Eurocodice 3
Formule di calcolo - Parte I
Carlo Sigmund
Prima Edizione Ebook
EUROCODES Spreadsheets Structural Design © 2014 di Carlo Sigmund. Tutti i diritti riservati. Via Primo Maggio 28/3 - 33017 Tarcento (UD)
[email protected] http://eurocodespreadsheets.jimdo.com/eurocodes-spreadsheets/ Editore e autore: Carlo Sigmund Foto in copertina: Heathrow airport’s terminal five http://wirednewyork.com/forum/showthread.php?t=6580&page=71 Prima edizione, Aprile 2014 Formato elettronico PDF per PC, iPad [COPIA DEMO]
Sigmund, Carlo Eurocodice 3. Formule di calcolo - Parte I ISBN Acciaio; Progettazione; Eurocodici Strutturali CEN TC/250.
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INDICE GENERALE
Introduzione.......................................................................................................xi
1.1
Premessa sugli Eurocodici strutturali................................................. 13 Struttura Eurocodici strutturali................................................................. 13 Scopo degli Eurocodici............................................................................... 14 Il ruolo degli Enti Normativi..................................................................... 14 Ruolo della EN 1990.................................................................................. 15 Ruolo dell’Allegato Nazionale.................................................................... 15 Appendice Nazionale................................................................................. 15 Le specifiche tecniche di prodotto armonizzate (hEN e ETA).................... 16 Distinzione tra principi e regole applicative negli Eurocodici................... 16
1.2
Requisiti di base negli Eurocodici strutturali..................................... 17 Requisiti principali..................................................................................... 17 Requisiti di funzionalità e di stato limite ultimo........................................ 18 Requisito in caso di incendio...................................................................... 18 Requisito relativo alla robustezza............................................................... 18
1.3
Affidabilità secondo gli Eurocodici...................................................... 19
1.4
Requisito di durabilità secondo gli Eurocodici.................................. 20
1.5
Situazioni di progetto secondo gli Eurocodici.................................... 21
1.6 Valori e resistenze secondo gli Eurocodici.......................................... 21 1.6.1 Valori di progetto delle azioni.......................................................... 21 1.6.2 Valori di progetto delle resistenze.................................................... 22 1.6.3 Resistenze di progetto........................................................................ 23 1.7 Stati limite ultimi secondo gli Eurocodici........................................... 24 1.7.1 Generalità............................................................................................. 24 1.7.2 Verifiche di resistenza e equilibrio statico...................................... 24 1.7.3 Combinazioni di carico (escluso verifiche per fatica)................... 25 Situazioni di progetto persistenti e transitorie........................................... 25 Fattori parziali di sicurezza per le azioni................................................... 26 Situazioni di progetto eccezionali............................................................... 28 Situazioni di progetto sismiche.................................................................. 29
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vi
Eurocodice 3 – Formule di calcolo – Parte I
1.8 Stati limite di servizio secondo gli Eurocodici................................... 30 1.8.1 Verifica per lo stato limite di servizio.............................................. 30 Combinazione caratteristica....................................................................... 31 Combinazione frequente............................................................................. 32 Combinazione quasi permanente............................................................... 32 3.1 Materiale acciaio: considerazioni introduttive................................... 33 3.1.1 Principali caratteristiche e peculiarità............................................. 33 3.1.2 Materie prime...................................................................................... 34 3.1.3 Fabbricazione...................................................................................... 37 3.1.4 Colatura................................................................................................ 38 3.1.5 Laminazione........................................................................................ 39 3.1.6 Fucinatura............................................................................................ 40 3.1.7 Bonifica................................................................................................. 40 3.2 Proprietà dell’acciaio.......................................................................... 41 3.2.1 Comportamento meccanico.............................................................. 41 3.2.2 Resilienza............................................................................................. 42 3.2.3 Saldabilità............................................................................................ 43 3.2.4 Resistenza alla corrosione................................................................. 44 3.3 Acciai strutturali..................................................................................... 44 3.3.1 Qualità e classificazioni principali................................................... 44 3.3.2 Caratteristiche meccaniche fondamentali....................................... 47 3.4 Corrosione, collegamenti e saldature................................................... 49 3.4.1 Corrosione........................................................................................... 49 3.4.2 Fattori catalizzatori della corrosione................................................ 50 3.4.3 Sistemi di protezione dalla corrosione............................................ 51 3.4.4 Collegamento dei materiali metallici............................................... 52 3.4.5 Saldatura.............................................................................................. 53 3.4.6 Procedimenti di saldatura autogena................................................ 53 3.4.7 Effetti collaterali nelle saldature....................................................... 56 3.4.8 Saldatura a pressione......................................................................... 56 3.4.9 Saldature e saldobrasature................................................................ 57 3.4.10 Tipologie di giunti saldati................................................................. 58 3.5 Tecnologia e problematiche nelle saldature........................................ 59 3.5.1 Classificazione tecnologica delle saldature.................................... 59 3.5.2 Dettagli sulla saldatura ossiacetilenica........................................... 62 3.5.3 Dettagli sulla saldatura ossidrica..................................................... 63 Difetti della saldatura ossiacetilenica/ossidrica......................................... 63 3.5.4 Dettagli sulla saldatura ad arco elettrico........................................ 64 3.5.5 Dettagli sulla saldatura TIG.............................................................. 65 3.5.6 Dettagli sulla saldatura al plasma.................................................... 65 3.5.7 Dettagli sulle saldature a filo continuo (MIG/MAG)..................... 66
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Indice generale
3.5.8 3.5.9 3.5.10 3.5.11 3.5.12
vii
Dettagli sulle saldature ad arco ad elettrodo rivestito.................. 67 Dettagli sulle saldature ad arco sommerso.................................... 68 Difetti riscontrabili nelle saldature ad arco.................................... 69 Controlli delle saldature.................................................................... 71 Saldatura automatizzata.................................................................... 72
4.1 Metalli e leghe dell’acciaio, produzione siderurgica......................... 73 4.1.1 Cenni sulle leghe metalliche............................................................. 73 4.1.2 Processi metallurgici: lavorazioni plastiche.................................. 74 La laminazione........................................................................................... 75 L’estrusione................................................................................................ 76 Trafilatura.................................................................................................. 76 Tranciatura, calandratura e imbutitura..................................................... 77 Tensioni residue per deformazioni plastiche.............................................. 77 4.2 Siderurgia delle leghe del ferro e dell’acciaio.................................... 78 4.2.1 Fabbricazione delle leghe del ferro.................................................. 78 4.2.2 Colata, affinazione della ghisa e produzione dell’acciaio............. 78 4.2.3 Lavorazioni plastiche e produzione dei semilavorati................... 80 5.1 Materiali e tolleranze per lamiere e “assieme” bullonature............. 81 5.1.1 Acciai strutturali da carpenteria...................................................... 81 5.1.2 Acciai laminati, tolleranze e conformità......................................... 83 5.1.3 Bullonature.......................................................................................... 84 Giunzioni con bulloni (non a serraggio controllato).................................. 85 Giunzioni ad attrito con bulloni (precaricati)............................................ 85 5.1.4 Tolleranze delle bullonature............................................................. 86 5.1.5 Filettatura delle bullonature............................................................. 88 5.1.6 Serraggio dei bulloni (a precarico controllato)............................... 88 5.1.7 Serraggio dei bulloni (a precarico non controllato)....................... 91 5.1.8 Metodo con chiave dinamometrica................................................. 92 5.1.9 Metodo di controllo della rotazione del dado................................ 93 5.1.10 Bulloneria adatta a precarico............................................................ 93 5.2 Materiali e difetti delle saldature......................................................... 96 5.2.1 Generalità sulle saldature................................................................. 96 5.2.2 Difetti e controlli sulle saldature...................................................... 97 Cricche a freddo......................................................................................... 97 Cricche a caldo........................................................................................... 99 Strappi lamellari...................................................................................... 100 Soffiature.................................................................................................. 101 Inclusioni di scoria................................................................................... 102 Mancanza di penetrazione o di fusione.................................................... 103 5.2.3 Geometria e caratteristiche delle saldature.................................. 104 6.1
Rappresentazione schematica saldature e bullonature.................. 109
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viii
Eurocodice 3 – Formule di calcolo – Parte I
6.1.1 Rappresentazione delle saldature.................................................. 109 6.1.2 Rappresentazione delle bullonature...............................................118 Unificazione delle viti/bulloni e area resistente........................................ 118 Diametro resistente e indicazioni pratiche nei collegamenti.................... 119 Rappresentazione semplificata di fori, viti/bulloni.................................. 120 7.1 Verifica dei collegamenti saldati......................................................... 125 7.1.1 Metodi generali di verifica delle unioni saldate.......................... 125 7.1.2 Le verifiche a fatica dei giunti saldati............................................ 149 Generalità e considerazioni introduttive.................................................. 149 La verifica a fatica dei giunti saldati secondo EN 1993-1-9.................... 154 8.1 Verifica dei collegamenti bullonati..................................................... 167 8.1.1 Generalità sulle verifiche delle unioni bullonate......................... 167 Taglio sul bullone..................................................................................... 170 Rifollamento sulla lamiera....................................................................... 170 Trazione sulla lamiera.............................................................................. 171 Verifica a taglio del bullone...................................................................... 177 Verifica a rifollamento del sistema bullone-lamiere................................. 179 Verifica a trazione del bullone.................................................................. 188 Interazione trazione-taglio nel bullone..................................................... 189 Relazioni e interazioni foro-bullone......................................................... 195 Osservazioni sulle tolleranze nell’esecuzione dei fori.............................. 209 Verifica a punzonamento del sistema bullone-lamiere............................. 220 8.2
Verifica dei collegamenti con perni.................................................... 221
9.1 Collegamenti bullonati......................................................................... 227 9.1.1 Generalità........................................................................................... 227 9.1.2 Le categorie dei collegamenti bullonati secondo l’EC3............... 228 9.1.3 Criteri generali di ripartizione delle forze sul collegamento .... 230 9.1.4 Duttilità della giunzione bullonata................................................ 232 9.1.5 Giunti bullonati tesi a completo ripristino................................... 238 9.2 Tipologie di collegamenti bullonati ricorrenti.................................. 238 9.2.1 Giunto a cerniera con squadrette d’anima.................................... 238 Giunto a cerniera con squadrette d’anima (1 fila con 2 bulloni).............. 239 Giunto a cerniera con squadrette d’anima (1 fila con 3 bulloni).............. 241 9.2.2 Giunto a trazione di controvento verticale (o di falda)............... 251 9.2.3 Giunto a trazione/compressione e flessione.................................. 253 9.2.4 Giunto flangiato: modello elemento "T" equivalente (T-stub)... 262 9.2.5 Criteri di dimensionamento elemento "T" resistente.................. 270 Diametro dei bulloni................................................................................ 271 Spessore della flangia............................................................................... 271 9.2.6 Criteri di dimensionamento giunto di base................................. 279 Generalità................................................................................................. 279
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Indice generale
ix
Verifica giunto di base secondo EN 1993-1-8.......................................... 280 10.1 Verifiche dei profilati in carpenteria metallica................................. 295 10.1.1 Classificazione delle sezioni trasversali, generalità.................... 295 10.1.2 Formulazioni per le verifiche delle sezioni................................... 309 Premessa.................................................................................................. 309 Trazione semplice..................................................................................... 309 Compressione semplice senza o con instabilità........................................ 311 Compressione semplice con instabilità torsionale o flessotorsionale........ 319 Instabilità flessotorsionale (travi in semplice appoggio e mensole).......... 327 Instabilità flessotorsionale per le travi secondo EN 1993-1-1.................. 332 Verifiche di instabilità di elementi pressoinflessi secondo EN 1993-1-1.. 340 Premessa sulle formule di resistenza a (presso-)flessione delle sezioni.... 348 Verifiche di resistenza delle sezioni a taglio.............................................. 349 Verifiche di resistenza per sezioni soggette a taglio e torsione................. 357 Verifica di resistenza per sezioni soggette a taglio e flessione................... 359 Verifica di resistenza per sezioni soggette a pressoflessione..................... 362 Verifiche di sezioni in condizioni di flessione biassiale............................ 365 11.1 Gli stati limite di servizio nelle strutture metalliche...................... 367 11.1.1 Generalità e osservazioni................................................................ 367 11.1.2 Considerazioni sulla deformabilità delle travi in acciaio........... 372 APPENDICI A.1 Profilario ArcelorMittal (parziale: profilati europei)....................... 379 B.1 Riferimenti bibliografici....................................................................... 433
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INTRODUZIONE
Questa pubblicazione, per ora in formato PDF, è stata pensata per essere letta su PC o iPad. Il formato è infatti 6 pollici x 9 pollici. Gli argomenti trattati sono principalmente le formulazioni di calcolo delle strutture in carpenteria metallica secondo le seguenti normative (European Standards CEN/TC 250, Structural Eurocodes): − EN 1993-1-1: 2005 − EN 1993-1-3: 2006 − EN 1993-1-5: 2006 − EN 1993-1-8: 2005 − EN 1993-1-9: 2005. Non tutto quanto presente nelle norme citate è stato trattato. In questa prima parte, infatti, si è voluto presentare una panoramica delle formulazioni più importanti e più frequentemente utilizzate nella pratica. A tal proposito, si è anche approfittato per porre all’attenzione del Lettore alcune (personali) osservazioni in merito ai risultati delle varie formulazioni, evidenziandone i lati positivi e/o negativi, sia dal punto di vista della schematizzazione matematica adottata sia in correlazione con i risultati sperimentali disponibili al momento in letteratura. Come tanti altri Colleghi e Professionisti, infatti, ho sentito la necessità di documentarmi anche oltre le attuali norme italiane, sentendo come stringente un passaggio veloce e definitivo verso gli Eurocodici, perché ormai di fatto “assorbiti” da tutti i Paesi Europei. In questo senso, avendo anche deciso si pubblicare questo lavoro senza il valido appoggio di un Editore, mi sono sentito più libero di esprimere mie considerazioni in merito alle formulazioni dell’Eurocodice 3, nella sua versione originale. Sento di aver osato molto, in tal senso. Spero, quindi, che questo lavoro venga considerato per quello che è: uno studio sincero e appassionato sul calcolo dell’acciaio. Vi ringrazio e auguro a tutti una buona, e soprattutto critica, lettura. Carlo Sigmund
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Capitolo
Eurocodici Strutturali
6
Strutture in acciaio Rappresentazione saldature ◄ Unificazione viti/bulloni ◄ Indicazioni pratiche collegamenti bullonati ◄ Rappresentazione bullonature ◄ Caratteristiche dimensionali (EN ISO 4016) ◄
6.1
Rappresentazione schematica saldature e bullonature
6.1.1 Rappresentazione delle saldature La norma che stabilisce le regole da applicare per la rappresentazione schematica sui disegni dei giunti saldati è la EN 22553 (ISO 2553). La normativa stessa accetta che i giunti possano essere rappresentati applicando le raccomandazioni generali dei disegni tecnici, però, a sua volta, consiglia l’adozione della rappresentazione schematica, la quale contiene al suo interno tutte le indicazioni necessarie per comprendere il tipo di saldature da eseguire. La rappresentazione schematica deve fornire chiaramente tutte le indicazioni necessarie per identificare il giunto che si deve eseguire, senza sovraccaricare il disegno con note o viste aggiuntive. La rappresentazione schematica comprende un segno grafico elementare, che può essere completato da:
4. un segno grafico supplementare 5. un metodo di quotatura 6. alcune altre indicazioni (in particolare per disegni costruttivi). Il tipo di rappresentazione schematica di una saldatura è costituita essenzialmente da 4 entità: 1. linea di freccia Estratto - Demo
110
Capitolo 6 – Eurocodici strutturali – Strutture in acciaio
3 - segno grafico della saldatura 1- linea di freccia
2b - linea di riferimento (continua) 2b - linea di identificazione (tratteggiata)
GIUNTO
Giunto a T con saldatura d’angolo “Lato freccia”
Lato opposto alla linea di freccia o altro lato
1
“Lato freccia”
Lato opposto alla linea di freccia o altro lato
1
a) saldatura del lato freccia
b) saldatura del lato opposto alla linea di freccia
Giunto a T con due saldature d’angolo “Lato freccia del giunto A”
“Altro lato del giunto A”
Giunto A Giunto B 1 “Lato freccia del giunto B”
1
(a)
1
Giunto A
1
“Lato freccia del giunto B”
“Altro lato del giunto B”
“Lato freccia del giunto A”
Giunto B
“Altro lato del giunto A”
(a)
“Altro lato del giunto B”
Figura 6–1. Indicazioni sulla “linea di freccia” della saldatura.
Estratto - Demo
§ Rappresentazione schematica saldature e bullonature
111
2. linea di riferimento 3. linea di identificazione 4. segno grafico. Linea di freccia. Indica i lembi su cui deve essere eseguita la saldatura. La linea di freccia può essere disposta in modo qualsiasi rispetto al giunto tranne per i casi di saldatura a 1/2 V, a 1/2 U e similari, dove deve avere posizione obbligata verso il lato preparato delle parti. Linea di riferimento (linea continua). Deve essere di preferenza tracciata parallelamente al bordo inferiore del disegno, oppure, se non è possibile, perpendicolarmente ad esso. Linea di identificazione (linea a tratti). Parallela alla linea di riferimento, può essere tracciata indifferentemente sul lato superiore o inferiore di questa. Il posizionamento del segno grafico su questa linea indica che la saldatura deve essere eseguita sul lato opposto della linea di freccia. Segno grafico. Se è posto dal lato della linea di riferimento (linea continua) indica che la saldatura deve essere eseguita dal lato freccia del giunto. Se è posto dal lato della linea di identificazione (linea a tratti) indica che la saldatura deve essere eseguita dal lato opposto del giunto. Se la saldatura è simmetrica, viene rappresentata la sola linea di riferimento, con i segni grafici posti in contrapposizione.
Posizione della linea di riferimento
Figura 6–2. Indicazioni sulla posizione della “linea di riferimento.
Estratto - Demo
112
Capitolo 6 – Eurocodici strutturali – Strutture in acciaio
Rappresentazione convenzionale
Rappresentazione grafica
Metodi di indicazione delle quote per le saldature d’angolo
a altezza di gola a7
500
quotatura generica
z z=a 2
S
L
lato z 10
500
(Nb: misure in mm)
Posizione del segno grafico rispetto alla linea di riferimento
solo per saldature simmetriche
saldature da eseguire dal lato freccia
saldature da eseguire dal lato opposto al lato freccia
Figura 6–3. Metodi di rappresentazione, quotatura e posizionamento.
Estratto - Demo
§ Rappresentazione schematica saldature e bullonature
113
Le dimensioni della saldatura vengono poste sui fianchi del segno grafico elementare. In particolare, la quota relativa alla sezione S va posta alla sinistra del segno grafico; mentre, la quota relativa alla lunghezza L del cordone va posta alla destra (entrambe espresse in millimetri). L’assenza di indicazioni alla destra del segno grafico significa che la saldatura è continua per tutta la lunghezza del pezzo saldato.
Simbolo
Simboli grafici utilizzati Descrizione
Tipo di rappresentazione
Vista frontale della saldatura
Convenzionale
Saldature d’angolo
Convenzionale
Saldature d’angolo da entrambi i lati
Schematica
Saldature d’angolo su entrambe i lati su tutto il perimetro (tutto intorno)
Schematica
Saldatura d’angolo sul lato indicato dalla freccia su tutto il perimetro (tutto intorno)
Schematica
Saldatura a V sul lato indicato dalla freccia
Schematica
Saldatura d’angolo sul lato indicato dalla freccia
Schematica
Figura 6–4. Simbologia utilizzata nella rappresentazione delle saldature.
Ogni tipo di giunto è caratterizzato da un segno grafico che in generale richiama la forma della saldatura da eseguire. La forma del segno grafico prescinde dal tipo di procedimento di saldatura da impiegare. Estratto - Demo
114
Capitolo 6 – Eurocodici strutturali – Strutture in acciaio
I segni grafici sono riportati nella EN 22553 in quattro prospetti di seguito rappresentati per comodità di lettura. I segni grafici elementari vengono riassunti nel Prospetto 1. In particolare, nel caso di segni grafici combinati per saldature simmetriche (saldature da ambedue i lati), i segni grafici elementari vengono combinati tra loro (si veda Prospetto 2). I segni grafici supplementari (al Prospetto 3) completano quelli elementari, indicando per esempio la forma della superficie esterna o della saldatura. Nel Prospetto 4 vengono rappresentati esempi di combinazione fra segni grafici elementari e supplementari. Prospetto 1 segni grafici elementari (continua) Segno grafico
Denominazione
1
Saldatura a bordi rilevati completamente fusi
2
Saldatura a lembi retti
3
Saldatura V
4
Saldatura a mezza V
5
Saldatura a Y
6
Saldatura a mezza V con spalla
7
Saldatura a U (a fianchi paralleli o inclinati)
8
Saldatura a J
Figura 6–5. Prospetto 1 (I parte) - da EN 22553.
Estratto - Demo
Disegno illustrativo
§ Rappresentazione schematica saldature e bullonature
115
Prospetto 1 segni grafici elementari (segue) Segno grafico
Denominazione
9
Saldatura di ripresa a rovescio
10
Saldatura d’angolo
11
Saldatura in foro o in asola
12
Saldatura a punti
13
Saldatura in linea continua
14
Saldatura a V a fianchi rigidi
15
Saldatura a mezza V a fianchi rigidi
Figura 6–6. Prospetto 1 (ultima parte) - da EN 22553.
Estratto - Demo
Disegno illustrativo
116
Capitolo 6 – Eurocodici strutturali – Strutture in acciaio
Prospetto 2 segni grafici combinati Segno grafico
Denominazione
Disegno illustrativo
Saldatura a doppia V oaX Saldatura a K Saldatura a doppia V con spalla Saldatura a K con spalla Saldatura a doppia U Prospetto 3 segni grafici elementari Segno grafico
Forma della superficie della saldatura o forma della saldatura Piana (di solito spianata di macchina)
convessa
concava
I bordi del cordone di saldatura devono essere ben raccordati Figura 6–7. Prospetti 2 e 3 - da EN 22553.
Estratto - Demo
§ Rappresentazione schematica saldature e bullonature
117
Prospetto 4 esempi di applicazione combinata di segni grafici supplementari ed elementari Segno grafico
Denominazione Saldatura testa a testa V con cordone piano (spianato) Saldatura testa a testa a X con cordoni convessi
Saldatura d’angolo con cordone concavo Saldatura testa a testa a V con cordone (spianato) e cordone di ripresa di rovescio piano (spianato) Saldatura testa a testa a V con cordone (spianato) e cordone di ripresa di rovescio (non spianato) Saldatura fissa a testa a V spianata a macchina Saldatura d’angolo con bordi ben raccordati
Figura 6–8. Prospetto 4 - da EN 22553.
Estratto - Demo
Disegno illustrativo
118
Capitolo 6 – Eurocodici strutturali – Strutture in acciaio
6.1.2 Rappresentazione delle bullonature
Unificazione delle viti/bulloni e area resistente La nomenclatura delle viti, con riferimento alla acanto, è riassunta nel seguente elenco: • p passo, è la distanza fra due filetti adiacenti misurata lungo la parallela all’asse della vite; esso è il reciproco del numero di filetti per unità di lunghezza • d diametro esterno, è il diametro maggiore della vite, misurato sulla cresta dei filetti • dr diametro di nocciolo, è il diametro minore della vite, misurato sul fondo dei filetti • dm diametro medio, è il valore medio fra i due precedenti • l avanzamento, non mostrato in figura, è la distanza che il dado percorre nel compiere una rotazione; per viti ad un filetto esso coincide con il passo. Una vite a filetti multipli (o a più principi) ha due o più filetti che si avvolgono l’uno accanto all’altro. Gli elementi unificati come viti, bulloni e dadi sono normalmente a filetti singoli, ma esistono anche elementi a filetto doppio o triplo, in tal caso l’avanzamento è uguale al doppio o al triplo del passo rispettivamente. Tutte le viti si avvitano secondo la regola della piatto o arrotondato p p/8
passo p d dr cresta
d
dm
radice
dm
p
p
p/2
60° d dr
d
dr
dr
u
l
h
dr d
Vite
Bullone
e
h
s
Figura 6–9. Definizioni vite/bullone e tipi di filetto. Fonte: G. Petrucci, Lezioni di Costruzione di Macchine.
Estratto - Demo
29°
§ Rappresentazione schematica saldature e bullonature
119
mano destra, o in senso orario, ma in alcuni casi è possibile usare viti (o dadi) che si avvitano nel senso contrario. La figura a lato mostra la geometria dei filetti per le tre forme standard maggiormente in uso; il filetto triangolare (piatto o arrotondato) è quello maggiormente in uso per scopi di collegamento: l’angolo tra i filetti è 60° e la cresta del filetto può essere appunto piana o arrotondata. Le dimensioni di questo tipo di filetti sono unificate; possono esservi filettature: • metriche M a passo normale o fine (unità di misura il millimetro), • Whitworth W (unità di misura il pollice), • Gas (unità di misura il pollice). Le filettature quadrate o trapezie (quest’ultime rappresentate in figura con angolo tra i filetti di 29°) sono di norma usate nelle trasmissioni di coppia o potenza; in questo caso non necessitano di unificazione sul diametro e sul passo. Inoltre le filettature trapezie sono frequentemente suscettibili di modifica, riducendo lo spazio fra i denti in modo da avere un angolo fra i filetti da 10° a 15° al fine di ottenere una maggiore efficienza, oppure riducendo l’altezza dei denti in modo da ottenere un minor diametro esterno e conseguentemente una maggiore resistenza. Esempio di viti di potenza sono la vite madre del tornio o le viti nelle macchine utensili a comando meccanico, che sono di norma impiegate per imprimere spostamenti alla traversa. Diametro resistente e indicazioni pratiche nei collegamenti Prove di trazione hanno mostrato che la resistenza a trazione di una vite è circa equivalente a quella di un elemento cilindrico non filettato avente diametro dt = (d + dr)/2. Per le viti metriche, una stima più precisa dell’area della sezione resistente è data dalla seguente espressione: At = 4 ∙ 0,785 ∙ (d − 0,939 ∙ 2p) In vari casi si può assumere, in modo semplificato, che il diametro della sezione resistente è dt = 0,9d. Come si è già visto nei paragrafi precedenti, l’area della sezione resistente è comunque opportunamente tabellata. L’insieme bullone-elementi collegati costituisce un sistema elastico la cui rigidezza dipende dalle rigidezze di entrambi i componenti. In particolare, la rigidezza degli elementi dipende dall’ampiezza della zona interessata alla compressione, che nei calcoli è assunta pari a 3 volte il diametro nominale del bullone, e dall’altezza del collegamento. Affinché il collegamento risulti efficace questi parametri geometrici, insieme alla superficie di contatto tra gli elementi e all’eccentricità della forza agente rispetto all’asse del bullone, devono avere dimensioni opportune. In particolare, nei collegaEstratto - Demo
120
Capitolo 6 – Eurocodici strutturali – Strutture in acciaio
menti filettati è opportuno avere: • • • •
altezza h del collegamento elevata spazio attorno al bullone adeguato, 2u ≈ 1,5d + h, superficie di appoggio adeguata allo spazio attorno al bullone s ≥ 2u, eccentricità e della retta d’azione del carico rispetto all’asse di simmetria del collegamento limitata.
Nei collegamenti a flangia, inoltre: • l’eccentricità e dei bulloni deve essere la minima possibile • l’altezza h del lembo deve essere circa pari all’eccentricità h ≈ e • la sporgenza u del lembo deve essere maggiore o uguale all’altezza u ≥h • la superficie di appoggio non deve essere troppo estesa, meglio se s ≈ 2u. Rappresentazione semplificata di fori, viti/bulloni Secondo la ISO 5854-1, la rappresentazione simbolica di fori, viti, bulloni su piani di proiezione perpendicolari ai loro assi è indicata con una semplice croce. Inoltre, si può aggiungere al centro della croce un cerchietto pieno con diametro cinque volte la grossezza della linea utilizzata per la rappresentazione della croce. La designazione di un foro sulle lamiere del diametro di 13 mm è Ø 13. La Foro Fori, viti/bulloni
senza con svasatura con svasatura con svasatura svasatura in vista sulla faccia opposta sulle due facce
Foratura e montaggio in officina Foratura in officina e montaggio in cantiere Foratura e montaggio in cantiere rappresentazioni simboliche viti/bulloni montaggio in cantiere foratura e montaggio in cantiere Figura 6–10. Rappresentazione simbolica di fori, viti/bulloni (ISO 5845-1).
Estratto - Demo
§ Rappresentazione schematica saldature e bullonature
121
designazione di un bullone, con filettatura metrica, del diametro 12 mm e lunghezza 50 mm è M12 x 50. La rappresentazione simbolica di fori, viti, bulloni su piani di proiezione paralleli ai loro assi è indicata nei due prospetti accanto, desunti dalla EN ISO 5845-1. Secondo tale norma, nella rappresentazione semplificata delle unioni di parti con elementi di collegamento, le linee di riferimento devono essere separate dalla rappresentazione simbolica dei fori, viti/bulloni. Simboli per fori senza svasatura
con svasatura su 1 sola faccia
con svasatura sulle due facce
Foratura in officina
Foratura in cantiere
Simboli per viti/bulloni da alloggiare nei fori senza con svasatura su con svasatura bullone con svasatura una sola faccia sulle due facce posizione del dado Montato in officina Montato in cantiere Foratura in cantiere e montaggio del bullone in cantiere Figura 6–11. Rappresentazione semplificata di elementi di collegamento (viti/bulloni, dadi) - da ISO 5845-1.
Estratto - Demo
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Capitolo 6 – Eurocodici strutturali – Strutture in acciaio
Figura 6–12. Esempi di rappresentazione e quotature secondo ISO 5845-1.
Estratto - Demo
§ Rappresentazione schematica saldature e bullonature
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Il diametro dei fori deve essere indicato su di una linea di riferimento che punta sulla rappresentazione simbolica del foro. La designazione che indica le caratteristiche dei bulloni/viti deve essere data su una linea di riferimento che punta sulla rappresentazione simbolica. Per gruppi di elementi identici, la designazione dei fori, viti/bulloni può essere limitata a un elemento di estremità semplificando il numero di fori, viti/bulloni che costituiscono il gruppo. ISO 4016
Viti a testa esagonale con gambo parzialmente filettato (passo grosso) Tolleranze UNI ISO 4759-1. Cat. C.
d1 k d1 b (L > 125)
e min. k nom. s nom. = s max L
45 50 55 60 65 70 75 80 90 100 110 120 130 140 150 160 180 200
b
L
b (L
