UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI BERGAMO Facoltà di Ingegneria COSTRUZIONE DI MACCHINE Prof. Sergio Baragetti CALCOLO DELLE UNIONI BULLONATE: VERIFICHE SECONDO IL METODO DELLE TENSIONI AMMISSIBILI (SOLO TAGLIO) E AGLI STATI LIMITE AMMISSIBILI (SOLO TAGLIO) E AGLI STATI LIMITE RIFERIMENTI NORMATIVI E BIBLIOGRAFIA: • BARAGETTI S., TERRANOVA A., PROGETTO E CALCOLO DISISTEMI MECCANICI, HOEPLI • BALLIO G., MAZZOLANI F.M., STRUTTURE IN ACCIAIO, HOEPLI • CNR‐UNI 10011 • Eurocodice 3 (UNI EN 1993) • DM 14 gennaio 2008, Norme Tecniche 1 COSTRUZIONE DIMACCHINE -Prof. Sergio Baragetti
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI BERGAMOFacoltà di Ingegneria
COSTRUZIONE DI MACCHINEProf. Sergio Baragetti
CALCOLO DELLE UNIONI BULLONATE:VERIFICHE SECONDO IL METODO DELLE TENSIONI AMMISSIBILI (SOLO TAGLIO) E AGLI STATI LIMITEAMMISSIBILI (SOLO TAGLIO) E AGLI STATI LIMITE
RIFERIMENTI NORMATIVI E BIBLIOGRAFIA:• BARAGETTI S., TERRANOVA A., PROGETTO E CALCOLO DI SISTEMI MECCANICI, HOEPLI• BALLIO G., MAZZOLANI F.M., STRUTTURE IN ACCIAIO, HOEPLI• CNR‐UNI 10011• Eurocodice 3 (UNI EN 1993)• DM 14 gennaio 2008, Norme Tecniche
1COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
CALCOLO DI UNIONI BULLONATE: METODI DI VERIFICA
TENSIONI AMMISSIBILI
• E’ un metodo di verifica strutturale di
tipo deterministico (considera i valori
medi delle grandezze)
• Utilizza leggi costitutive σ - ε lineari
• Verifica sezioni critiche eseguita
STATI LIMITE
• E’ un metodo di verifica strutturale di
tipo semiprobabilistico (distribuzione
probabilistica e utilizzo di coefficienti
parziali di sicurezza e di combinazione)
• Leggi costitutive lineari o non lineari
2COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
• Verifica sezioni critiche eseguita
rispetto alle tensioni massime, ad
esempio:
σmax < σamm
τmax < τamm
• Rif.: [CNR-UNI 10011]
• Leggi costitutive lineari o non lineari
(superamento dello snervamento e
ridistribuzione delle tensioni)
• Verifica di ogni sezione della struttura:
Rd > Ed
• Rif.: [Normativa Tecnica DM 14.01.08;
UNI EN 1990-1999 (Eurocodici)]
UNIONI BULLONATE: CLASSIFICAZIONE BULLONI
BulloneRosetta
Dado e controdadoRosetta elastica
(Grower)
[UNI EN ISO 898-1:2001]
Normativa Tecnica DM 14/01/08
CNR‐UNI 10011
3COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
Normali AR
[UNI 3740]
CNR‐UNI 10011
ACCIAI PER STRUTTURE METALLICHE: Normativa Tecnica DM 14.01.2008
4COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
UNIONI BULLONATE: CALCOLO
1. METODO DELLE TENSIONI AMMISSIBILI (SOLO A TAGLIO)
5COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
UNIONI BULLONATE A TAGLIO: COMPORTAMENTO
1. METODO DELLE TENSIONI AMMISSIBILI (SOLO A TAGLIO)
6COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
UNIONI BULLONATE A TAGLIO: IPOTESI PER IL CALCOLO
1. METODO DELLE TENSIONI AMMISSIBILI (SOLO A TAGLIO)
7COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
I) VERIFICA DELLE VITI A TAGLIO
1. METODO DELLE TENSIONI AMMISSIBILI (SOLO A TAGLIO)
8COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
1. METODO DELLE TENSIONI AMMISSIBILI (SOLO A TAGLIO)
I) VERIFICA DELLE VITI A TAGLIO (2)
9COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
II) VERIFICA ELEMENTI INDEBOLITI DAI FORI
1. METODO DELLE TENSIONI AMMISSIBILI (SOLO A TAGLIO)
10COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
III) VERIFICA A RIFOLLAMENTO DEGLI ELEMENTI CONNESSI (PIASTRE)
1. METODO DELLE TENSIONI AMMISSIBILI (SOLO A TAGLIO)
11COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
IV) DISPOSIZIONI COSTRUTTIVE
1. METODO DELLE TENSIONI AMMISSIBILI (SOLO A TAGLIO)
12COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
UNIONI BULLONATE: CALCOLO
2. VERIFICHE AGLI STATI LIMITE
Riferimenti normativi:
• Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al DM 14.01.2008
• Eurocodice 3: UNI EN 1993
Unioni con bulloni:
1. Non precaricati: si possono impiegare viti di tutte le classi (da 4.6 a 10.9)
2. Precaricati: si devono impiegare bulloni ad alta resistenza (8.8, 10.9)
Unioni sottoposte a taglio e/o trazione
13COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
2. VERIFICHE AGLI STATI LIMITE
DISPOSIZIONI COSTRUTTIVE SECONDO LE NORME TECNICHE (DM 14.01.2008)
14COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
Fv,Ed = forza scambiata tra vite e piastra sul piano di taglio considerato
Fv,Rd = resistenza di calcolo al taglio per la vite considerata
Rd,vEd,v FF ≤
γ⋅
8.8) 5.6, 4.6, classi (bulloni Af.
M
restb
2
60
2. VERIFICHE AGLI STATI LIMITE: BULLONI NON PRECARICATI
I) VERIFICA DELLE VITI A TAGLIO
15COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
ftb = resistenza a rottura del materiale impiegato per realizzare il bullone
γM2 = coefficiente di sicurezza = 1.25
Ares = sezione resistente della parte filettata della vite
A = sezione resistente della parte non filettata della vite
γ⋅γ⋅=
vite) della filettata non parte la interessa taglio di piano il (se Af.
10.9) 6.8, classi (bulloni Af.
F
M
tb
M
restb
M
Rd,v
2
2
2
60
50
NEd = forza di trazione agente sull’elemento strutturale (azione assiale di calcolo)
Nt,Rd = resistenza di calcolo a trazione dell’elemento
N = resistenza plastica della sezione lorda dell’elemento (senza depurarla dai fori)
II) VERIFICA A TRAZIONE DEGLI ELEMENTI CONNESSI (PIASTRE)
( )
γ⋅⋅
γ⋅
==≤20
90
M
tknet
M
yk
Rd,uRd,plRd,tEd
fA. ;
fAminN ;NminNN
2. VERIFICHE AGLI STATI LIMITE: BULLONI NON PRECARICATI
16COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
Npl,Rd = resistenza plastica della sezione lorda dell’elemento (senza depurarla dai fori)
Nu,Rd = resistenza a rottura della sezione netta dell’elemento (depurandola dai fori)
A = area della sezione resistente lorda dell’elemento
Anet = area della sezione resistente netta dell’elemento
fyk = carico di snervamento del materiale di cui è costituito l’elemento
ftk = resistenza a rottura del materiale di cui è costituito l’elemento
γM0 = coefficiente di sicurezza = 1.05
γM2 = coefficiente di sicurezza = 1.25
Fv,Ed = forza scambiata tra vite e piastra considerata
Fb,Rd = resistenza di calcolo a rifollamento della piastra dell’unione considerata
f = resistenza a rottura del materiale della piastra
2M
tkRd,bEd,v
tdfkFF
γ⋅⋅⋅α⋅=≤
III) VERIFICA A RIFOLLAMENTO DEGLI ELEMENTI CONNESSI
2. VERIFICHE AGLI STATI LIMITE: BULLONI NON PRECARICATI
17COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
ftk = resistenza a rottura del materiale della piastra
γM2 = coefficiente di sicurezza = 1.25
t = spessore della piastra; d = diametro nominale della vite
α = min {e1/(3d0); ftb/ftk; 1} per bulloni di bordo nella direzione del carico applicato
α = min {p1/(3d0) – 0.25 ; ftb/ftk; 1} per bulloni interni nella direzione del carico applicato
k = min {2.8 e2/d0– 1.7; 2.5} per bulloni di bordo nella direzione perpendicolare al carico
k = min {1.4 p2/d0– 1.7; 2.5} per bulloni interni nella direzione perpendicolare al carico
d0 = d+1 mm con d ≤ 14 mm; d+2 mm con 16 mm ≤ d ≤ 24 mm; d+3 mm con d ≥ 27 mm
Ft,Ed = forza di trazione agente sul bullone
Ft,Rd = resistenza di calcolo a trazione del bullone
A = area della sezione di nocciolo della vite
IV) VERIFICA A TRAZIONE DEI BULLONI
2
90
M
tbresRd,tEd,t
fA.FF
γ⋅⋅=≤
2. VERIFICHE AGLI STATI LIMITE: BULLONI NON PRECARICATI
18COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
Ares = area della sezione di nocciolo della vite
ftb = resistenza a rottura del materiale della vite
γM2 = coefficiente di sicurezza = 1.25
Ft,Ed = forza di trazione applicata alla vite
2
60
M
tkpm
Rd,pEd,t
ftd.BF
γ⋅⋅⋅π⋅
=≤
IV) VERIFICA A PUNZONAMENTO DEGLI ELEMENTI CONNESSI (PIASTRE)
2. VERIFICHE AGLI STATI LIMITE: BULLONI NON PRECARICATI
19COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
Ft,Ed = forza di trazione applicata alla vite
Bp,Rd = resistenza a punzonamento del piatto collegato
ftk = resistenza a rottura del materiale della piastra
γM2 = coefficiente di sicurezza = 1.25
tp = spessore della piastra
dm = minimo tra il diametro del dado e il diametro medio della testa del bullone
V) VERIFICA DEI BULLONI CON STATO DI SOLLECITAZIONE COMPOSTO
1
141
≤
≤⋅
+
Rd,t
Ed,t
Rd,t
Ed,t
Rd,v
Ed,v
F
F con
F.
F
F
F
2. VERIFICHE AGLI STATI LIMITE: BULLONI NON PRECARICATI
20COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
Ft,Ed = forza di trazione agente sulla vite
Fv,Ed = forza di taglio agente sulla vite
Ft,Rd = resistenza a trazione della vite
Fv,Rd = resistenza a taglio della vite
Rd,tF
UNIONI A TAGLIO PER ATTRITO CON BULLONI AD ALTA RESISTENZA: RESISTENZA DI CALCOLO ALLO SCORRIMENTO
n = numero delle superfici di attrito
3M
Cd,p
Rd,sSd,s
FnFF
γ⋅µ⋅
=≤
2. VERIFICHE AGLI STATI LIMITE: BULLONI PRECARICATI
21COSTRUZIONE DI MACCHINE - Prof. Sergio Baragetti
n = numero delle superfici di attrito
μ = coefficiente di attrito tra le piastre a contatto nelle unioni precaricate: pari a 0.45 quando le
giunzioni sono sabbiate al metallo bianco e protette sino al serraggio dei bulloni, pari a 0.30 in
tutti gli altri casi
Fp,Cd = forza di precarico del bullone: pari a 0.7 ftb Ares in caso di serraggio controllato, altrimenti
pari a 0.7 ftb Ares/γM7
γM3 = coefficiente di sicurezza = 1.25 (stati limite ultimi)