Prodotti Siderurgici
12. SISTEMI DI GIUNZIONE Unioni saldate, unioni bullonate
Promozione Acciaio è una fondazione creata nel gennaio del 2005 con l’obiettivo di sviluppare presso il mercato degli utilizzatori l’impiego dell’acciaio nel settore delle costruzioni e delle infrastrutture. La fondazione nasce per la volontà dei maggiori produttori di acciaio, italiani ed europei, delle principali realtà della filiera e raggruppa un network di aziende, che va dalle acciaierie, ai trasformatori, ai centri di servizio, ai distributori sino ai costruttori metallici. Le conoscenze del prodotto acciaio, da parte degli utilizzatori, hanno un’indiscussa importanza nel processo decisionale sui materiali costruttivi da impiegare. In Italia le quote di mercato delle costruzioni in acciaio sono molto inferiori rispetto alla media europea, principalmente per la limitata conoscenza del materiale e delle sue peculiarità da parte degli utilizzatori. E’ questo un chiaro segnale delle potenzialità di sviluppo che ancora ha l’acciaio nel mondo dell’edilizia. Questi presupposti sono alla base della missione della Fondazione nel promuovere costantemente la cultura dell’acciaio presso il proprio target di riferimento, costituito da professionisti e studi di progettazione, imprese di costruzione, committenti pubblici e privati, attraverso un’attività che ne diffonda, promuova e valorizzi gli aspetti progettuali e tecnologico-costruttivi. Senza dimenticare di rivolgere uno sguardo al futuro, dedicando molta attenzione all’insegnamento nelle scuole e nelle università. Il piano d’azione della Fondazione prevede una serie d’iniziative culturali e d’insegnamenti dedicate al mondo accademico e dei professionisti, che vanno dall’organizzazione di convegni e corsi formativi alla realizzazione di diversi progetti editoriali (quali la rivista di architettura e i manuali di progettazione), all’aggiornamento di un ricco portale web (www.promozioneacciaio.it) di supporto agli utilizzatori per la propria professione. All’interno di Promozione Acciaio sono operativi specifici gruppi di lavoro formati da esperti progettisti e professori universitari che offrono la propria consulenza alla Fondazione. I più importanti sono la Commissione Sismica per le Costruzioni in Acciaio, la Commissione per la Sicurezza delle Costruzioni in Acciaio in caso d’Incendio, che toccano due temi prioritari per le costruzioni metalliche: l’efficienza dell’acciaio in zona sismica e la sicurezza di fronte all’incendio. Di recente istituzione la Commissione Sostenibilità e il Gruppo di lavoro “Normative”. Le commissioni hanno un ruolo di primo piano nell’insegnamento e nella promozione dell’acciaio, curando soprattutto la realizzazione di monografie tecniche e l’organizzazione di qualificati corsi di progettazione. FONDAZIONE PROMOZIONE ACCIAIO – VIA VIVAIO, 11 – 20122 MILANO Tel 0286313020 – Fax 0286313031 – www.promozioneacciaio.it –
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Premessa Il presente documento vuole fornire indicazioni semplici e concrete per i collegamenti nelle costruzioni metalliche, non tanto dal punto di vista della progettazione degli stessi, quanto piuttosto sugli aspetti che concernono sì la progettazione, ma che risultano poco conosciuti o addirittura considerati marginali, come la rappresentazione nei disegni delle giunzioni saldate. Sui giunti imbullonati, invece, vengono fornite utili indicazioni sull’assieme tipico dei collegamenti, secondo le più recenti normative italiane ed europee.
UNIONI SALDATE Per arrivare ad un'opera compiuta il progetto passa:
Avere un linguaggio chiaro che permetta un’agevole lettura del progetto contribuisce alla riuscita dello stesso. La rappresentazione di un progetto segue le indicazioni generali dei disegni tecnici, ma è proprio nella rappresentazione delle saldature dove questo linguaggio non è sempre uniformato. Premesso che non esiste una normativa "obbligatoria" per indicare le saldature, in queste schede vengono date delle linee guida che consentono di esprimersi in un linguaggio comune, che aiuterà una rappresentazione univoca dei giunti saldati ottimizzandone i risultati. Normativa di riferimento
La norma che stabilisce le regole da applicare per la rappresentazione schematica sui disegni dei giunti saldati è la UNI EN 22553: 1997. La normativa stessa accetta che i giunti possano essere indicati 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: un segno grafico supplementare; un metodo di quotatura; alcune altre indicazioni (in particolare per disegni costruttivi). Metodo di rappresentazione delle saldature
1-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. Esempi:
2a-Linea di riferimento (linea continua)
Deve essere di preferenza tracciata parallelamente al bordo inferiore del disegno, oppure, se non è possibile, perpendicolarmente ad esso.
2b-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.
3-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 del segno grafico rispetto alla linea di riferimento
Segni grafici elementari:
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. I segni grafici elementari sono riportati nel prospetto 1. Se il tipo di giunto non deve essere specificato, ma basta indicare che esso sarà saldato o brasato, deve essere usato il segno grafico a lato.
Dettaglio saldatura ad angolo – Foto: Ocam srl, Masterweld srl
Segni grafici combinati per saldature simmetriche:
Nel caso di saldature da ambedue i lati, i segni grafici elementari vengono combinati tra loro. Si riportano nel prospetto 2 alcuni esempi illustranti la procedura:
Controllo della saldatura – Foto: Ocam srl, Masterweld srl
Segni grafici supplementari:
I segni grafici supplementari completano quelli elementari, indicando per esempio la forma della superficie esterna o della saldatura.
Saldatura ad angolo – Foto: Stahlbau Pichler srl
Si riportano nel prospetto 4 esempi di combinazione fra segni grafici elementari e supplementari:
Quotatura
Le dimensioni della saldatura vengono poste sui fianchi del segno grafico elementare: la quota relativa alla sezione S va posta alla sinistra del segno grafico; la quota relativa alla lunghezza L del cordone va posta alla destra. L'assenza di indicazioni alla destra del segno grafico significa che la saldatura è continua per tutta la lunghezza del pezzo saldato. Metodi di indicazione delle quote per le saldature d’angolo
Quote principali – saldature d’angolo:
Quote principali – saldature testa a testa
Saldature perimetrali:
Quando la saldatura deve essere eseguita lungo tutto il contorno di un pezzo, il segno grafico è un cerchio, che va indicato come segue:
Saldature da eseguire in cantiere Per le saldature da eseguire in cantiere si deve usare la banderuola, come indicato in figura:
UNIONI BULLONATE L’elemento di unione è composto da: vite, dado e rondelle. Esso è definito “ assieme “. Nell’ipotesi in cui il giunto richieda soluzioni a serraggio controllato i sistemi di unione devono essere prescelti fra quelli indicati dalla norma EN 14399-3 (sistema HR) o dalla norma EN 14399-4 (sistema HV - elementi di unione precaricati o “a serraggio controllato”). In merito alle classi di resistenza, tali assiemi possono essere utilizzati con viti nelle classi 8.8, e 10.9. In presenza di soluzioni non precaricate e di sollecitazioni prevalenti di taglio, i sistemi più appropriati risultano essere i sistemi SB, regolamentati in ambito internazionale CEN dalle norme EN 15048–1 ( elementi di unione non precaricati o a “non a serraggio controllato”) . I sistemi di unione precaricati sono utilizzabili anche in giunzioni a taglio in alternativa alla soluzione SB.
LE NORME SULLA BULLONERIA STRUTTURALE RIFLETTONO UNA SITUAZIONE EUROPEA DOVE ESISTONO VARIE SOLUZIONI TECNICHE PER ASSIEMI DI ASSEMBLAGGIO ( VITI , DADI RONDELLE ) FRA CUI:
SISTEMA
SISTEMA
SISTEMA
HR
HV
HRC
SISTEMI A SERRAGGIO CONTROLLATO
SISTEMA
SB SISTEMA NON A SERRAGGIO CONTROLLATO 4
Sistemi a serraggio controllato e senza serraggio controllato. i
Se la scelta progettistica è orientata al sistema SB, particolare attenzione deve essere posta, al momento della posa in opera degli elementi di unione. La norma EN 15048-1 ammette la composizione dell’assieme di assemblaggio utilizzando componenti provenienti da bulloneria standard ISO, come ad esempio ISO 4014 (viti a filetto parziale) , oppure ISO 4017 (viti a tutto filetto), combinata con ISO 4032 (dadi)e , se richiesto dal progettista, anche con ISO 7091 (rondelle). E’ però importante essere sicuri che tali componenti siano identificati e contrassegnati in modo chiaro e univoco con il marchio SB, stampigliato sulla testa della vite sulla superficie del dado, in accordo alla norma EN 15048-1. Il marchio CE per questi prodotti è anch’esso obbligatorio, e deve essere esposto obbligatoriamente sulle etichette che identificano le singole confezioni. In merito alle classi di resistenza, tali assiemi possono essere utilizzati con viti nelle classi 4.6 - 4.8 - 5.6 5.8 - 6.8 - 8.8 e 10.9. Dati tecnici: Le norme europee di riferimento per la bulloneria impiegata nelle costruzioni metalliche (ASSIEMI vite + dado + rondella) sono quindi : UNI EN 14399-1 per collegamenti precaricati; UNI EN 15048-1 per collegamenti non precaricati
Nel presente paragrafo sono considerati sistemi di unione elementari, in quanto parti costituenti i collegamenti strutturali tra le membrature in acciaio. Le tipologie di unione analizzate sono quelle realizzate tramite bulloni. Le unioni realizzate con bulloni si distinguono in “precaricate” e “non precaricate”. La bulloneria conforme alla UNI EN 14399-1 è adatta anche ad essere utilizzata per soddisfare i requisiti della bulloneria per giunzioni non precaricate (UNI EN 15048-1).
Esempi di giunti bullonati – Foto da sinistra a destra © Stahlbau Pichler srl, © Fima Cosma Silos srl, © Ocam srl
Bulloni per giunzioni precaricate Gli assiemi vite / dado / rondelle impiegati nelle giunzioni precaricate devono soddisfare: I requisiti di cui alla norma europea armonizzata UNI EN 14399-1; La regolamentazione per la marcatura Le norme europee sulla bulloneria a serraggio controllato prescrivono la fornitura di assiemi in lotti omogenei ( questo vale per le viti, per i dadi e per le rondelle ) i quali devono superare 2 prove attitudinali aggiuntive, quando i singoli elementi vengono assemblati. Ciò viene richiesto al fine di assicurare che, con la coppia di serraggio prescritta, si ottenga la corretta chiusura della giunzione bullonata. Le Viti, i dadi e le rondelle in acciaio devono essere associati come indicato nella tabella seguente: Sistema
HR
HV
HRC
Viti Dadi Rondelle Piastrine (*) Classe di Classe di Riferimento Riferimento Durezza Riferimento Durezza Riferimento resistenza resistenza UNI EN UNI EN 8.8 14399, 8 14399, parte 3 parte 3 UNI EN UNI EN UNI EN 300-370 UNI 5715 300-370 10.9 14399, 10 14399, 14399 HV UNI 5716 HV parte 3 parte 3 parti 5 e 6 UNI EN UNI EN 10.9 14399, 10 14399, parte 4 parte 4 UNI EN UNI EN UNI EN 300-370 10.9 14399, 10 14399, 14399 -------HV parte 10 parte 3 parti 5 e 6 * L’utilizzo delle piastrine non è contemplato nelle norme armonizzate.
Bulloneria strutturale sistema HR – Foto: U.P.I.V.E.B. (Unione Produttori Italiani Viteria e Bulloneria)
Bulloneria strutturale sistema HRC – Foto: U.P.I.V.E.B. (Unione Produttori Italiani Viteria e Bulloneria)
1° Prova attitudinale aggiuntiva Una prima prova attitudinale consiste nell’applicare una coppia di serraggio sul dado in modo che esso ruoti sulla rondella sottostante, opportunamente lubrificata , essendo stata immobilizzata la testa della vite ( fig. 1).
LEGENDA 1. 2. 3. 4.
5. 6.
Dado: ruotato durante il serraggio Rondella dell’assieme: non deve ruotare durante il serraggio Spessori Cella di carico calibrata per la misurazione della forza nella vite Rondella dell’assieme smussata o spessore smussato Testa della vite: immobilizzata durante il serraggio
fig. 1 6
Esemplificazione della 1° prova attitudinale aggiuntiva per sistemi a serraggio controllato
Bulloni per giunzioni non precaricate Gli assiemi vite / dado / rondelle devono soddisfare: I requisiti di cui alla norma europea UNI EN 15048-1; La regolamentazione per la marcatura In alternativa anche gli assiemi conformi alle specifiche tecniche prescritte dalla norma UNI EN 14399-1 sono idonei per l’uso in giunzioni non precaricate. Viti / dadi / rondelle in acciaio devono essere associate come da tabella seguente: Sistema SB SB SB SB SB SB SB
Viti Classe di resistenza 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 10.9
Dadi Classe di resistenza 4; 5; 6 oppure 8
Rondelle Durezza
100 HV min.
5; 6 oppure 8 6 oppure 8 8 oppure 10 10 oppure 12
Riferimento
UNI EN 15048 parte 1 100 HV min. oppure 300 HV min.
Le norme e le classi di resistenza per ciascuna tipologia di prodotto sono le seguenti: VITE DADO RONDELLA
Norma di prodotto ISO 4014; ISO 4016; ISO 4017; ISO 4018 ISO 4032; ISO 4033 ISO 7091
Classi di resistenza 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.8; 8.8;10.9 4; 5; 6; 8; 10; 12 100 HV; 300 HV
La regolamentazione per la marcatura CE prevede che su ciascun prodotto venga indicato quanto segue: VITE Classe di resistenza secondo EN ISO 898-1 o EN 3506-1 Marchio del produttore dell’assieme Marchio speciale “SB” DADO Classe di resistenza secondo EN ISO 898-2 o EN 3506-2 Marchio del produttore dell’assieme Marchio speciale “SB” RONDELLA Nessun marchio particolare richiesto
Edificio multipiano con struttura portante in acciaio; giunti trave-trave e trave-colonna Foto © Ocam srl
Trave reticolare in acciaio realizzata mediante giunti bullonati Foto © Fima Cosma Silos srl
I SOCI DI FONDAZIONE PROMOZIONE ACCIAIO
Una pubblicazione di: Fondazione Promozione Acciaio Stampa: Ottobre 2012 In copertina: foto da sinistra a destra: © Ocam srl, © Fima Cosma Silos srl, © Stahlbau Pichler srl
