Strutture in acciaio: unioni bullonate e richiami normativi

Corso di Consolidamento degli Edifici T - Modulo 1

Corso di laurea in Ingegneria Edile
ALMA MATER STUDIORUM Università di Bologna - Campus di Ravenna
Strutture in acciaio
UNIONI BULLONATE
RICHIAMI NORMATIVI
Docente: ing. Giacomo Bernagozzi
giacomo.bernagozzi2@unibo.it
https://www.unibo.it/sitoweb/giacomo.bernagozzi2/UNIONI BULLONATE

Caratteristiche Meccaniche delle Viti

Caratteristiche meccaniche delle viti in funzione della
classe di appartenenza
Tab. 11.3.XIII.b di NTC 2018

f.
yb : tensione di snervamento
fn : tensione di rottura
tb
2RICHIAMO MTA

Tensioni Ammissibili delle Viti

UNIONI BULLONATE
Tensioni ammissibili in funzione della classe della vite
Prospetto 4-IIIb di CNR 10011/97

f
k,N
è assunto pari al minore dei due valori f,
k,N
= 0,7 f. (f
k,N
= 0,6 f, per viti di classe
6.8.) e fk,N = fy essendo ft ed fy le tensioni di rottura e di snervamento secondo
UNI 3740.
Ob,adm, Tb,adm tensioni ammissibili a trazione ed a taglio
3

Serraggio dei Bulloni

Indicazioni NTC 2018 sul Serraggio

UNIONI BULLONATE
SERRAGGIO DEI BULLONI
Indicazioni di NTC 2018
Par. 4.2.8.1.1 di NTC 2018
«Nelle unioni con bulloni ad alta resistenza delle classi 8.8 e 10.9, precaricati con
serraggio controllato, per giunzioni ad attrito, le viti, i dadi e le rondelle devono
essere forniti dal medesimo produttore. Il momento di serraggio M per tali
unioni è pari a:»
M = k d Fp,c = k d 0,7 Ares ftbk
dove
d : diametro nominale della vite
Ares : area resistente della vite
ftbk : resistenza a rottura del materiale della vite
k
: fattore caratteristico del bullone
4

Richiamo CNR 10011/97 sul Serraggio

UNIONI BULLONATE
SERRAGGIO DEI BULLONI
Richiamo alle indicazioni della CNR 10011/97
(cfr. par. 4.1.3 di CNR 10011/97)
"I bulloni di ogni classe devono essere adeguatamente serrati. É consigliabile
applicare un serraggio tale da provocare una forza di trazione N. nel gambo
della vite pari a:
Ns = 0,8 fk,N Ares
essendo Ans l'area della sezione resistente della vite.
La coppia di serraggio Ts necessaria per indurre la forza normale Ns risulta, per
filettatura a passo grosso:
Ts = 0,2 Ns d
essendo d il diametro nominale di filettatura del bullone".
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Dimensioni e Posizioni dei Fori

Dimensioni dei Fori NTC 2018

UNIONI BULLONATE
Dimensioni dei fori
Par. 4.2.8.1.1 di NTC 2018
«I fori devono avere diametro uguale a quello del bullone maggiorato
al massimo di 1 mm, per bulloni sino a 20 mm di diametro,
e di 1,5 mm per bulloni di diametro maggiore di 20 mm.»
6

Posizioni dei Fori NTC 2018 e CNR 10011/97

UNIONI BULLONATE
Posizioni dei fori
Indicazioni di NTC 2018
Par. 4.2.8.1.1 di NTC 2018
«La posizione dei fori per le unioni bullonate o chiodate deve rispettare le
limitazioni presentate nella Tab. 4.2.XVIII, che fa riferimento agli schemi di
unione riportati nella Fig. 4.2.5.»
Richiamo alle indicazioni della CNR 10011/97
cfr. par. 5.3.3 "Interasse e distanza dai margini" della CNR 10011/97
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Unioni Bullonate Soggette a Taglio

Resistenza di Progetto a Taglio NTC 2018

UNIONI BULLONATE SOGGETTE A TAGLIO
MSL
Par. 4.2.8.1.1 di NTC 2018
Fv,Rd:
resistenza di progetto a taglio del bullone (per ogni piano di taglio)
" se il piano di taglio interessa la parte filettata della vite
Fv,Rd =
0,6 ftbk Ares
YM2
Fy,Rd =
0,5 ftbk Ares
YM2
bulloni classe 4.6, 5.6 e 8.8
bulloni classe 6.8 e 10.9
con
YM2 = 1,25
ftbk
: resistenza a rottura del materiale impiegato per realizzare il bullone
Ares : area resistente della vite
" se il piano di taglio interessa il gambo non filettato della vite
Fv,Rd =
YM2
0,6 ftbk A
bulloni - tutte le classi di resistenza
con
A
: area nominale del gambo della vite
8RICHIAMO MTA

Sforzo Medio a Taglio CNR 10011/97

UNIONI BULLONATE SOGGETTE A TAGLIO
Par. 5.3.4.1 di CNR 10011/97
«Per bulloni sollecitati ad azione tagliante V, lo sforzo medio risulta
V
=
A
V
=
Ares
se il gambo è a contatto con le piastre di giunto
se la parte filettata è a contatto con le piastre di giunto
essendo A l'area nominale del gambo e Ares quella resistente."
VERIFICA
T ≤ Tb,adm
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Resistenza a Rifollamento NTC 2018

UNIONI BULLONATE SOGGETTE A TAGLIO
MSL
Par. 4.2.8.1.1 di NTC 2018
Fb,Rd:
resistenza di progetto a rifollamento del piatto dell'unione bullonata
Fb.Rd
=
kaftk d t
YM2
dove
YM2 = 1,25
d : diametro nominale del gambo del bullone
t
: spessore della piastra collegata
ftk
: resistenza caratteristica a rottura del materiale della piastra collegata
a : coefficiente che dipende dalla geometria dell'unione
e dalle resistenze dei materiali
k : coefficiente che dipende dalla geometria dell'unione
10RICHIAMO MTA

Verifiche a Rifollamento CNR 10011/97

UNIONI BULLONATE SOGGETTE A TAGLIO
cfr. par. 5.3.6 Verifiche a rifollamento [CNR 10011/97]
La pressione sul contorno del foro, riferita alla proiezione diametrale della superficie
cilindrica del bullone, deve risultare
Grif Sa os
essendo:
a = -
a
d
e comunque da assumersi non superiore a 2,5
tensione ammissibile dell'acciaio della piastra
a
distanza dell'asse del foro dal bordo libero in direzione della forza
(cfr. par. 5.3.3 di CNR 10011/97)
d
diametro nominale del bullone
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Unioni Bullonate Soggette a Trazione

Resistenza di Progetto a Trazione NTC 2018

UNIONI BULLONATE SOGGETTE A TRAZIONE
MSL
Par. 4.2.8.1.1 di NTC 2018
Ft.Rd:
resistenza di progetto a trazione del bullone
Ft.Rd
=
0,9 ftbk Ares
YM2
dove
YM2 = 1,25
ftbk : resistenza a rottura del materiale impiegato per realizzare il bullone
Ares : area resistente della vite
12RICHIAMO MTA

Tensione Media a Trazione CNR 10011/97

UNIONI BULLONATE SOGGETTE A TRAZIONE
Par. 5.3.4.2 di CNR 10011/97
«Per bulloni sollecitati a trazione da una forza N, la tensione media risulta in ogni caso
= =
Ares
N
La tensione massima deve essere valutata mettendo in conto anche gli effetti leva e le
eventuali flessioni parassite.
Ove non si proceda alla valutazione dell'effetto leva e di eventuali flessioni parassite, le
tensioni di trazione o devono essere incrementate del 25 %. »
VERIFICA
o ≤ Ob,adm
13MSL

Verifica a Punzonamento NTC 2018

UNIONI BULLONATE SOGGETTE A TRAZIONE
Par. 4.2.8.1.1 di NTC 2018
«Inoltre, nelle unioni bullonate soggette a trazione è necessario verificare la
piastra a punzonamento»
Bp,Rd : resistenza di progetto a punzonamento del piatto
B
p,Rd
=
0,6 1 dm tp ftk
YM2
dove
YM2 = 1,25
dm
: minimo tra il diametro del dado e il diametro medio della testa del bullone
tp
: spessore del piatto
ftk
: tensione di rottura dell'acciaio del piatto
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Unioni Bullonate Soggette a Taglio e Trazione

Formula di Interazione Lineare NTC 2018

UNIONI BULLONATE SOGGETTE A TAGLIO E TRAZIONE
MSL
Par. 4.2.8.1.1 di NTC 2018
«La resistenza di progetto complessiva della singola unione a taglio è perciò data da
min (Fy,Rd; Fb.Rd), mentre la resistenza di progetto della singola unione a trazione è
ottenuta come min (B
·
F
t,Rd).
p,Rd›
Nel caso di presenza combinata di trazione e taglio si può adottare la formula di
interazione lineare:
Fv.Ed
+
1,4 Ft,Rd
Ft.Ed
Fv,Rd
con la limitazione
Ft.Ed
Ft.Rd
≤ 1
≤ 1
dove con Fyrd ed F
v,Ed
t, Ed
„Ed si sono indicate rispettivamente le sollecitazioni di taglio e di
trazione agenti sull'unione; per brevità, le resistenze a taglio ed a trazione dell'unione
sono state indicate con F.
ed F
v,Rd
t,Rd. »
15RICHIAMO MTA

Verifica con Sforzi Normali e di Taglio CNR 10011/97

UNIONI BULLONATE SOGGETTE A TAGLIO E TRAZIONE
Par. 5.3.4.3 di CNR 10011/97
«Nel caso di presenza contemporanea di sforzi normali e di taglio deve risultare»
τ
Tb,adm
2
+
Ob,adm
0
2
≤ 1
essendo
T
: tensione tangenziale media agente sul bullone
o : tensione normale media agente sul bullone
Tb,adm
Ob,adm
tensioni ammissibili (crf. par. 4.1.3 e prospetto 4-IIIb di CNR 10011/97)
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Unioni a Taglio per Attrito con Bulloni ad Alta Resistenza

Resistenza di Progetto allo Scorrimento NTC 2018

UNIONI A TAGLIO PER ATTRITO CON BULLONI
AD ALTA RESISTENZA
MSL
Par. 4.2.8.1.1 di NTC 2018
«Nei giunti con bulloni ad alta resistenza "precaricati" la resistenza ad attrito dipende
dalle modalità di preparazione delle superfici a contatto, dalle modalità di esecuzione e
dal gioco foro-bullone. In via semplificativa la resistenza di progetto allo scorrimento di
un bullone ad attrito si calcolerà assumendo una forza di precarico pari al 70% della
resistenza ultima a trazione del bullone. Il valore della forza di "precarico" da assumere
nelle unioni progettate ad attrito, per lo stato limite di servizio oppure per lo stato limite
ultimo è pari quindi a»
Fp,Cd =
0,7 ftbk Ares
YM7
dove
Ares : area resistente della vite del bullone
ftbk
: resistenza a rottura del materiale della vite
YM7 =
1,0
con serraggio controllato
1,10
con serraggio non controllato
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Resistenza allo Scorrimento Fs.Rd NTC 2018

UNIONI A TAGLIO PER ATTRITO CON BULLONI
AD ALTA RESISTENZA
MSL
Par. 4.2.8.1.1 di NTC 2018
«La resistenza di progetto allo scorrimento F
di un bullone di classe 8.8 o 10.9
s, Rd
precaricato può essere assunta pari a:»
Fs.Rd
=
n p Fp,Cd
YM3
dove
n : numero delle superfici di attrito
u : coefficiente di attrito
p,Cd
: forza di precarico del bullone
che, in caso di serraggio controllato, può essere assunta pari a 0,7 ftbk Ares
invece che pari a 0,7 ftbk Ares /YM7
YM3
1,25
per SLU
1,10
per SLE
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Forza Trasmissibile per Attrito CNR 10011/97

Richiamo alle indicazioni della CNR 10011/97
UNIONI A TAGLIO PER ATTRITO CON BULLONI AD ALTA RESISTENZA
Par. 4.2 "Limiti di deformabilità"
Par. 4.2.2 "Scorrimento delle unioni"
Par. 4.2.2.2
«La forza Vfo trasmissibile per attrito da ciascun bullone per ogni piano di contatto
tra gli elementi da collegare, è espressa dalla relazione:»
Vfo =
YJ
p Ns
dove
Yf : coefficiente di riduzione nei confronti dello slittamento pari a 1,25
u : coefficiente di attrito
Ns : forza di trazione nel gambo delle viti conseguente il serraggio
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Verifiche ad Attrito CNR 10011/97

Richiamo alle indicazioni della CNR 10011/97
UNIONI A TAGLIO PER ATTRITO CON BULLONI AD ALTA RESISTENZA
Par. 5 «Verifica di resistenza dei collegamenti»
Par. 5.3 "Unioni bullonate"
Par. 5.3.7 "Verifiche ad attrito"
«Per esigenze particolari della costruzione, può talvolta essere imposto che
la giunzione non scorra neppure in condizioni ultime. In questo caso si dovrà
verificare che:»
V ≤
1,5
tensioni ammissibili
20