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Verifica a taglio e rifollamento delle giunzioni bullonate (CNR-UNI 10011)
La corretta progettazione delle unioni bullonate è uno degli aspetti più critici nella carpenteria metallica per edilizia, dove i carichi statici e sismici si concentrano sui nodi strutturali. In un giunto sottoposto a trazione ortogonale all'asse dei bulloni (unione a taglio), la trasmissione del carico tra le piastre avviene tramite contatto diretto.
In base ai dettami normativi classici della CNR-UNI 10011 (e coerentemente con gli Eurocodici vigenti), il giunto deve resistere a due principali meccanismi di collasso: la tranciatura netta del gambo della vite (verifica a taglio) e la deformazione plastica localizzata dei fori della lamiera causata dalla pressione del bullone (verifica a rifollamento). Inoltre, la precisione dei fori — ottenibile tramite lavorazioni a controllo numerico come il taglio laser acciaio Roma — influisce direttamente sull'omogeneità della distribuzione di tali pressioni.
1. Verifica a taglio del bullone
Lo sforzo di taglio agisce parallelamente alla sezione del gambo della vite, tendendo a "ghigliottinarla". Per garantire la sicurezza, la tensione tangenziale calcolata deve essere strettamente inferiore alla tensione tangenziale ammissibile del materiale della vite.
- Dove τv (tau) è la tensione tangenziale effettiva agente sul piano di scorrimento, espressa in MPa.
- Dove T è la forza di taglio applicata sul singolo bullone, in Newton (N).
- Dove Ares è l'area resistente della sezione del bullone interessata dal taglio (mm²). Se il piano di taglio interseca la parte filettata, si adotta un'area ridotta (circa il 78% di quella nominale).
- Dove τv,amm è la tensione tangenziale ammissibile della vite, definita dalla normativa in base alla classe di resistenza (es. classe 8.8 o 10.9).
2. Verifica a rifollamento delle lamiere
Il rifollamento è l'ovalizzazione del foro nella piastra. Si verifica quando il gambo del bullone, duro e resistente, "schiaccia" l'acciaio strutturale della lamiera. Il calcolo si effettua ipotizzando una distribuzione della pressione su un'area rettangolare fittizia.
- Dove σr (sigma) è la pressione di rifollamento calcolata, in MPa.
- Dove T è la forza di taglio trasmessa dal bullone alla singola piastra, in Newton (N).
- Dove d è il diametro nominale del gambo del bullone, in mm.
- Dove t è lo spessore minimo tra le lamiere collegate che si muovono nella stessa direzione, in mm.
- Dove σr,amm è la pressione di rifollamento ammissibile della lamiera, dipendente dal grado di acciaio (S235, S275, S355) e dai margini di foratura.
Tensioni ammissibili di riferimento (Metodo delle Tensioni Ammissibili)
La tabella seguente riporta una sintesi ingegneristica dei valori di sicurezza per le verifiche in campo elastico. Attenzione: nelle progettazioni moderne agli Stati Limite Ultimi (NTC 2018 / Eurocodice 3), si utilizzano resistenze di calcolo maggiorate dai coefficienti di sicurezza parziali.
| Componente | Classe / Grado Materiale | Carico Snervamento (MPa) | Tensione Ammissibile (τv o σr) [MPa] |
|---|---|---|---|
| Bulloni (Taglio τv,amm) | Classe 4.6 | 240 | 117 |
| Classe 5.6 | 300 | 147 | |
| Classe 8.8 | 640 | 216 (su filetto) - 274 (su gambo) | |
| Classe 10.9 | 900 | 270 (su filetto) - 343 (su gambo) | |
| Piastre (Rifollamento σr,amm) | Fe 360 (S235) | 235 | ~ 320 (dipende da interassi fori) |
| Fe 430 (S275) | 275 | ~ 380 (dipende da interassi fori) | |
| Fe 510 (S355) | 355 | ~ 480 (dipende da interassi fori) |
Tool interattivo: Calcolatore di unioni bullonate a singolo taglio
Inserisci i parametri di un singolo bullone sollecitato a taglio per verificare istantaneamente se le sezioni del bullone e della piastra resistono ai carichi applicati secondo i valori limite ammissibili.
Esito Verifiche
Dinamica delle Forze nel Giunto
Il diagramma illustra la sezione longitudinale della connessione a singolo taglio, evidenziando il piano di scorrimento (tratteggiato) e le superfici di compressione (rifollamento).
