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Bulloni e connessioni bullonate

Gli elementi strutturali in acciaio sono collegati tra loro per mezzo di elementi di riempimento o connettori che potrebbero essere sezioni angolari, piastre o anche canali flangiati paralleli (PFC). Queste sono alcune delle configurazioni comuni adottate nei cantieri, soprattutto quando vengono utilizzati principalmente bulloni o collegamenti bullonati. D'altro canto, per connessioni saldate, i membri sono talvolta collegati direttamente tra loro senza elementi di riempimento o connettori intermedi. In questo articolo, ci concentreremo sui bulloni (testa esagonale e svasata) e alcune delle comuni connessioni bullonate utilizzate.

Bulloni esagonali e svasati

 

 

 

 

 

Istituto americano di costruzioni in acciaio (AISC)

L'AISC utilizza principalmente unità inglesi (cioè, pollice, libbre) sebbene sia supportata e disponibile anche la controparte SI. Una cosa da notare è che le dimensioni nel sistema inglese sono solitamente in incrementi di un quarto di pollice (⅛”) che potrebbero non corrispondere esattamente a quelli del SI.

Confronto del diametro del bullone

½”
⅝” M16
¾” M20
⅞” M22
1” M24
1 ⅛” M27
1 ¼” M30
1 ⅜”
1 ½” M36

Bulloni ad alta resistenza

Le specifiche per i materiali dei bulloni sono trattate nell'American Society for Testing and Materials (ASTM) che sono principalmente classificati in due gruppi – Girone A e B:

Gruppo A — ASTM A325, A325M, F1852, A354 Grado aC, e A449

Girone B — ASTM A490, A490M, F2280, e A354 Grado BD

Oltre a differenze e punti di forza e altre proprietà, questi gruppi hanno requisiti diversi per il precarico minimo a seconda dei loro diametri.

 

Eurocodice 3 (Allegato nazionale del Regno Unito)

L'Eurocodice è interamente nelle unità SI e come tale, i bulloni sono indicati in millimetri (mm) con taglia preceduta da “M”, per esempio. M16 significa bullone di 16 mm di diametro.

M12
M16
M20
M24
M30

Classi di bulloni – Resistenza alla trazione

I bulloni Eurocodice sono classificati in base ai loro carichi di rottura approssimativi, per esempio, Classe 4.6 significherebbe 4 X 6 X 10 = 240 MPa mentre Classe 8.8 circa ha 640 MPa come resistenza alla trazione e così via. però, nel calcolo delle effettive resistenze dei bulloni, le capacità effettive sono influenzate dal “precarico” (o pretesa in termini di AISC) tensione che in certi casi, può aumentare la capacità di carico del bullone se viene applicata la giusta quantità di tensione.

4.6 M5 – M36
4.8 M1.6 – M16
5.8 M5 – M24
8.8 M1.6 – M36
9.8 M1.6 – M16
10 9 M5 – M36
12 9 M1.6 – M36

 

Note sui bulloni esagonali e svasati

Le differenze di geometria dei bulloni esagonali e svasati hanno effetti principalmente sulla capacità portante che può essere evidente a causa di tali differenze. (vedere la figura sotto dal Manuale AISC 14a edn, Figura. 7-10)

figura 1. Spessore effettivo nel cuscinetto di un bullone a testa svasata

 

Specifiche di connessione e fori per bulloni

Le connessioni bullonate possono essere specificate come serrate a fondo, precaricato o slip-critical. Queste condizioni giocano un ruolo importante in considerazione del tipo di fori per bulloni utilizzati nella connessione. Questi tipi sono indicati come standard (normale, per uno), sovradimensionato o scanalato (corto o lungo) e vengono adottati in base alle specifiche di connessione. Per esempio, Le specifiche RCSC delineano i requisiti per condizioni aderente. però, se la connessione è progettata per determinate condizioni oltre a quella aderente, tale condizione deve essere chiaramente identificata nei disegni (vale a dire. Requisiti di precarico AISC o EN).

inoltre, le connessioni critiche per lo scorrimento sono importanti nella progettazione di cuscinetti in cui è necessario prevenire gli slittamenti. conseguentemente, diversi fattori vengono applicati nel calcolo della resistenza allo scivolamento anche in base ai tipi di foro. Nella maggior parte dei casi però, standard (normale) i fori dei bulloni vengono adottati insieme a un livello specifico di pretensione (precarico).

Bolted Angle Connection (Shear Connection)

figura 2. Angolo imbullonato – un tipo di connessione a taglio

 

Collegamenti imbullonati

Connessioni bullonate, in generale, può essere utilizzato in entrambi i connettori a piastra di taglio come le piastre web, magliette, angoli del nastro e del sedile e nelle connessioni di momento (rigido, completamente trattenuto) che comunemente usano riempitivo, continuità e piastre di giunzione. L'uso di bulloni richiede l'aggiunta di un connettore intermedio o di un elemento di collegamento come quelli menzionati.

Bolted Flange Plate (Moment Connection)
figura 3.
Connessione piastra flangiata imbullonata

 

In teoria, ci sono molti modi per impostare una combinazione di configurazioni di connessione. però, per ragioni pratiche, vale a dire. costruibilità e fabbricazione, alcuni tipi di connessione sono più favoriti di altri e quindi più ampiamente adottati. Ecco alcuni dei tipi di connessione comuni che coinvolgono i bulloni insieme alle loro brevi descrizioni:

 

cesoia (Semplice) Connessioni

  1. Piatto singolo/doppio (Tab o Pinna) – usa la piastra(S) per collegare un'anima di trave con l'elemento di supporto (trave o colonna); un lato richiede solitamente una saldatura sul bordo della piastra mentre i bulloni vengono utilizzati per il collegamento (in grembo) al nastro del fascio
  2. Angolo singolo / doppio – simile ai piatti, gli angoli possono essere collegati allo stesso modo sebbene sia possibile utilizzare bulloni interamente su entrambi i lati della connessione
  3. Angolo del sedile – Come suggerisce il nome, una sezione angolare viene utilizzata per sostenere le flange (o appartamenti/muri per sezioni chiuse) dei membri supportati (per esempio. flange della trave) dove potrebbe "sedersi". I bulloni possono essere interamente utilizzati in questo tipo di connessione

Momento (Trattenuto) Connessioni

  1. Piastre flangiate – in combinazione con una specifica connessione a taglio, le piastre flangiate sono impiegate per fornire continuità alle flange intelaiate a colonne di telai momento-resistenti o più in generale nelle giunzioni degli elementi.
  2. Collare e piastre passanti – questo tipo di connessione si trova in HSS (RHS o CHS) colonne che fanno parte di un sistema a telaio resistente a momento. La differenza principale è che attraverso le piastre tagliano "attraverso" la colonna mentre vengono inserite le piastre del colletto, molto simile a "indossato" dalla colonna come un colletto su una camicia. Entrambi sono costosi tipi di connessione da fabbricare a causa della complessità della connessione.

 

Riferimenti:

[1] Istituto americano di costruzioni in acciaio (AISC). (2016). Specifiche per edifici in acciaio strutturale. Chicago, IL 60601-6204

[2] Istituto americano di costruzioni in acciaio (AISC). (2011). Manuale di costruzione in acciaio. 14esimo ed. Chicago, IL 60601-6204

[3] The Steel Construction Institute e The British Constructional Steelwork Association. (2014). Giunti in costruzioni in acciaio Giunti semplici all'Eurocodice 3. Ascot SL5 7QN; Londra SW1A 2ES, UK

[4] The Steel Construction Institute e The British Constructional Steelwork Association. (2014). Giunti nelle costruzioni in acciaio Giunti resistenti ai momenti dell'Eurocodice 3. Ascot SL5 7QN; Londra SW1A 2ES, UK

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