Tipo di collegamento: Collegamento con piastra d'anima laterale
Sistema di unità: Metrico
Progettato secondo: AS 4100
Verificato: Bulloni, metallo base, saldature
Materiale della piastra: Grado 300
Bulloni: M20 Grado 8.8
Saldature: saldature a cordone d'angolo con dimensione di 8 mm e resistenza 490 MPa
Esempio tratto da: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Capitolo 9.4.1.3
Geometria
La trave UB 406×178×60 è collegata al pilastro UC 254×254×89 tramite una piastra d'anima laterale con dimensioni 280×90 mm. Vengono utilizzati quattro bulloni M20 grado 8.8 con passo di 70 mm. Si assume che la trave non possa ruotare né essere caricata dal momento flettente attorno all'asse debole a causa delle travi di ripartizione e dei solai.
Carico applicato
La trave è caricata da una forza di taglio. Per essere conservativi, per la verifica dei bulloni, la forza di taglio deve essere applicata in corrispondenza della faccia del pilastro in modo che il gruppo di bulloni sia caricato anche dal momento flettente – selezionare le forze nella posizione 130 mm. Per la verifica della piastra d'anima e delle saldature, la forza di taglio deve essere applicata in corrispondenza del baricentro dei bulloni sull'anima della trave – selezionare le forze nei bulloni.
Risultati del calcolo manuale
I risultati di B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Capitolo 9.4.1.3 sono utilizzati come calcolo manuale. La forza di taglio massima agente sul bullone è 85,9 kN. Questo valore è prossimo alla resistenza a taglio del bullone – 92,6 kN. Le resistenze della piastra – capacità portante di progetto e capacità di strappo – sono quasi il doppio. La resistenza a taglio della piastra d'anima è 322,6 kN, prossima al carico applicato. Le saldature a cordone d'angolo hanno dimensione di 8 mm e grado 490 MPa; la resistenza è \( \phi V_w = \phi \cdot 0.6 \cdot 490 \cdot \frac{8}{\sqrt{2}} = 1.33\, \textrm{kN/mm} \), la forza per unità di lunghezza verticale è 0,84 kN/mm, quindi la riserva è del 37 %. L'anello più debole sono i bulloni. Con l'ipotesi di distribuzione lineare delle forze nei bulloni, la forza massima applicabile è 270 kN.
Risultati di IDEA StatiCa
La posizione di carico determinante per questo collegamento è in corrispondenza della faccia del pilastro. Il gruppo di bulloni è caricato dalla forza di taglio e dal momento flettente. Al carico di taglio di 270 kN, il bullone più sollecitato è caricato dalla forza di taglio, V*f = 92,1 kN, e da una piccola forza di trazione, N*f = 13,5 kN, dovuta alla deformazione della piastra d'anima unilaterale. A questo carico di 270 kN, il bullone più sollecitato raggiunge uno sfruttamento del 99,9 % e il collegamento ha raggiunto la sua resistenza massima. Questa posizione della forza di taglio è determinante anche per la resistenza dell'acciaio della piastra d'anima; la deformazione del 5% viene raggiunta al carico di 305 kN.
La posizione del carico di taglio in corrispondenza dei bulloni è determinante per la verifica delle saldature. La resistenza della piastra d'anima è inferiore a quella delle saldature e si raggiunge il collasso al carico di taglio applicato di 335 kN. La deformazione plastica della piastra d'anima è mostrata sulla forma deformata nella figura seguente.
Per i collegamenti caricati da forze di taglio elevate, è importante scegliere con attenzione la posizione del carico di taglio, poiché i vari elementi sono anche caricati da momenti flettenti significativi causati da questa forza di taglio su un braccio di leva.
Confronto
La resistenza a taglio del collegamento con piastra d'anima laterale è stata determinata pari a 270 kN sia nel calcolo manuale che in IDEA StatiCa, in ragione della resistenza a taglio dei bulloni. Sia la valutazione manuale che quella software hanno mostrato resistenza e modalità di collasso identiche.