UNIONI BULLONATE

1 PDF Lezioni sul sito: Ing. Felice Carlo PonzoChiodatureLechiodaturesipossonodist inguereindiversitipologie:inbaseall'appl icazione-acaldo:ilchiodovieneriscaldatof inoa900 C, ;(attritotralesuperfici).--afreddo:ilchi odo messonell'alloggiamentoeribadito,cos latrazione modesta,(resistenzaatagliodeigambideichi odi).Questosecondometodo pi usatoperlelamiere, 'unionedeilembi- BULLONATEI bulloni sono organi di unione costituiti da:-Vite, con testa per lo pi esagonale e gambo completamente o parzialmente filettato (fig. a);-Dado, anch esso di forma per lo pi esagonale (fig. b);-Rondelle di forma per lo pi circolare (fig. c).Classificazione dei bullonidres= (dn+ dm)/2 diametro della sezione = d /4 area della parte non filettata del d res/4 area resistente della parte passo della diametro nominale del diametro del diametro dei bulloniTabella desunta dalla UNI dei bulloni-Iforidevonoaverediametrougualeaq uellodelbullonemaggioratoalmassimodi1mm, perbullonisinoa20mmdidiametro,edi1, , possibileadottare accoppiamentidiprecisione incuiilgiocoforo-bullonenondovr superare0,3mmperbullonisinoa20mmdidiamet roe0.

2 Lunghezza ottimale della parte non filettata pari allo spessore delle piastre da fori potranno essere realizzati mediante trapanatura o dei bulloniCaratteristiche meccaniche Coefficienti di sicurezza per la verifica delle UNIONI bullonatePosizione dei foriStatodiautotensioniprodottedalserrag gio:-Pretrazionedelbullone precompressionedellepiastre-Torsionedelb ullone attritopiastrabulloneBeneficiderivantida llaprecompressionedellepiastre:-Eliminaz ionedegliscorrimentitralepiastre(deforma zioneglobale)-Eliminazionedeldistaccopia stra-piastra(corrosione)La curva (1) si riferisce ad una trazione pura, mentre la curva (2) ad una trazione + oSIdT2/1= Lo sforzo assiale medio;Lo sforzo tangenziale massimo;Si pu definire la condizione limite di resistenza : ==+=Controllo del serraggio:1) Rigoroso, tramite l utilizzo di una chiave dinamometrica;2) Classico, tramite il controllo della rotazione del dado, basato sul numero dei giri.

3 SerraggioMETODO RIGOROSOIl momento torcente da applicare vale: cpsFdkM, =conFp,c= ftb AresgM7I valori di Mse Fp,csono indicati nella seguente CLASSICO-Si serra a mano o con una chiave a percussione il dado fino a quando si sono poste a contatto le lamiere interposte fra testa e d poi una rotazione al dado compresa fra 90 e 120 con tolleranza di 60 in pi .SerraggioA riguardo della resistenza si possono distinguere le UNIONI in:-Unioniincuiilbullone ognuno di questi tipi di unione si deve distinguere la resistenza nei riguardi:-dellostatolimitediservizio; dell unione bullonata1 ,fdelcaricochecorrispondealsuperamentode ll :Bruscoscorrimentodellagiunzioneincorris pondenzadelcaricoesternoFV FV, :Loscorrimento proporzionalealcarico,evidenziandoilcomp ortamentoelasticodell , a taglioCambiandoilpreserraggiodelbulloneo iltrattamentosuperficialedellelamiereaco ntatto:-CambiailvaloredelcaricoFV,fpercu iavvieneloscorrimentodell , a taglioPer limitare la deformabilit delle giunzioni di una struttura necessario calcolare il valore di progetto della resistenza per attrito della ,,McpRdsFnF =Dove:n ilnumerodisuperficiacontatto.

4 Fp,c ilvaloredell azioneassialeconseguenteilserraggio ilcoefficientediattritodellesuperficipar ia: UNIONI a taglio: stato limite di servizioSe si vuole contare su coefficienti di attrito > , si devono eseguire opportuni controlli sperimentali sulla efficienza della giunzione mediante prove su almeno 5 provini a taglio: stato limite di servizioQuindi con Fs,Rdpari a 0,15 mm si ha:cpRdsFF,,4/= Dei5provini:-4devonoessereprovatisecondo valorinormalidiaccrescimentodelcarico(10 20kN/min);-1deveesseresottopostoadunapro vadilungadurata(caricoparial90%dellamedi adiquellidenotantiloscorrimentodeiprimi4 provini,elasciatocaricatoper3ore).Lo relativo alla media dei dieci valori cos misurati deve essere minore dell 8%.

5 UNIONI a taglio: stato limite di servizioSe fallisce la prova a lunga durata:Definitaladurata tSdellavitadiprogettodellastruttura,sipo trannointerrompereleprovealtempotipercui latangenteallacurvasperimentalepassaperi lpuntodefinitodaunaascissat=log tSeunordinata L= esempio le curve sperimentali dei provini 1 e 2 sono soddisfacenti, quella del provino 3 non accettabile. UNIONI a taglio: stato limite di servizioSonopossibiliiseguentimeccanismi dicollasso:-rotturapertagliodelbullone(a )-rotturaperrifollamentodellalamiera(b)- rotturapertagliodellalamiera(c)-rotturap ertrazionedellalamiera(d) UNIONI a taglio: stato limite ultimoRottura per taglio del bullone2, = UNIONI a taglio: stato limite ultimo2, =2, =Per bulloni di classe , e bulloni di classe e tutte le classi di resistenzaQuando il piano di taglio interessa la parte non filettata della vite: Quando il piano di taglio interessa la parte filettata della vite: Rottura per rifollamentodella lamiera distribuzione reale.

6 -in campo elastico (c)-in campo elasto-plastico (d)-distribuzione di progetto (e) riferita ad un valore normale a taglio: stato limite ultimoIndicando tmin(il minore fra t3 e t1 + t2), la resistenza di progetto per rifollamentodelle piastre di coprigiunto pu essere valutata secondo la formula:2,MtkRdbtdfkF =Rottura per rifollamentodella lamiera UNIONI a taglio: stato limite ultimoftk la resistenza a rottura del materiale della piastra collegata;d il diametro nominale del gambo del bullone; t1t3t2 Valore della resistenza a rottura della sezione netta Anetin corrispondenza dei fori:2, =dove:Ftk= resistenza a trazione di progetto delle piastre;Anet= tmin(b- ) = area della sezione a taglio: stato limite ultimoRottura per trazione della lamiera Nel caso che vi siano pi bulloni la scelta della sezione critica deve esser fatta sulla base delle resistenze a collasso per trazione e taglio della piastra, in funzione delle possibili linee di rottura (a).

7 La sezione critica della piastra illustrata in figura b, quella caratterizzata dal valore minimo di area fra 2L1+ 2L2; 2L1+ 2L3+ L4; 2L1+ 2L3+ a taglio: stato limite ultimoRottura per trazione della lamiera Leunioneatrazionetipichesiritrovanoogniq ualvoltasivuoleripristinarelacontinuit consideri l unione costituita da due elementi giuntati con un unico bullone e sollecitati da una forza esterna a trazione-all agirediFNlosforzodelgambodelbullonesiinc rementadiunaliquotaX(leggeroallungamento delbullone),diconseguenza,larisultantedi compressionedellalamierasiriducediunaqua ntit Y;-conY<NSlepartirestanoancoraincontatto el allungamento L1delbullonecoincideconladecompressione :11/kXL= 22/kYL= a trazioneLa rigidezza del bullone vale:resEALEALkkK2112111111+=+=1210kk -AeAressonoleareedellasezionedelgamboedi quellaresistente; rigidezza delle piastre vale:tEAkeff/2=Aeff= area convenzionale della zona soggetta a compressione con diffusione a 45 ;t = spessore della piastra.

8 (sperimentale) UNIONI a trazioneK11K12L1L2 Quindi, per l equilibrio del bullone deve risultare:NFYX=+Per la congruenza deve essere:2121//kYkXLL== = 11//112 NNFkkFX +=Risulta pertanto:NFkkY1110)/111(12 + =L incremento X dello sforzo di trazione nel gambo, corrisponde quindi a non pi del 10% dello sforzo di trazione esterno a trazioneNelprimodiagramma rappresentatoillegamecheintercorrefrailc aricoesternoapplicatoFNel allungamentodelbullone L,nelsecondoquellointercorrentefraFNel a trazioneIlcompletodistaccodell unionenon maipossibile,nerisultaquindiche:-Np= (conNs=Fp,c)rappresentaillimitesuperiore dellaforzaassegnabilealbulloneprimadeldi staccodell , Daunpuntodivistacostruttivo,sidevonoadop erarebulloniadaltaresistenza( , ) a trazione: stato limite di servizioResistenzadiprogettodell unionebullonatasoggettaatrazionesemplice :2, =dove:ftb ilvalorecaratteristicodellaresistenzadel materialedelbullone;Ares l M2 legatoaduefenomeni:-Ilpericolodiunarottu radelbulloneperdistaccodellatesta.

9 A trazione: stato limite ultimoUnioni a trazione: stato limite ultimoLaresistenzacomplessivadellasingol aunioneatrazione perci datada: resistenza al punzonamentodella piastra collegata2, =dove:ftk ilvalorecaratteristicodellaresistenzaaro tturadelpiatto;dm ilminimotraildiametrodeldadoequellomedio dellatestadelbullone;tp lospessoredelpiatto.()RdtRdpFB,,;minUnio ni a taglio e trazione: stato limite ultimoNelcasodipresenzacombinataditrazio neetagliosipu ,,,, +RdtEdtRdVEdVFFFF1,, RdtEdtFFConlalimitazione:Leunionibullona tepossonoesseresollecitateinduemodidiver si:-Sollecitazioneditaglioetorsioneagent inelpianodellelamiere(a).-Sollecitazioni assialieflettentiagentiinpianiparallelia lgambodeibulloni(b).

10 Effetti delle caratteristiche di (a);-Siconsideralacomponentetagliantesud divisainpartiugualiagentisuibulloniconla stessadirezione(b);-Siconsiderailmomento torcentesuddivisoinforzeagentisuibulloni indirezioneperpendicolarealsegmentocheun isceilbullonealbaricentroedientit proporzionaleaquestadistanza(c);Sollecit azioni di taglio e torsioneL ipotesi che i bulloni lavorino tutti a contatto con le piastre; distribuzione degli sforzi nei bulloni nell ipotesi di lamiere e bulloni elastici a perfetto contatto e si esclude ogni gioco foro-bullone Sollecitazioni di taglio e torsioneGrazieproprioalgiocoforo-bullone invecepi aderenteallarealt equiripartirelaforzaesternafratuttiibull oniapattocheilgiuntononsiatroppolungoLac omponentetaglianterisulta:VVnnFV =Con:-nilnumerodibullonipresentinelgiunt o.