5. UNIONI SALDATE - Corsi di Laurea a Distanza
5. UNIONI SALDATE - Corsi di Laurea a Distanza
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<strong>5.</strong> <strong>UNIONI</strong> <strong>SALDATE</strong><br />
Il collegamento per saldatura si basa sul principio <strong>di</strong> creare la continuità tra due pezzi da unire me<strong>di</strong>ante fusione.<br />
Vantaggi:<br />
- minor costo rispetto alla bullonatura<br />
- strutture più monolitiche e continue<br />
- semplicità e minor ingombro dell’unione<br />
- minor peso della struttura<br />
Svantaggi:<br />
- maestranze più specializzate<br />
- necessità <strong>di</strong> controlli in superficie e in profon<strong>di</strong>tà<br />
- apporto <strong>di</strong> calore con conseguenti stati <strong>di</strong> coazione<br />
- possibile presenza <strong>di</strong> cricche<br />
Per la <strong>di</strong>fficoltà della loro esecuzione in opera le istruzioni CNR consigliano <strong>di</strong> stu<strong>di</strong>are il progetto in modo tale da<br />
limitare la loro realizzazione al <strong>di</strong> fuori delle officine e da evitare la concentrazione <strong>di</strong> saldature in zone ristrette.<br />
Nella saldatura “ossiacetilenica” la fusione del materiale è prodotto dalla combustione dell’acetilene (C2H2) con<br />
l’ossigeno (temperatura della fiamma 3100°).<br />
Il materiale <strong>di</strong> apporto per il collegamento è formato da una bacchetta metallica che viene fusa assieme al materiale<br />
base. E’ il primo proce<strong>di</strong>mento industriale, oggi in <strong>di</strong>suso.<br />
Il metodo maggiormente utilizzato in tutte le applicazioni delle strutture in acciaio è la “saldatura ad arco”.<br />
Fig. 1.5<br />
La sorgente termica è costituita dall’arco elettrico che, scoccando tra l’elettrodo, manovrato dal saldatore me<strong>di</strong>ante<br />
la pinza porta-elettro<strong>di</strong>, ed il materiale base, sviluppa il calore che provoca la rapida fusione sia del materiale <strong>di</strong> base<br />
che dell’elettrodo.<br />
L’elettrodo è costituito da una bacchetta cilindrica (lunga 350-450 mm) con un rivestimento la cui fusione genera tra<br />
l’altro del gas per la protezione della zona in cui scocca l’arco e del bagno.<br />
Il materiale <strong>di</strong> rivestimento dell’elettrodo, <strong>di</strong> peso specifico minore, tende a galleggiare sul cordone <strong>di</strong> saldatura ed<br />
ha la funzione <strong>di</strong> ridurre l’ossidazione e la rapi<strong>di</strong>tà <strong>di</strong> raffreddamento.<br />
In funzione dei componenti del rivestimento si hanno elettro<strong>di</strong> “basici”, “aci<strong>di</strong>” e “cellulosici” da impiegarsi per<br />
varie con<strong>di</strong>zioni (UNI 5132).<br />
Durante una passata <strong>di</strong> saldatura, la profon<strong>di</strong>tà dello strato fuso si chiama “penetrazione della saldatura”. Per ogni<br />
passata è necessario rimuovere lo strato <strong>di</strong> scoria.<br />
Il materiale <strong>di</strong> apporto ha in genere una composizione un po’ <strong>di</strong>versa dal materiale base e nella zona fusa i due<br />
materiali sono mescolati tra loro.<br />
Unioni chiodate e bullonate 1
Fig. 2.5<br />
<strong>5.</strong>1 Difetti della saldatura<br />
Le <strong>di</strong>verse passate producono cicli termici con elevata velocità <strong>di</strong> raffreddamento, che portano ad effetti simili alla<br />
tempera con zone ad elevata durezza che possono originare delle cricche a freddo. Le cricche a freddo possono essere<br />
ridotte preriscaldando il materiale base.<br />
Altra causa <strong>di</strong> cricche è dovuta alla presenza <strong>di</strong> impurezze nella zona fusa.<br />
Fig. 3.5<br />
Oltre alle cricche altri <strong>di</strong>fetti sono le “soffiature” (inclusioni <strong>di</strong> gas all’interno del cordone), cavità localizzate,<br />
mancanze <strong>di</strong> penetrazione e <strong>di</strong> fusione al vertice degli smussi e al cuore.<br />
Fig. 4.5<br />
Il mezzo più comune per rilevare i <strong>di</strong>fetti interni <strong>di</strong> una saldatura è l’esame ra<strong>di</strong>ografico con raggi X o raggi gamma (i<br />
<strong>di</strong>fetti appaiono come macchie più scure)<br />
Altri meto<strong>di</strong> <strong>di</strong> esame sono gli ultrasuoni (riflessione delle onde), l’esame magnetoscopico (crea un campo magnetico e<br />
impiega polveri magnetizzabili), liqui<strong>di</strong> penetranti (penetrano nelle cricche e vengono evidenziate da un liquido<br />
rivelatore successivamente applicato dopo un’accurata pulizia).<br />
Il raffreddamento produce altri fenomeni:<br />
- la deformazione dei pezzi saldati<br />
- l’insorgere <strong>di</strong> stati <strong>di</strong> tensione dovuti alle deformazioni termiche impe<strong>di</strong>te (tensioni residue)<br />
Unioni chiodate e bullonate 2
Fig. <strong>5.</strong>5<br />
<strong>5.</strong>2 Classificazione delle saldature<br />
Le saldature si classificano in funzione:<br />
- della posizione (fig. 6.5a)<br />
• saldature in piano<br />
• saldature frontali<br />
• saldature in verticale<br />
• saldature sopratesta (quando le passate sono effettuate su un piano sopra la testa dell’operatore)<br />
- della posizione reciproca dei pezzi (fig. 6.5b)<br />
- nei giunti testa a testa le smussature devono creare un vano accessibile su tutto lo spessore, le saldature si <strong>di</strong>stinguono<br />
in funzione della preparazione dei lembi (fig. 6.5 c)<br />
- della sezione finale del cordone (fig. 6.5 e)<br />
• piana<br />
• concava<br />
• convessa<br />
- della <strong>di</strong>rezione delle forze agenti (fig. 6.5 f)<br />
• laterali<br />
• frontali<br />
• obliqui<br />
Unioni chiodate e bullonate 3
Fig. 7.5<br />
Fig. 6.5<br />
Esistono due classi <strong>di</strong> qualità per le saldature:<br />
- saldature <strong>di</strong> I classe: i giunti devono essere eseguiti con particolare accortezza e in grado <strong>di</strong> sod<strong>di</strong>sfare ai controlli<br />
ra<strong>di</strong>ografici richiesti dalla UNI 7278<br />
- giunti <strong>di</strong> II classe: sod<strong>di</strong>sfano con<strong>di</strong>zioni meno severe (UNI 7278)<br />
In ogni caso è richiesta l’eliminazione <strong>di</strong> ogni <strong>di</strong>fetto al vertice prima <strong>di</strong> effettuare passate successive.<br />
I giunti a completa penetrazione realizzano la effettiva continuità tra le parti collegate.<br />
I cordoni frontali, laterali e d’angolo determinano una deviazione e una concentrazione delle isostatiche che<br />
costituiscono punti <strong>di</strong> innesco per le rotture a fatica.<br />
Unioni chiodate e bullonate 4
Fig. 8.5<br />
<strong>5.</strong>3 Calcolo della resistenza delle saldature<br />
Ai fini delle verifiche <strong>di</strong> resistenza le Norme fanno riferimento a due categorie:<br />
- giunti a completa penetrazione<br />
- giunti con cordoni d’angolo<br />
Fig. 9.5<br />
Unioni chiodate e bullonate 5
<strong>5.</strong>3.1 Giunti testa a testa od a T a completa penetrazione<br />
Per sollecitazioni composte deve risultare:<br />
σ<br />
id<br />
Fig. 10.5<br />
2<br />
2<br />
= σ ⊥ + σ // −σ<br />
⊥ σ // + 3τ<br />
dove:<br />
σ ⊥ è la tensione <strong>di</strong> trazione o compressione normale alla sezione longitu<strong>di</strong>nale della saldatura<br />
σ // è la tensione <strong>di</strong> trazione o compressione parallela all’asse della saldatura<br />
τ è la tensione tangenziale nella sezione longitu<strong>di</strong>nale della saldatura.<br />
<strong>5.</strong>3.2 Giunti a cordoni d’angolo<br />
Per il calcolo delle tensioni derivanti da azioni <strong>di</strong> trazione o compressione normali all’asse della saldatura o<br />
da azioni <strong>di</strong> taglio secondo detto asse, deve essere considerata come sezione resistente la sezione <strong>di</strong> gola del<br />
cordone <strong>di</strong> saldatura; ai fini del calcolo essa ha come lunghezza L quella intera del cordone, purchè questo<br />
non abbia estremità palesemente mancanti o <strong>di</strong>fettose, e come larghezza a l’altezza del triangolo iscritto<br />
nella sezione trasversale del cordone (fig. 11. 5)<br />
Eventuali tensioni σ// <strong>di</strong> tazione o <strong>di</strong> compressione presenti nella sezione trasversale del cordone, inteso<br />
come parte della sezione resistente della membratura, non devono essere prese in considerazione ai fini della<br />
verifica del cordone stesso.<br />
Unioni chiodate e bullonate 6<br />
2<br />
≤<br />
fd (I classe)<br />
0.85 fd (II classe)
Fig. 11.5<br />
Il calcolo convenzionale delle tensioni deve essere eseguito ribaltando su uno dei lati del cordone la sezione<br />
<strong>di</strong> gola. La tensione risultante dalle azioni esterne sulla sezione <strong>di</strong> gola deve essere scomposta secondo tre<br />
<strong>di</strong>rezioni ortogonali nelle componenti <strong>di</strong> modulo τ ⊥ , σ ⊥ , τ // come in<strong>di</strong>cato in Fig. 12.<strong>5.</strong><br />
Per la verifica i valori assoluti delle componenti <strong>di</strong> tensione<br />
seguenti limitazioni allo stato limiye ultimo:<br />
τ<br />
2 2<br />
⊥ + σ ⊥<br />
τ<br />
+ σ ⊥<br />
<strong>5.</strong>4 Unioni per contatto<br />
⊥<br />
+ τ<br />
≤<br />
2<br />
//<br />
≤<br />
Fig. 12.5<br />
τ<br />
⊥ ⊥<br />
, σ e τ<br />
0,85 fd per l’acciaio Fe 360<br />
0,70 fd per l’acciaio Fe 430 ed Fe 510<br />
fd per l’acciaio Fe 360<br />
0,85 fd per l’acciaio Fe 430 ed Fe 510<br />
Unioni chiodate e bullonate 7<br />
//<br />
devono sod<strong>di</strong>sfare le<br />
E’ ammesso l’impiego <strong>di</strong> unioni per contatto nel caso <strong>di</strong> membrature semplicemente compresse, purchè, con<br />
adeguata lavorazione meccanica, venga ssicurato il combaciamento delle superfici del giunto.
<strong>5.</strong>5 Effetti delle sollecitazioni<br />
<strong>5.</strong><strong>5.</strong>1 Sollecitazione <strong>di</strong> trazione<br />
Le sollecitazioni si calcolano in modo <strong>di</strong>verso a seconda del tipo <strong>di</strong> saldatura:<br />
- cordoni laterali<br />
F 1 F<br />
τ // = =<br />
2 2La<br />
4La<br />
- cordoni frontali<br />
F<br />
σ┴ = τ┴ =<br />
2La<br />
- cordoni inclinati:<br />
F è scomposto in N e V: N = F senθ ; V = F cosθ<br />
Se la sezione <strong>di</strong> gola viene ribaltata nel piano verticale si ha:<br />
N<br />
σ┴ = La<br />
2<br />
- combinazione <strong>di</strong> cordoni d’angolo frontali e laterali: i cordoni frontali possono risultare meno duttili <strong>di</strong><br />
quelli laterali, pertanto non è sempre lecito sommare i loro contributi. La sperimentazione <strong>di</strong>mostra che la<br />
resistenza globale è minore della somma delle resistenze dei vari cordoni frontali e laterali. E’ prudenziale<br />
quin<strong>di</strong> affidare l’intero carico a uno solo dei due tipi <strong>di</strong> cordone. Se ciò non è possibile è opportuno che sia<br />
rispettata la con<strong>di</strong>zione: (Ballio)<br />
Unioni chiodate e bullonate 8<br />
// = τ<br />
∑ L ≤ 60a<br />
dove L è la lunghezza dei vari cordoni ed a l’altezza <strong>di</strong> gola<br />
V<br />
2La<br />
Fig. 13.5<br />
Fig. 14.5
Fig.1<strong>5.</strong>5<br />
<strong>5.</strong><strong>5.</strong>2 Sollecitazione <strong>di</strong> flessione e taglio<br />
Anche qui ci sono <strong>di</strong>versi casi a seconda del tipo <strong>di</strong> saldatura:<br />
- cordone frontale e longitu<strong>di</strong>nale<br />
V = F M = FL<br />
M M 3FL<br />
σ┴max = = =<br />
2<br />
W 1 2<br />
ah × 2<br />
ah<br />
6<br />
Per il taglio non si tiene conto della <strong>di</strong>stribuzione reale delle τ, ma viene considerata uniformemente <strong>di</strong>stribuita nella<br />
sezione <strong>di</strong> gola:<br />
F<br />
//<br />
2ah<br />
= τ<br />
- cordoni frontali trasversali:<br />
questo collegamento ha scarsa capacità <strong>di</strong> sopportare sforzi <strong>di</strong> taglio (fig. 17.5):<br />
FL<br />
M = a×b×h×σ┴ σ┴ =<br />
abh<br />
per il taglio si ha:<br />
F<br />
τ┴ =<br />
2ba<br />
Fig. 16.5<br />
Unioni chiodate e bullonate 9
- combinazione <strong>di</strong> cordoni frontali, longitu<strong>di</strong>nali e trasversali:<br />
si prenda come esempio un collegamento <strong>di</strong> una trave ad I con una colonna (fig. 18.5). Si assume che lo sforzo <strong>di</strong><br />
taglio sia sopportato dai cordoni dell’anima (τ// = cost) e che il momento sia assorbito dai cordoni sia delle ali che<br />
dell’anima (è anche possibile affidare ai soli cordoni delle ali gli effetti del momento). Per cui si ha nei cordoni A,<br />
B, C:<br />
F<br />
τ // =<br />
2a<br />
3L3<br />
M<br />
σ┴max =<br />
W<br />
I punti più sollecitati sono i cordoni esterni delle ali “A” e le estremità dei cordoni dell’anima “C”.<br />
<strong>5.</strong><strong>5.</strong>3 Sollecitazione <strong>di</strong> torsione, flessione e taglio<br />
Metodo semplificato del “momento polare”<br />
Si ribaltano le sezioni <strong>di</strong> gola sul piano <strong>di</strong> giunzione dei pezzi, si considera come centro <strong>di</strong> rotazione il baricentro G <strong>di</strong><br />
tali sezioni ribaltate e si calcola il momento d’inerzia polare I0 rispetto a G. Per effetto della torsione la tensione<br />
tangenziale massima agisce nel punto più <strong>di</strong>stante da G e vale:<br />
Trmax<br />
τ max =<br />
I<br />
Scomponendo τmax nella <strong>di</strong>rezione parallela ed ortogonale all’asse della saldatura si ottengono τ// e τ┴.<br />
Nel caso <strong>di</strong> due cordoni paralleli si ha:<br />
Momento Torcente = L×a×τ//×(h+a)<br />
Unioni chiodate e bullonate 10<br />
0<br />
Fig. 17.5<br />
Fig. 18.5<br />
Fig. 19.5
Stu<strong>di</strong>amo i tre casi principali:<br />
- Cordoni laterali:<br />
Il momento torcente nelle saldature vale M = F×e<br />
La forza <strong>di</strong> taglio vale F<br />
- Cordoni frontali:<br />
Fe<br />
Lah<br />
// = τ τ┴<br />
Unioni chiodate e bullonate 11<br />
=<br />
F<br />
2La<br />
Fe<br />
Il momento torcente nelle saldature vale M = V×e e la relativa τ’// =<br />
zLa<br />
F<br />
La forza <strong>di</strong> taglio vale F e la relative τ’’// =<br />
2La<br />
Da cui τ// = τ’// + τ’’//<br />
- Due cordoni laterali e due frontali:<br />
Fig. 20.5<br />
Fig. 21.5<br />
Fig.22.5<br />
L’effetto del taglio è fatto assorbire dai cordoni frontali (verticali) e il momento è equilibrato dalle due coppie<br />
generate dai cordoni. Per il momento si ha:<br />
F×e = a1L1Lτ’// + a2L2hτ’//<br />
Fe<br />
τ’// =<br />
a1<br />
L1L<br />
+ a 2L<br />
2h<br />
( la τ// dovuta alla torsione è uguale nei due cordoni).
F<br />
Per il taglio si ha: τ’’// =<br />
2<br />
L1a<br />
1<br />
Quin<strong>di</strong> sui cordoni laterali (orizzontali) τ// = τ’// sul cordone frontale (verticale) più sollecitato τ// = τ’// + τ’’//<br />
Questa ripartizione ha il vantaggio <strong>di</strong> equilibrare le azioni esterne con solo τ//.<br />
Altre ripartizioni sono possibili (ad esempio facendo riferimento al metodo del momento polare).<br />
- Nel caso <strong>di</strong> tre cordoni (2 orizzontali e 1 verticale) il momento è equilibrato dai due cordoni orizzontali, il<br />
cordone verticale equilibra il taglio (il momento è calcolato rispetto al cordone verticale).<br />
- Sezioni a cassone:<br />
Se il profilo a cassone è saldato lungo tutto il perimetro le tensioni tangenziali possono essere calcolate con la<br />
formula <strong>di</strong> Bredt:<br />
M t<br />
τ // =<br />
2Aa<br />
dove A è l’area delimitata dagli assi dei cordoni <strong>di</strong> saldatura rispetto al baricentro delle saldature<br />
G<br />
Unioni chiodate e bullonate 12<br />
A<br />
a<br />
Fig. 23.5<br />
Fig. 24.5
Composizione strutturale<br />
6. COLLEGAMENTI<br />
Le giunzioni tra membrature possono essere interamente saldate o bullonate, oppure in parte saldate ed in<br />
parte bullonate. In base a ciò si può fare una prima <strong>di</strong>stinzione tra collegamenti in base alla sua reversibilità:<br />
- sistemi scioglibili: bulloni, perni<br />
- sistemi non scioglibili: chio<strong>di</strong>, saldature, adesivi<br />
Lo sforzo del progettista è quello <strong>di</strong> realizzare collegamenti semplici al fine <strong>di</strong> ridurre i dettagli costruttivi<br />
che incidono sul costo della giunzione e che non sono determinanti nel comportamento della giunzione.<br />
Dal punto <strong>di</strong> vista statico i collegamenti si <strong>di</strong>vidono in:<br />
- articolazioni: permettono spostamenti mutui tra i pezzi collegati<br />
- giunti a parziale ripristino: consentono <strong>di</strong> trasmettere da un elemento strutturale all’altro solo una parte<br />
delle componenti <strong>di</strong> sollecitazione resistenti (M, N, T, Mt) che ha l’elemento strutturale più debole<br />
- giunti a completo ripristino: permettono <strong>di</strong> trasferire da un elemento all’altro tutte le risorse <strong>di</strong> resistenza e<br />
quin<strong>di</strong> non devono essere considerati punti <strong>di</strong> debolezza<br />
Per i giunti a parziale e completo ripristino è importante valutare la “duttilità” cioè la capacità <strong>di</strong> deformarsi<br />
in campo plastico senza giungere al collasso. La duttilità del giunto con<strong>di</strong>ziona la duttilità <strong>di</strong> insieme della<br />
struttura.<br />
6.1 Articolazioni<br />
Le articolazioni si sud<strong>di</strong>vidono in:<br />
- Articolazioni a perno:<br />
Fig. 1.6<br />
a. a piatto lavorato<br />
b. a piatto rinforzato con due guance saldate<br />
c. cerniera complessa<br />
Il calcolo comporta problemi <strong>di</strong> contatto tra le superfici e lo stu<strong>di</strong>o della <strong>di</strong>ffusione degli sforzi nelle<br />
piastre.<br />
- Articolazioni per contatto: si <strong>di</strong>stinguono in due tipi:<br />
d. il contatto avviene tra superfici <strong>di</strong> cui almeno una è curva (fig. 2.6. a, b)<br />
Fig. 2.6<br />
13
Fig. 3.6<br />
e. il contatto avviene tra una piastra ed un piatto <strong>di</strong> coltello<br />
Fig. 4.6<br />
f. articolazioni in materiale sintetico:<br />
Fig. <strong>5.</strong>6<br />
Tra le piastre metalliche viene interposto uno strato <strong>di</strong> gomma (neoprene). Esso permette scorrimenti e<br />
rotazioni tra i due elementi. Per realizzare articolazioni con piccolo attrito si può impiegare uno strato <strong>di</strong><br />
teflon.<br />
Composizione strutturale<br />
14
Le pressioni <strong>di</strong> contatto, calcolate me<strong>di</strong>ante le formule <strong>di</strong> Hertz, devono risultare:<br />
- per contatto lineare σl ≤ 4 fd<br />
- per contatto puntuale σp ≤ 5,5 fd<br />
Le formule delle pressioni <strong>di</strong> contatto sono riportate nella norma CNR-UNI 10011 (<strong>5.</strong>6.2)<br />
Nel caso in cui la localizzazione della reazione d’appoggio venga ottenuta me<strong>di</strong>ante piastre piane la<br />
pressione me<strong>di</strong>a <strong>di</strong> contatto superficiale deve risultare σs ≤ 1,35 fd<br />
6.2 Giunti tesi<br />
Possono essere con saldatura a completa penetrazione (fig. 6.6.a) o con coprigiunti saldati (fig. b) o bullonati<br />
(fig. c). Nella figura d, e, f invece le giunzioni <strong>di</strong> profilati avvengono tramite fazzoletti.<br />
Fig. 6.6<br />
Gli elementi tesi possono essere collegati me<strong>di</strong>ante giunti flangiati (Fig. 7.6)<br />
Fig. 7.6<br />
I possibili meccanismi <strong>di</strong> rottura sono descritti nella Fig. 8.6.<br />
Composizione strutturale<br />
15
caso a: la flangia ha deformazioni flessionali piccole rispetto alla deformazione dei bulloni che saranno<br />
pertanto sollecitati dallo sforzo N = F/2 e la flangia dovrà sopportare il momento M2<br />
caso b, c: lo sforzo nei bulloni sarà N = F/2 + Q e la flangia sarà sollecitata dai momenti M1 ed M2.<br />
Fig. 8.6<br />
Nei collegamenti con coprigiunti tra due profilati, è opportuno <strong>di</strong>stribuire le varie unioni in modo da deviare<br />
il meno possibile il flusso delle tensioni.<br />
Esempi <strong>di</strong> profilati tesi:<br />
Fig. 9.6<br />
Particolare attenzione va posta con i profilati a L ed a C.<br />
6.3 Giunti compressi<br />
Quando i collegamenti interessano profili d’anima <strong>di</strong> sezione uguale o poco <strong>di</strong>versa i giunti sono semplici e<br />
possono essere saldati a completa penetrazione (b), bullonati (c), per contatto bullonati (d) o per contatto<br />
saldati (e).<br />
Composizione strutturale<br />
16
Fig. 10.6<br />
Se le sezioni delle membrature collegate sono <strong>di</strong> <strong>di</strong>mensioni <strong>di</strong>verse bisogna interporre una piastra <strong>di</strong><br />
adeguato spessore (proporzionale a quello degli elementi da collegare). Il giunto può così risultare saldato <strong>di</strong><br />
testa (g), con cordoni d’angolo (h), a contatto (i). In caso <strong>di</strong> variazioni <strong>di</strong> sezione importanti occorrono<br />
opportuni accorgimenti (m,n).<br />
6.4 Giunti <strong>di</strong> base<br />
Riguardano il collegamento tra acciaio e calcestruzzo, tipico è il giunto <strong>di</strong> base delle colonne. Il<br />
collegamento può essere compresso, pressoinflesso con sforzo tagliante oppure anche teso. I problemi del<br />
giunto <strong>di</strong> base sono:<br />
g. la verifica delle <strong>di</strong>mensioni geometriche in pianta della piastra<br />
h. il <strong>di</strong>mensionamento dei tirafon<strong>di</strong> <strong>di</strong> ancoraggio<br />
i. la trasmissione delle azioni taglianti<br />
6.4.1 Base<br />
La pianta <strong>di</strong> base è calcolata in funzione dello sforzo normale e del momento flettente. La sezione deve<br />
essere considerata reagente solo a compressione e si può ammettere una <strong>di</strong>stribuzione lineare delle tensioni.<br />
Composizione strutturale<br />
17
Fig. 11.6<br />
Per la resistenza del calcestruzzo si fa riferimento alle regole del cemento armato. Per la regolazione in<br />
altezza degli elementi metallici è sempre necessario lasciare una tolleranza in elevazione dell’or<strong>di</strong>ne <strong>di</strong> 5 cm<br />
che successivamente verrà riempita <strong>di</strong> malta espansiva. La piastra <strong>di</strong> base può essere irrigi<strong>di</strong>ta con<br />
costolature.<br />
Fig. 12.6<br />
Composizione strutturale<br />
18
6.4.2 Tirafon<strong>di</strong><br />
I tirafon<strong>di</strong> possono essere sud<strong>di</strong>visi in:<br />
- tirafon<strong>di</strong> annegati nel getto (a)<br />
- tirafon<strong>di</strong> ad uncino (c)<br />
- tirafon<strong>di</strong> a martello (d)<br />
Fig. 13.6<br />
6.4.3 Equilibrio del taglio<br />
Le azioni taglianti possono essere equilibrate:<br />
- me<strong>di</strong>ante tirafon<strong>di</strong>, che in questo caso devono essere verificati come bulloni<br />
- per attrito col calcestruzzo, assumendo un coefficiente <strong>di</strong> attrito dell’or<strong>di</strong>ne <strong>di</strong> µ = 0.4 (deve quin<strong>di</strong> risultare<br />
taglio <strong>di</strong>viso sforzo normale pari a 0.4)<br />
- me<strong>di</strong>ante <strong>di</strong>spositivi opportuni (ad esempio incastrando il profilo nel calcestruzzo).<br />
Composizione strutturale<br />
19
6.5 Giunti inflessi<br />
I giunti inflessi possono trovarsi in sezioni della trave oppure alle estremità. Possono essere a completo<br />
ripristino o a parziale ripristino.<br />
6.<strong>5.</strong>1 Giunti interme<strong>di</strong><br />
Fig. 14.6<br />
Nella fig. 14.6 sono riportati alcuni esempi <strong>di</strong> giunti interme<strong>di</strong>:<br />
a) giunto realizzato con cordoni <strong>di</strong> testa, è a completo ripristino sia per il momento che per il taglio<br />
b) le ali sono saldate testa a testa e l’anima è collegata con coprigiunti bullonati<br />
c) analogo a b) ma i coprigiunti sono saldati<br />
d) giunto tutto bullonato<br />
e) collegamento flangiato (può essere a completo o parziale ripristino)<br />
f) collegamento con coprigiunto bullonato nell’anima (parziale ripristino)<br />
6.<strong>5.</strong>2 Giunti <strong>di</strong> estremità<br />
Nella figura 1<strong>5.</strong>6 sono riportati alcuni esempi <strong>di</strong> giunti <strong>di</strong> estremità:<br />
a) giunto saldato ripristina completamente la resistenza flessionale e tagliante delle travi collegate<br />
b) per evitare le saldature in opera <strong>di</strong> a) si saldano alla trave principale dei “moncherini” che vengono<br />
poi collegati con giunti bullonati<br />
c) analogo a b)<br />
d) l’azione nella flangia inferiore si trasmette per contatto, mentre quella <strong>di</strong> trazione è affidata al<br />
coprigiunto bullonato, anche il taglio è affidato al coprigiunto bullonato<br />
e) a <strong>di</strong>fferenza del giunto d) il taglio non è trasferito con un collegamento d’anima, la trave appoggia su<br />
una se<strong>di</strong>a realizzata con due angolari bullonati sulla trave principale.<br />
Composizione strutturale<br />
20
Composizione strutturale<br />
Fig.1<strong>5.</strong>6<br />
21
Nella figura sono riportati altri giunti a parziale ripristino<br />
f) giunto flangiato<br />
g) attacco bullonato con squadrette realizzate con angolari (si tiene conto della sola azione tagliante). Il<br />
giunto simula una cerniera<br />
h) come il giunto g) però saldato<br />
dal giunto i) al n) sono tutte varianti, si comportano come cerniere.<br />
- Nei giunti con coprigiunto a totale ripristino flessionale il flettente deve essere sud<strong>di</strong>viso tra ali e d<br />
anima, l’anima deve assorbire il taglio<br />
- Nel caso <strong>di</strong> giunti a parziale ripristino flessionale si attribuisce ai coprigiunti delle ali tutto il flettente<br />
ed a quelli dell’anima il taglio<br />
- Nei giunti flangiati il taglio viene trasmesso da tutti i bulloni, il flettente è equilibrato dai bulloni tesi<br />
e dalla zona compressa della flangia<br />
Composizione strutturale<br />
Fig. 17.6<br />
Fig. 16.6<br />
22
6.<strong>5.</strong>3 Giunti a squadretta<br />
Sono a parziale ripristino e permettono la rotazione della trave collegata. Il calcolo del collegamento deve<br />
tenere conto delle due eccentricità e1 ed e2.<br />
Fig. 18.6<br />
I bulloni che collegano l’anima della trave secondaria alle due facce 1 delle squadrette sono soggette al taglio<br />
V = R ed al momento torcente T1 = Ve1. Questi inducono una componente verticale V1 = V/2 e una<br />
componente orizzontale H1 = Ve1/h1 che impegnano su due sezioni i bulloni con la loro risultante:<br />
Composizione strutturale<br />
2<br />
1<br />
R 1 = V + H<br />
I bulloni che collegano le facce 2 <strong>di</strong> ognuna delle squadrette all’anima della trave principale sono soggetti al<br />
taglio V/2 e al momento torcente T2 = (V/2)e2. Questi inducono una componente verticale V2 = V/4 ed una<br />
V e2<br />
orizzontale H2 = che impegnano su una sola sezione i bulloni con la loro risultante:<br />
2 h<br />
6.6 Giunti trave-colonna<br />
1<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
1<br />
R = V + H<br />
I giunti trave-colonna sono tipicamente sede <strong>di</strong> cerniere plastiche in un eventuale meccanismo <strong>di</strong> collasso<br />
della struttura.<br />
I no<strong>di</strong> possono essere:<br />
- a completo ripristino<br />
- a completo ripristino delle sole capacità flessionali<br />
- a parziale ripristino con sufficiente capacità <strong>di</strong> rotazione<br />
Nella figura 19.6 sono riportati alcuni esempi <strong>di</strong> giunti trave- colonna:<br />
a) giunto a completo ripristino, interamente saldato. Sono presenti irrigi<strong>di</strong>menti<br />
b) giunto saldato, senza irrigi<strong>di</strong>menti. Può risultare insufficiente la capacità <strong>di</strong> rotazione<br />
c) giunto flangiato con irrigi<strong>di</strong>menti<br />
d) i coprigiunti sono saldati alla colonna e bullonati alle ali delle travi. L’anima è collegata con giunti a<br />
squadretta<br />
e) la squadretta del punto d) è sostituita da un appoggio a se<strong>di</strong>a e il coprigiunto in zona compressa da<br />
un giunto per contatto<br />
f) per agevolare il trasporto si possono realizzare coprigiunti bullonati sia alla trave che alla colonna<br />
come nel caso f)<br />
2<br />
2<br />
23
6.6.1 Giunti pendolari<br />
Composizione strutturale<br />
Fig. 19.6<br />
Sono no<strong>di</strong> che possono essere assimilati a una cerniera (trasmettono momenti flettenti limitati)<br />
Fig. 20.6<br />
a) trave continua con giunti flangiati delle colonne<br />
b) attacco a squadretta<br />
c) attacco a squadretta<br />
d) attacco flangiato<br />
e) appoggio a se<strong>di</strong>a. Deve sempre essere presente la squadretta collegante l’anima o l’ala superiore della<br />
trave per prevenire il ribaltamento<br />
f) variante del giunto a se<strong>di</strong>a<br />
g) variante del giunto a se<strong>di</strong>a<br />
h) attacco trave - colonna dove convergono <strong>di</strong>agonali <strong>di</strong> controvento<br />
24
6.6.2 Possibili ce<strong>di</strong>menti della colonna<br />
a) In corrispondenza del lembo compresso l’anima può cedere per snervamento o per fenomeni <strong>di</strong><br />
instabilità locale<br />
b) in corrispondenza del lembo teso l’ala può inflettersi o l’anima può staccarsi dall’ala<br />
c) il pannello compreso tra due irrigi<strong>di</strong>menti può cedere per eccesso <strong>di</strong> taglio<br />
6.7 Travi reticolari piane<br />
Nella forma più semplice sono composte da aste corrente e aste <strong>di</strong> parete. L’adozione <strong>di</strong> coppie <strong>di</strong> profilati<br />
collegati tra <strong>di</strong> loro con imbottiture o calastrelli me<strong>di</strong>ante i fazzoletti dei no<strong>di</strong><br />
Fig. 21.6<br />
Composizione strutturale<br />
Fig. 21.6<br />
25
Tendenza attuale è quella <strong>di</strong> realizzare reticoli semplici con il minor numero <strong>di</strong> no<strong>di</strong> e preferenza per le travi<br />
con i correnti paralleli o ad andamento trapezio.<br />
Nel caso <strong>di</strong> travi reticolari semplicemente appoggiate, conviene assumere l’altezza della trave pari a 1/8 ÷<br />
1/10 della luce, al fine <strong>di</strong> limitare l’entità delle frecce. Se la trave è continua l’altezza può essere ridotta fino<br />
a 1/16 della luce.<br />
Si possono assumere le seguenti ipotesi:<br />
- le aste sono vincolate ai no<strong>di</strong> con cerniere senza attrito<br />
- le aste sono rettilinee e le loro linee d’asse passano per i centri delle cerniere<br />
- le linee baricentriche delle bullonature e delle saldature a cordone d’angolo coincidono con le linee<br />
d’asse delle aste<br />
- le forze agenti sono applicate ai no<strong>di</strong><br />
Con queste ipotesi le aste sono soggette esclusivamente a sforzo normale.<br />
E’ frequente tuttavia il caso <strong>di</strong> giunzioni in cui il baricentro degli elementi <strong>di</strong> connessione (chio<strong>di</strong> o bulloni)<br />
non si trovi sull’asse dell’asta. Nei casi in cui l’eccentricità sia elevata, bisogna tenere conto della flessione<br />
secondaria che si produce.<br />
Fig. 22.6<br />
I bulloni dovranno assorbire l’azione tagliante T1 parallela all’asse dell’asta e quella T2 = Ne congruenti<br />
p<br />
all’eccentricità e.<br />
Le prime travi reticolari saldate si <strong>di</strong>stinguevano da quelle chiodate solo per la sostituzione delle saldature ai<br />
chio<strong>di</strong>. La successiva eliminazione <strong>di</strong> elementi interme<strong>di</strong> <strong>di</strong> unione ha permesso <strong>di</strong> conseguire riduzioni <strong>di</strong><br />
peso e minori costi. Nella composizione delle aste <strong>di</strong> corrente si cerca <strong>di</strong> ottenere sviluppi laterali adeguati<br />
all’attacco delle aste <strong>di</strong> parete senza fazzoletti interme<strong>di</strong>.<br />
Fig. 23.6<br />
Di uso abbastanza corrente sono i tubi quadri e rettangolari che permettono un elevato ren<strong>di</strong>mento,<br />
determinante per il minor costo. Per i no<strong>di</strong> una volta venivano usati i fazzoletti, attualmente è preferibile<br />
l’attacco <strong>di</strong>retto me<strong>di</strong>ante saldatura.<br />
Fig. 24.6<br />
Composizione strutturale<br />
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