UNIONI SALDATE E BULLONATE

I COLLEGAMENTI Esercitazioni del Corso di Teoria e Progetto delle Costruzioni in Acciaio

I COLLEGAMENTI •

UNIONI BULLONATE

•

UNIONI SALDATE

2

y

Componenti di una giunzione bullonata: bulloni a taglio

UNIONI BULLONATE

3

y

Componenti di una giunzione bullonata: bulloni ad attrito

UNIONI BULLONATE

4

y

Trasferimento dello sforzo (con 1 o 2 sezioni attive)

m=1

m=2

m=1

m=2

m=1

UNIONI BULLONATE

5

y

Esempi di sollecitazioni

UNIONI BULLONATE

6

y

Limitazioni dimensionali

Fig. 4.2.3 ; Tab. 4.2.XIII (N.T.C. 2008) y

Limiti Tensionali

Tab.11.3.XII.b (N.T.C. 2008)

UNIONI BULLONATE

7

y

Verifiche (per il singolo bullone) CALCOLO DI VERIFICA: BULLONI A TAGLIO

DATI Bullonatura: d, Ares, A, Bullonatura: m, si, d0 Azioni:: Vb,Sd, Nb,Sd Azioni Resistenze:: Vb,Rd, Nb,Rd, Resistenze Pr,Rd, Bp,Rd

VERIFICA A TAGLIO nel gambo liscio

nella filettatura

Classi 4.6, 5.6, 8.8 Classi 6.8, 10.9

VERIFICA A TRAZIONE

VERIFICA A TAGLIO E TRAZIONE

VERIFICA A RIFOLLAMENTO

VERIFICA A PUNZONAMENTO

γM2 = 1.25

UNIONI BULLONATE

8

y

Meccanismi di rottura per unioni a taglio

La resistenza a collasso dell’unione corrisponde al meccanismo di collasso di minor resistenza tra i quattro meccanismi caratteristici delle unioni a taglio: a) rottura per taglio del bullone b) rottura per rifollamento della lamiera c) rottura per trazione della lamiera nella sezione netta

Nt ,Rd =

0 ,9 ⋅ An ⋅ ft

γ M2

d) rottura per taglio della lamiera

UNIONI BULLONATE

9

y

Verifiche (per il singolo bullone) CALCOLO DI VERIFICA: BULLONI AD ATTRITO

DATI Bullonatura: d, Ares, A, m, si, µ, Bullonatura: d0, Ns Azioni:: Vb,Sd,ser, Vb,Sd Azioni Resistenze:: Vbs,Rd,ser, Vbs,Rd, Resistenze Vb,Rd, Pr,Rd

A. Azione tagliante I. Unione resistente per

II. Unione resistente per attrito allo SLU

VERIFICA AD ATTRITO (SLE) ( )

VERIFICA AD ATTRITO (SLU) ( )

attrito allo SLE

Vb ,Sd ,ser ≤ Vbs ,Rd ,ser =

m ⋅ µ ⋅ Ns

γ M 3 ,ser

VERIFICA A TAGLIO ( (SLU) )

Vb ,Sd ≤ Vbs ,Rd =

m ⋅ µ ⋅ Ns

γ M3

VERIFICA A RIFOLLAMENTO (SLU)

Vb ,Sd ≤ Vb ,Rd

Vb ,Sd ≤ Pr ,Rd

VERIFICA A RIFOLLAMENTO (SLU)

Vb ,Sd ≤ Pr ,Rd γM3, M3,ser ser = 1.10

UNIONI BULLONATE

γM3 = 1.25

10

Verifiche (per il singolo bullone) CALCOLO DI VERIFICA: BULLONI AD ATTRITO

B. Azione composta taglio e trazione

DATI Bullonatura:: d, Ares, A, m, si, µ, Bullonatura d0, Ns Azioni:: Vb,Sd,ser, Vb,Sd, Nb,Sd,ser, Azioni Nb,Sd Resistenze:: Vbs,Rd,ser, Vbs,Rd, Resistenze Vb,Rd, Nb,Rd, Pr,Rd

I. Unione resistente per attrito allo SLE

II. Unione resistente per attrito allo SLU

y

VERIFICA AD ATTRITO (SLE)

VERIFICA AD ATTRITO (SLU)

Vb ,Sd ,ser ≤ V bs ,Rd ,ser V bs ,Rd ,ser =

m ⋅ µ ⋅ ( N s − 0.8 Nb ,Sd ,ser )

Vb ,Sd ≤ V bs ,Rd

γ M 3 ,ser

VERIFICA A TAGLIO (SLU)

V bs ,Rd =

Vb ,Sd ≤ Vb ,Rd VERIFICA A TRAZIONE (SLU)

m ⋅ µ ⋅ ( N s - 0.8 Nb ,Sd )

γ M3

VERIFICA A TRAZIONE (SLU)

Nb ,Sd ≤ Nb ,Rd

Nb ,Sd ≤ Nb ,Rd

VERIFICA A TAGLIO E TRAZIONE (SLU)

⎛ Vb ,Sd ⎜ ⎜V ⎝ b ,Rd

⎞ ⎛ Nb ,Sd ⎟+⎜ ⎟ ⎜ 1.4 N b ,Rd ⎠ ⎝

⎞ ⎟≤1 ⎟ ⎠

VERIFICA A RIFOLLAMENTO (SLU)

VERIFICA A RIFOLLAMENTO (SLU)

Vb ,Sd ≤ Pr ,Rd

UNIONI BULLONATE

Vb ,Sd ≤ Pr ,Rd 11

DATI Carico assiale di progetto allo SLU: Nt,Sd = 140 kN Bulloni :

• determinazione dell’azione tagliante sul bullone (Vb,Sd b d) • determinazione della resistenza a taglio del bullone (Vb,Rd) • determinazione della resistenza a rifollamento (Pr,Rdd) • determinazione della resistenza del piatto del collegamento nella sezione forata (Nt,Rd) y

M16 – classe 8.8 filettatura nello spess. di serraggio Fori: 17 mm Piatti di collegamento: (150 x 5) mm Acciaio S235

Controllo dimensionale della geometria del collegamento 70 mm > ( 2 ,2 ⋅ 17 ) = 37 ,4 mm

70 mm = min( 14 ⋅ 5 ;200mm ) = 70 ,0 mm

60 mm > ( 2 ,4 ⋅ 17 ) = 40 ,8 mm 60 mm < min( 14 ⋅ 5 ;200mm ) = 70 ,0 mm 50 mm > ( 1,2 ⋅ 17 ) = 20 ,4 mm 50 mm < ( 40 + 4 ⋅ 5 ) = 60 ,0 mm 45 mm > ( 1,2 ⋅ 17 ) = 20 ,4 mm 45 mm < ( 40 + 4 ⋅ 5 ) = 60 ,0 mm

9 Le verifiche dimensionali risultano soddisfatte

ESERCIZIO 1

Verifica a taglio di un’unione bullonata

12

y

Determinazione dell’azione tagliante sul bullone (Vb,Sd) e della relativa resistenza (Vb,Rd) La sollecitazione su ogni bullone vale: Vb ,Sd =

Nt ,Sd 140 = = 35 kN n 4

La resistenza a taglio del bullone vale: Vb ,Rd = y

0 ,6 ⋅ m ⋅ ftb ⋅ Ares

γ M2

0 ,6 ⋅ 1 ⋅ 800 ⋅ 157 ⋅ 10 −3 = = 60 ,3 kN 1,25

Determinazione della resistenza a rifollamento (Pr,Rd) ⎧ e1 ftb ⎫ p 70 ⎧ 50 800 ⎫ ; ;1; 1 − 0 ,25 ⎬ = min ⎨ ; ;1; − 0 ,25 ⎬ 3d 0 3 ⋅ 17 ⎩ 3 ⋅ 17 360 ⎭ ⎩ 3d 0 ft ⎭

α = min ⎨

α = min{0 ,980 ; 2 ,222 ;1;1,122 } = 0 ,980 ⎧ 2 ,8 ⋅ e2 ⎫ 1,4 ⋅ p2 1,4 ⋅ 60 ⎧ 2 ,8 ⋅ 45 ⎫ k = min ⎨ − 1,7 ; − 1,7 ; 2 ,5 ⎬ = min ⎨ − 1,7 ; − 1,7 ; 2 ,5 ⎬ 17 d0 ⎩ 17 ⎭ ⎩ d0 ⎭

k = min{5 ,71; 3 ,24 ; 2 ,5 } = 2 ,5 Pr ,Rd y

α ⋅ k ⋅ d ⋅ si ⋅ ft 0 ,98 ⋅ 2 ,5 ⋅ 16 ⋅ 5 ⋅ 360 ⋅ 10 −3 = = = 56 ,4 kN γ M2 1,25

Determinazione della resistenza del piatto del collegamento nella sezione forata (Nt,Rd) Valutazione dell dell’area area netta: An = ( 5 ⋅ 150 ) - 2 ( 5 ⋅ 17 ) = 580 mm 2

Resistenza del piatto di collegamento: Nt ,Rd =

0 ,9 ⋅ An ⋅ ft

γ M2

0 ,9 ⋅ 580 ⋅ 360 ⋅ 10 -3 = = 150 ,33 kN 1,25

ESERCIZIO 1

Verifica a taglio di un’unione bullonata

13

y

Determinazione della resistenza del piatto del collegamento nella sezione forata (Nt,Rd) Confronto:

Vb ,Sd = 35 kN <

Vb ,Rd = 60 ,3 kN Pr ,Rd = 56 ,4 kN

Nt ,Sd = 140 kN < Nt ,Rd = 150 ,33 kN

ESERCIZIO 1

Verifica a taglio di un’unione bullonata

14

DATI Bulloni: M20 – classe 10.9 precaricati Fori: 21 mm

• calcolo della forza di precarico del bullone (Ns) • determinazione della resistenza ad attrito (Vbs,Rd) • determinazione della resistenza a rifollamento (Pr,Rd) • determinazione della resistenza del piatto di collegamento nella sezione forata (Nt,Rd) y

Piatti di collegamento: y(140

x 8) mm.

yAcciaio

S235

Superfici a contatto tra i piatti e gli elementi: sabbiate meccanicamente (µ=0,45)

Controllo dimensionale della geometria del collegamento 50 0 mm > ( 2 ,2 ⋅ 21 ) = 46 ,2 mm 50 mm < min( 14 ⋅ 8 ;200mm ) = 112 mm

70 mm > ( 2 ,4 ⋅ 21 ) = 50 ,4 mm 70 mm < min( 14 ⋅ 8 ;200mm ) = 112 mm 35 mm > ( 1,2 ⋅ 21 ) = 25 ,2 mm 35 mm < ( 40 + 4 ⋅ 8 ) = 72 mm 35 mm > ( 1,2 ⋅ 21 ) = 25 ,2 mm 35 mm < ( 40 + 4 ⋅ 8 ) = 72 mm

9 Le verifiche dimensionali risultano soddisfatte

ESERCIZIO 2

Capacità portante di un’unione a taglio con bulloni ad attrito

15

y

Calcolo della forza di precarico del bullone (Ns) Ns =

y

0 ,7 ⋅ Ares ⋅ ftb = 0 ,7 ⋅ Ares ⋅ ftb = 0 ,7 ⋅ 245 ⋅ 1000 ⋅ 10 − 3 = 171,5 kN γ ' M7

Determinazione della resistenza ad attrito (Vbs,Rd) allo SLU Vbs ,Rd =

m ⋅ µ ⋅ Ns

γ M3

=

2 ⋅ 0 ,45 ⋅ 171,5 = 123 ,5 kN 1,25

Calcolo della resistenza a scorrimento dell’unione allo SLU:

Fs ,Rd = n ⋅ Vbs ,Rd = 4 ⋅ 123 ,5 = 494 kN y

Determinazione della resistenza a rifollamento (Pr,Rd) ⎫ ⎧ e1 ftb 50 p ⎧ 35 1000 ⎫ − 0 ,25 ⎬ ;1; ; ;1; 1 − 0 ,25 ⎬ = min ⎨ ; 3d 0 3 ⋅ 21 ⎩ 3 ⋅ 21 360 ⎭ ⎭ ⎩ 3d 0 ft

α = min ⎨

α = min{0 ,555 ; 2 ,778 ;1;0 ,544 } = 0 ,544 ⎫ ⎧ 2 ,8 ⋅ e2 1,4 ⋅ p2 1,4 ⋅ 70 ⎧ 2 ,8 ⋅ 35 ⎫ − 1,7 ; − 1,7 ; 2 ,5 ⎬ − 1,7 ; − 1,7 ; 2 ,5 ⎬ = min ⎨ k = min ⎨ d0 21 ⎩ 21 ⎭ ⎭ ⎩ d0

k = min{2 ,967 ; 2 ,967 ; 2 ,5 } = 2 ,5

y

α ⋅ k ⋅ d ⋅ si ⋅ ft 0 ,544 ⋅ 2 ,5 ⋅ 20 ⋅ 16 ⋅ 360 ⋅ 10 −3 Pr ,Rd = = = 125 ,34 kN 1,25 γ M2 Determinazione della resistenza a rifollamento (Pr,Rd) Calcolo della resistenza a rifollamento dell dell’unione: unione:

Fb ,Rd = n ⋅ Pr ,Rd = 2 ⋅ 125 ,34 = 250 ,48 kN

ESERCIZIO 2

Capacità portante di un’unione a taglio con bulloni ad attrito

16

y

Determinazione della resistenza del piatto centrale del collegamento nella sezione forata (Nt,Rd) Valutazione dell’area netta:

An = ( 16 ⋅ 140 ) − 2 ( 16 ⋅ 21 ) = 1568 mm 2 Resistenza del piatto di collegamento: Nt ,Rd =

0 ,9 ⋅ An ⋅ ft

γ M2

0 ,9 ⋅ 1568 ⋅ 360 ⋅ 10 −3 = = 406 ,42 kN 1,25

Capacità portante del collegamento:

Fs ,Rd = 494 kN

Fb ,Rd = 250 ,48 kN Nt ,Rd = 406 ,42 kN

250,48 kN (valore minimo della capacità portante)

ESERCIZIO 2

Capacità portante di un’unione a taglio con bulloni ad attrito

17

290

300

y determinazione dell’azione assiale sul bullone (Nb,Sd);

DATI

y determinazione dell’azione tagliante sul bullone (Vb,Sd);

Momento di progetto allo SLU: MSd = 125 kNm.

y determinazione della resistenza a trazione del bullone (Nb,Rd); y d determinazione t i i d della ll resistenza i t a taglio del bullone (Vb,Rd); y determinazione della resistenza a rifollamento (Pr,Rd); y determinazione della resistenza a punzonamento (Bp,Rd) y verifiche

Taglio di progetto allo SLU: VSd = 200 kN. Bulloni: M24 – classe 8.8 Colonna: HEA 300 Trave: IPE 200 Acciaio S355

ESERCIZIO 3

verifica a taglio e trazione di un’unione trave colonna (bulloni a taglio)

18

y

Determinazione dell’azione assiale massima sul bullone (Nb,Sd) Nb ,Sd

y

1 MSd 1 125 ⋅ 10 3 ⋅ 250 = 159 kN = ⋅ y max = 2 ∑ y i2 2 ( 60 2 + 180 2 + 250 2 )

Determinazione dell’azione tagliante sul bullone (Vb,Sd) Vb ,Sd =

y

Determinazione della resistenza a trazione del bullone (Nb,Rd) ( Nb ,Rd =

y

0 ,9 ⋅ Ares ⋅ ftb

=

γ M2

0 ,9 ⋅ 353 ⋅ 800 = 203 kN 1,25

Determinazione della resistenza a taglio del bullone (Vb,Rd) fuori filettatura Vb ,Rd =

y

VSd 200 = = 33 ,4 kN n 6

0 ,6 ⋅ m ⋅ A ⋅ ftb

γ M2

=

0 ,6 ⋅ 1 ⋅ 452 ⋅ 800 = 173 ,5 kN 1,25

Verifica a taglio e trazione Vb ,Sd Nb ,Sd 33 ,4 159 + = + = 0 ,75 < 1 Vb ,Rd 1,4 Nb ,Rd 173 ,5 1,4 ⋅ 203

y

Determinazione della resistenza a rifollamento (Pr,Rd) Pr ,Rd = y

α ⋅ k ⋅ d ⋅ si ⋅ ft 0 ,66 ⋅ 2 ,5 ⋅ 24 ⋅ 10 ⋅ 510 = = 161,5 kN γ M2 1,25

Verifica a rifollamento Vb ,Sd = 33 ,4 < 161,5 = Pr ,Rd

y

Determinazione della resistenza a punzonamento (Bp,Rd) 0 ,6 ⋅ π ⋅ d ⋅ s ⋅ f 0 ,6 ⋅ π ⋅ 38 ⋅ 10 ⋅ 510 Bp ,Rd =

y

m

γ M2

min

t

=

1,25

= 292 kN

Verifica a punzonamento Nb ,Sd = 159 kN < 292 kN = Bp ,Rd

9 Le verifiche di resistenza risultano soddisfatte

ESERCIZIO 3

verifica a taglio e trazione di un’unione trave colonna (bulloni a taglio)

19

290

Si ipotizza di verificare la bullonatura in modo che funzioni ad attrito allo SLE SLE. y determinazione dell’azione assiale sul bullone (Nb,Sd,ser);

300

DATI Momento di progetto allo SLE: MSd = 87 kNm.

y determinazione dell’azione tagliante sul bullone (Vb,Sd,ser);

Taglio di progetto allo SLE: VSd = 140 kN.

y determinazione dello sforzo di precarico (Ns);

Bulloni: M24 – classe 8.8

y verifica

Acciaio S355 Superfici a contatto: spazzolate (µ = 0,30) 0 30)

ESERCIZIO 4

verifica a taglio e trazione di un’unione trave colonna (bulloni ad attrito)

20

y

Determinazione dell’azione assiale massima sul bullone (Nb,Sd,ser) 1 MSd 1 87 ⋅ 10 3 = ⋅ y max = ⋅ 250 = 110 ,4 kN 2 ∑ y i2 2 98500

Nb ,Sd ,ser y

Determinazione dell’azione tagliante sul bullone (Vb,Sd,ser) Vb ,Sd ,ser =

y

Determinazione dello sforzo di precarico (Ns) N s = 0 ,7 ⋅

y

VSd 140 = = 23 ,4 kN n 6

Verifica V bs ,Rd ,ser =

ftb ⋅ Ares 800 ⋅ 353 = 0 ,7 ⋅ = 198 kN 1,00 γ ' M7

m ⋅ µ ⋅ (N s − 0 ,8 Nb ,Sd ,ser )

γ M 3 ,ser

=

1 ⋅ 0 ,30 ⋅ (198 − 0 ,8 ⋅ 110 ,4 ) = 29 ,9 kN 1,10

Vb ,Sd ,ser = 23 ,4 kN < 29 ,9 kN = V bs ,Rd , ser 9 La verifica di resistenza risulta soddisfatta

ESERCIZIO 4

verifica a taglio e trazione di un’unione trave colonna (bulloni ad attrito)

21

y

Procedimenti di saldatura

Le

unioni

realizzate

mediante

saldatura

devono

essere

realizzate con uno dei procedimenti all’arco elettrico codificati. I procedimenti di saldatura utilizzabili per unire elementi metallici ll possono essere classificati l f tenendo d conto del d l livello l ll di d automazione che si applica, distinguendo in questo modo:

procedimenti manuali

saldatura ossiacetilenica saldatura ad arco con elettrodi rivestiti UNI EN ISO 4063

procedimenti semiautomatici procedimenti automatici

saldatura a filo continuo sotto protezione di gas saldatura ad arco somme so sommerso UNI EN ISO 15614

UNIONI SALDATE

22

y

Controllo e qualifica della saldatura

L’entità e il tipo di tali controlli sono definiti dal progettista, eseguiti sotto la responsabilità del direttore dei lavori. I controlli potranno essere estesi o integrati in funzione d ll’ d dell’andamento d lavori. dei l Il collaudatore può accettare tali controlli ed eventualmente integrarli. I metodi di controlli e qualifica si dividono in due categorie:

‰ metodi di superficie:

ƒ esame visivo ƒ liquidi penetranti

‰ metodi volumetrici:

ƒ raggi X ƒ ultrasuoni ƒ sistemi magnetoscopici UNI EN 12062

UNIONI SALDATE

23

y

Controllo e qualifica della saldatura Esame visivo Nei controlli con i metodi visivi l’operatore può valutare la presenza di difetti superficiali sulla saldatura, la qualità della preparazione

dei

lembi

e

il

procedimento

di

saldatura

utilizzato. Tale metodo può essere utilizzato quando: ‰ è possibile accedere a una distanza della superficie < 60 cm e con una angolazione > 30°; ‰ si ha a disposizione una illuminazione compresa tra 150 e 600 lux. Q Quando d

non sono soddisfatte ddi f tt

l le

i t i ipotesi

precedenti d ti

per

l’esecuzione degli esami visivi, è necessario passare ad esami remotizzati in cui si utilizzano apparecchiature dotate di una risoluzione almeno equivalente a quella dell’occhio umano.

UNIONI SALDATE

24

y

Controllo e qualifica della saldatura Esami con liquidi q p penetranti L’esame serve esclusivamente per la ricerca di difetti affioranti in superficie come discontinuità fessurazioni, non rilevabili ad occhio nudo. La tecnica sfrutta la capacità di alcuni liquidi (miscele di idrocarburi) di penetrare per capillarità all’interno dei difetti superficiali. Il metodo è suddiviso in quattro fasi.

UNIONI SALDATE

25

Controllo e qualifica della saldatura

y

Esame con metodi radiografici g Tali metodi si basano sulle alterazioni che le radiazioni elettromagnetiche subiscono incontrando un difetto nel loro percorso all’interno del materiale. Con i raggi X è possibile esaminare spessori di acciaio fino a 200 mm; per spessori superiori è neccessario ricorrere ai raggi γ

i

quali,

avendo

lunghezza

d’onda

minore,

sono

più

pe et a t penetranti. ‰ Le radiazioni penetranti attraversano il campione indagato. ‰ I raggi impressionano una lastra fotografica con una immagine bidimensionale in scala di grigi. ‰ Dall’immagine possono rivelarsi: variazioni di spessore, densità o di composizione. ‰ La valutazione viene eseguita per confronto della densità radiografica con standard radiografici dello stesso oggetto di qualità accettabile. Una sola immagine bidimensionale non consente una completa pezzo indagato g per cui p individuazione del difetto all’interno del p occorrono più immagini.

UNIONI SALDATE

26

y

Controllo e qualifica della saldatura Esame con metodi ultrasonici Il metodo è simile a quello radiografico, sfruttando però il principio della riflessione delle onde. ‰ Un Un’impulso impulso ad alta frequenza viene introdotto nel campione da esaminare. ‰ La riflessione dell’onda sonora è prodotta dalle discontinuità presenti e dai bordi dell’elemento. ‰ Le

riflessioni

sono

rappresentate

su

un

diagramma

opportuno, sul quale è possibile rilevare la posizione della discontinuità in funzione della distanza dal picco iniziale

UNIONI SALDATE

27

y

Controllo e qualifica della saldatura Esame con metodi magnetoscopici g p L’oggetto da testare è magnetizzato per cui le discontinuità trasversali al campo magnetico (difetti) determinano una deviazione delle linee di flusso del campo magnetico stesso, rilevata utilizzando polveri ferromagnetiche. Se si cosparge il pezzo con particelle magnetizzabili (mezzo rivelatore), queste saranno attirate nelle posizioni nelle quali le linee di forza passano nell nell’aria aria e si addenseranno in corrispondenza

di

una

discontinuità

interna

capace

di

provocare la perturbazione delle linee di forza. Il campo magnetico può essere ottenuto appoggiando sul pezzo i due poli di una elettrocalamita (magnetizzazione diretta).

UNIONI SALDATE

28

y

Difetti e alterazioni delle saldature

I principali difetti delle saldature, rilevabili mediante controlli superficiali o profondi a seconda che siano esterni o interni al cordone depositato, sono costituiti da: ‰ INCISIONI MARGINALI

‰ INSUFFICIENTE PENETRAZIONE AL ROVESCIO

‰ CRICCHE

ƒ a caldo ƒ a freddo

‰ EFFETTI DOVUTI AI RITIRI E ALLE TENSIONI RESIDUE

UNIONI SALDATE

29

y

Resistenza delle unioni di testa e a T a piena penetrazione

La

resistenza

di

progetto

di

una

saldatura

a

completa

penetrazione (di testa o a T) si considera pari alla resistenza del più

debole

tra

i

materiali

base

connessi

dalla

saldatura,

pp tali da avere tensioni utilizzando elettrodi e materiale d’apporto di snervamento e rottura maggiori o uguali al materiale base (elettrodi secondo UNI 5132) Sezioni resistenti: a) per σ ⊥ e τ

Aw = smin· ℓ (ℓ lunghezza del cordone)

b) per σ

Aw = Ar

(Ar area del pezzo saldato)

Indicazione delle tensioni per una saldatura ld t a piena i penetrazione t i con giunto a T

UNIONI SALDATE

Indicazione delle tensioni per una ld t a piena i penetrazione t i con saldatura giunto testa a testa

30

y

Resistenza delle unioni a cordoni d’angolo

METODO CONVENZIONALE Si basa sulla scomposizione delle forze trasmesse al cordone di saldatura in componenti agenti normalmente e parallelamente alla direzione del cordone stesso (t ⊥ e τ ). L’area di gola resistente di una saldatura a cordone d’angolo è definita come:

Aw = a ⋅ l a è l’altezza di gola del cordone costituente la saldatura ℓ è la lunghezza del cordone costituente la saldatura

Aw per la verifica va ribaltata indifferentemente su uno dei due lati del cordone

l

a

UNIONI SALDATE

31

y

Resistenza delle unioni a cordoni d’angolo

METODO CONVENZIONALE Considerando la sezione di gola in posizione ribaltata, si indicano con σ⊥ e τ⊥ tangenziale

la tensione normale e la tensione

perpendicolari

all’asse all asse

del

cordone

(dalla

scomposizione di t⊥ ).

La verifica dei cordoni d’angolo si effettua controllando che siano soddisfatte simultaneamente le due condizioni:

σ ⊥2 ,Sd + τ ⊥2 ,Sd + τ =2,Sd ≤ β 1fy σ ⊥ ,Sd + τ ⊥ ,Sd ≤ β 2 fy

UNIONI SALDATE

32

DATI Carico assiale di progetto allo SLU: NSd = 700 kN. Piatti di collegamento: 180 x 20 mm. Acciaio S235

La capacità portante dell’unione saldata testa a testa viene determinata calcolando la resistenza della sezione di progetto della parte più debole di quelle collegate (Nt,Rd , ) Nt ,Rd = N pl ,Rd =

Afy

γ M0

=

( 180 ⋅ 20 ) ⋅ 235 = 805 ,7 kN 1,05

700 kN ( = NSd ) < 805 ,7 kN ( = Nt ,Rd )

9 La verifica di resistenza risulta soddisfatta

ESERCIZIO 5

Verifica di un’unione saldata testa a testa

33

DATI C i Carico assiale i l di progetto allo SLU: NSd = 450 kN. Acciaio S355

Ribaltando la sezione di gola sul lato orizzontale: σ⊥ =

β1 = 0,70

NSd 450000 = = 225 N mm 2 2 ⋅ l ⋅ a 2 ⋅ 200 ⋅ 5

; β2 = 0,85 ⎧⎪ σ 2 = 225 < 0 ,70 ⋅ 355 = 248 ,5 ⊥ [ N / mm 2 ] ⎨ ⎪⎩σ ⊥ = 225 < 0 ,85 ⋅ 355 = 302

9 La verifica di resistenza risulta soddisfatta

ESERCIZIO 6

Verifica di un’unione saldata a cordone d’angolo

34

a1

Il momento flettente MSd,x sollecita la sezione, compresi i cordoni della saldatura, sulle cui sezioni normali si ha: σ = σz =

a1

DATI Sollecitazioni: MSd,x , TSd,y

MSd , x y Jx

Dimensioni

che non va presa in considerazione.

piattabanda:

Per il taglio TSd,y:

(b x t)

τ = τ yz =

TSd ,y ⋅ Sr J x ⋅ br

=

TSd ,y ⋅ b ⋅ t ⋅ ( y + t 2 ) J x ⋅ 2 a1

2

≤ β 1f y

2 3 ⎡ ⎛ t ⎞ ⎤ s (2 y ) ⎛ 1 ⎞ 3 J x = 2 ⎜ ⎟bt + 2 ⎢bt ⎜ y + ⎟ ⎥ + 2 ⎠ ⎦⎥ 12 ⎝ 12 ⎠ ⎣⎢ ⎝

Lato del cordone di saldatura: a1

(β1 dipendente dal tipo di acciaio)

ESERCIZIO 7

Verifica di un’unione saldata a cordone d’angolo in trave composta a I inflessa

35

y

Determinazione delle tensioni agenti sui cordoni di saldatura 2 ⎛ 150 ⋅ 300 2 260 3 ⎞ DATI ⎛ bh 2 l 3 ⎞ 2 al 3 ⎛h⎞ J x = 2 ab⎜ + = a⎜⎜ + = 8⎜ + ⎜ 12 2 6 2 6 ⎝2⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ G2= 70 kN 6 4 J x = 1104 ⋅ 10 mm

Qk= 100 kN

W sald = J x ⋅

2 1104 ⋅ 10 ⋅ 2 = = 7 ,36 ⋅ 10 6 mm 3 h 300 6

PSd ⋅ e 255 ⋅ 10 3 ⋅ 300 σ⊥ = = = 10 ,39 N mm 2 6 Wsald 7 ,36 ⋅ 10

P 255 ⋅ 10 3 τ = Sd = = 61,29 N mm 2 2 ⋅ a ⋅ l 2 ⋅ 8 ⋅ 260 y

Verifica tensionale

σ + τ ≤ β 1 ⋅ fy 2 ⊥

2

σ ⊥ ≤ β 2 ⋅ fy 2

Carico di progetto allo SLU: PSd = 255 kN e = 300 mm Acciaio S235 Dimensioni:

⎧ β 1 = 0 ,85 ⎨ ⎩β 2 = 1

2

10 ,39 + 61,29 = 62 ,16 < 0 ,85 ⋅ 235 = 199 ,75 N mm 2

10 ,39 N mm 2 < 1 ⋅ 235 = 235 N mm 2

9 La verifica di resistenza risulta soddisfatta

ESERCIZIO 8

h = 300 mm;; b = 150 mm; ℓ = 260 mm Altezza di gola: a = 8 mm

Verifica di un giunto saldato a cordoni d’angolo

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