Nota importante per gli esperti: Questo è un testo didattico d’archivio, non una specifica di progettazione attuale, un calcolo statico o istruzioni di produzione e assemblaggio. Il dimensionamento e l’esecuzione delle strutture in acciaio devono seguire le normative e gli standard vigenti, il progetto di un ingegnere autorizzato, la documentazione del produttore, il controllo dei materiali e dei giunti saldati o meccanici, nonché le misure di sicurezza prescritte.
La progettazione e la costruzione delle strutture in acciaio non fanno parte dell’attuale offerta pubblica di Savo Kusić. Il focus della produzione odierna è costituito da finestre in legno, finestre in legno-alluminio e porte su misura.
Nelle costruzioni in acciaio sono presenti aste, travi, vasi, supporti superficiali, ecc. composti da profili validi. Le connessioni devono collegare i singoli profili in modo tale da formare parti strutturali che agiscono come una singola unità. Ciò si ottiene solo se le connessioni possono trasferire in modo sicuro le sollecitazioni che si verificano tra le singole parti. Quando nel collegamento tra le due parti è presente solo pressione, la sollecitazione viene trasferita per contatto diretto tra i mezzi di collegamento e l’elemento. Oltre ai collegamenti fissi, esistono anche collegamenti mobili che consentono determinati movimenti (giunti, spine centrali, estrattori, cuscinetti, ecc.).
Rivetti
Sui rivetti si diranno solo le nozioni di base, perché oggi non sono quasi più in uso: sono stati sostituiti dalle viti. Si tratta di tappi, simili a chiodi, che vengono posizionati in aperture presenti nelle parti da unire e poi rivettati. I rivetti grezzi (fig. 1) sono realizzati in acciaio tondo laminato. Nel caso delle costruzioni in acciaio, i rivetti sono rivettati con una luce rossa brillante. Durante la rivettatura, la testa grezza del rivetto esistente è ben supportata con uno strumento adatto. La testa terminale viene modellata utilizzando un martello, per lo più azionato pneumaticamente, solo dopo che il collo del rivetto è stato completamente inserito. Per la qualità della rivettatura è molto importante che il collo del rivetto riempia completamente le aperture. Il diametro del rivetto è 1mm inferiore al diametro del foro, il collo del rivetto deve essere compattato mediante pressione o punzoni prima che la testa terminale prenda forma.
Fig. 1 - a) Rivetto grezzo; b) Rivetto con testa semicircolare; c) Rivetto a testa svasata; d) Rivetto con testa semicircolare per caldaie
Sollecitazione e resistenza dei singoli rivetti (statici)
Connessioni a taglio (fig. 2) costituiscono il campo di applicazione più importante dei rivetti nelle strutture in acciaio. In base al numero di sezioni caricate a taglio del collo del rivetto, si distinguono le connessioni monopezzo, due pezzi e multipezzo (fig. 3). Con il collegamento mostrato in fig. 4 (connessione a doppio taglio) c’è uno stato di tensione simmetrico.
Fig. 2
Fig. 3 - Connessione monopezzo e due pezzi
Le pressioni tra la porta e l’involucro dei fori dipendono dallo spessore dei rivetti e dalle dimensioni delle parti unite; la loro distribuzione è data dalla fig. 4a. Per il calcolo pratico è stata assunta una distribuzione uniforme della tensione sullo spessore della lamiera (fig. 4b). La distribuzione delle sollecitazioni attorno alla circonferenza del collo del rivetto è riportata in fig. 4c. Per il dimensionamento si calcola con una distribuzione uniforme sul diametro secondo fig. 4d. Il valore medio di σlm è la tensione attraverso l’inviluppo del foro.
Fig. 4 - Tensioni per inviluppo del foro; a) ec) reali; b) ed) ipotesi di calcolo abituali
Calcolo normale dei rivetti
La resistenza al taglio dipende principalmente dal materiale del rivetto. Quando si valutano i risultati del test, è necessario tenere presente che il materiale dei rivetti è diverso da quello con cui sono unite le lamiere e che la resistenza del materiale dei rivetti aumenta mediante la rivettatura.
La resistenza a compressione per inviluppo del foro, come valore di carico più alto, non è espressa così chiaramente come la resistenza a taglio. Quando la distanza e dall’estremità del telo non è eccessiva, i rivetti lo strappano; La Fig. 5 mostra le immagini di ripartizione. Lo sforzo di schiacciamento lungo l’inviluppo dei fori, necessario per il taglio delle estremità delle lamiere, può essere pari a e < 2,5d prikazati obrascem σlB = σB e/d. Širina b je bez primetnog uticaja na jačinu gnječenja po omotaču rupe, σB je jačina na kidanje spojenih limova.
Fig. 5 - Tipi di fratture
Regole storiche per i rivetti
Spaziatura rivetti. La spaziatura dei rivetti e (interasse) è limitata verso il basso a causa della facilità della rivettatura, dei picchi di sollecitazione e della riduzione della resistenza del foro. La distanza massima dei rivetti è limitata, pertanto i connettori non devono essere aperti per il rischio di ruggine, né le lamiere devono essere piegate sotto pressione. La distanza maggiore dipende dallo spessore della lamiera t. Le normali spaziature dei rivetti per ponti ferroviari e altre strutture in acciaio differiscono entro certi limiti. La distanza dall’estremità è e1 ed è nella direzione della forza. La distanza dall’estremità e2 è perpendicolare alla direzione dell’azione della forza.
Posizione rivettatura. I rivetti sono per lo più disposti secondo schemi di rivetti regolari e posizionati in linea retta uno dietro l’altro. Per sezioni più larghe sono necessarie più file di rivetti (fig. 6), per cui è necessario seguire la tabella 1. Per rivetti strutturali interni di tiranti larghi, può essere aumentato fino a raddoppiare i valori della tabella 1.
Fig. 6
Fig. 7 - Esempio di rivetti per acciaio profilato
Viti e tasselli
Le viti sono quasi sempre utilizzate nelle costruzioni dove è necessario proteggere la connessione. I bulloni realizzati in materiale di alta qualità dovrebbero trasmettere le forze per attrito, mentre la resistenza al taglio e le sollecitazioni di compressione sul guscio del tassello non contribuiscono in modo significativo. Nelle strutture in acciaio vengono utilizzate viti con filettatura metrica. Le regole per l’applicazione delle viti corrispondono a quelle per rivetti con lo stesso diametro del foro d. Tuttavia, la distanza più piccola non deve essere inferiore a e = 3,5d, preferibilmente 4d. Altre distanze, radici e misure lineari sono le stesse dei rivetti. I bulloni devono essere maggiormente distanziati tra loro rispetto ai rivetti, a causa della maggiore necessità di spazio per i dadi e la chiave per bulloni.
Per le strutture in acciaio, vengono considerate principalmente le seguenti forme:
Bulloni esagonali grezzi: hanno dado esagonale e rondella Diametro della filettatura d = da 10 a 33 mm con diametri del foro d1 = da 11 a 34 mm. Queste viti sono lavorate solo nelle filettature, quindi lasciare uno spazio compreso tra 0,5 e 2 mm tra il corpo e il foro. È necessario prestare attenzione con forze maggiori, poiché le connessioni con viti spesso mostrano deformazioni significative.
Fig. 8 - Vite
Screws: le loro dimensioni corrispondono alle viti esagonali grezze, ma hanno un corpo lavorato con precisione cilindrica in modo da riempire bene il foro. Le viti montate sostituiscono quelle grezze quando è necessario trasmettere forze maggiori o quando i movimenti nelle connessioni devono rimanere entro limiti ridotti.
Piastre di supporto: le viti vengono applicate con piastre di supporto. Lo spessore della placca dipende dalla dimensione della vite utilizzata.
Markings: i contrassegni, le dimensioni dei fori e delle viti sono riportati nella seguente tabella:
Fig. 9 - Segni delle viti
Sollecitazione statica delle singole viti
Connessioni a taglio: lo stato tensionale nelle connessioni bullonate è simile a quello nelle connessioni rivettate. In fase di dimensionamento si calcola con i valori medi dello sforzo di taglio τm e della pressione sull’involucro del foro σlm. È noto che la pressione sulla camicia del foro aumenta notevolmente quando i filetti entrano nel foro, cosa che è quindi da evitare.
La resistenza all’attrito nei normali collegamenti con viti è inferiore rispetto ai raccordi rivettati, perché quando si serrano i dadi si possono ottenere solo forze di serraggio relativamente piccole. Stringere troppo danneggerà le filettature. Si riferisce alle viti di alto valore che rendono cruciale per il loro comportamento la resistenza all’attrito nelle connessioni.
La resistenza al taglio dei tappi cilindrici montati è uguale a quella dei rivetti. Un test di rottura statico non può, in circostanze normali, determinare alcuna differenza tra tappi e rivetti montati in termini di resistenza alla compressione per inviluppo del foro. Durante il carico a fatica, la resistenza di attrito proporzionalmente inferiore è la causa di un comportamento significativamente diverso delle connessioni con viti.
Le viti grezze hanno una resistenza inferiore nelle connessioni caricate a taglio fino a 20% a causa dello spazio tra il foro e il corpo della vite. Per questo motivo le sollecitazioni ammissibili per le viti grezze sono inferiori rispetto a quelle montate. Per il dimensionamento è necessario prendere il diametro effettivo del corpo d.
Tappi per giunti
I tappi per giunti forniscono una connessione resistente alla tensione e alla pressione, dove gli elementi collegati possono essere ruotati. Applicazione ai giunti di supporti Gerber, cinghie sospese di ponti sospesi a catena, collegamenti di aste tese sotto forma di giunti, ecc. Griglie con collegamenti in nodi al giunto, le cosiddette. I ponti con tappi non si costruiscono quasi più. Le elevate forze di attrito che si verificano sui tappi ne impediscono il movimento, mentre la rotazione reciproca si ottiene solo con momenti maggiori.
Fig. 10 - Tappi, a) tappo con vite; b) sughero con spacco; c) spina di un ponte sospeso
Lo stato di tensione nella spina è per lo più simile a quello delle connessioni rivettate. I tappi vengono quindi dimensionati in base allo sforzo di taglio medio τm e allo sforzo di compressione medio per inviluppo di foro σlm. Tuttavia, poiché le spine devono essere facilmente ruotate, la pellicola viene prelevata di meno. Le sollecitazioni di flessione nei tasselli sono per lo più insignificanti, ma possono raggiungere valori significativi quando le sezioni unite sono altamente concentrate.
Per ogni oggetto reale vengono utilizzati i metodi di calcolo attuali, i dettagli comuni prescritti e la documentazione di progetto di un esperto autorizzato. Questo testo è conservato come risorsa educativa storica.