Verifica normativa di bulloni e bulloni precaricati secondo le norme canadesi
Le forze nei bulloni, incluse le forze di leva, sono determinate tramite analisi agli elementi finiti. Le resistenze dei bulloni sono verificate secondo S16 – Capitolo 13.
Bulloni
Resistenza a trazione dei bulloni
La resistenza a trazione di un bullone è valutata secondo la Clausola 13.12.1.3 e assunta come:
\[ T_r = 0.75 \phi_b A_b F_u \]
dove:
- ϕb = 0.8 – fattore di resistenza per i bulloni, modificabile nella configurazione normativa
- Ab – area della sezione trasversale del bullone basata sul suo diametro nominale
- Fu – resistenza minima a trazione specificata per un bullone
Quando i filetti del bullone sono intercettati da un piano di taglio, la resistenza a taglio è assunta pari a 0.7 Vr.
Resistenza a taglio dei bulloni
La resistenza a taglio di un bullone è valutata secondo la Clausola 13.12.1.2. Ogni piano di taglio di un bullone è verificato separatamente. È assunta come:
\[ V_r=0.6 \phi_b A_b F_u \]
dove:
- ϕb = 0.8 – fattore di resistenza per i bulloni, modificabile nella configurazione normativa
- Ab – area della sezione trasversale del bullone basata sul suo diametro nominale
- Fu – resistenza minima a trazione specificata per un bullone
Quando i filetti del bullone sono intercettati da un piano di taglio, la resistenza a taglio è assunta pari a 0.7 Vr.
Trazione e taglio combinati in collegamento a rifollamento
La resistenza di un bullone sollecitato da trazione e taglio combinati è valutata secondo la Clausola 13.12.1.4 e assunta come:
\[ \left ( \frac{V_f}{V_r} \right )^2 + \left ( \frac{T_f}{T_r} \right )^2 \le 1 \]
dove:
- Vf e Tf sono rispettivamente la forza di taglio di progetto e la forza di trazione agente sul bullone
- Vr e Tr sono rispettivamente la resistenza a taglio di progetto e la resistenza a trazione di progetto del bullone
Resistenza al rifollamento nei fori dei bulloni
La resistenza sviluppata nel bullone in un giunto bullonato soggetto a rifollamento e taglio è valutata secondo la Clausola 13.12.1.2 e assunta come
Br = 3 ϕbr t d Fu per fori di bullone regolari
Br = 2.4 ϕbr t d Fu per fori assolcati caricati perpendicolarmente ad essi
dove:
- ϕbr = 0.8 – fattore di resistenza per il rifollamento dei bulloni sull'acciaio
- t – spessore minore delle piastre collegate
- d – diametro del bullone
- Fu – resistenza a trazione del materiale collegato
Strappo del foro di un bullone
La resistenza allo strappo del foro di un bullone è verificata per i singoli bulloni secondo la Clausola 13.11 come:
\[ T_r = \phi_u 0.6 A_{gv} \frac{F_y+F_u}{2} \]
dove:
- ϕu = 0.75 – fattore di resistenza per l'acciaio strutturale
- Agv = 2 ∙ l ∙ t – area lorda a taglio
- Fy – tensione di snervamento del materiale collegato
- Fu – resistenza a trazione del materiale collegato
- l – distanza dalla linea d'asse del bullone al bordo nella direzione della forza di taglio
- t – spessore del materiale collegato
Per gradi di acciaio con Fy > 460 MPa, (Fy + Fu) / 2 deve essere sostituito con Fy nella determinazione di Tr.
Bulloni in collegamenti a scorrimento controllato
La resistenza allo scorrimento di un giunto bullonato è valutata secondo la Clausola 13.12.2 come
Vs = 0.53 cs ks Ab Fu
dove:
- cs – coefficiente determinato in funzione di ks e del grado del bullone:
- per ks < 0.52 classe A cs = 1.00 (A325) o 0.92 (A490) o 0.78 (altro)
- per ks ≥ 0.52 classe B cs = 1.04 (A325) o 0.96 (A490) o 0.81 (altro)
- ks – coeff. di attrito modificabile nella configurazione normativa, da impostare secondo la Tabella 3 di S16-14; pari a 0.3 per la classe A o 0.52 per la classe B
- Ab – area della sezione trasversale del bullone basata sul suo diametro nominale
- Fu – resistenza minima a trazione specificata per un bullone
Quando nei collegamenti a scorrimento controllato si utilizzano fori assolcati, Vs = 0.75 ∙ 0.53 cs ks Ab Fu.
Un bullone soggetto sia a trazione che a taglio deve soddisfare la seguente relazione:
\[ \frac{V_f}{V_s}+1.9\frac{T}{A_b F_u} \]
dove:
- Vf e Tf sono rispettivamente la forza di taglio di progetto e la forza di trazione agente sul bullone
La Clausola 13.12.2 stabilisce che le resistenze del collegamento specificate nella Clausola 13.12.1 devono essere verificate. L'utente deve pertanto verificare lo stato successivo allo scorrimento, ovvero modificare il trasferimento della forza di taglio dei bulloni da "Attrito" a "Rifollamento – interazione trazione e taglio".
Dettagli costruttivi
Nei dettagli costruttivi dei collegamenti bullonati, il passo minimo e la distanza minima dal bordo sono verificati secondo S16-14 – 22.3. Vengono verificati il passo minimo (2.7 d – modificabile nella configurazione normativa) e la distanza minima dal bordo (1.25 d).