06-unioni saldate

Politecnico di Torino Ingegneria CivileVincenzo Ilario Carbone Teoria e progetto delle costruzioni in acciaio e composte

11-1Luca GIORDANO Teoria e Progetto delle Strutture in acciaio e composte

1DISEG

Cemento armato Unioni saldate

UNIONI SALDATEUNIONI SALDATE



2DISEG


Procedimenti di saldatura

Procedimenti autogeni

Il materiale dei pezzi da collegare partecipa per fusione, con leventuale materiale di apporto, alla realizzazione dellunione

Sono classificabili in funzione della fonte di calore e della modalit di protezione del bagno fuso: Ossiacetilenica

Arco sommerso Arco con elettrodi rivestiti Con protezione di gas ed

elettrodo fusibile / infusibile Saldature ad elettroscoria

Procedimenti eterogeni

Si ha fusione del solo materiale di apporto ad una temperatura di fusione inferiore a quella del materiale di base



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Saldatura ossiacetilenica

Procedimenti manuali

Il cannello ossiacetilenico stato per lungo tempo utilizzato come fonte di calore per la saldatura a fusione con materiale di apporto, poi sostituito quasi completamente dalla saldatura all'arco elettrico (elettrodi, fili, etc.).Lalta temperatura raggiunta circa 3100C consegue alla reazione chimica fra lacetilene C2H2 e lossigeno O2 (entrambi contenuti in bombole) con formazione di gas riducente CO e H2 che proteggono il bagno dallaria, fondono i lembi e la bacchetta del materiale di apporto.

o La fiamma neutra utilizzata in quasi tutti i casi, soprattutto se si utilizza assieme alla barretta d'apporto il relativo disossidante.

o In caso di acciaio inox o per leghe ad alto punto di fusione [senza utilizzo del disossidante] basta una regolazione carburante della fiamma per ottenere una buona scorrevolezza ed un bagno di saldatura pulito.

o La fiamma ossidante poco utilizzata: consente una maggior velocit di lavoro e un riscaldo maggiore e pi concentrato.



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Saldatura ad arco con elettrodi rivestiti

Si basa sulla formazione di un arco elettrico tra un elettrodo, manovrato mediante una pinza porta-elettrodi, ed il materiale base da saldare. Larco elettrico provoca un calore molto concentrato, che porta alla rapida fusione sia del materiale base che dellelettrodo.

Lelettrodo costituito da una bacchetta cilindrica con rivestimento la cui fusione genera dei gas per la protezione della zona darco e del bagno di saldatura.

1 - ELETTRODI BASICI 2 - ELETTRODI RUTILI3 - ELETTRODI CELLULOSICI4 - ALTRI (NEUTRI. GRAFITICI. ETC...>



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In carpenteria sono di uso comune gli elettrodi basici e quelli rutili, i cellulosici sono tipicamente impiegati per tubazioni per la loro forte penetrazione, il raffreddamento rapido della scoria e la maneggevolezza in tutte le posizioni.

Elettrodi basici hanno un bagno di saldatura pi freddo e una buona penetrazione, hanno una scoria che solidifica velocemente permettendo di operare in tutte le posizioni. Il bagno ben visibile e disossidato, ne consegue un deposito normalmente pi resistente e tenace rispetto ai rutili. Per contro sono di difficile innesco, la scoria si allontana con relativa difficolt e l'estetica del cordone non sempre eccellente.

Elettrodi rutili sono quelli maggiormente usati poich forniscono delle prestazioni accettabili dal punto di vista tecnico ed hanno una migliore maneggevolezza, un innesco migliore e una migliore estetica del deposito.

basico semibasico

rutilorutilbasico



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Criteri operativi

Smussi (cianfrini) Per un buona riuscita della saldatura indispensabile un'accurata preparazione degli smussi [un pezzo con bordi non preparati, soprattutto se di un certo spessore, non pu permettere una sufficiente penetrazione]. Lo smusso deve essere sempre effettuato, e deve essere sagomato in modo da consentire all'elettrodo di arrivare a riempirlo. La mancanza di penetrazione al vertice un possibile innesco alla rottura.

no si

smusso a V smusso a imbuto

smusso a U smusso a X

smusso a doppia USequenza delle passate

Saldando in piano si deposita la prima passata tirando l'elettrodo senza oscillare, nelle passate successive si procede con un movimento oscillatorio di ampiezza pari al massimo tre volte il diametro dellelettrodo. Nel riempimento degli smussi con passate sovrapposte necessario porre particolare attenzione alla sequenza delle passate stesse e alla scarificazione: ogni cordone deve essere pulito con la martellina e la spazzola molto accuratamente prima di procedere alle passate successive. Bisogna evitare gli accavallamenti dei cordoni sulla stessa linea per non avere inneschi di rotture.



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Esecuzione errata Esecuzione corretta

Classificazione degli elettrodi



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Saldatura con protezione di gas ed elettrodo infusibileAnche questo tipo di saldatura si basa sulla formazione di un arco elettrico. In questo caso larco si genera tra un elemento di tungsteno infusibile ed il materiale base. La protezione della zona darco viene effettuata con gas argon e il materiale di apporto avviene manualmente con l'ausilio di una barretta o automaticamente con un filo bobinato che entra nel bagno dall'esterno.

Pistola T.I.G.

Tungsten Inert Gas

Il procedimento adatto ad eseguire saldature di elevata qualit nei seguenti casi: unione di spessori sottili in acciaio inossidabile per fusione dei

lembi senza materiale di apporto o con piccole aggiunte di materiale

passata di fondo cianfrino su tutti i metalli con funzione di sostegno alle passate di riempimento - saldatura dell'alluminio

saldatura dal rame, leghe di rame, nichel e sue leghe riporti duri

poco usato in carpenteria



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Saldatura a filo

Procedimenti automatici

La saldatura a filo con protezione a gas il pi impiegato per la saldatura dei pezzi di carpenteria metallica ha lentamente ma progressivamente sostituito la tradizionale saldatura con elettrodi. L'impianto consiste in una saldatrice a corrente continua simile a quella per elettrodi con l'aggiunta di un cofano di comando che regola l'uscita continua, attraverso una torcia di saldatura, del metallo d'apporto in filo, avvolto su bobina di dimensione unificata che viene montata sul portabobina.



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Il sistema un sistema ad arco elettrico che scocca fra il filo dapporto continuo raccolto in una bobina e il materiale base; la corrente trasmessa al filo attraverso un ugello di

contatto. La protezione del bagno di saldatura dallossidazione fornita da un gas che fuoriesce

contemporaneamente al filo.

I parametri che definiscono la saldatura in funzione dello spessore dei pezzi da saldare sono la tensione di saldatura e l'intensit di corrente.

La differenza di potenziale responsabile della fusione del materiale base: a parit di intensit di corrente laumento di tensione provoca un cordone pi largo, un bagno pi caldo, un cordone pi estetico e, entro certi limiti, meno spruzzi.

L'intensit di corrente responsabile della fusione del filo di apporto: a parit di voltaggio, con maggior intensit aumenta la velocit di deposito del filo, con cordoni pi alti, bagno pi freddo, minore estetica del cordone e minore deformazione dei pezzi.

Agendo sullintensit di corrente e sulla differenza di potenziale si pu ottenere il trasferimento del materiale di apporto in tre modi diversi:

ARCO CORTO (SHORT ARC)ARCO INTERMEDIO (DROOP ARC)ARCO LUNGO (SPRAY ARCA)



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Arco corto

(Short arc)

Si saldano lamiere sottili con basso apporto di calore al pezzo. Le gocce si staccano dal filo e vanno sul pezzoIl cordone non piatto e si presenta non ben raccordato caratteristico il rumore di crepitio,

Arco lungo

(Spray arc)

Si saldano lamiere grosseIl bagno molto caldoOttima estetica del cordoneIl rumore una specie di soffio.

Arco intermedio

(Droop arc)Le caratteristiche sono intermedie fra i due precdentiIl rumore uno scoppiettio lento e regolare



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Il gas, parte integrante del processo di saldatura a filo continuo, serve a proteggere il bagno di fusione dall'ossidazione atmosferica ed l'elemento che identifica anche il procedimento.

Procedimento MIG Viene denominata saldatura MIG (Metal Inert Gas) quella che si effettua sotto protezione di gas inerte come Argon, Argon-Elio, Argon-Ossigeno.L'Argon puro, utilizzato per saldare tutti i metalli eccetto lacciaio a basso tenore di carbonio e lacciaio inox; nel primo caso si usa un gas attivo, nel secondo una miscela Argon + 2% Ossigeno facilmente reperibile, oppure miscele con piccole percentuali di CO2 che conferiscono una migliore estetica al deposito.Il gas inerte ha la caratteristica di favorire la formazione di un bagno di saldatura molto caldo, e pertanto in parte pu sopperire al preriscaldamento del gas.

Procedimento MAG Viene denominata saldatura MAG (Metal Activ Gas) quella che si effettua sotto protezione di gas attivo come il CO2.Il gas attivo si impiega per la saldatura dell'acciaio al carbonio e con speciali fili per acciaio inox animati. Il CO2 un gas protettivo molto economico, favorisce la formazione di un bagno freddo e necessita del preriscaldamento del gas (ottenuto mediante il riscaldatore che una componente dellapparecchiatura).I cordoni realizzati su acciaio al carbonio eseguite sotto protezione di CO2 solo non sono molto regolari presentando carenze estetiche, per un migliore aspetto dei cordoni depositati necessario impiegate miscele Ar-CO2, molto pi costose ma idonee a conferire un aspetto migliore.



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Saldatura ad arco sommersoLa saldatura ad arco sommerso una delle metodologie pi utilizzate per le saldature con grossi riporti. Viene eseguita in orizzontale mediante procedimento automatico utilizzando una saldatrice a corrente continua, di grandissima potenza ed impiegando fili di grosso diametro.Al posto del gas, la protezione del bagno fuso ottenuta tramite una polvere granulare, detta flusso, di composizione simile al rivestimento dell'elettrodo. Il flusso, contenuto in una tramoggia, viene fatto cadere davanti o intorno al filo in fusione in quantit tale da coprire completamente il bagno di saldatura. Il flusso eccedente viene aspirato e riciclato.Sul cordone depositato rimane la scoria lasciata dal flusso fuso dall'arco elettrico.I vantaggi di questo procedimento sono la notevole velocit di lavoro, la costanza del risultato con cordoni molto estetici. Non ci sono spruzzi e non c' irradiazione luminosa in quanto l'arco elettrico completamente coperto dal flusso.



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Saldatura ad elettroscoria

Una evoluzione del processo ad arco sommerso con nastro rappresentata dalla saldatura in elettroscoria (electroslag). In questo caso il flusso costituito da una scoria elettroconduttrice. Il processo offre vantaggi in termini di produttivit e di minore diluizione nel metallo base.

Saldatura sotto scoria fusa

La saldatura automatica sotto scoria fusa simile, per molti aspetti, alla saldatura in arco sommerso; si differenzia per il fatto che viene eseguita verticalmente, solo su grossi spessori e per la congiunzione di lembi della stessa dimensione. I due lembi da saldare vengono stretti in una specie di morsa in rame raffreddata, in modo tale da creare un pozzetto che va riempito dall'apporto di filo, la scoria fusa galleggiando protegge il bagno dall'ossidazione.



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Difetti delle saldature

Difetti di natura metallurgica / geometrica

1. Difetti di natura metallurgica

Cricche a caldo: fessure indotte da sforzi di ritiro generati dalla solidificazione di segregazioni di impurezze a temperature inferiori a quelle del metallo base



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Cricche a freddo: lelevata velocit di raffreddamento, specie nel materiale base adiacente alla saldatura, produce delle zone di elevata durezza che possono essere sedi di incrinature

Strappi lamellari: cricche nel materiale di base indotte da sforzi di trazione ortogonali al piano di laminazione (forti tensioni di ritiro, notevole spessore del materiale di base)



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Inclusioni: zone anomale contenenti sostanze diverse da quelle del materiale base e di apporto Inclusioni solide scorie inclusioni gassose gas intrappolati nel bagno di saldatura

2. Difetti di natura geometrica

Eccesso di sovrametallo: spessore eccessivo del materiale di apporto, dannoso a causa di eventuali discontinuit (fatica, urti, basse temperature)

Mancanza di penetrazione: mancanza di penetrazione del materiale fuso (zone di non completa continuit nellunione saldata)



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Disassamento dei lembi: montaggio imperfetto delle parti da unire (variazione di geometria con possibili eccentricit non considerate in fase di progetto)

3. Controlli della saldatura

Servono ad individuare la presenza di eventuali difetti

In genere sono di tipo non distruttivo in modo da non pregiudicare il funzionamento dellunione

Esame con liquidi penetranti

Liquidi a bassa tensione superficiale in grado di penetrare nelle cricche superficiali. Queste saranno evidenziate dalla successiva applicazione del liquido rilevatore



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Superficie con cricca dopo pulizia superficiale

Applicazione dei liquidi penetranti

Fase di lavaggio con acqua

Applicazione del rilevatore Indicazione della cricca



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Esame magnetoscopico

Generazione di un campo magnetico che, con lausilio di polveri magnetizzabili [o liquido contenente in sospensione particelle magnetiche],consente di individuare cricche superficiali.

Se le linee di flusso magnetico interne al pezzo incontrano una discontinuit (affiorante in superficie o prossima a questa), subiscono una deviazione, fuoriuscendo dal pezzo (flusso disperso) e provocando cos un addensamento delle particelle magnetiche, dovuto alla brusca variazione locale di permeabilit magnetica

Lesame magnetoscopico, rispetto a quello con liquidi penetranti, comporta una minore perdita di tempo nella pulizia preliminare del pezzo esaminato, pu essere eseguito anche su cordoni caratterizzati da superficie moderatamente porosa e permette di evidenziare anche le discontinuit subsuperficiali o quelle affioranti in superficie ma ostruite per la presenza di elementi non rimossi durante la preparazione preliminare

Lesame visivo con liquidi penetranti richiede una attrezzatura molto meno costosa, pu essere applicato su qualsiasi tipo di materiale, non richiede la smagnetizzazione del materiale se la magnetizzazione residua comporta problematiche per la successiva utilizzazione



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Raggi X o raggi I difetti interni (cricche, depositi, mancanza di penetrazione, ) appaiono come macchie pi scure. Queste vengono interpretate per confronto con difetti-campione

Questa tecnica eseguita sfruttando le propriet dei raggi x o di quelli , che sono onde elettromagnetiche caratterizzate da una lunghezza donda molto pi bassa rispetto a quella della luce visibile (stesso ordine di grandezza della distanza fra i reticoli cristallini di un metallo): queste onde sono in grado di penetrare in tutti i materiali (anche quelli opachi alla luce) e di propagarsi in linea retta al loro interno, subendo un progressivo assorbimento, la cui entit legata alla natura del corpo attraversato, al suo spessore e alla eventuale mancanza di omogeneit o presenza di sostanze estranee. L'onda elettromagnetica, passata attraverso l'elemento esaminato, investe una lastra fotografica sensibile a quel particolare tipo di radiazione e la impressiona, formando un'immagine caratterizzata da zone con differente densit, in corrispondenza degli eventuali difetti interni al pezzo. La variazione dell'annerimento della pellicola legata all'assorbimento che l'onda subisce attraversando il corpo.In particolare, la presenza di porosit, cricche o scorie sar evidenziata da indicazioni pi chiare, mentre inclusioni di tungsteno o rame produrranno macchie scure.



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Vantaggi

Possibilit di esecuzione con tutti i tipi di metallo Notevole facilit di interpretazione delle indicazioni Possibilit di avere una registrazione permanente dei risultati del controllo Nella maggior parte dei casi non necessaria alcuna preparazione della superficie, con conseguente

diminuzione dei tempi di esecuzione

Inconvenienti

Elevati costi dinstallazione Pericolosit delle radiazioni (misure di protezione per gli operatori con periodiche operazioni di controllo

delle dosi assorbite) Limitazione degli spessori ispezionabili (al crescere delle dimensioni aumenta anche l'energia che la

radiazione elettromagnetica deve possedere per garantire l'attraversamento del pezzo con necessit apparecchiature pi ingombranti e pesanti).

L'orientazione dei difetti sottili, e in particolar modo delle cricche, influenza notevolmente la riuscita dell'esame: se la giacitura delle discontinuit perpendicolare alla radiazione incidente, il percorso che questa compie all'interno dell'imperfezione notevolmente ridotto, e pertanto sulla radiografia non si manifesta alcuna variazione dell'annerimento, (per questo motivo, l'esame radiografico non il pi adatto alla rilevazione delle cricche, che per essere evidenziate con questa tecnica devono essere disposte in direzione praticamente parallela a quella dell'onda elettromagnetica. Lesame non distruttivo che assicura la maggiore probabilit di scoperta delle cricche quello ultrasonoro)



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Ultrasuoni

Dallo studio delle riflessioni subite dal fascio di ultrasuoni si localizza la presenza di difetti e leventuale loro gravit

Il metodo pi utilizzato quello ad impulso-eco (tecnica per riflessione) e si basa sull'emissione di onde uItrasonore da parte di una piccola sonda (trasduttore) posta a contatto con la superficie del pezzo esaminato (in corrispondenza del metallo base): il fascio di ultrasuoni "entra" nel materiale, si propaga nel interno con velocit costante, e se incontra un ostacolo viene da questo riflesso, ritornando con la medesima velocit verso la sonda, che funziona in questo caso da ricevitore. Gli ultrasuoni hanno una frequenza di vibrazione superiore ai 20 kHz, e non sono quindi percepiti dall'orecchio. Per il controllo delle saldature si utilizzano i onde con frequenza compresa fra 0,5 e 5 MHz.

Le vibrazioni sono trasformate in impulsi elettrici, trasmessi ad un apposito apparecchio che li amplifica e li trasmette ad un oscilloscopio, attraverso il quale quindi possibile valutare la presenza delle discontinuit, la loro posizione, la loro natura ed a volte le loro dimensioni. Per la trasmissione delle onde ultrasonore dalla sonda al pezzo metallico necessario ricorrere ad opportuni mezzi di accoppiamento (ad esempio acqua od olio) posti fra i due elementi, poich al passaggio nell'aria gli ultrasuoni verrebbero fortemente attenuati.



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29DISEG


Vantaggi

Rapidit d'esame (i risultati sono immediati ed in genere possibile eseguire l'ispezione da un solo lato del pezzo)

Elevata sensibilit (si rilevano anche discontinuit di dimensioni ridotte) Possibilit di determinare la profondit del difetto all'interno dell' elemento esaminato (operazione quasi

impossibile nell' esame radiografico) Attrezzatura leggera e facilmente trasportabile per l'esecuzione di controlli in cantiere Costi contenuti (per applicazione manuale; impianti automatici per il controllo di produzioni in serie sono

invece molto costosi) Possibilit di automazione Possibilit di ispezionare elementi con spessore elevato (per i quali l'esame radiografico richiederebbe

l'impiego di apparecchi molto potenti) Non comporta rischi n per l'elemento controllato, n per l'operatore

Inconvenienti

Difficolt di applicazione ai materiali costituiti da grani di grossa dimensione (acciai austenitici) Non d un'immagine diretta dell'imperfezione Forte influenza del fattore umano nellinterpretazione dei segnali , fatto che richiede una grande

specializzazione degli operatori.



30DISEG


Classificazione unioni saldate

Difficolt realizzativa crescente

1. In piano2. In verticale3. Frontale4. Sopratesta

13

2

4

Tipologie di giunti

Giunto testa a testa

Giunto dorlo

Giunto dangolo



31DISEG


Giunto a L

Giunto per sovrapposizione

Giunto a T

Giunto testa a testa

Nei giunti testa a testa se si vuole realizzare una completa penetrazione occorre smussare i lembi in modo da avere un vano completamente accessibile

1. Tipo a V

2. Tipo a U

3. Tipo a X

4. Tipo a Y



32DISEG


Giunto a cordone dangolo

Sezioni del cordone di saldatura

Piena

Convessa

Concava

a

a

a

Secondo la direzione della sollecitazione

o Laterali

o Frontali

o Obliqui



33DISEG


Verifica delle unioni saldate

Per il calcolo delle unioni saldate, vengono usualmente fatte tre ipotesi:

Le saldature sono omogenee ed isotrope

Le parti collegate sono assunte rigide e le loro deformazioni sono trascurabili

Sono considerate le tensioni dovute ai soli carichi esterni, mentre gli effetti delle tensioni residue, ovvero i picchi tensionali dovuti alla forma dei cordoni, sono di solito trascurate



34DISEG


Criteri di verifica delle unioni saldate

Giunti con saldature a completa penetrazione

Giunti con saldature a cordone dangolo

Saldature a completa penetrazione (EC3)

Vengono fornite alcune prescrizioni geometriche e dimensionali che lunione saldata deve soddisfare

Resistenza di progetto di una saldatura di testa a completa penetrazione o la resistenza di un giunto di testa a T, di altezza nominale di gola non inferiore allo spessore t della parte formante lanima del giunto a T e con la porzione non saldata non maggiore del minimo tra t/5 e 3 mm, deve assumersi uguale alla resistenza di progetto delle parte pi debole tra quelle unite



35DISEG


nom,1 nom,2a a t+

nomc min(t / 5, 3mm)

Nel giunto testa a testa la sezione resistente pari al minore degli spessori collegati per la lunghezza del giunto

Il criterio applicabile purch la saldatura sia eseguita con elettrodi idonei



36DISEG


Gli elementi tipici della preparazione sono:

- langolo di smusso ;- la sua profondit d;- la spalla rettilinea s- la distanza tra i lembi g

Preparazione dei lembi dei pezzi da saldare (cianfrinatura)

Per avere un giunto a completa penetrazione la spalla rettilinea deve essere piccola, in modo da essere fusa e far parte della saldatura. In caso

contrario non vi una completa unione tra i pezzi saldati. Un giunto di tale tipo detto a parziale

penetrazione e viene di solito verificato come se fosse a cordone dangolo



37DISEG




38DISEG


Indicazioni convenzionali sulla preparazione dei lembi

(cianfrinatura)e sulla forma della

saldatura



39DISEG


Saldature a cordone dangolo (EC3)

Considerata una resistenza per unit di lunghezza del

cordone Fw,Rd, questa deve essere confrontata con la risultante Fw,Sd delle azioni per unit di lunghezza di cordone trasmesse dalla

saldatura.

w,Sd w,RdF F

OSS: risultante delle azioni: indipendente dal sistema di riferimento utilizzato per il calcolo



40DISEG


La resistenza di progetto per unit di lunghezza Fw,Rdpu essere assunta pari a

w,Rd vw,dF f a= altezza di gola

resistenza di progetto a taglio della saldatura

=

u

vw,dM2 w

ff3

resistenza nominale a rottura per trazione dellelemento pi debole

coefficiente di sicurezza del materiale M2 = 1.25

coefficiente di correlazione

Acciaiofu

(N/mm2)w

S 235 360 0,80

S 275 430 0,85

S 355 510 0,90



41DISEG


Oss.: Definizione del dominio di resistenza

Numerose esperienze furono effettuate per analizzare la

resistenza dei cordoni dangolo al variare dello stato tensionale, allo di scopo di trattare il dominio spaziale delle resistenze nelle componenti

riferite alla sezione di gola

Definizione sperimentale del peroide delle rotture



42DISEG


Definizione sperimentale del peroide delle rotture

1 Approssimazione (ISO): Elissoide delle rotture

Successive prove sperimentali (1967) portarono ad un affinamento delle conoscenze. Il dato pi interessante risult che il dominio delle resistenze a rottura non era un elissoide, ma aveva il semiasse minore pari a 0.58 ed il semiasse medio pari a 0.7. Pertanto il criterio poteva essere espresso come:

( ) ( ) 10.750.75 22//

2

2

2

2

=

+

+

wuwuwu fff

resistenza della saldatura dwwu ff =

coefficiente di efficienza del cordone, serve a tenere conto del fatto che la resistenza del materiale di apporto della saldatura diversa (maggiore) rispetto a quella del materiale base



43DISEG


Il principale difetto del criterio di resistenza cos formulato era il fatto che richiedeva il calcolo delle componenti di tensione rispetto alla sezione di gola, calcolo che risultava lungo e laborioso.Risultava di pi facile impiego un criterio che si basasse sul calcolo delle componenti di tensione riferite alla sezione di gola ribaltata su uno dei due lati del cordone.Per semplificare la verifica, risultava conveniente interpretare il dominio di resistenza sperimentale con un solido la cui equazione non variasse se gli assi di riferimento subivano una rotazione di 45 (il che equivale a ribaltare la sezione su un lato).

Il solido che presenta questa propriet la sfera

2 Approssimazione: Sfera delle rotture



44DISEG


Sfera delle rotture

Proposte relative al valore del raggio della sfera

0.58 fuw per gli inglesi0.61 fuw per gli americani0.70 fuw per i tedeschi

= + + 2 2 2

id w d1 f

LEC 3 riprende il criterio della sfera inglese, richiedendo che la risultante delle tensioni sia minore della resistenza di progetto a taglio fvw.d

.

2

/ 3uvw d

w M

ff =

La sfera ha quindi raggio 0.58 fu

/ Mw



45DISEG


Metodo alternativo (Directional method) - Si basa sul controllo dello stato tensionale

Occorre verificare le seguenti diseguaglianze

+ + 2 2 2 u

//w M2

f3( )

u

M2

f



46DISEG


OSS 1: Ai fini della durabilit delle costruzioni, le saldature correnti a cordoni intermittenti [realizzati in modo non continuo lungo i lembi delle parti da unire] non sono ammesse in strutture non protette contro la corrosione.



47DISEG


OSS 2: Saldature di piastre su ali non irrigidite di profili

Dove una piastra, o la stessa altra ala di un profilo, saldata ortogonalmente a unala non irrigidita di un profilo o a una sezione scatolare, la forza applicata non deve eccedere le resistenze di progetto:

1) dellanima del profilo su cui lelemento saldato [6.2.6.2 6.2.6.3]2) della piastra saldata [tabella 7.13]3) delle pareti dello scatolare su cui lelemento saldato [for. 6.20 6.2.6.4.3(1)]

in funzione delle relative larghezze efficaci

I e H con ali non irrigidite



48DISEG


Flange non irrigidite di sezioni I o H

Profili scatolari o sezioni C a freddo[spessore degli elementi collegati simili]

OSS 3: Giunti paralleli alla direzione delle forze prevalenti

Nei giunti a sovrapposizione la resistenza di progetto di una saldatura a cordoni d'angolo deve essere ridotta moltiplicandola per un coefficiente Lw per tenere in conto gli effetti della distribuzione non uniforme delle tensioni lungo il suo sviluppo; questa situazione non vale quando la distribuzione delle tensioni lungo la saldatura corrisponde alla distribuzione delle tensioni nel metallo base adiacente, come, per esempio, nel caso di una saldatura che collega la piattabanda e l'anima di una trave composta.

1) per giunti a sovrapposizione pi lunghi di (150a) deve essere

lunghezza totale della saldatura lungo la direzione di trasferimento della forza.

Lw,1 = 1,2 - 0,2 Lj / (150a) con Lw,1 1,0



49DISEG


2) per cordoni di saldatura di lunghezza Lw 1,7 m che collegano irrigidimenti trasversali in membrature composte, il coefficiente riduttivo Lw assume il valore:

Lw,2 = 1.1 - Lw/ 17 con Lw,2 1,0 e Lw,2 0,6

lunghezza totale della saldatura in metri.

OSS:4 Saldature a cordoni dangolo eccentriche

Nella figura seguente sono riportate situazioni di saldature a cordoni dangolo, o a parziale penetrazione con eccentricit locali, che in genere devono essere evitate, a meno che non facciano parte di una situazione complessiva come ad esempio le saldature esterne delle pareti di travi a cassone.

In qualunque caso necessario, nel valutare le tensioni nella saldatura, tenere conto delle azioni conseguenti alle eccentricit.



50DISEG


Esempi di saldature a cordone dangolo

Cordoni frontali (Sforzo normale)

FF/2

F/2

L Calcolo delle tensioni sulla sezione di gola del cordone

inclinata di 45 sullorizzontale

F 22 L a 2

=

F 22 L a 2

=



51DISEG


Cordoni laterali (Sforzo normale)L

F/2

F/2F

//F

4 L a =

Ft2 L a

=

Cordoni frontali (Sforzo normale)

FF/2

F/2

L Per semplificare il calcolo delle sollecitazioni, la sezione di gola

pu essere ribaltata su:

Fn

2 L a=

(A) piano verticale (B) piano orizzontale



52DISEG


Cordoni obliqui (Sforzo normale e tangenziale)

N

H

V

L

Giunto di un fazzoletto saldato

Se lasta inclinata, trascurando gli effetti secondari, la saldatura risulta sollecitata

dalle componenti di forza H e V

Per semplificare il calcolo delle sollecitazioni, la sezione di gola pu essere ribaltata sullala della trave:

Vn

2 L a=

// //Ht

2 L a= =



53DISEG


Oss: In modo analogo a quanto visto prima possibile calcolare le sollecitazioni nei due cordoni dangolo utilizzati per la saldatura di unasta di parete al fazzoletto

N = NC1 + NC2

NC1 b1 = NC2 b2

NC1 = N b2 / (b1 + b2)

NC2 = N b1 / (b1 + b2)

Oltre alla verifica dei cordoni dangolo e del profilo, occorre anche verificare a trazione il fazzoletto di collegamento con riferimento alla larghezza convenzionale beff



54DISEG


a

max

max

max

Cordoni frontali longitudinali (Flessione e taglio)F

h

L

V//

F2 h a

=

max max 2 2

F L 6 3 F Ln

2 a h a h

= = =

M2

3 F L 2a h 2

= =

= + + 2 2 2

w,SdF a2 2

w,Sd maxF a= +



55DISEG


Cordoni trasversali longitudinali (Flessione e taglio)

Lh

t

F

Ft2 t a

=

( )

=

F Ln

h t aLa sezione di gola ribaltata sul piano verticale

2 2w,SdF a n t = + M F L 2

h (t a) 2

= =

a

n



56DISEG


Combinazione di cordoni (Flessione e taglio)



57DISEG


a1 , L1

a3 , L3

a2 , L2

h1 h2

n //

3 3

F2 L a//

= tot

F Ln

W

=max

2tot 1 1 1 2 2 2 3 3

1W L a h 2 L a h L a3

= + +

Taglio solo allanima

Verifica nei punti pi sollecitaticordone L1/a1 per ncordoni danima (n e //)

Oss: Ulteriori possibilit di progetto consistono nellattribuire ai cordoni dalalassorbimento del flettente ed ai cordoni danima quello del taglio



58DISEG


Cordoni laterali (Torsione)1 - Metodo del momento polare

F

Smax

Lrmax

e

Gh+a h

G Baricentro dei cordoni ribaltati sul piano della giunzione

rmax Distanza da G del punto pi distante

Si calcola la sollecitazione Smax agente nel punto pi distante Pin direzione ortogonale alla congiungente P con G

( )T0 0

F e rM rSI I

maxmax

max

= =

momento polare dei cordoni rispetto a G

si decompone la Smax nelle due direzioni // e

(t// e t)



59DISEG


2 - Metodo delle forze (sol. A)

LF

H

H

e

h+a hMT bilanciato da 2

forze H agenti orizzontalmente nei

cordoni

TM F eHh a h a( ) ( )

= =

+ +essendo a



60DISEG


2 - Metodo delle forze (sol. B)

FVV

ze

L

MT bilanciato da 2 forze V agenti

verticalmente nei cordoni

TM F eVz z

= =

Le forze V generano solo tensioni parallele

al cordone ( )V F e

a L z a L//

= =



61DISEG


Cordoni laterali (Taglio)

Cordoni orizzontali (sol. A)F

H

H

e

h+a h( )

V Ft2 a L

=

Cordoni verticali (sol. B)FVV

ze

L ( )V F

2 a L// =

( ) ( )V F e F

z a L 2 a L// //

= + = +

Oss: Max tensione totale nei cordoni verticali



62DISEG


HH

HH

VV VV

Combinazione di cordoni (Torsione e taglio)Il momento torcente MT ripartito in 2 aliquote:

- MTV (forze V) cordoni frontali

- MTH (forze H) cordoni laterali



63DISEG


Definite con MTV max, MTH max le resistenze torsionali relative alle coppie di cordoni frontali e laterali, i valori di MTV, MTHsono valutati proporzionalmente alle resistenze

THTH T

TH TV

MM MM M

max

max max

=

+TV

TV TTH TV

MM MM M

max

max max

=

+

Il taglio viene suddiviso tra i cordoni frontali ed i cordoni laterali con modalit analoghe al caso del torcente

HH

H V

VV VV V

max

max max

=

+V

VH V

VV VV V

max

max max

=

+

Oss: In alternativa il taglio pu essere suddiviso tra i soli cordoni verticali



64DISEG


HH

HHVV

Combinazione di cordoni (Torsione e taglio)La coppia di forze H nei cordoni laterali generata dal momento torcente, la forza V nel cordone frontale generata dal taglio



65DISEG


BredtBredt

Sezioni a cassone (Torsione)

Se il profilo a cassone risulta saldato lungo tutto il perimetro

TM2 t//

=

06-unioni saldate

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