Verifica normativa di bulloni e bulloni precaricati (AISC)

Le forze nei bulloni sono determinate tramite analisi agli elementi finiti. Le forze di trazione includono le forze di leva. Le resistenze dei bulloni sono verificate secondo AISC 360 - Capitolo J3.

Bulloni

Resistenza a trazione e a taglio dei bulloni

La resistenza a trazione o a taglio di progetto, ϕR_n, e la resistenza a trazione o a taglio ammissibile, R_n/Ω, di un bullone serrato a contatto sono determinate secondo gli stati limite di rottura a trazione e rottura a taglio come segue:

R_n = F_nA_b

ϕ = 0.75    (LRFD, modificabile in Impostazioni normativa)

Ω = 2.00    (ASD, modificabile in Impostazioni normativa)

dove:

A_b – area nominale del corpo non filettato del bullone o della parte filettata

F_n – tensione nominale a trazione, F_nt, o tensione nominale a taglio, F_nv, dalla Tabella J3.2

La resistenza a trazione richiesta include qualsiasi trazione derivante dall'azione di leva prodotta dalla deformazione delle parti collegate.

Trazione e taglio combinati in collegamento di tipo a rifollamento

La resistenza a trazione disponibile di un bullone soggetto a trazione e taglio combinati è determinata secondo gli stati limite di rottura a trazione e a taglio come segue:

R_n = F'_nt A_b    (AISC 360-16 J3-2)

ϕ = 0.75    (LRFD, modificabile in Impostazioni normativa)

Ω = 2.00    (ASD, modificabile in Impostazioni normativa)

\( F'_{nt}=1.3 F_{nt} - \frac{f_{rv} F_{nt}}{\phi F_{nv}} \)   (AISC 360-16 J3-3a LRFD)

\( F'_{nt}=1.3 F_{nt} - \frac{f_{rv} \Omega F_{nt}}{F_{nv}} \)    (AISC 360-16 J3-3b ASD)

dove:

• F'_nt – tensione nominale a trazione modificata per includere gli effetti della tensione di taglio
• F_nt – tensione nominale a trazione dalla Tabella J3.2 di AISC 360-16
• F_nv – tensione nominale a taglio dalla Tabella J3.2 di AISC 360-16
• f_rv – tensione di taglio richiesta utilizzando le combinazioni di carico LRFD o ASD. La tensione di taglio disponibile dell'elemento di fissaggio deve essere uguale o superiore alla tensione di taglio richiesta, f_rv

Resistenza al rifollamento nei fori dei bulloni

Le resistenze al rifollamento disponibili, ϕR_n e R_n/Ω, nei fori dei bulloni sono determinate per lo stato limite di rifollamento come segue:

ϕ = 0.75    (LRFD, modificabile in Impostazioni normativa)

Ω = 2.00    (ASD, modificabile in Impostazioni normativa)

La resistenza nominale al rifollamento del materiale collegato, R_n, è determinata come segue:

Per un bullone in un collegamento con fori standard:

R_n = 1.2 l_c t F_u ≤ 2.4 d t F_u    (AISC 360-16 J3-6a, J3-6a, c)

Per un bullone in un collegamento con fori assolettati:

R_n = 1.0 l_c t F_u ≤ 2.0 d t F_u    (AISC 360-16 J3-6a, J3-6e, f)

dove:

• F_u – resistenza minima specificata a trazione del materiale collegato
• d – diametro nominale del bullone
• l_c – distanza netta, nella direzione della forza, tra il bordo del foro e il bordo del foro adiacente o il bordo del materiale
• t – spessore del materiale collegato

Bulloni precaricati

La resistenza allo scorrimento di progetto del bullone precaricato di classe A325 o A490 con l'effetto della forza di trazione Ft

Forza di precarico da utilizzare AISC 360-10 tab. J3.1.

T_b = 0.7 f_ub A_s

Resistenza allo scorrimento di progetto per bullone AISC 360-10 par. J3.8

R_n = k_SC μ D_u h_f T_b n_s

Sfruttamento a taglio [%]:

U_ts = V / ϕR_n    (LRFD)

U_ts = Ω V / R_n    (ASD)

dove:

• A_s – area della sezione resistente a trazione del bullone
• f_ub – resistenza ultima a trazione
• \( k_{SC}=1-\frac{F_t}{D_u T_b n_b} \)   – fattore per trazione e taglio combinati (LRFD) (J3-5a)
• \( k_{SC}=1-\frac{1.5 F_t}{D_u T_b n_b} \)     – fattore per trazione e taglio combinati (ASD) (J3-5b)
• μ – coefficiente medio di attrito modificabile in Impostazioni normativa
• D_u = 1.13 – moltiplicatore che riflette il rapporto tra la pretensione media installata del bullone e la pretensione minima specificata del bullone
• h_f = 1.0 – fattore per i riempitivi
• n_s – numero di superfici di attrito; la verifica è calcolata separatamente per ciascuna superficie di attrito
• V – forza di taglio agente sul bullone
• ϕ = 1.0 – fattore di resistenza per fori di dimensione standard (LRFD) modificabile in Impostazioni normativa
• ϕ = 0.7 – fattore di resistenza per fori assolettati (LRFD)
• Ω = 1.5 – fattore di resistenza per fori di dimensione standard (ASD) modificabile in Impostazioni normativa
• Ω = 2.14 – fattore di resistenza per fori assolettati (ASD)