PDF Lezioni sul sito: www2.unibas.it/ponzo Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo PROCEDIMENTI DI SALDATURA Preparazione dei pezzi Taglio ossiacetilenico Taglio con gas ionizzati Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Tipi di saldatura 1 - Ossiacetilenica Acetilene+ossigeno, gas riducenti CO e H2 che proteggono il bagno 2 - Ad arco con elettrodi rivestiti Arco elettrico elettrodo ( barra) Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo gas vari 3 - Ad arco sommerso Arco elettrico Elettrodo (filo) Materiali fusi 4 – Con protezione di gas ed elettrodo fusibile(Mig, Mag) Arco elettrico Elettrodo(filo) Argon(Mig) o CO2 (Mag) 5 – Con protezione di gas ed elettrodo infusibile (Tig) Arco elettrico Barra Argon 6 – Ad elettroscoria Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo I procedimenti innanzi descritti possono raggrupparsi in tre categorie: Procedimenti manuali: ossiacetilenica,ad arco con elettrodi rivestiti,con protezione di gas ed elettrodo infusibile Procedimenti semiautomatici: con protezione di gas ed elettrodo fusibile Procedimenti automatici: ad arco sommerso, ad elettroscoria (4, 5) Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Conseguenze dei fenomeni metallurgici FENOMENI METALLURGICI Solidificazione del materiale fuso Trattamento termico del materiale base circostante il cordone di saldatura CRICCHE A CALDO • Nella zona fusa • Segregazione di impurezze che solidificano a temperature più basse dell’acciaio Rimedio preventivo: • Saldare con passate molteplici e di limitata sezione Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Conseguenze dei fenomeni metallurgici • • Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo CRICCHE A FREDDO Nel materiale base ai margini della saldatura Processo termico produce un effetto di tempera con notevole aumento della durezza Rimedio preventivo: Raddolcimento del processo termico mediante preriscaldo Conseguenze dei fenomeni termici L 0.18L0 Contrazione impedita: L NL L Em A Em Em 0,75E L0 0,18 0,75 E L 27000 L0 / L( N / mm2 ) fy Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo per L0 / L 1 / 100 In conseguenza del ritiro nascono: Tensioni residue Deformazioni RIMEDI PREVENTIVI Controfrecce iniziali Bloccaggio dei pezzi Preriscaldamenti Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo RIMEDI SUCCESIVI Riscaldamenti localizzati (Calde) Distensioni in forno Altri difetti, controlli SOFFIATURE Dovute a reazioni impreviste nel bagno di fusione INCLUSIONI DI SCORIA Cavità contenenti scorie MANCANZA DI PENETRAZIONE E FUSIONE Dovuta a cattiva preparazione dei lembi INCOLLATURA Interposizione di uno strato di ossido tra il materiale base e quello di riporto Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Mezzi di indagine ESAME RADIOGRAFICO (raggi x o y) I difetti appaiono come macchie scure da confrontare con “difetti campione” corrispondenti a standard radiografici regolamentari ESAME ULTRASONORO Riflessi di ultrasuoni ESAME MAGNETOSCOPICO Mediante creazione di un campo magnetico ESAME CON LIQUIDI PENETRANTI Si utilizzano liquidi capaci di penetrare nelle cricche invisibili a occhio nudo Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Classificazione delle unioni saldate 1) Saldatura in piano 2) Saldatura in frontale 3) Saldatura in verticale 4) Saldatura in soprattesta Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Classificazione delle unioni saldate 1) Giunti testa a testa 2) Giunti d’orlo 3) Giunti d’angolo 4) Giunti a T 5) Giunti a L 6) Giunti per sovrapposizione Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Classificazione delle unioni saldate In relazione alla direzione della forza che le sollecita, i cordoni di saldatura possono distinguersi in: Azione applicata parallelamente allo sviluppo dei cordoni Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Azione applicata perpendicolarmente allo sviluppo del cordone Combinazione dei due casi precedenti Angolo di smusso d Profondità s Spalla rettilinea g distanza tra i lembi 1) 2) 3) Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Piana Concava Convessa Ai fini delle verifiche di resistenza le vigenti norme (NTC 2008 e EC3) fanno riferimento a due categorie distinte: Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Resistenza dei giunti a completa penetrazione Lo stato di sollecitazione può considerarsi uguale a quello di un pezzo continuo SEZIONE RESISTENTE: Sezione longitudinale della saldatura LUNGHEZZA: Lunghezza della saldatura SPESSORE: - Testa a testa: il minore degli spessori degli elementi collegati - A T: Lo spessore dell’elemento a completa penetrazione Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Resistenza dei giunti a completa penetrazione La resistenza di calcolo dei collegamenti a piena penetrazione si assume eguale alla resistenza di progetto del più debole tra gli elementi connessi. Una saldatura a piena penetrazione è caratterizzata dalla piena fusione del metallo di base attraverso tutto lo spessore dell’elemento da unire con il materiale di apporto. Per il calcolo delle tensioni si considera come sezione resistente quella del pezzo saldato compreso il materiale d’apporto id Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo 2 '2' '' 3 2 Giunti a cordoni d’angolo La resistenza di progetto, per unità di lunghezza, dei cordoni d’angolo si determina con riferimento all’altezza di gola “a”, cioè all’altezza “a” del triangolo iscritto nella sezione trasversale del cordone. La lunghezza di calcolo L è quella intera del cordone, purché questo non abbia estremità palesemente mancanti o difettose. Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Giunti a cordoni d’angolo , '' , : tensioni riferite alla sezione di gola n , t'' , t : tensioni riferite alla sezione di gola ribaltata Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Giunti a cordoni d’angolo Distribuzione delle tensioni Si assume una distribuzione uniforme delle tensioni nel cordone d’angolo (Effetti della plasticizzazione) Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Domini di resistenza ┴,┴,ײ Peroide Sperimentale Elissoide 1 2 2 f dw Teorico: 2 (0.75 f dw ) 2 '2' 0.75 f dw 2 2 1.8 2 '2' f dw id 2 1.8 2 '2' id 2 k w 2 '2' id f dw w f d Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Domini di resistenza ┴,┴,ײ Per semplificare la verifica conviene assumere un dominio sferico: 2 //2 2 1 2 f dw n t t 1 2 f dw 2 2 // 2 id n2 t2 t //2 / f dw 0.58 0,7 Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Domini di resistenza ┴,┴,ײ SFERA MOZZA Sfera di raggio uguale a quello della sfera tedesca, ma tagliata da due coppie di piani perpendicolari agli assi ┴ e ┴ e passanti per i punti ┴ =0,58 fu,w e ┴ = 0,58 fu,w Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo DOMINIO DI RESISTENZA SFERA MOZZA 2 2 2 2 2 2 r n t t Sfera: // // 0.7 f dw Prisma a base quadrata: n t 0.58 2 f dw 0.85 f dw Stati di tensione mono o bi–assiali: t 0.7 f dw n 0.7 f dw n t 0.85 f dw t // 0.7 f dw Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo METODI DI VERIFICA (NTC 08) Considerando la sezione di gola nella sua effettiva posizione, si può assumere la seguente condizione di resistenza: 2 3 // 2 2 0.5 ftk / M 2 Dove: ftk è la resistenza a rottura del più debole degli elementi collegati, = 0,80 per acciaio S235, 0,85 per acciaio S275, 0,90 per acciaio S355, 1,00 per acciaio S420 e S460. In alternativa, detta a l’altezza di gola, si può adottare cautelativamente un criterio semplificato FW ,Ed / FW , Rd 1 FW ,Rd a ftk / 3 M 2 Dove: FW,Ed è la forza di calcolo che sollecita il cordone d’angolo per unità di lunghezza; FW,Rd è la resistenza di calcolo del cordone d’angolo per unità di lunghezza Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo METODI DI VERIFICA (NTC 08) Considerando la sezione di gola in posizione ribaltata, si può assumere la seguente condizione di resistenza: n t || 1 f yk 2 2 2 n t 2 f yk Dove: fyk è la tensione di snervamento caratteristica ed i coefficienti 1 e 2 sono dati in funzione del grado di acciaio. Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Trazione CORDONI LATERALI Ribaltamento sul piano װe ┴ lamiera // F F L a 4L a CORDONI FRONTALI Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Ribaltamento װ t F F L a 2L a Ribaltamento ┴ n F F L a 2L a Trazione CORDONI INCLINATI N F sin V F cos Ribaltamento ┴ n N /2L a // V / 2L a n2 //2 F 2 sin 2 cos 2 / 2 L a F / 2 L a Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo 2 COMBIAZIONI DI CORDONI D’ANGOLO La rigidezza è indipendente dalla posizione I cordoni frontali sono meno duttili È opportuno affidare l’intero carico a un solo tipo di cordoni e comunque: ∑L ≤ 60 a È opportuno che tutti i cordoni abbiano approssimativamente la stessa altezza di gola. Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Flessione e taglio Cordoni frontali longitudinali V= F nmax M= FL 3FL M /W ah 2 W 2ah / 6 ah / 3 2 // V / 2ah n 1 f yk 2 Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo 2 // 2 Flessione e taglio Cordoni frontali trasversali V= F M= FL t F / 2ba FL n hab n t 1 f yk 2 2 n t 2 f yk Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Combinazioni di cordoni frontali longitudinali e trasversali V= F Solo sui cordoni d’anima M= FL // F / 2a3 L3 M /W Verifica di resistenza nelle parti più sollecitate delle giunzioni Cordoni d’ala esterni 1 M n W a3 L23 W L1a1h1 2 L2 a2 h2 3 Cordoni d’anima n '2 Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo 2 // con L3 M W h1 a1 ' In alternativa si può affidare tutto il momento ai cordoni d’ala, e dunque sui cordoni d’anima agisce solo // // 2 M n ' W Cordoni d’anima Cordoni d’ala W ' L1a1h1 2L2 a2 h2 Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Torsione, flessione e taglio TORSIONE Metodo del momento polare Smax Trmax / I 0 S max cos // S max sin Metodo delle due forze H T /( h a) // H /( aL) Nei casi pratici (0,5≤ l/h≤2) il metodo delle due forze è più conservativo del metodo del momento polare Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Cordoni laterali V= F T= Fe H≈T/h= Fe/h // H /( aL) Fe / aLh t V /( 2aL) F / 2aL t 2 // 2 Cordoni frontali torsione //' Fe / aLz taglio //'' F / 2aL // //' //'' Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo F e 1 aL z 2 CORDONI FRONTALI E LATERALI Ripartizione torcente: T=Fe T1 T T1max /T1max T2 max T2 T T2 max / T1max T2 max T1 Fe a1L1L /a1L1L a2 L2h T2 Fe a2 L2h /a1L1L a2 L2h Ripartizione tagliante: V=F V1 F V1max /V1max V2 max F a1L1 /a1L1 a2 L2 V2 F V2 max /V1max V2max F a2 L2 /a1L1 a2 L2 V2 0 T1 V 1 La1 L1 2a1 L1 Cordone 1: // Cordone 2: // T2 / ha2 L2 Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo oppure V1 F V2 / 2a2 L2 //2 2 0.85 0.70 fd 1 CORDONE FRONTALE 2 LATERALI Torcente assorbito dai cordoni 2 Tagliante assorbito dal cordone 1 Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Cordone 1: // F /( a1L1 ) Cordone 2: // Fe /( ha2 L2 ) Torsione Sezioni a cassone Saldatura su tutto il perimetro Formula di Bredt: // T /( 2 Aa ) Cordoni separati Metodo delle due forze: // T /( L1a1L L2 a2 h) Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo Torsione SEZIONI A T, A L, A CROCE Si opera in analogia con le sezioni a profilo aperto Momento d’inerzia torsionale: // max Tamax / IT Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo IT 1 Li ai3 3 i Torsione SEZIONI A T, A C, A Z Metodo “esatto” Tw Sw / aI w M w / I w w w = area settoriale Mw Bimomento Tw Momento torcente di ingobbamento impedito Metodo approssimato max T k Wy max 2 T L Wy h per L 0.5k h per L 0.5k h max Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo tf a1 a2 max Torsione max T 0.5 k Wy per L 2k max T L 0.25 Wy h per max Wy = movimento rispetto all’asse y tf = valore medio dello spessore dell’ala K= cost. = 4,5 per IPE 5,5 per travi a C 6,5 per travi a Z (7,5 a f.s.) 610 per HE (10 a f.s.) Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo tf a1 a2 h max L 2k h