Bulloni e connessioni bullonate

Modello di bullone secondo CBFEM

IDEA StatiCa ha un metodo unico nel suo solutore, il Component-based Finite Element Method (CBFEM). Il modello di bullone utilizzato nel CBFEM è descritto e verificato in base a diversi codici di progettazione dell'acciaio. La resistenza al carico e la capacità di deformazione sono inoltre confrontate con i principali programmi di ricerca sperimentale.

Nel Metodo agli Elementi Finiti Basato sui Componenti (CBFEM), il bullone, con il suo comportamento in trazione, taglio e appoggio, è il componente descritto da molle non lineari dipendenti. Il bullone in trazione è descritto dalla molla con la sua rigidezza assiale iniziale, la resistenza di progetto, l'inizializzazione dello snervamento e la capacità di deformazione. Per l'inizializzazione dello snervamento e la capacità di deformazione, si assume che la deformazione plastica avvenga solo nella parte filettata del gambo del bullone.

Nel nostro Approfondimento teorico, potete trovare maggiori informazioni su come il metodo CBFEM descrive e verifica i bulloni. Se volete saperne di più sul CBFEM in generale, il background teorico generale completo è sicuramente il punto di partenza migliore.

Bulloni secondo i codici di progettazione

Vediamo come il CBFEM affronta i bulloni dal punto di vista dei singoli codici di progettazione. Finora IDEA StatiCa supporta otto codici di progettazione in cui si risolve la progettazione e/o il dettaglio di bulloni e bulloni precaricati.

Verifica di bulloni e bulloni precaricati secondo l'Eurocodice

La rigidezza iniziale e la resistenza di progetto dei bulloni a taglio sono modellate in CBFEM secondo i cl. 3.6 e 6.3.2 della norma EN 1993-1-8. La molla che rappresenta l'appoggio e la tensione ha un valore di riferimento per i bulloni precaricati. La molla che rappresenta l'appoggio e la tensione ha un comportamento bi-lineare di forza-deformazione con una rigidità iniziale e una resistenza di progetto secondo le Cl. 3.6 e 6.3.2 della norma EN 1993-1-8.

Dettaglio

La verifica dei bulloni viene eseguita se l'opzione è selezionata nell'impostazione del codice. Vengono controllate le dimensioni dal centro del bullone ai bordi della piastra e tra i bulloni. La distanza tra i bordi e = 1,2 e la distanza tra i bulloni p = 2,2 sono raccomandate nella Tabella 3.3 della norma EN 1993-1-8. L'utente può modificare entrambi i valori nella configurazione del codice. Gli utenti possono modificare entrambi i valori nell'impostazione del codice.

Verifica dei bulloni e dei bulloni precaricati secondo AISC

Le forze nei bulloni sono determinate dall'analisi agli elementi finiti. Le forze di trazione includono le forze di spinta. Le resistenze dei bulloni sono verificate secondo la norma AISC 360 - Capitolo J3.

Dettagli

Viene verificata la distanza minima tra i bulloni e la distanza tra il centro del bullone e un bordo di una parte collegata. La distanza minima di 2,66 volte (modificabile nell'impostazione del Codice) il diametro nominale dei bulloni tra i centri dei bulloni è verificata in base alla norma AISC 360-16 - J.3.3. La distanza minima tra il centro del bullone e un bordo di una parte collegata è verificata in base alla norma AISC 360-16 - J.3.4; i valori sono riportati nelle tabelle J3.4 e J3.4M.

Verifica dei bulloni e dei bulloni precaricati in base ad altre norme

• Verifica dei bulloni e dei bulloni precaricati secondo CISC (Canada)
• Verifica dei bulloni e dei bulloni precaricati secondo lo standard cinese (GB)
• Verifica dei bulloni secondo il Codice di Hong Kong (HKG)
• Verifica dei bulloni precaricati secondo la norma IS 800 (India)
• Verifica dei bulloni e dei bulloni precaricati secondo SP (Russia)
• Verifica di bulloni e bulloni precaricati secondo AS (Australia)

Dettaglio dei bulloni

Come impostare le distanze

Le distanze dai bordi utilizzate per la resistenza dei bulloni devono essere rilevanti per le geometrie generali delle piastre, per le piastre con aperture, ritagli, ecc.

L'algoritmo legge la direzione reale del vettore della forza di taglio risultante in un determinato bullone e calcola quindi le distanze necessarie per la verifica del cuscinetto.

Le distanze dall'estremità(_e1) e dal bordo(_e2) sono determinate dividendo il contorno della piastra in tre segmenti. Il segmento finale è indicato da un intervallo di 60° nella direzione del vettore forza. I segmenti del bordo sono definiti da due intervalli di 65° perpendicolari al vettore forza. La distanza più breve tra un bullone e un segmento rilevante viene considerata come distanza di estremità o di bordo.

Le distanze tra i fori dei bulloni(_p1; _p2) sono determinate ingrandendo virtualmente i fori dei bulloni circostanti di metà del loro diametro, quindi tracciando due linee in direzione e perpendicolari al vettore della forza di taglio. Le distanze dai fori allargati intersecati da queste linee vengono considerate come _p1 e _p2 nel calcolo.

Esempi di verifica

Abbiamo preparato diversi esempi di verifica per controllare i risultati rispetto ad altri metodi di calcolo.

EN

• Connessione bullonata - Giunzioni a taglio
• Connessione bullonata - Interazione di taglio e trazione
• Giunto ad arco - Progettazione in capacità

AISC

• Connessione bullonata a giunzione
• Connessione a momento bullonata a piastra flangiata - LRFD
• Connessione a momento esteso a piastra terminale - ASD

Tecnologia brevettata per gli ingegneri strutturali

Sapete che il nostro modello di bullone fa parte di un brevetto statunitense? Leggete qui la nostra storia di successo.

Un giunto a bullone - la nostra soluzione

A volte l'ingegnere ha bisogno di realizzare un giunto con un solo bullone, soprattutto se è prevista una cerniera, un rinforzo, un'asta o una diagonale. Per modellare e calcolare questo tipo di operazione, è necessario definire un tipo di modello appropriato per l'elemento. Per saperne di più, leggete qui.

Bulloni, saldature e rigidità di un giunto

Sia i bulloni che le saldature presentano vantaggi e svantaggi. Uno degli aspetti importanti nella scelta di un giunto è la sua rigidità prevista. In generale, un giunto bullonato non è mai rigido come un giunto saldato. Se si sceglie una connessione con bulloni, si consiglia di calcolare la rigidità di tale connessione e di tenere conto della rigidità risultante nella struttura complessiva. Potete leggere qui come si presenta un calcolo di questo tipo e cosa comporta, oppure guardare questo video.