Modello Analitico
Il modello numerico è verificato mediante il modello analitico proposto dagli Eurocode. EN 1993-1-8 fornisce le equazioni di progetto per il calcolo della resistenza a taglio di un bullone per piano di taglio come segue:
dove fub è la resistenza ultima del materiale del bullone, A è l'area nominale del gambo non filettato o filettato del bullone e è un coefficiente dipendente dalla classe del bullone – per le classi 4.6, 5.6 e 8.8 è pari a 0.6, e per le classi 4.8, 5.8, 6.8 e 10.9 è pari a 0.5.
EN 1993-1-8 definisce la resistenza a rifollamento per bullone come segue:
dove d è il diametro nominale del bullone, fu è la resistenza ultima nominale a trazione della piastra, t è lo spessore del materiale collegato e è il fattore parziale con il valore raccomandato di 1.25. I parametri e k1 sono determinati considerando principalmente i parametri geometrici come indicato di seguito:
- perpendicolarmente alla direzione del trasferimento del carico per i bulloni di bordo e interni, rispettivamente
- nella direzione del trasferimento del carico
dove d0 è il diametro del foro del bullone, fub è la resistenza ultima del bullone, fu è la resistenza ultima della piastra, e1 è la distanza dal bordo terminale, e2 è la distanza dal bordo laterale.
La resistenza di progetto antincendio dei bulloni sollecitati a taglio deve essere determinata da:
dove è il fattore di riduzione determinato per la temperatura appropriata del bullone dalla Tabella D.1; è il fattore parziale per le condizioni di incendio.
La resistenza di progetto a rifollamento dei bulloni in caso di incendio deve essere determinata da:
Verifica della resistenza
Le resistenze di progetto calcolate con il CBFEM sono state confrontate con i risultati del modello analitico (AM). I risultati sono riassunti nella Tab. 1. La classe dell'acciaio era in tutti i casi S355. I parametri sono la temperatura, il materiale del bullone, lo spessore della giunzione, il diametro del bullone e le distanze tra i bulloni.


Fig. 1 Studio di sensibilità per la temperatura

Fig. 2 Studio di sensibilità per la classe del bullone (500 °C)

Fig. 3 Studio di sensibilità per lo spessore della giunzione (600 °C)

Fig. 4 Studio di sensibilità per l'interasse dei bulloni (500 °C)

Fig. 5 Studio di sensibilità per la dimensione del bullone (400 °C)
Conclusione
IDEA StatiCa Connection fornisce resistenze ai carichi uguali o più conservative per tutti i casi analizzati di collegamenti a sovrapposizione bullonati a temperature elevate. Il motivo è principalmente il carico sui bulloni. I bulloni nel modello analitico sono sollecitati esclusivamente da forza di taglio, e qualsiasi forza di trazione dovuta alle deformazioni della piastra viene trascurata.
Esempio di riferimento
Dati di input
2xM16 8.8
Piastre degli elementi 80/16 mm
Giunzioni 2x80/8 mm
S355
Distanze tra i bulloni p1 = 50 mm, e1 = 35 mm
Temperatura 600°C
Il modello è stato creato nell'applicazione IDEA StatiCa Connection.
Risultati
La resistenza del collegamento a sovrapposizione bullonato a 600°C è 61 kN.

Fig. 6 Esempio di riferimento dei giunti a sovrapposizione bullonati a taglio
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