Tipi fondamentali di collegamenti per strutture intelaiate in acciaio
Nelle strutture a telaio, il dettaglio dei collegamenti trave-colonna comprende una gamma di tipologie di collegamento per tenere conto delle azioni agenti. In generale, i collegamenti tra trave e colonna vengono realizzati mediante bullonatura, saldatura o l’uso di collegamenti fissi a I/J. La scelta del tipo di collegamento dipende dalle esigenze strutturali. Ad esempio, un telaio non irrigidito, soggetto a momenti flettenti, può prevedere collegamenti fissi a I/J completamente saldati. Per una struttura mobile, collegamenti realizzati con bulloni di classe 8.8 possono fornire un vincolo analogo a quello delle cinture di sicurezza: tali collegamenti sono agevolmente rimovibili e sostituibili. Un approccio progettuale simile può essere adottato per realizzare collegamenti in grado di assorbire movimenti potenziali, ad esempio mediante collegamenti a cerniera. Per i movimenti nelle strutture di ponti, si possono utilizzare collegamenti a cerniera. I collegamenti fissi nei telai vengono impiegati nei mega-telai e nei grattacieli per garantire la resistenza ai carichi laterali. Dal punto di vista economico, altri telai possono prevedere un minor livello di dettaglio. Dal punto di vista estetico, i mega-telai includono un elevato livello di dettaglio. Per elementi di grande diametro, i collegamenti saldati soddisfano un numero maggiore di prescrizioni della norma EN 1993-1-8 rispetto ai collegamenti bullonati.
L’uso di saldature nei collegamenti tra travi in acciaio e pilastri aumenta la rigidezza complessiva della struttura e contribuisce a distribuire i carichi sull’intero telaio. Per le saldature a completa penetrazione, il giunto è considerato solido. I carichi vengono applicati al giunto per un lungo periodo di tempo e sono mantenuti costanti per un tempo prolungato. Pertanto, l’uso di saldature a completa penetrazione è preferibile rispetto all’uso di un numero elevato di bulloni. L’espressione «Le prescrizioni della norma EN 1993-1-8 sostengono il coinvolgimento di persone competenti» significa che tale coinvolgimento è raccomandabile. Spetta a tali persone competenti determinare e verificare se una saldatura è eseguita conformemente alle norme definite. Un’officina può effettuare prove ad ultrasuoni per individuare eventuali difetti nella saldatura. Tali saldature eliminano i problemi associati all’uso dei bulloni. Tuttavia, da un punto di vista della responsabilità e della gestione dello stress, i dipendenti devono prestare particolare attenzione agli effetti dell’ambiente circostante e delle condizioni meteorologiche, specialmente alle variazioni che si verificano durante il processo di saldatura.
Collegamenti: Piastrine di estremità, Collegamenti a sedile, Sistemi con piastrine a finocchio
Nell’assemblaggio di telai in acciaio, i collegamenti bullonati offrono numerosi vantaggi. I principali sistemi attualmente in uso sono:
- Collegamenti con piastrine di estremità, che facilitano il trasferimento del momento dalla flangia inferiore a quella superiore in trazione o dalla flangia inferiore a quella superiore in compressione.
- Collegamenti a sedile, che forniscono supporto verticale con l’ausilio di una staffa angolare inferiore.
- L’uso di collegamenti con piastrine a finocchio ha acquisito una certa popolarità. Si ritiene che questi tipi di collegamento riducano il tempo richiesto sul campo per il collegamento degli elementi.
Come indicato sopra, lo scopo principale di tutti questi sistemi di collegamento è ridurre i requisiti di tolleranza nella progettazione e nella costruzione, in quanto influenzati da varie modifiche. Test condotti di recente su piastrine di estremità allungate (EEP) hanno dimostrato un miglioramento della resistenza ai momenti fino al 15% rispetto a una progettazione con spessore nullo. La variabilità delle modifiche sul campo è maggiore di quella normalmente ammessa nella progettazione strutturale.
Fattore di connessione: saldato / bullonato
Velocità di installazione: Rapida (prefabbricata) / Lenta (saldatura in cantiere)
Flessibilità delle modifiche: Limitata (saldatura) / Flessibile (prefabbricata)
Complessità dell’ispezione: Richiede prove non distruttive (NDT) / Ispezione visiva (prefabbricata)
Resistenza superiore alle vibrazioni richiede l’uso di dadi autobloccanti
Diversi criteri progettuali per collegamenti in acciaio efficienti ed economici (prefabbricata)
Trasferimento dei momenti, duttilità ed efficienza del giunto
Nei telai a momento, è necessaria duttilità per controllare l’entità della deformazione laterale del telaio. Per controllare la deformazione dei collegamenti a momento, la duttilità di tali collegamenti deve essere sufficiente a tollerare la deformazione del telaio. I collegamenti devono essere progettati per raggiungere il livello richiesto di duttilità. Durante un evento sismico, se i collegamenti sono progettati in modo eccessivamente rigido, potrebbero rompersi in modo fragile e prematuro. Ciò non significa che si raccomandi un collegamento estremamente flessibile: è necessario un compromesso ideale.
Progettazione e assemblaggio di sezioni a forma di H
Nell’assemblaggio in cantiere, il protocollo prevede di serrare i fissaggi ad alta resistenza fino a circa il 70% della coppia massima, allineando le travi entro un limite di L/500. Fino a quando il 75% dei collegamenti non raggiunge la piena resistenza, la struttura richiede controventature temporanee. Ciò contribuisce a ridurre al minimo i problemi sul campo. Una distribuzione uniforme dei carichi migliora le prestazioni della struttura.
Domande frequenti
Quali sono i diversi tipi di collegamento in una struttura intelaiata in acciaio?
I diversi tipi di collegamento nelle strutture intelaiate in acciaio includono, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, saldatura, bullonatura, rivettatura e collegamenti a perno.
Quali sono i vantaggi dell’uso di un giunto saldato in una struttura intelaiata in acciaio?
L’uso di un giunto saldato produce un collegamento con rigidezza notevolmente maggiore e svolge quindi un ruolo fondamentale nelle prestazioni della struttura intelaiata. Inoltre, un giunto intelaiato consente alla struttura di sopportare il carico in modo uniforme, distribuendolo sull’intera area del giunto.
Quali sono i vantaggi dell’uso di collegamenti bullonati in una struttura intelaiata in acciaio?
Il principale vantaggio dell’uso di un collegamento bullonato è che la struttura intelaiata può essere facilmente assemblata, smontata e trasportata. I collegamenti bullonati tra gli elementi intelaiati possono essere trasportati agevolmente qualora la struttura sia di grandi dimensioni.
Quali sono i collegamenti degli elementi intelaiati in una struttura in acciaio e come vengono progettati?
I momenti derivanti dai carichi agenti su un determinato elemento intelaiato vengono trasmessi agli elementi adiacenti. I giunti nelle strutture in acciaio sono progettati per garantire facilità ed economicità nella costruzione delle strutture.