischio che le deformazioni dovute alriscaldamento dei pezzi saldati possano provocare distorsioni e autotensioni
indesiderate.
• Per questi motivi i collegamenti mediante saldatura si eseguono preferenzialmente in officina, dove si può disporre di macchinari che eseguono saldature in condizioni controllate, più affidabili di quelle eseguite manualmente in cantiere, spesso in condizioni disagiate. Inoltre è possibile sottoporre queste saldature a
controlli, p. es. radiografici, che permettono di rilevare eventuali difetti.
• I collegamenti saldati e bullonati quindi non sono esclusivi;
generalmente le parti che possono essere montate in officina sono unite mediante saldatura, mentre l’assemblaggio in opera di queste parti avviene mediante bullonatura.
Tipi di saldatura
• Si distinguono tre tipi di saldatura, schematicamente rappresentati nella Fig. 11.59.
• La saldatura a completa penetrazione (a) ripristina integralmente la continuità dei pezzi collegati.
• Questo avviene solo parzialmente nel caso di saldatura a parziale penetrazione (b).
• Nelle giunzioni a cordoni d’angolo (c), il collegamento avviene mediante la realizzazione di cordoni di
saldatura attraverso i quali debbono passare le forze che le due parti, non direttamente collegate, si
scambiano.
Verifica delle saldature
• Le saldature a completa penetrazione si
verificano come se il pezzo fosse continuo,
assumendo la resistenza minore tra i materiali di collegamento
