università degli studi di napoli ³)ederico ii´ studio numerico
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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI ³)EDERICO II´ Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Civile DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTTURALE Tesi di Laurea in Tecnica delle Costruzioni STUDIO NUMERICO-SPERIMENTALE SUL COMPORTAMENTO A TAGLIO DI UNIONI CHIODATE IN ACCIAIO RELATORI: CANDIDATO: Ch.mo Prof. Dr. Ing. Federico Massimo Mazzolani Fierro Stefano Ch.mo Prof. Dr. Ing. Raffaele Landolfo matr. 37/3029 CORRELATORI: Dr. Ing. Luigi Fiorino Dr. ,QJ0DULR'¶$QLHOOR ANNO ACCADEMICO 2008/2009 A mamma e papà Indice I INDICE INTRODUZIONE pag. 1 CAPITOLO I Strutture metalliche storiche pag. 4 1.1 Generalità pag. 4 1.2 Coalbrookdale Bridge pag. 7 1.3 Eads Bridge pag. 8 1.4 pag. 9 Forth Bridge 1.5 Garabit Viaduct pag. 11 1.6 Brooklyn Bridge pag. 12 1.7 Golden Gate Bridge pag. 14 1.8 pag. 16 Sydney Harbour Bridge 1.9 Torre Eiffel pag. 17 CAPITOLO II Unioni chiodate in acciaio pag. 19 2.1 Tecnologia della chiodatura pag. 19 2.1.1 Generalità pag. 19 2.1.2 Modalità di posa in opera pag. 24 2.2 6WDWRGHOO¶DUWHVWXGLWHRULFLQXPHULFLVSHULPHQWDOL pag. 36 CAPITOLO III Indagine sperimentale 3.1 Introduzione pag. 64 3.2 Prove sui materiali pag. 66 3.2.1 Materiale dei chiodi pag. 66 3.2.2 Materiale dei piatti pag. 70 Indice II 3.3 Unioni chiodate pag. 76 3.3.1 pag. 76 3.3.2 Descrizione prove 3.3.1.1 Unioni chiodate assemblate in officina pag. 76 3.3.1.2 Unioni chiodare storiche pag. 84 3.3.1.3 Programma delle prove pag. 87 3.3.1.4 Macchine di prova pag. 88 3.3.1.5 Strumentazione pag. 91 Descrizione dei risultati pag. 92 3.3.3 Confronto sperimentazione ± previsione teorica pag. 104 3.3.4 Conclusioni della sperimentazione pag. 109 CAPITOLO IV Analisi numerica 4.1 Introduzione pag. 110 4.2 Percorso di modellazione pag. 112 4.3 4.2.1 Parts pag. 113 4.2.2 Property pag. 113 4.2.3 Assembly pag. 123 4.2.4 Step pag. 124 4.2.5 Interaction pag. 128 4.2.6 Load pag. 130 4.2.7 Mesh pag. 131 4.2.8 Job pag. 149 Risultati pag. 150 4.3.1 Provino U-16-10-1-S pag. 150 4.3.2 Provino S-16-10-1-S pag. 154 Indice 4.4 III 4.3.3 Provino U-22-12-4-S pag. 157 4.3.4 Provino S-22-12-4-S pag. 160 Conclusioni e sviluppi futuri pag. 163 APPENDICE pag. 165 BIBLIOGRAFIA pag. 440 RINGRAZIAMENTI pag.443 Introduzione 1 Introduzione A cavallo di quel periodo storico che gli studiosi sono concordi nel definire come la Seconda Rivoluzione Industriale, una nuova ondata di innovazioni tecnologiche e scientifiche non solo determinò un profondo sconvolgimento degli equilibri socio-economici di alcuni paesi Occidentali, ma soprattutto fornì stimoli e risorse alla ricerca di nuove soluzioni in una vasta gamma di settori, primi fra tutti quelli GHOO¶,QGXVWULDHGHOO¶(GLOL]LD In particolare, nel campo delle Costruzioni, giocò un ruolo di fondamentale importanza OD UDSLGD HVSDQVLRQH GHOO¶,QGXVWULD 6LGHUXUJLFD FKH LQGXEELDPHQWH facilitò la diffusione su larga scala del ferro quale materiale da impiegare nella realizzazione di elementi strutturali. Difatti, una volta consolidati i metodi di affinazione della ghisa per la produzione LQGXVWULDOHGHOO¶DFFLDLRLSURJHWWLVWLGHOWHPSRDYHYDQRODSRVVLELOLWjGLXVXIUXLUH di sagomari comprensivi già di diverse tipologie di profili. Al progresso tecnologico ed industriale, si accompagnò quasi contemporaneamente una fervida attività di ricerca condotta da insigni studiosi GHOO¶HSRFDTXDOL&DUO&XOPDQQ&KULVWLDQ2WWR0RKUH&DUOR$OEHUWR&DVWLJOLDQR dalla quale giunsero contributi decisivi alla risoluzione di problematiche tecniche di assoluto rilievo, come ad esempio, la progettazione di ponti destinati al traffico ferroviario, in grado di coprire luci sempre maggiori, o di grandi coperture richieste per gallerie, serre, stazioni o mercati. Il risultato di tutte queste sinergie tecniche, scientifiche ed industriali, fu il concepimento e la realizzazione di strutture metalliche grandiose, tra le quali è IDFLOH DVVXUJHUQH D VLPEROR OD 7RUUH (LIIHO LGHDWD H SURJHWWDWD GDOO¶LQJHJQHUH francese Gustav Eiffel, costruttore anche della struttura portante interna della Statua della Libertà a New York. Ed è proprio in questo contesto storico-scientifico, collocabile più precisamente WUDODVHFRQGDPHWjGHOO¶2WWRFHQWRHGLOSULPRYHQWHQQLRGHO1RYHFHQWRFLUFDFKH VL VYLOXSSD LO VLVWHPD GHOOD ³FKLRGDWXUD´ H FKH UDSLGDPHQWH VL DIIHUPD FRPH LO principale procedimento tecnologico atto a collegare rigidamente ed in maniera permanente gli elementi metallici di una struttura in acciaio. Infatti, non potendo disporre né dei materiali idonei alla realizzazione delle moderne bullonature di acciaio ad alta resistenza, né degli strumenti necessari per eseguire le attuali tecniche di saldatura, la chiodatura rappresentava O¶XQLFD Introduzione 2 operazione in grado di fornire ad un collegamento metallico gli indispensabili requisiti di resistenza e rigidezza. Oggi, nelle costruzioni navali ed in quelle edilizie a struttura portante metallica, la chiodatura è stata quasi completamente sostituita dalla bullonatura di acciaio ad alta resistenza e dalla saldatura, che, oltre a garantire i medesimi standards di sicurezza e di affidabilità, offrono notevoli vantaggi sia in termini di rapidità di esecuzione, sia dal un punto di vista economico. Attualmente, sulla base di queste considerazioni, tale tecnologia di collegamento trova applica]LRQHVRORQHOO¶DPELWRGLDOFXQLFDQWLHULIHUURYLDUL Nonostante SHUz O¶LQHYLWDELOH GHFOLQR D FXL q VRJJHWWR OR VWXGLR GHO comportamento delle unioni chiodate continua a rivestire un ruolo di notevole importanza in tutti i quei casi in cui il progettista ha interesse ad occuparsi di problemi di restauro, di manutenzione ed eventualmente di adeguamento di strutture di particolare interesse storico, e che in molti casi continuano ad assolvere ancora le funzioni per le quali erano state progettate anni addietro. Proprio in virtù di tali motivazioni, che giustificano tuttora un rinnovato interesse nei confronti della chiodatura e delle sue applicazioni, lo studio numericoVSHULPHQWDOH SUHVHQWDWR LQ TXHVWL FDSLWROL SHUVHJXH O¶RELHWWLYR GL DSSURIRQGLUH LO comportamento a taglio offerto da unioni chiodate in acciaio, di diversa tipologia HGLQFRQGL]LRQLGLFDULFRDVVLPLODELOLDGXQDSURYDGLWUD]LRQHDWWUDYHUVRO¶DQDOLVL ed il confronto dei risultati forniti da prove di laboratorio e da modelli numerici. Il seguente lavoro di tesi è stato condotto a termine mediante la successione di quattro fasi principali, articolate secondo lo schema descritto nel corso del paragrafo. Al reperimento dei materiali costituenti le parti elementari delle unioni, ed alla fase di DVVHPEODJJLR GHOOH GLYHUVH WLSRORJLH GL SURYLQL VHJXRQR O¶DWWLYLWj GL sperimentazione svolta in laboratorio, ed infine lo studio numerico attraverso O¶DXVLOLRGL$EDTXVQHOODVXDYHUVLRQHFRPPHUFLDOH-7.1. /R VWHS LQL]LDOH QDVFH GDOO¶HVLJHQ]D GL UHFXSHUDre piatti e chiodi costituiti da PDWHULDOH G¶HSRFD ULVDOHQWH DOPHQR DG DOFXQH GHFLQH GL DQQL ID DOOR VFRSR GL riferire, poi, la successiva attività sperimentale a provini rappresentativi di unioni chiodate datate nel tempo. A tal proposito, si ringrazia la Rete Ferroviaria Italiana per aver messo a disposizione ed assemblato in officina un numero sufficiente di lamiere e di chiodi di diverse dimensioni, costituti da acciai prodotti intorno al 1950, in modo da ottenere complessivamente 22 diverse tipologie di collegamenti chiodati. 4XHVW¶XOWLPHUDSSUHVHQWDQROHWLSRORJLHGLXQLRQLFKLRGDWHFKHSLGLIUHTXHQWHq VWDWR SRVVLELOH ULVFRQWUDUH QHOO¶DPELWR GL GXH VWUXWWXUH LQ DFFLDLR GL LQWHUHVVH Introduzione 3 storico, oggetto tuttora di ricerche, quali la galleria Umberto I di Napoli, e il ponte sul fiume Gesso, in provincia di Foggia. A conclusione delle fasi iniziali di reperimento ed assemblaggio, è necessario aggiungere inoltre, che le caratteristiche meccaniche dei materiali impiegati, ed in particolar modo i rispettivi legami costitutivi,sono state determinate attraverso apposite prove di trazione, condotte precedentemente a tale studio, e documentate in altri lavori di tesi. Di tali prove, se ne riportano, dunque, soltanto i risultati finali in termini di tensioni e deformazioni, che, come si vedrà nel capitolo IV, in alcuni casi hanno necessitato di interventi di raffinamento. /DWHU]D IDVHGHO ODYRUR qUDSSUHVHQWDWDGDOO¶DWWLYLWjGL VSHULPHQWD]LRQHFRQGRWWD in riferimento alle tipologie di unioni precedentemente descritte ed assemblate, e FDUDWWHUL]]DWDGDOO¶HVHFX]LRQHGLXQDSURYDGLWUD]LRQHSHUFLDVFXQRGHLSURYLQL complessivamente a disposizione. In un secondo momento, si è reso disponibile anche un set di nuovi provini di XQLRQL FKLRGDWH UHDOPHQWH ³VWRULFKH´ DSSDUWHQHQWL FLRq DG XQ SRQWH IHUURYLDULR FRVWUXLWR DWWRUQR DO H GHPROLWR UHFHQWHPHQWH 0HGLDQWH O¶RSHUD]LRQH GL taglio, e la successiva lavorazione di alcune sue parti, è stato possibile ricavare altre 4 tipologie di unioni da testare. In questo caso, però non sono ancora state condotte prove sui materiali, al fine di determinarne le proprietà chimiche e meccaniche. Nel corso della sperimentazione è stato possibile investigare il comportamento a taglio offerto da ciascuna unione chiodata, ed esprimerlo poi in termini dei meccanismi di rottura prevalenti, e dei valori più significativi di resistenza e di deformazione. I risultati dedotti dalle prove di laboratorio hanno costituito il punto di partenza per la successiva fase di modellazione, nella quale, 4 tipologie di unioni chiodate, scelte sulla base di motivazioni successivamente illustrate nel capitolo IV, sono VWDWH RJJHWWR GL XQ¶DQDOLVL DJOL HOHPHQWL ILQLWL SHU PH]]R GHO VRIWZDUH $EDTXV nella versione 6-7.1. Il capitolo conclusivo di questo studio numerico-sperimentale, ambisce non soltanto a definire un modello numerico in grado si simulare correttamene il comportamento a taglio di tali collegamenti, ma mira anche a costituire per il OHWWRUH DWWUDYHUVR OD GHVFUL]LRQH GHWWDJOLDWD GHOO¶DWWLYLtà di modellazione svolta e per mezzo di continui chiarimenti in merito alla metodologia di lavoro adottata, XQUDSLGRHVHPSOLFHVWUXPHQWRGLJXLGDDOO¶XWLOL]]RGLWDOHSURJUDPPD. Strutture metalliche storiche 4 CAPITOLO I Strutture metalliche storiche 1.1 Generalità Tra il 1850 e la fine del secolo, le costruzioni in ghisa e in ferro, ben presto superate da quelle esclusivamente in ferro, si associano alle grandi opere infrastrutturali, a cominciare dai numerosissimi ponti, e sviluppano una tecnologia VSHFLILFD VXVFHWWLELOH GL DSSOLFD]LRQH LQ WXWWL L FDPSL GHOO¶DUFKLWHWWXUD FRQ realizzazioni divise tra stazioni ferroviarie, serre, stabilimenti portuali, musei, biblioteche, gallerie commerciali, mercati, borse valori ed edifici per le grandi esposizioni, da quella londinese del 1851 a quelle parigine che si susseguono tra il 1855 e la fine del secolo. Un cinquantennio intenso di realizzazioni, contraddistinte da un carattere di leggerezza e da una spazialità aperta e luminosa, si lascia annunciare da alcune insigni anticipazioni che hanno precorso i tempi. Basta pensare al primo ponte in ferro sul fiume Severn in Inghilterra, con due semiarchi in ghisa fusi nelle officine Darby a Coalbrookdale, del 1780. Oppure alla Biblioteca Sainte Geneviève di H. Labrouste a Parigi, del 1843, e alla grande Serra delle Palme di Londra, del 1844, entrambe in ghisa, ferro e vetro. Queste opere incarnano il criterio di prefabbricare fuori opera parte della costruzione, in linea con O¶LVWLQWLYR DSSURFFLR GL UD]LRQDOL]]D]LRQH GHOO¶XRPR ILQFKp QHO GDWD VWUDWHJLFD QHOOD VWRULD GHOO¶LQGXVWULDOL]]D]LRQHHGLOL]LD-3D[WRQUHDOL]]DD/RQGUDLOSDOD]]RGL&ULVWDOOR SULPR HPEOHPDWLFR HVHPSLR GL SUHIDEEULFD]LRQH WRWDOH GHOO¶HGLILFLR al punto da FRVWLWXLUH XQD VLJQLILFDWLYD DQWLFLSD]LRQH GHL FULWHUL LQIRUPDWRUL GHOO¶HGLOL]LD industrializzata di oggi. ( PHQWUH L SLRQLHUL GHOO¶DUFKLWHWWXUD LQJHJQHULVWLFD LQ ,QJKLOWHUUD H LQ )UDQFLD legano il loro nome ad opere destinate ad essere per sempre dei capolavori, il progetto conosce la sperimentazione connessa al progresso tecnologico, non solo per i nuovi materiali, ma per i principi costruttivi che ad essi si associano tra reinterpretazioni e nuove intuizioni. Una dimensione nuova, ma ancora di grande eccezionalità, relaziona la costruzione fortemente al tempo, in quanto materializzazione di un traguardo tecnologico senza precedenti. Strutture metalliche storiche 5 Sotto il profilo costruttivo si delineano il principio del telaio nella fabbrica, GHOO¶DUFR QHO SRQWH H LO SURFHdimento a cesto nelle grandi coperture voltate, nei quali il singolo elemento costruttivo è caratterizzato da un considerevole aumento della luce, che la nuova tecnologia del ferro consente. Il profilo progettuale, mutuato dalla sperimentazione tecnologica, si rinnova e va acquistando una nuova dimensione che si relaziona, non solo alle potenzialità dei materiali, ma, ai tempi e ai modi di realizzazione. In America G.W. Snow mette a fuoco pragmaticamente un sistema costruttivo, il Balloon Frame, con struttura a scheletro di listelli unificati nelle dimensioni e unioni chiodate, il cui primo edificio è anche la prima chiesa cattolica di Chicago, UHDOL]]DWD QHO 'HVWLQDWR D GRPLQDUH OD VFHQD GHOO¶HGLOL]LD UHVLGHQ]LDOH SHU oltre un secolo, inaugura un principio costruttivo ancora oggi alla base della residenza extraurbana americana. 4XLQGL O¶LGHD GL SRWHU FRVWUXLUH FRQ PDWHULDOL QXRYL H QHOOR VSHFLILFR FRQ materiali metallici, nacque fra gli ingegneri del diciottesimo secolo in seguito alla rivoluzione industriale, appena sorta in Inghilterra. Le scoperte fatte in quegli anni facilitavano la produzione di leghe metalliche, fra cui ferro con tracce di carbonio. Le caratteristiche fisiche di questo neo-acciaio avranno sicuramente interessato le menti più ingegnose di quegli anni, che vi avranno visto una soluzione per molte applicazioni. Questo materiale, molto più resistente di quelli precedentemente conosciuti, permetteva di costruire strutture molto più leggere e resistenti di quelle che si costruivano in passato. Tale resistenza e leggerezza è necessaria nei ponti e, non a caso, queste furono le prime costruzioni realizzate in ferro. La necessità di oltrepassare una grande luce con un ponte comporta, inevitabilmente, di dover bilanciare determinati carichi al fine di rendere meno gravosa la sollecitazione per le strutture caricate di peso proprio e di peso portato. Il ponte ad arco scarica le tensioni in maniera efficiente sulle proprie fondazioni ma presenta il problema, sulle grandi campate, di dover essere molto alto al fine di HYLWDUH XQ HFFHVVLYR ULEDVVDPHQWR GHOO¶DUFR 4XDORUD O¶LPSHGLPHQWR GD SDVVDUH non permetta la costruzione di un arco, o di una serie di archi, si deve ricorrere a strutture bilanciate come ponti a mensola. Questi, però hanno la necessità di una consistente rigidità negli appoggi per sopportare i carichi. La struttura è, pertanto, necessariamente pesante e robusta. Strutture metalliche storiche 6 0DJJLRUH OHJJHUH]]D q WLSLFD GHL SRQWL VRVSHVL L TXDOL D IURQWH GL XQ¶LPSRUWDQWH rigidità agli appoggi, godono di un impalcato, anche visivamente, più leggero senza perdere la possibilità di avere grandi luci. Discorso analogo per i porti strallati in cui i tiranti in acciaio, ben più esili di una WUDYDWXUDUHWLFRODUHVRUUHJJRQRO¶LPSDOFDWRGLUHWWDPHQWHGDLSLORQL4XHsta ultima soluzione, adattabile a qualsiasi lunghezza di campata, è la più moderna e determina un minor impatto ambientale. Oggi la tendenza è quella di fare uso delle travi di cemento armato precompresso con le quali generalmente si riescono a realizzare la maggior parte dei ponti, mentre solo nel caso di luci molto grandi si fa ricorso a strutture in acciaio. Con O¶XVR GHO FDOFHVWUX]]R VL RWWLHQH LO YDQWDJJLR GL DYHUH FRVWL PLQRUL VLD SHU OD FRVWUX]LRQH GHOO¶RSHUD VLD SHU OD PDQXWHQ]LRQH ,Q HIIHWWL LO cemento armato richiede controlli minimi ed interventi di manutenzione sporadici. Le strutture in acciaio, invece, vanno periodicamente controllate, e qualora non si riscontrino danni che richiedano interventi particolari, vanno comunque verniciate per preVHUYDUOH GDOO¶RVVLGD]LRQH H GDOO¶DWWDFFR GHJOL DJHQWL FKLPLFL SUHVHQWL QHOO¶DULD sempre più inquinata. '¶DOWUR FDQWR XQ QRWHYROH QXPHUR GL SRQWL LQ DFFLDLR chiodato non solo sono ancora in piedi, ma molto spesso sono ancora in funzione. I costi per la sostituzione di tali strutture con altre più moderne sarebbero troppo elevati per essere sostenuti, senza considerare poi che molti di questi ponti fanno ormai parte del patrimonio storico-artistico nazionale e vengono considerati dei veri e propri monumenti. Bisogna, quindi, considerare tale problematiche a cui vanno incontro delle strutture progettate circa un secolo fa e che si vuole attualmente tenere in funzione. La prima considerazione da fare è senza dubbio sui carichi di progetto. I treni che viaggiavano più di cinquanta anni fa erano certamente diversi da quelli di oggi, oltre che per le dimensioni, e quindi per il peso, anche per la maggiore velocità che riescono a raggiungere i convogli PRGHUQL1RQVRORPDF¶qGDWHQHUHSUHVHQWHFKHDOO¶HSRFDGHOOD costruzione dei ponti chiodati gli unici carichi orizzontali di cui teneva conto il progettista erano TXHOOL GRYXWL DOO¶D]LRQH GHO YHQWR 4XHVWR IDWWR q FHUWDPHQWH LQ FRQWUDVWR FRQ OH attuali normative sismiche vigenti ormai in tutti i paesi europei, quindi oltre alla YHULILFD FRQ L QXRYL FDULFKL PRELOL VRUJH DQFKH LO SUREOHPD GHOO¶DGHJXDPHQWR sismico. 8Q¶DOWUD SUREOHPDWLFD GL JUDQGH ULOLHYR q TXHOOD LQHUHQWH DOOD YLWD XWLOH GHOO¶RSHUD6DSSLDPRFKHXQDVWUXWWXUDSXzVXELUHGDQQLSLRPHQRJUDYLDQFKH Strutture metalliche storiche 7 se nel corso della sua vita non viene mai raggiunto il carico di collasso, ma viene VRWWRSRVWD D ULSHWXWL FDULFKL FLFOLFL (¶ SURSULR LO FDVR GHL SRQWL WDQWR SL FKH OH unioni chiodate rappresentano un sistema di collegamento molto rigido, che conferisce al sistema una scarsa duttilità e lo rende particolarmente vulnerabile sotto questo punto di vista. 5LVXOWD TXLQGL FKLDUD O¶LPSRUWDQ]D GHOOR VWXGLR GL queste strutture, ed in SDUWLFRODUHGHOO¶DSSURIRQGLPHQWRGHO FRPSRUWDPHQWRGHOOH unioni chiodate, essendo i collegamenti le zone nevralgiche della struttura, che QHOODPDJJLRUSDUWHGHLFDVLULVXOWDQRGHWHUPLQDQWLDLILQLGHOO¶DQDOLVLJOREDOH Seguirà una descrizione dei ponti metallici che, maggiormente hanno significato XQ¶LQQRYD]LRQHVXLPHWRGLFRVWUXWWLYLe una descrizione del monumento simbolo GHOOD FLWWj GL 3DULJL OD WRUUH (LIIHO FKH O¶LQJHJQHUH *XVWDYH (LIIHO UHDOL]]z SHU O¶HVSRVL]LRQHXQLYHUVDOHGHO 1.2 Coalbrookdale Bridge /¶,URQEULGJH3RQWHGLIHUURFRQRVFLXWRSRLFRPH&RDOEURRNGDOH%ULGJHYHnne FRVWUXLWRGXUDQWHO¶HVWDWHGHOHLQDXJXUDWRLOJHQQDLRGHO7DOHSRQWH realizzato con lo scopo di attraversare il fiume Severn, rappresenta il simbolo GHOODULYROX]LRQHLQGXVWULDOHHLOSURJUHVVRUDJJLXQWRGDOO¶LQGXVWULDLQJOHVH Figura 1.1 Coalbrookdale Bridge Strutture metalliche storiche 8 Questo ponte, progettato da Thomas Farnolls Pitchard e costruito da due ³LURQPDVWHU´$EUDP'DUE\H-RKQ:LONLQVRQULFRUGDFRPHWLSRORJLDFRVWUXWWLYD i precedenti ponti ad arco a via superiore realizzati però in pietra. Con una campata di circa 30 metri, si alza dal livello del fiume di 20 metri. Comprende FLUFD SH]]L IXVL ULFRQGXFLELOL D WLSRORJLH (¶ IRUPDWR GD GXH FDPSDWH principali accostate e di due campate di avvicinamento, a loro volta accostate. I piloni che lo sorreggono furono irrigiditi notevolmente per timore che le vibrazioni dovute al passaggio dei treni potessero creare dei problemi di stabilità. Il metodo scelto per creare la struttura fu, ad ogni modo, la carpenteria. &¶qGDGLUHFKHQHJOLDQQLVXFFHVVLvi alla costruzione del ponte è stato necessario effettuare delle riparazioni. Infatti, pochi anni dopo, nelle muratura alle spalle e nel ponte si sono create delle fessure, alcune di esse sono state riparate tramite ferro battuto e cinghie e altre sono state lasciate intatte e sono ancora visibili. Nel 1934 è stato bloccato il traffico veicolare, ma i pedaggi per i pedoni sono stati raccolti fino al 1950, quando la proprietà del ponte è stata trasferita alla contea di Shropshire. Ora, il ponte rappresenta una popolare attrazione turistica ed è GLYHQWDWRSDWULPRQLRPRQGLDOHGHOO¶81(6&2GDO (Ryall,Parke,Harding). 1.3 Eads Bridge /¶HYROX]LRQHWHFQRORJLFDHO¶LQWHUHVVHFUHVFHQWHGDSDUWHGHJOLLQJHJQHULDXPHQWD QHJOLDQQL HLQ $PHULFDQHOO¶LQWHQWR GLFRQgiungere a St. Louis il Missouri con O¶,OOLQRLVVHSDUDWLGDO0LVVLVVLSSLYLHQHFRVWUXLWRQHOLOSRQWHSLOXQJRGHO mondo al momento della sua inaugurazione pari a 1964 metri. Il ponte è chiamato Eads Bridge per il suo progettista e costruttore, il capitano James B.Eads. Figura 1.2 Eads Bridge (Cook, Richard J., 1987). Strutture metalliche storiche 9 Tale ponte ripropone una serie di archi a via superiore su tre campate. La campata centrale, lunga circa 170m., è affiancata da due campate laterali. Sebbene la tipologia costruttiva sia per lo più simile al Coalbrookdale Bridge si nota una tecnica costruttiva più avanzata. Le campate sono, infatti, composti da due travi tubolari affiancate e collegate da aste diagonali. Le giunzioni, in seguito, sono realizzate mediante chiodatura. Le varie campate poggiano su fondamenta in calcestruzzo annegate nel Mississippi. Alto 27 metri dal livello medio del corso G¶DFTXDSHUPHWWHODQDYLJD]LRQHVHQ]DLPSHGLPHQWL Il ponte fu chiuso al traffico nel 1991 ed è stato riaperto il 4 luglio 2003, data simbolica in quanto il ponte fu ufficialmente aperto il 4 luglio del 1874. 4XHVWR SRQWH UHVH 6W /RXLV XQ LPSRUWDQWH SROR IHUURYLDULR H WXWW¶RUD YLHQH sfruttato sia dalle compagnie ferroviarie che dal traffico automobilistico. 1.4 Forth Bridge VeUVR OD ILQH GHOO¶RWWRFHQWR YHQQH LQWURGRWWD XQD QXRYD LQWHUHVVDQWH WHFQLFD costruttiva: i ponti a mensola o Cantilever Bridges. Il ponte più rappresentativo di TXHVWDWHFQLFDFRVWUXWWLYDqVHQ]¶DOWURLO)RUWK%ULGJH Figura 1.3 Forth Bridge I ponti a mHQVRODR&DQWLOHYHU%ULGJHVVRUUHJJRQRO¶LPSDOFDWRGHOSRQWHFRQXQR schema statico a doppia mensola. Da ogni appoggio (notevolmente rinforzato) partono due mensole lungo la direzione del ponte che si congiungono a dei tratti Strutture metalliche storiche 10 di impalcato sospesi, sorretti agli estremi da queste stesse mensole. Tale schema è ULSRUWDWRQHOODILJXUDTXLGLVHJXLWRFKHUDIILJXUDO¶LQJHJQHUHSURJHWWLVWD%DNHUHL VXRL DVVLVWHQWL FKH VFKHPDWL]]DQR WDOH PRGHOOR WUDPLWH OD FRVLGGHWWD ³%DNHU¶V KXPDQ FDQWLOHYHU´ I due uomini laterali rappresentano i due piloni, i quali sorreggono (come se le loro braccia fossero mensole) il terzo uomo, al centro. Per non sbilanciare i due piloni, questi sopportano anche il carico di un contrappeso esterno. Figura 1.4 %DNHU¶VKXPDQFDQWLOHYHU Tale ponte ferroviario è situato nei pressi di Edimburgo e, ancora oggi, viene FRQVLGHUDWR XQ FDSRODYRUR G¶LQJHJQHULD /D FRVWUX]LRQH GHO SRQWH FRPLQFLz QHO HWHUPLQzIRUPDOPHQWHFRQO¶LQDXJXUD]LRQHGHOPDU]RDGRSHUDGHO Principe del Galles, SLWDUGLUH(GZDUG9,,FKHFROORFzO¶XOWLPRFKLRGRSODFFDWR in oro e opportunamente iscritto. Il ponte si basa su tre appoggi costruiti in acciaio e calcestruzzo armato. Ogni appoggio, è costituito da una torre di cemento armato alta 104 metri sostenuta da tubolari a sezione decrescente. Da lì parte una travatura reticolare per sopportare i carichi delle mensole con minor sforzo. Gli appoggi agli estremi, costituiti da una sola mensola, sono dotati di un contrappeso per riequilibrare gli sforzi QHOO¶LQFDstro della mensola. Il Forth Bridge che ha una superficie di 58 ettari e un'altezza di 137 metri richiese O¶XWLOL]]RGLSLGLWRQQHOODWHGLDFFLDLRPHWULFXELGLJUDQLWR metri cubi di pietra, 49200 metri cubi di calcestruzzo e oltre otto milioni di chiodi. Strutture metalliche storiche 11 Figura 1.5 Chiodo proveniente dal Forth Bridge (Visitor centre trust Forth Bridge) Naturalmente una struttura come Forth Bridge, che ancora oggi rappresenta un FDSRODYRURGHOO¶LQJHJQHULDFLYLOHQHFHVVLWDGLXQDFRVWDQWHPDQXWHQ]Lone che non essendo stata mai trascurata nel corso degli anni, rende tale ponte tuttora funzionale in quanto viene attraversato da 200 treni al giorno. 1.5 Garabit Viaduct Il viadotto di Garabit è un ponte ferroviario che attraversa il fiume Truyère vicino Ruynes nel Cantal (Francia centro-meridionale). Il ponte lungo 565 metri e con un arco principale di 165 metri, è stato costruito tra il 1880 e il 1884 da Gustave Eiffel, ed è stato inaugurato nel 1885. Figura 1.6 Garabit Viaduct Strutture metalliche storiche 12 Tale ponte è situato in una zona montagnosa e sferzata da forti venti. L'opera, pertanto, richiese prodezze tecniche mai raggiunte fino a quel momento. La stabilità delle travi-cassoni, facenti funzione di puntoni e la resistenza al vento rappresentarono le vere due sfide nell'attuazione di tale progetto. Gli ingegneri Boyer e Baudry incaricati della costruzione si rivolsero a Gustave Eiffel proprio per la sua grande esperienza nel settore. Per negare il vento, Eiffel adottò il concetto di capriate con una serie di triangoli per attenuare la forza del vento, e per superare i problemi connessi alle oscillazioni prodotte dal vento allargò i piloni e gli archi in prossimità dei supporti e alla base. La novità del progetto consistette nella grande altezza tra la strada ferrata e il corso d'acqua, ovvero 122 metri. Questo tipo di viadotto detto "ad arco" riprende quello sperimentato sul fiume Douro. La costruzione richiese ben due anni di lavoro più un anno per l'allestimento, nelle zone adiacenti, di alloggi e mense per gli operai. L'importanza del viadotto si rivelò strategica anche per la posizione stessa della strada ferrata situata proprio sotto il piano stradale, il che rendeva possibile il recupero di quei vagoni che, forti venti, avrebbero potuto capovolgere. (Billington 1983). 1.6 Brooklyn Bridge 8Q¶XOWHULRUHLQQRYD]LRQHWHFQRORJLFDSHUTXDQWRULJXDUGDLSRQWLqUDSSUHVHQWDWD dalla progettazione e costruzione del ponte di Brooklyn che è uno dei più antichi ponti in sospensione negli Stati Uniti. Il Ponte di Brooklyn, completato nel 1883 ad opera dell'ingegnere tedesco John Augustus Roebling, collega tra di loro l'isola di Manhattan ed il quartiere di Brooklyn (un tempo due cittadine distinte dello Stato di New York, oggi due quartieri di New York) attraversando il fiume East River. Strutture metalliche storiche 13 Figura 1.7 Brooklyn Bridge La costruzione del ponte iniziò nel 1867, richiese la manodopera di 600 operai e venne definitivamente aperto al transito il 24 maggio 1883. Il ponte è costituito da 4 cavi d'acciaio assicurati ad ancoraggi fissati ad apposite piastre (una per ogni cavo) contenute all'interno di calotte di granito alte fino a 3 metri e poste agli estremi del ponte stesso. Ogni cavo è composto da 5657 Km di filo d'acciaio galvanizzato con zinco al fine di renderlo resistente al vento, ed alla pioggia. Due piloni, posti a circa 300 metri dalle calotte, poggiano su grandi cassoni, e vengono utilizzati come punti di ancoraggio per i cavi grazie a piastre a sella poste sulle loro sommità. La base del ponte invece è costituita da travi di acciaio del peso di 4 tonnellate ciascuna assicurate a tiranti verticali (assicurati a loro volta a tiranti diagonali) il cui scopo è mantenerle in posizione. Il ponte una volta completato si presentava con una struttura a 5 corsie. In passato le due corsie esterne venivano impiegate per il transito di carrozze, le due corsie intermedie per il transito delle cabine della teleferica e la corsia centrale per quello dei pedoni. Oggi le corsie esterne ed intermedie (diventate 6 in totale, 3 destinate al traffico in direzione Brooklyn e 3 destinate a quello in direzione Manhattan) sono destinate ai mezzi a motore e quella centrale è divenuta per metà pista pedonale e per metà pista ciclabile. (Cook, Richard J. 1987) Strutture metalliche storiche 14 1.7 Golden Gate Bridge 1HOO¶DPELWRGHLSRQWLVRVSHVLXQDOWURFDSRlavoro ingegneristico è quello relativo al Ponte che sovrasta il Golden Gate, lo stretto che collega l'Oceano Pacifico con la Baia di San Francisco. L'idea di un ponte che collegasse San Francisco e la Marin county fu proposta dall'ingegnere James Wilkins in un articolo in cui ne sosteneva l'utilità per rendere più sicura e veloce la traversata dello stretto, fino ad allora fatta via mare. Il ponte guadagnò il suo nome nel 1917, quando fu così nominato dall'ingegnere urbanistico della città di San Francisco M. H. O'Shaughnessy. Tutto il tratto occupato dal ponte, includendo anche il tratto per salire e scendere dallo stesso, è lungo 2,71 km; la distanza tra le torri cioè la luce della campata principale è pari a 1,282 m, e lo spazio disponibile sotto il ponte è di 67 m con condizioni medie di alta marea. Figura 1.8 Golden Gate Bridge In questa tipologia di ponte la travata principale è sorretta da tiranti metallici collegati ad una o più funi; il diametro dei cavi della sospensione principale è 91,34 cm. Quando è stato costruito nel 1937, Il Golden Gate Bridge è diventato il più grande ponte a sospensione del globo dell'epoca ed è diventato il simbolo, internazionalmente riconosciuto, di San Francisco. Il ponte fu dovuto all'ingegno e alla straordinaria bravura di Joseph Baermann Strauss, un ingegnere responsabile di oltre 400 ponti mobili, ma tutti molto più piccoli e situati più nell'entroterra rispetto al nuovo progetto. Iniziò nel 1927 coi primi disegni che erano ben lontani Strutture metalliche storiche 15 dall'essere approvati, e spese oltre un decennio alla ricerca di sostenitori. Il progetto iniziale di Strauss comprendeva una trave a mensola massiccia su ogni lato, connesse da un segmento centrale sospeso. Altre figure chiave nella nascita dell'opera furono Irving Morrow, responsabile per le decorazioni e la scelta del colore, l'ingegner Charles Alton Ellis ed il progettista di ponti Leon Moisseiff, che collaborarono alla risoluzione dei problemi di calcolo ingegneristico. La costruzione iniziò il 5 gennaio 1933 e fu completato nell'aprile del 1937 e fu aperto ai pedoni il 27 maggio dello stesso anno. Il giorno seguente, a mezzogiorno, il presidente Roosevelt, da Washington diede il via ufficiale al traffico di veicoli attraverso il ponte, premendo un pulsante. L'ampiezza della parte centrale del Golden Gate è stata la più lunga tra i ponti sospesi fino al 1964, quando il Ponte di Verrazano (Verrazano Narrows Bridge fu eretto per unire Staten Island con Brooklyn, due quartieri di New York City. Al momento della sua costruzione il Golden Gate possedeva inoltre le torri di sospensione più alte del mondo ( 225 m sopra il livelOR GHOO¶DFTXD H GHWHQQH TXHVWR UHFRUG ILQR LQ tempi recenti. Attualmente il ponte sospeso più lungo del mondo si trova in Giappone ed è il Ponte di Akashi-Kaikyo. 3HU TXDQWR ULJXDUGD O¶DVSHWWR manutentivo del ponte è importante sottolineare che nella sua storia ha subito diversi interventi di verniciatura. In origine era verniciato con minio rosso e vernice al piombo. A metà degli anni Sessanta prese il via un programma per prevenire la corrosione che consisteva nell'asportazione della vernice originale sostituendola con una a base di emimorfite (un silicato idrato di zinco) ricoperta da vernice vinilica. Dal 1990 il rivestimento usato è acrilico. Il programma è stato completato nel 1995 e attualmente ben 38 pittori lavorano costantemente per mantenere in buone condizioni lo strato di vernice che protegge il ponte. Figura 1.9 &ROSRG¶RFFKLRFKHUHJDODLO*ROGHQ%ULGJHDTXDQWLSURYHQLHQWLGDOO¶RFHDQRHQWUDQR nella Baia di San Francisco Strutture metalliche storiche 16 1.8 Sydney Harbour Bridge Il ponte Harbour di Sidney, a livello locale soprannominato il Coathanger, è un ponte ad arco di acciaio, adibito al trasporto ferroviario, veicolare e pedonale. Il progetto di costruzione ha avuto inizio nel 1923, ad opera Bradfield e la partecipazione di più persone tra cui Laurence Ennis, Ralph Freeman, Arthur Plunkett. La costruzione del ponte ha avuto inizio nel dicembre del 1928 ed è stata affidata a Dorman Long e Co. Figura 1.10 Vista notturna del Sydney Harbour Bridge /DFRVWUX]LRQHGHOO¶DUFRFKHSUHVHQWDXQ¶DOWH]]DGDOOLYHOORGHOPDUHGLPHWUL qVWDWDDYYLDWDGDGXHODWLRSSRVWLHGXUDQWHODFRVWUX]LRQHOHGXHPHWjGHOO¶DUco sono state mantenute da numerosi cavi di sostegno. Una volta completate, i cavi sono stati rilasciati lentamente, ed è stato, quindi, possibile collegarle tra loro. Tale ponte è stato concluso il 19 agosto 1930. Il 19 gennaio 1932, il primo treno di prova, una locomotiva a vapore, ha attraversato il ponte. Circa 90 locomotive hanno attraversato il ponte nei mesi che seguirono, come parte di una serie di test per garantirne la sicurezza.Nella costruzione del ponte circa il 79% di acciaio è stato realizzato a Middlesbrough, nel nord-est dell'Inghilterra. Il resto è stato realizzato in Australia, sede del ponte. Il peso totale del ponte è di 52.800 tonnellate, e sono stati utilizzati sei milioni di chiodi per i collegamenti delle parti in acciaio. I chiodi sono stati realizzati nel Lancashire in Inghilterra. Strutture metalliche storiche 17 (a) (b) Figura 1.11 Particolare del ponte che evidenzia le unioni chiodate (a), chiodo restaurato proveniente dal SydneyHarbour Bridge (b) (Mackaness, 2006) 1.9 Torre Eiffel /D WRUUH (LIIHO QHOO¶DPELWR GHOOH FRVWUX]LRQL PHWDOOLFKH UDSSUHVHQWD XQD GHOOH strutture più importanti al mondo ed è diventata nel corso degli aQQLO¶LFRQDGHOOD )UDQFLD /D VWUXWWXUD SURJHWWDWD GDOO¶LQJHJQHUH *XVWDYH (LIIHO IX FRVWUXLWD WUD LO H LO FRPH O¶DUFR GL LQJUHVVR SHU O¶(VSRVL]LRQH XQLYHUVDOH XQD ILHUD mondiale per la celebrazione del centenario della Rivoluzione francese. Figura 1.12 Torre Eiffel Strutture metalliche storiche 18 Un aspetto importante dal punto di vista ingegneristico è quello relativo alla forma GHOOD WRUUH ,QIDWWL ROWUH FKH DOO¶DVSHWWR DUWLVWLFR HVVD IX GHWHUPLQDWD GDOOD resistenza del vento e proprio per questo è una struttura molto aerata. /D VWUXWWXUD PHWDOOLFD GHOOD WRUUH SHVD WRQQHOODWH PHQWUH O¶LQWHUD VWUXWWXUD compresi i componenti non metallici è di circa 10000 tonnellate. Per O¶DVVHPEODJJLR GHOOH SDUWL PHWDOOLFKH IXURQR LPSLHJDWL WUHFHQWR PHWDOPHFFDQLFL che lavorarono 18.038 pezzi di ferro forgiato, utilizzando due milioni e mezzo di chiodi. (Billington, 1983). Unioni chiodate in acciaio 19 CAPITOLO II Unioni chiodate in acciaio 2.1 Tecnologia chiodatura 2.1.1 Generalità I collegamenti costituiscono la parte più delicata delle costruzioni metalliche; da qui la necessità di dedicare loro uno studio accurato. I collegamenti (chiodature, bullonature e saldature) sono dispositivi atti a realizzare la continuità di un singolo elemento strutturale costituito da lamiere e/o profilati (si tratta delle cosiddette unioni correnti) o per unire tra loro più elementi strutturali concorrenti a formare l¶LQWHUD FRVWUX]LRQH VL SDUOD DOORUD GL XQLRQL GL IRU]D /H XQLRQL FRUUHQWL consentono, ad esempio, di formare una trave, componendo lamiere e/o profilati; le unioni di forza consentono di realizzare una struttura, più o meno complessa, utilizzando lamiQDWL H SURILODWL SURGRWWL GDOO¶LQGXVWULD VLGHUXUJLFD HG DQFKH eventualmente, elementi composti, realizzati con le unioni correnti). Se non esistessero i collegamenti, dovremmo limitarci ad utilizzare singolarmente gli HOHPHQWL PRQROLWLFL SURGRWWL GDOO¶LQdustria siderurgica; mentre, grazie ai collegamenti, possiamo mettere insieme tra loro più elementi per formare una struttura; ad esempio, un telaio. I collegamenti chiodati sono stati i primi ad apparire, nella seconda metà del secolo XIX, sulla scena della tecnologia moderna. I collegamenti chiodati in auge QHOO¶HLQEXRQDSDUWHGHOODSULPDPHWjGHODFDOGRVRQRLQHIIHWWLFDGXWL in disuso. I chiodi da ribattere a freddo (chiamati rivetti o ribattini) sono, invece, ancora largamente usati nelle unioni di lamiere sottili e di leghe leggere. Di solito la ribaditura a freddo si adotta nel caso di chiodi di piccolo diametro (d < 6 mm), per chiodi di diametro compreso tra 6 e 10 mm è possibile sia la ribaditura a freddo, sia quella a caldo, mentre decisamente è preferita la ribaditura a caldo per diametri maggiori di 10 mm. , ULYHWWL VRQR PROWR XVDWL QHOO¶LQGXVWULD automobilistica, aeronautica e navale: tale rilevante diffusione ha portato alla produzione di numerosi tipi di ribattini (a testa tonda, cilindrica, svasata), anche FRVWLWXLWLGDPDWHULDOLGLYHUVLROWUHDOO¶DFFLDLR Unioni chiodate in acciaio 20 Le unioni chiodate, a differenza di quelle bullonate, non possono essere scomposte, a meno che non si distruggono gli elementi di connessione, asportando con lo scalpello o con la fiamma ossidrica una delle teste dei chiodi. I collegamenti bullonati presentano il vantaggio di una più rapida ed economica UHDOL]]D]LRQH FRQVHQWRQR LQROWUH XQ¶DJHYROH WUDVIRUPD]LRQH GHOOH VWUXWWXUH grazie alla facilità dello smontaggio. I bulloni, ovviamente, esistevano anche quando i chiodi erano al culmine del VXFFHVVRGDOODILQHGHOO¶DLSULPLGHFHQQLGHO(VVLHUDQRXVDWLDOSRVWR dei chiodi o quando lo spessore dei pezzi da collegare era notevole o quando gli stessi chiodi sarebbero stati sollecitati a trazione. I chiodi erano montati a caldo, venivano riscaldati al calor rosso e si allungavano. 5DIIUHGGDQGRVL SRL WHQGHYDQR DG DFFRUFLDUVL SHU ULWRUQDUH DOO¶RULJLQDULD configurazione, ma erano contrastati dallo spessore dei pezzi collegati; ragion per cui si destavano, nei gambi, tensioni di trazione tanto più forti quanto più i chiodi VWHVVLHUDQROXQJKLHQRQGLUDGRGHOO¶RUGLQHGLJUDQGH]]DGHOOLPLWHHODVWLFR A volte si assisteva alla rottura del chiodo, per distacco della testa del gambo, soltanto per effetto delle tensioni interne dovute al raffreddamento e perciò i chiodi lunghi (per i quali si avevano fortissime tensioni interne dovute al raffreddamento) venivano sostituiti dai bulloni. Non sembrando opportuno affidare ai chiodi ulteriori sforzi di trazione, essi erano rimpiazzati dai bulloni anche quando potevano essere soggetti a trazione. Pertanto i bulloni avevano un ruolo secondario, rispetto ai chiodi, e venivano utilizzati per soluzioni di ripiego, in quelle circostanze in cui i chiodi non davano grande affidamento. Con la chiodatura (o bullonatura) non è possibile collegare direttamente due ODPLHUH SRVWH DG DQJROR UHWWR O¶LQGXVWULD VLGHUXUJLFD GRYHWWH SHUFLz FUHDUH opportuni profilati e cioè angolari a lati uguali o diseguali per consentire tale collegamento. Nella figura seguente è riportata la sezione di una vecchia trave in acciaio, in FRPSRVL]LRQH FKLRGDWD WUDWWD GD XQ WHVWR GHJOL DQQL ¶ (PLOLR 0DUUXOOLHU Costruzione degli edifizi, Ed.UTET, Torino, 1925). Unioni chiodate in acciaio 21 Figura 2.1 Vecchia trave in acciaio con unioni chiodate (Marrullier E., 1925) Ai chiodi necessari a riunire due profilati si potrebbe sostituire un unico perno di grande diametro; questo tipo di collegamento è stato però subito abbandonato, perché non assicurava alle membrature la necessaria rigidità ed è oggi adottato solo nei casi in cui parti di una stessa struttura devono essere collegate fra loro con una cerniera per eliminare la trasmissione di momenti flettenti. Elementi caratteristici dei chiodi sono il fusto e la testa. In figura sono riportati solo alcuni dei tipi di chiodi esistenti (generalmente usati, nei lavori di carpenteria, sono quelli a testa tonda stretta, più semplici da montare perché non richiedono smussature dei fori, ma una semplice sbavatura degli orli). Figura 2.2 Tipologie della testa di un chiodo Unioni chiodate in acciaio 22 ,OIXVWRDOO¶LQFLUFDFLOLQGULFRGHYHDYHUHOXQJKH]]DWDOHFKHODSDUWHVSRUJHQWHGDL SH]]L GD FROOHJDUH DEELD XQ YROXPH VXIILFLHQWH SHU O¶HVHFX]LRQH GHOOD VHFRQGD testa. Se s è lo spessore totale da chiodare (serraggio) e d il diametro del foro, la lunghezza totale del fusto si farà circa (Masi): l = 1,1 s + 1,3 d (1.1) Nella figura 2.3 (a), sono indicate le dimensioni dei chiodi a testa tonda stretta (adatti particolarmente per carpenteria metallica) con le relative lunghezze da adottare. Se la sporgenza della testa fosse di ingombro, si ricorre a chiodi a testa svasata con calotta (figura 2.3 (c)) o addirittura svasata piana (figura 2.3 (b)). Figura 2.3 Dimensioni caratteristiche dei chiodi Nella tabella seguente sono riportate, con riferimento alla figura e con misure espresse in mm, le caratteristiche geometriche dei chiodi a testa tonda, svasata e rasa per i diametri più comunemente usati. Unioni chiodate in acciaio 23 Figura 2.4 Geometrie caratterizzanti i chiodi Le unioni chiodate possono essere effettuate per sovrapposizione dei due tronconi, con coprigiunto semplice, con doppio coprigiunto. (a) (b) Figura 2.5 Sovrapposizione dei due tronconi (a), coprigiunto semplice (b), doppio coprigiunto (c) (c) Nel caso in cui la giunzione sia realizzata per sovrapposizione o con coprigiunto semplice, ogni chiodo sarà sollecitato alla recisione in una sola sezione. Nel terzo caso, invece, ogni chiodo presenterà due sezioni che resistono alla recisione; inoltre non sono presenti le eccentricità di tiro che nascono per i primi due casi. Unioni chiodate in acciaio 24 2.1.2 Modalità di posa in opera Dal punto di vista tecnologico, le unioni chiodate, oggetto di questo lavoro sono realizzate con i chiodi formati a caldo, è opportuno quindi descrivere le varie fasi che si eseguono per la realizzazione di tali collegamenti, per meglio comprendere le caratteristiche che ne regolano il comportamento. Le parti da collegare, che possono essere piatti o profilati, vengono bloccate da morsetti o da bulloni avendo cura di far coincidere perfettamente i fori nei quali andrà inserito il chiodo. Prima di essere lavorato, il chiodo presenta solo una testa VHPLVIHULFD SHUIHWWDPHQWH FHQWUDWD FRQ O¶DVVH GHO JDPEo tronco-conico ad essa collegato, e viene poi riscaldato in una apposita forgia dove raggiunge la temperatura di 1100 °C. Figura 2.6 Riscaldamento dei chiodi (Vermes William, 2007) A questo punto viene prelevato dalla forgia utilizzando una pinza, ripulito da HYHQWXDOLVFRULHHGHSRVLWLGLFHQHUHHGLQVHULWRDOO¶LQWHUQRGHOIRURFRQO¶DLXWRGL qualche colpo di martello. In questa fase chi opera deve farlo con la necessaria rapidità, in modo tale che il chiodo inserito nel foro abbia mantenuto una temperatura alta abbastanza per essere lavorato (circa 900 °C). Unioni chiodate in acciaio 25 (a) (b) Figura 2.7 Posa in opera del chiodo (a), ribattitura del chiodo (b), (Vermes William, 2007) Con altrettanta rapidità intervengono altri due operai, uno addetto al posizionamento del fermo (detto reggicontro) che va mantenuto pressato sulla testa del chiodo mentre un altro operaio ribatte il chiodo dal lato opposto. Per la ribattitura sono stati congegnati diversi strumenti, il più efficace ed il più utilizzato è una sorta di martHOORSQHXPDWLFRFKHFRPSULPHLOJDPER DOO¶LQWHUQR del foro fino al riempimento dei vuoti tra le superfici a contatto. La punta del ribattitore presenta un incavo semisferico ideale per la formazione della testa del chiodo. Figura 2.8 Incavo semisferico della punta del ribattitore $O WHUPLQH GHOO¶RSHUD]LRQH GL ULEDWWLWXUD YLHQH ULPRVVR LO IHUPR H VL ODVFLD raffreddare il chiodo che di conseguenza si accorcia andando a comprimere le SDUWLFROOHJDWHJUD]LHDOO¶D]LRQHGHOODWHVWDVXOOHVXSHUILFLDFRQWDWto con essa. Unioni chiodate in acciaio 26 8QDYROWDULSHWXWDO¶RSHUD]LRQHSHUWXWWLLFKLRGLGHOFROOHJDPHQWRVLRWWLHQHXQD connessione molto rigida per la mancanza dei vuoti tra i fori ed i chiodi. La buona riuscita della procedura ora descritta è fortemente dipendentH GDOO¶DELOLWà della manodopera. Tuttavia, nonostante si richiedano operai specializzati, è inevitabile riscontrare imperfezioni di costruzione. Ad esempio, la testa del chiodo formata a caldo con il ribattitore può non risultare perfettamente sferica, oppure non perfeWWDPHQWHDOOLQHDWDFRQO¶DVVHGHOJDPERLQROWUHQRQVHPSUHLYXRWLYHQJRQR completamente colmati dal chiodo, cosa che peraltro è anche impossibile verificare con certezza. In generale, una delle operazioni più delicate e più importanti è la foratura dei profilati e delle lamiere, dipendendo in gran parte da essa la bontà della chiodatura della costruzione. Il foro può essere ottenuto in diversi modi, e cioè: per punzonatura, o per trapanatura. Nella prima un punzone cilindrico, di diametro uguale a quello del foro da praticare, è premuto con forza contro il pezzo, così da spingere fuori un tappo di materiale. Nella seconda, una punta di elica, posta in rapida rotazione asporta gradatamente dei trucioli di materiale, praticando il foro. La punzonatura ha lo svantaggio di danneggiare il materiale tutto intorno al foro e tanto più gravemente quanto maggiore è lo spessore da forare. Pertanto, è ammessa la punzonatura dei fori al diametro definitivo solo per chiodature di ordinaria importanza statica e sino a 10 mm di spessore; per giunzioni ad attrito tale limite potrà essere superato, purché la punzonatura venga opportunamente eseguita e controllata, specie al fine di evitare la formazione di cricche. Negli altri casi si potrà punzonare un foro di diametro minore di quello definitivo, allargandolo poi mediante alesatura, ciò che permette di asportare il materiale danneggiato. Il diametro del foro punzonato sarà di almeno 3 mm minore del diametro del foro definitivo. Tale metodo presenta il vantaggio di garantire fori esattamente cilindrici e di permettere piccole correzioni sia nel diametro sia nella posizione del foro. 6HORVSHVVRUHGDIRUDUHqPDJJLRUHGHOGLDPHWURGHOIRURO¶XQLFRVLVWHPDSRVVLELOH è la trapanatura. Per lavorazioni di media e grande serie si ricorre frequentemente a trapani o punzonatrici a controllo numerico, allo scopo di assicurare grande SUHFLVLRQH H QRWHYROH YHORFLWj GL SURGX]LRQH (¶ YLHWDWR O¶XVR GHOOD ILDPPD SHU O¶HVHFX]LRQH GL IRUL SHU FKLRGL 3LDWWL R ODPLHUH FKH GHEERQR DYHUH IRUDWXre LGHQWLFKHVL IRUDQR ³DSDFFKHWWR´VRYUDSSRQHQGRFLRqGLYHUVL SH]]L LQ PRGR GD Unioni chiodate in acciaio 27 effettuarne contemporaneamente la foratura al trapano; ciò consente notevoli economie di lavorazione e il vantaggio di avere pezzi perfettamente uguali. La velocità di lavorR SXz YHQLUH DFFUHVFLXWD PHGLDQWH O¶LPSLHJR GL WUDSDQL PXOWLSOL che eseguono contemporaneamente due o più fori. Anche le punzonatrici possono venire attrezzate con due o più punzoni. Dovendo effettuare dei fori sulla costruzione eseguita o in corso di montaggio, si ricorrerà a trapani a mano, elettrici, o ad aria compressa. 3HU TXDQWR ULJXDUGD LQYHFH VHPSUH D FDUDWWHUH JHQHUDOH O¶RSHUD]LRQH GL ribattitura del chiodo viene eseguita in tre modi: a mezzo di macchine chiodatrici, con martelli pneumatici, oppure a mano. Il sistema più economico e teoricamente migliore è il primo. Le chiodatrici sono di due specie; ad azione diretta e indiretta, nelle prime la mazza si muove sempre nella direzione della pressione finale, nelle altre i chiodi sono premuti GDOO¶estremità di mascelle infulcrate nel mezzo, la forza agente essendo applicata DOO¶DOWUD HVWUHPLWj GHOOD OHYD /H PDFFKLQH SL FRPXQL VRQR D]LRQDWH GD DULD compressa e per lo più sono mobili, essendo sospese a paranchi scorrevoli. Le chiodatrici idrauliche sono più semplici, ma hanno la svantaggio di essere fisse o almeno di avere mobilità limitata. La pressione esercitata deve essere di almeno 90 N per millimetro quadrato di sezione nominale del chiodo. Col martello pneumatico si chiodano quelle parti, per le quali è impossibile o praticamente sconsigliabile ricorrere alle macchine chiodatrici. (Masi, Costruire in acciaio). In cantiere i chiodi sono eseguiti a mano; la testa viene forgiata mediante appositi stampi (buttarole), su cui si batte la mazza. Il chLRGRGXUDQWHO¶D]LRQHGHOODPD]]D o del martello pneumatico, viene tenuto in sito da un controstampo, che consiste LQ XQD UREXVWD DVWD GL IHUUR DYHQWH XQ¶HVWUHPLWj ODYRUDWD D FRSSD LQ PRGR GD ricevere la testa del chiodo. Opportuni contrasti assicurano tale controbuttarola; WDORUDODIRU]DQHFHVVDULDDOORVFRSRqIRUQLWDGDOO¶DULDFRPSUHVVD I chiodi di diametro inferiore a 8 mm vengono ribaditi a freddo, gli altri devono HVVHUHULVFDOGDWLDGXQDWHPSHUDWXUDRSSRUWXQDFRQO¶DFFRUWH]]DGLQRQHIIHWWXDUH un riscaldamento eccessivo che brucerebbe il chiodo, ossidando il materiale. Il riscaldamento avviene a mezzo di piccoli forni a carbone, o meglio a gas o a naffa o elettrici; in questi ultimi i chiodi si arroventano per resistenza a causa del passaggio di una corrente elettrica attraverso il loro fusto. 8QFKLRGR³OHQWR´SXz facilmente essere scoperto col battere mediante apposito martellino un colpo Unioni chiodate in acciaio 28 VHFFR VX XQD GHOOH WHVWH SUHPHQGR FRQWHPSRUDQHDPHQWH OD PDQR VXOO¶DOWUD 'DO suono prodotto e dalle vibrazioni che risente la mano si possono dedurre le condizioni in cui si trova la chiodatura. Dovendo togliere un chiodo eseguito, si scalpella via una delle teste e si spinge fuori il fusto con un colpo di mazza. La testa del chiodo si può anche far saltare FRQO¶DLXWRGHOODILDPPD Per quanto concerne la posa in opera della chiodatura, alcuni risultati ottenuti da numerose esperienze, mostrano che le chiodature aventi la massima resistenza allo scorrimento sono quelle eseguite mediante le macchine chiodatrici, e buoni risultati sono forniti anche dai martelli pneumatici; migliori che dalla chiodatura a mano, Inoltre è stato notato che le chiodature con fori punzonati hanno resistenze inferiori del 20% a quelle con fori trapanati (Masi, Costruire in acciaio). Dopo aver esposto le modalità dHOO¶HVHFX]LRQH GHOOH FKLRGDWXUH si è visto che, tranne per diametri inferiori a 8 mm, la testa del chiodo si esegue a caldo; il fusto arroventato del chiodo si deforma sotto la pressione esercitata dalla chiodatrice, sino ad occupare esattamente tutto il foro. Accurate esperienze hanno dimostrato che tuttavia un gioco piccolissimo esiste tra le pareti di questo e il gambo del chiodo, per effetto della diminuzione di volume durante il raffreddamento. A causa, appunto, di tale diminuzione le teste dei chiodi vengono a premere fortemente sulle parti che collegano, cosicché lo scorrimento di queste è impedito GDOOHLQJHQWLIRU]HG¶DWWULWRFKHVLGHVWDQRWUDOHVXSHUILFLDFRQWDWWR/HHVSHULHQ]H fatte in proposito hanno confermato tale modo di vedere e si deve perciò ritenere FKH LQ XQD FKLRGDWXUD EHQ HVHJXLWD O¶XQLRQH VLD RSHUDWD GDOO¶DWWULWR 7XWWDYLD poiché a causa della stessa tensione eccessiva che sollecita il gambo del chiodo, esso, per snervamento del materiale, può allungarsi, diminuendo la pressione esercitata dalle teste, si esegue in pratica il calcolo della chiodatura facendo affidamento solo sulla resistenza a taglio delle sezioni del fusto. Figura 2.9 Rappresentazione schematica dei chiodi allentati (Masi,Costruire in acciaio) Tale ipotesi corrisponderebbe dunque alla realtà nel caso, non improbabile, in cui i chiodi allentati non esercitassero alcuna pressione sulle parti da essi collegate. Unioni chiodate in acciaio 29 Lo studio della tecnologia della chiodatura, in particolare dal punto di vista storico, è stato affrontato, tra gli altri, da Dario Gasparini, Member ASCE, and David Simmons, che hanno riportato nel loro lavoro ³American truss bridge connections in the 19the century. II: 1850-1900´, una cronistoria dei ponti americani ed hanQR DSSURIRQGLWR O¶XWLOL]]R H OD PHVVD LQ RSHUD GHL FKLRGL ,Q SDUWLFRODUH JOL DXWRUL VRWWROLQHDQR FKH GRSR O¶LQWURGX]LRQH GHO IHUUR VHJXu XQ periodo di grande dinamismo caratterizzato e dominato dalla sempre maggiore HPHUJHQ]DGHOO¶LQGXVWULDSHUODSURJHWWazione dei ponti in ferro, come dimostrato GD³7KH'LUHFWRU\$PHULFDQEULGJHEXLOGLQJFRPSDQLHV´'DUQHOO7XWWDYLD nel frattempo un più recente studio (Simmons 1989) cominciò ad esplorare le influenze e il tipo di organizzazione di una delle imprese più prominenti coinvolta in tale progettazione. Tutto ciò condusse al declino della progettazione e costruzione indipendente e imprenditoriale dei ponti e di conseguenza la maggior parte degli ingegneri cominciarono ad associarsi in compagnie al fine di controllare praticamente la maggior parte dei progetti per la costruzione di tali ponti. Tuttavia ogni compagnia aveva un suo peculiare stile, curando particolari forme e dettagli (Cooper 1889) ed ognuna operava in una particolare area geografica. Dopo un descrizione approfondita sulle tappe e sulle innovazioni di carattere strutturale dei ponti, gli autori si occupano delle connessioni chiodate. Essi affermano che la progettazione di connessioni chiodate è tuttora largamente empirica. Infatti le decisioni circa la grandezza, il numero, il modello, gli spazi e la distanza tra i chiodi sono basate su testi, osservazioni e su analisi DSSURVVLPDWLYH H QRQRVWDQWH O¶DYYHQWR GHL FDOFRODWRUL OD GHWHUPLQD]LRQH GHOOH tensioni esistenti nelle connessioni chiodate rimane una attività irrimediabilmente complessa a causa del fatto che queste dipendono da molti parametri. Infatti non soltanto il carico e la geometria delle connessioni sono parametri determinanti, ma DQFKH OD IRU]D GL EORFFDJJLR O¶DWWULWR WUD OD SLDVWUH, le caratteristiche dei fori e i chiodi. Tale complessità disorientò gli ingegneri del XIX secolo poiché essi solo da poco avevano cominciato a sviluppare una filosofia di progettazione che tenesse conto delle tensioni sviluppate nelle travature, poiché queste erano difficili GD FDOFRODUH 7XWWR FLz FRQGXVVH JOL LQJHJQHUL GL TXHOO¶HSRFD D PLVXUDUH R prevedere la resistenza delle connessioni chiodate. Unioni chiodate in acciaio 30 1HOO¶DPELWR GHOOD OHWWHUDWXUD WHFQLFD - XQ¶LPSRUWDQWH ELEOLRJUDILD q stata redatta da Richard De -RQJHGHOODVRFLHWjDPHULFDQDG¶LQJHJQHULDPHFFDQLFD nella quale egli definisce le tappe dello sviluppo delle connessioni chiodate SDUWHQGR GDOO¶XWLOL]]R GHO IHUUR FRPH PDWHULDOH GD FRVWUX]LRQH SDVVDQGR SHU O¶DFFLDLRFRQFHQWUDQGRODVXDDWWHQ]LRQHVXOOD resistenza di attrito e sulle tensioni di lamiere chiodate. Oltre alla questione centrale di come i carichi sono trasferiti le connessioni chiodate presentavano altri problemi: quale modello di chiodo è migliore? Sono QHFHVVDULLIRULRF¶qELVRJQRGHOODpunzonatura? Qual è il processo di chiodatura migliore? Tutte queste questioni furono risolte lentamente e solo dopo numerose prove sperimentali. La tecnologia della chiodatura si è evoluta dalla tecnica a mano a tecniche meccaniche. Lineham ne parla nel ³Textbook of Mechanical Engineering´ sottolineando che Tweddell introdusse la chiodatura idraulica nel 1865, sviluppò la chiodatura idraulica portabile nel 1971 e per primo la applicò alla costruzione dei ponti nel 1873 (Primrose street bridge in London). Oltre a contrasti riguardo ai materiali da utilizzare ve ne furono anche altri circa il PHWRGRGLFUHD]LRQHGHLIRULSHULFKLRGL1HOO¶LQGXVWULDIHUURYLDULDULSRUWDWD nei testi indicava che nella decade precedente la perforazione era preferita alla punzonatura ma che con la disponibilità di materiali più duttili, successivamente, OD VSHVD GL SHUIRUD]LRQH QRQ HUD SL JLXVWLILFDWD $QFRUD XQ¶DOWUD TXHVWLRQH riguardava il processo di chiodatura stesso. Macchinari che chiodavano con un singolo colpo non furono approvati nel 1870 e a questi fu preferita la chiodatura con pistone a vapore a colpo multiplo. A partire dal 1880 la chiodatura si basava su un pistone idraulico la quale aveva il merito di associare ad un singolo colpo chiuso la regolabilità di un pistone a vapore. Esso produceva un lavoro che non richiedeva alcun aiuto supplementare a mano in un processo noto come ribattitura. Dal 1857 al 1880 ci fu un costante flusso di attività negli Stati Uniti concernente la progettazione di ponti a travatura reticolare chiodata, principalmente per i ponti ferroviari di New York Center (NYC). La prima travatura reticolare, mostrata nella figura 2.10, fu progettata da George E.Gray capo della società ingegneristica GHO1<&FRQO¶DLXWRGL+RZDUG&DUUROOXQEULllante giovane ingegnere irlandese allievo di Sir John MacNeil e pertanto fortemente intriso delle idee inglesi. Unioni chiodate in acciaio 31 Figura 2.10 NYC Railroad All-Riveted Lattice Trusses Tali progetti furono, poi, migliorati dai successori di Gray: Charles Hilton e George H.Thomson impegnati nella americanizzazione della travatura reticolare chiodata. Nella figura 2.11, tratta da Vose (1878), è mostrata una travatura reticolare progettata da Hilton per il NYC Railroad. Figura 2.11 Canestota Station All-Riveted Lattice Bridge Designed by Charles Hilton 1HO LQ XQD OHWWHUD DOO¶HGLWRUH GL 7KH 5DLOURDG *D]HWWH +LOWRQ QRWz FKH QHL precedenti sette anni erano state costruite travature reticolari per una lunghezza di oltre otto metri e che ciò era meno della metà della lunghezza totale dei ponti costruiti negli Stati Uniti. La citazione di John Greiner nel suo scritto ( Greiner 1895) sui ponti di New York, sollevò discussioni da parte di Clarke e Katte che Unioni chiodate in acciaio 32 entrambi avevano notato la soddisfacente performance della travatura reticolare per oltre venti anni. Allo scritto di Greiner successe uno scritto storico del 1897 di Gray con una discussione di Thomson. Gray sostenne che nel 1859 il NYC fu il primo ad essere costruito interamente in ferro con travatura chiodata. Thomson notò che il primo progetto di Carroll fu il ponte sul fiume Mohawk a Schenectady che consisteva in 20,4 m e che la prima specificazione di ponti chiodati conosciuta agli altri come fatta da Carroll è datata 1857. Egli percepì che questo era il prototipo dei ponti chiodati del 19° secolo. Thomson divenne un forte propositore della travatura chiodata e scrisse nel 1888 un testo ingegneristico che riguardava il danneggiamento dei ponti chiodati. La posizione di Thomson fu fortemente criticizzata da Cooper (1889) e Waddell (1889) che come esperti della chiodatura menzionarono appena le travature chiodate nei loro scritti. Cooper notò, solo che le travi chiodate erano state usate, in genere, totalmente su tutte le ferrovie per brevi campate e su certe linee ferroviarie su tutte le campate. Inoltre sollevò il vecchio problema della chiodatura per spiegare che per una lunga campata le connessioni chiodate nel ponte, necessitano di molta cura e se la precisione ottenibile attraverso i lavori non è soddisfacente, esse non possono essere accettate. Il conflitto tra la scuola di travature chiodate di Thomson e la scuola americana di Cooper scoppiò di nuovo in seguito al collasso delle connessioni chiodate di Cooper nel ponte di Quebec nel 1907. Thomson credeva profondamente che le travature costituenti i ponti meritavano più riconoscimento per lo sviluppo delle procedure di progettazione e le pratiche di costruzione dei FROOHJDPHQWL FKLRGDWL (JOL DWWDFFz DQFKH O¶DVSHWWR LQJHJQHULVWLFR GHOOD deformazione della lamiera, avvenute presumibilmente perché le tali travature chiodate erano conosciute per essere staticamente indeterminate e quindi le forze erano state stimate utilizzando metodi approssimativi che furono spiegati nello scritto di Vose (1878). Molto probabilmente la scienza ingegneristica ben sviluppata sul calcolo delle forze con metodi staticamente determinati indussero gli ingegneri ad abbandonare il metodo approssimativo e ciò comportò che la travatura reticolare cadde in disuso sebbene, in genere, aveva ottenuto buoni risultati. Come notato da DeJonge test su larga scala sui collegamenti chiodati IXURQR IDWWL LQ ,QJKLOWHUUD H QHJOL 6WDWL 8QLWL QHO 1HO O¶,QVWLWXWLRQ RI Mechanical Engineers di Londra formò una commissione di ricerca sulle connessioni chiodate. Le relazioni della commissione, la maggior parte delle quali Unioni chiodate in acciaio 33 furono autorizzate da Alexander B.W.Kenney furono rilasciate periodicamente nel 1880 (DeJonge 1945). Negli Stati Uniti il Watertown Arsenal in Massachusetts cominciò a testare tali connessioni nel 1881. Relazioni sui test furono FRPPLVVLRQDWH TXDVL RJQL DQQR GDO DO /¶LQGDJLQH VSHULPHQWDOH produsse anche dei testi come The Berlin Iron Bridge Co. e George S.Morison. Questi altri test dettarono le basi per il metodo conservativo per determinare il numero dei chiodi richiesti per trasferire un carico. Ruoli empirici per le GLPHQVLRQL GHL FKLRGL H OD ORUR GLVWDQ]D IXURQR SXEEOLFDWH GD /OR\G¶V 5HJLVWHU 0HUFXUO¶DVVHGHOFRPPHUFLRLQJOHVH&RRSHUHDOWUL&RVLIXURQR sviluppati dei metodi di progettazione e furono introdotti i chiodatori idraulici portatili come quello progettato da Chester B. Albre, che fu brevettato nel 1896 ed è mostrato nella figura 2.12. Esso divenne ampiamente disponibile sul mercato. Figura 2.12 Portable Hydraulic Riveter Patented by Chester B. Albree in 1896 Sistemi pneumatici nel campo della chiodatura, incluso il martello pneumatico a lungo colpo, mostrato nella figura 2.13 (Boyer 1900) fu sviluppato nel 1890. Unioni chiodate in acciaio 34 Figura 2.13 The Boyer Long-Stroke Pneumatic Hammer /¶DELOLWD FUHVFHQWH GL SURJHWWD]LRQH HG HVHFX]LRQH GHOOH FRQQHVVLRQL FKLRGDWH IX alla base della progettazione di The Firth of Forth Rail Bridge e della travatura ad DUFR GHO /HIIHUW %XFN¶V 1LDJDUD *RUJH FRPSOHWDWR QHO %XFN . /LQGHQWKDO FRPPHQWz FKH O¶XWLOL]]R GHL ULVXOWDWL UDJJLXQWL GD %XFN IXURQR XQD deviazione dalla pratica americana. La figura 2.14, tratta dal libro di Kunz (con Amman) mostra un ponte a traliccio con unioni chiodate relativo al Pennsylvania Railroad (PRR). Esso rappresenta il SXQWRILQDOHGHOO¶HYROX]LRQHGHOOHFRQQHVVLRQLFKLRGDWHQHOFRUVRGHOVHFROR molto distante dalle precedenti connessioni con pezzi fusi e collegamenti artigianali eseguite dalle compagnie di ponti. Unioni chiodate in acciaio Figura 2.14 PRR All-Riveted Bridge Built in 1909 35 Unioni chiodate in acciaio 36 2.2 6WDWRGHOO¶DUWHVtudi teorici, numerici, sperimentali Negli ultimi anni sono state condotte svariate ricerche su questo tipo di FRQQHVVLRQLVLDPHGLDQWHO¶HVHFX]LRQHGLSURYHLQODERUDWRULRVLDDYYDOHQGRVLGHL più moGHUQL PHWRGL GL FDOFROR DJOL HOHPHQWL ILQLWL WXWWH YROWH DOO¶DQDOLVL GHOOH variabili che influiscono sulla resistenza e la deformabilità di questo tipo di connessioni. G.L. Kulak, J.W. Fisher e J.H.A. Struik hanno raccolto molti dei risultati di varie campagne di ricerca nel loro lavoro ³Guide to design criteria for bolted and riveted joints´. In particolare nel capitolo 3, interamente dedicato ai chiodi, presentano la chiodatura come uno dei più antichi metodi per la connessione di elementi di acciaio seEEHQH DWWXDOPHQWH O¶XWLOL]]R GHL FKLRGL VLD VWDWRVRSSLDQWDWRGDOO¶DYYHQWRGHLEXOORQLDGDOWDUHVLVWHQ]DHGDOOHQXRYHWHFQLFKH di saldatura, lo studio delle connessioni chiodate resta molto importante per la riabilitazione delle strutture esistenti che presentano queste connessioni. /DIRUPD]LRQHGHOFKLRGRSUHYHGHO¶LQVHULPHQWRGHOORVWHVVRQHLIRULGHLSLDWWLGD collegare con la conseguente formazione della testa del chiodo dalla parte del gambo che fuoriesce. In genere i fori sono di 1/16 in. Maggiori del diametro nominale del chiodo. La testa viene realizzata forgiando rapidamente il gambo con un martello pneumatico apposito, mentre il diametro del gambo aumenta riempiendo il vuoto tra esso e le pareti del foro. Quando il chiodo si raffredda si accorcia, stringendo i piatti che unisce. Alla fine del processo è presente una certa forza di precompressione nel chiodo. Alcuni test hanno dimostrato che tale sforzo provoca tensioni prossime alla tensione di snervamento del chiodo, inoltre più aumenta la lunghezza del chiodo, maggiore sarà la precompressione. Unioni chiodate in acciaio 37 Figura 2.15 Sezioni di chiodi messi in opera Tale precompressione contribuisce alla resistenza allo scorrimento della connessione, come accade per i bulloni ad alta resistenza, pur essendo molto minore dello sforzo prodotto da questi ultimi. Anche il riempimento del foro dipende dalla lunghezza del chiodo, minore sarà tale lunghezza maggiore sarà il grado di riempimento del foro, come mostrato dalla precedente figura. La resistenza a trazione del chiodo formato a caldo dipende dalle caratteristiche del materiale e dal processo di installazione. Alcuni test dimostrano come la temperatura iniziale e il tempo impiegato per il riscaldamento del chiodo siano parametri trascurabili sotto questo aspetto, mentre incide la macchina usata per la formazione della testa, che può produrre un incremento di resistenza a trazione DQFKH GHOO¶RUGLQH GHO 7DOH DXPHQWR GL UHVLVWHQ]D H SHUz DFFRPSDJQDWR GD XQDULGX]LRQHGHOO¶DOOXQJDPHQWR3LLOFKLRGRqOXQJRSLVLUiduce la resistenza a trazione, ma ai fini pratici tale andamento può essere trascurato e non si farà differenza in termini di resistenza a trazione tra un chiodo corto ed uno lungo. La precompressione non incide sulla resistenza a trazione. Molti test sono stati effettuati per valutare la resistenza a taglio di un chiodo. Il coefficiente medio che rappresenta il rapporto tra resistenza a taglio e a trazione è pari a 0.75, e varia tra 0.67 e 0.83. Tale ampio intervallo è giustificato dalle svariate procedure di prova e dalla variabili che entrano in gioco nel processo di formazione del chiodo. Unioni chiodate in acciaio 38 Nella figura seguente sono riportati i risultati di prove a taglio su chiodi di diversa lunghezza: Figura 2.16 Diagramma riassuntivo delle prove a taglio Il chiodo più lungo, nelle fasi iniziali di carico, presenta deformazioni maggiori principalmente dovute agli affetti della flessione. Comunque la resistenza ultima non è inficiata da questo fenomeno. Alcuni risultati evidenziano una riduzione di resistenza per i chiodi caricati da taglio singolo rispetto a quelli caricati da un taglio doppio. Questo fatto è causato GDOOH IRU]H IXRUL SLDQR H GDJOL VIRU]L VHFRQGDUL GRYXWL DOO¶HFFHQWULFLWj GHO FDULFR applicato. Infatti nella maggior parte delle prove a taglio singolo il chiodo non è soggetto a sforzi di taglio puro, mentre se in queste prove viene impedita la deformazione fuori piano del provino la resistenza è paragonabile a quella ricavata da prove a taglio simmetriche. Ulteriori test sono stati programmati per fornire informazioni riguardo il comportamento di un singolo chiodo sottoposto a varie combinazioni di trazione e WDJOLR7UDOHYDULDELOLFRQVLGHUDWHF¶HUDQRODOXQJKH]]DGHOJDPERLOGLDPHWURGHO chiodo ed il processo di formazione del chiodo. Nessuna di queste ha riscontrato significativi effetti sui risultati ottenuti. Solo la lunghezza del gambo ha mostrato una tendenza nella riduzione del carico. Con il variare della combinazione di Unioni chiodate in acciaio 39 carico da trazione pura a taglio puro si osserva una significativa riduzione della capacità di deformazione, come si evince dalla foto: Figura 2.17 Chiodi testati sotto le varie combinazioni di carico Dai risultati delle prove si è ricavata una funzione ellittica che definisce la resistenza del chiodo: In cui x rappresenta il rapporto tra lo sforzo di taglio e la resistenza a trazione, e y il rapporto tra lo sforzo di trazione e la resistenza a trazione. La figura seguente mostra il confronto tra il grafico di questa funzione e i risultati delle prove. Unioni chiodate in acciaio 40 Figura 2.18 Confronto dati numerici e sperimentali Nel capitolo 5 dello stesso lavoro gli autori analizzano il comportamento delle connessioni simmetriche prima che si raggiunga lo scorrimento e quando invece lo scorrimento avviene e i bulloni lavorano a taglio. Prima che venga attinto lo scorrimento, la connessione lavora tramite la forza di attrito che si sviluppa tra i piatti collegati, che è funzione della pretensione dei bulloni e delle caratteristiche di attrito del materiale, nonché del numero di bulloni e delle superfici a contatto. La forza totale che sviluppa la connessione sarà: Figura 2.19 Schema delle forze agenti sul collegamento Unioni chiodate in acciaio 41 In cui ks è il coefficiente di attrito, m il numero delle superfici a contatto ed n il numero di bulloni. Il coefficiente di attrito è una caratteristica della connessione che può essere valutata solo sperimentalmente. A tale scopo sono stati effettuati svariati test utilizzando diversi tipi di acciaio, diverse geometrie della connessione e anche diversi tipi di trattamento delle superfici dei piatti. Dalle prove, conoscendo il valore della pretensione dei bulloni, si ricava il valore del coefficiente dLDWWULWRLQYHUWHQGRO¶HTXD]LRQHVRSUDVFULWWDHGRWWHQHQGR I risultati dei test, per i provini con le superfici non trattate, hanno rivelato un valore medio del coefficiente di attrito pari a 0,33 ricavato dal grafico seguente: Figura 2.20 Grafico dei valori medi di attrito ricavati Su questo valore medio risulta praticamente ininfluente la geometria del sistema ed il numero di bulloni e di superfici a contatto. Inoltre esso risulta essere pressoché costante per i vari tipi di acciaio utilizzati per le prove, mentre può aumentare trattando le superfici con determinati prodotti o lavorando le stesse per aumentarne la rugosità. Unioni chiodate in acciaio 42 Una volta superata la resistenza ad attrito della connessione si assiste allo scorrimento relativo dei piatti fino a quando lo permette il gioco tra i fori ed i bulloni. A questo punto i bulloni vengono caricati a taglio, a cominciare da quello finale fino ad arrivare gradualmente ad una situazione in cui tutti i bulloni reagiscono allo sforzo di taglio. Questo fenomeno non è evidente nelle connessioni con pochi bulloni, in cui il carico tende a distribuirsi uniformemente, mentre si enfatizza nelle connessioni con molti bulloni, nelle quali può succedere che prima che reagiscano tutti i bulloni, quelli di estremità abbiano già raggiunto il carico di rottura a taglio. Nella figura seguente sono mostrati i grafici delle reazioni a taglio dei bulloni per i due tipi di connessioni, la prima con soli quattro bulloni, la seconda che ne ha dieci: Figura 2.21 Distribuzione delle reazioni a taglio dei bulloni La rottura della connessione, oltre che per il raggiungimento della resistenza a taglio dei bulloni, può avvenire per la rottura del piatto, qualora la resistenza della sezione netta fosse inferiore a quella a taglio dei bulloni, oppure per il fenomeno del rifollamento. La previsione di ciò è comunque ardua, dipendendo da molti fattori quali: resistenza del materiale dei bulloni e del piatto; lunghezza della connessione; distanza relativa tra i fori e loro distanza dal bordo dei piatti; tipo di bulloni. 3URVHJXHQGR O¶DQDOLVL GHL YDUL WLSL GL FRQQHVVLRQL JOL DXWRUL QHO FDSLWROR presentano gli studi fatti sulle connessioni a mensola. Questo tipo di connessioni differiscono da quelle simmetriche per il fatto che il baricentro dei singoli Unioni chiodate in acciaio 43 elementi non coincide con il punto di applicazione delle forze, e perché non tutte le superfici degli elementi risultano connesse (elementi angolari). Figura 2.22 Connessione a mensola (¶VWDWRGLPRVWUDWRFKHHQWUDPEHJOLDVSHWWLFRPSRUWDQRXQDULGX]LRQHSHUTXDQWR riguarda la resistenza della sezione netta degli elementi. In particolare incide sul comportamento della connessione il rapporto tra lunghezza della stessa e la distanza tra i baricentri degli elementi che la compongono: Figura 2.23 Sezione di connessioni a mensola Più cresce il rapporto x/L più il comportamento si avvicina a quello delle connessioni simmetriche lunghe, in cui la distribuzione degli sforzi sugli elementi di collegamento è variabile, penalizzando i bulloni di estremità. Anche diminuendo L cresce tale rapporto, e la resistenza della connessione diminuisce. La rottura di questi collegamenti infatti avviene sempre in corrispondenza della Unioni chiodate in acciaio 44 linea delle prime connessioni, per rottura della lamiera o dei chiodi, a seconda della grandezza di L. Figura 2.24 Risultato di una prova a rottura su una connessione a mensola Per tenere conto di questi aspetti in fase di progettazione si può adottare la IRUPXODULGXWWLYDGHOO¶DUHDGHOODVH]LRQHQHWWD Aeff x· § An ¨1 ¸ . Il confronto con i L © ¹ risultati dei test effettuati mostra la bontà di tale formula: Figura 2.25 Risultati prove sperimentali Unioni chiodate in acciaio 45 Le ultime connessioni di cui bisogna tenere conto sono quelle non simmetriche, studiate nel capitolo 8. Il comportamento di questo tipo di collegamenti, in cui il taglio viene applicato alle connessioni in un solo piano, è differente da quello dei collegamenti simmetrici che presentano almeno due piani di applicazione del taglio. Un esempio di queste connessioni è riportato in figura: Figura 2.26 Connessioni non simmetriche Il problema più grosso legato al loro comportamento è la deformazione fuori dal SLDQR FKH GHULYD GDOO¶HFFHQWULFLWj FKH SHU IRU]D GL FRVH KD OD FRSSLD GL FDULFR /¶XQLFRPRGRSHUSUHYHQLUHJOLHIIHWWLGLTXHVWDIOHVVLRQHqTXHOORGLLPSHGLUHWDOH deformazione prevedendo degli irrigidimenti appositi. I chiodi o i bulloni, nelle connessioni non simmetriche, vengono quindi caricati DQFKH GD XQR VIRU]R GL WUD]LRQH FKH VL DJJLXQJH DOO¶XVXDOH VIRU]R GL WDJOLR FKH reste sempre, in ogni caso, la causa dominante della rottura della connessioni. Dai test effettuati si è osservato come gli effetti della flessione secondaria siano più marcati quanto più la lunghezza della connessione è ridotta. Per i collegamenti con un solo chiodo questo fenomeno è quindi molto evidente, e oltre al taglio sarà presente un non trascurabile sforzo di trazione, inoltre anche i piatti, nelle zone prossime alla sovrapposizione sono sottoposti ad un momento flettente che si aggiunge alla normale trazione. Queste evidenze influiscono di certo sulla capacità resistente dei collegamenti. Le indagini mostrano come non ci siano effetti rilevanti sulla resistenza a scorrimento della connessione, mentre la rottura a taglio dei chiodi avviene per un valore medio che è di circa il 10% inferiore a quello riscontrato per le connessioni simmetriche con simili proprietà del materiale. Quando abbiamo collegamenti corti la flessione diminuisce sensibilmente la resistenza ultima della connessione, mentre per lunghezze maggiori in pratica non si risente di alcuna variazione. Unioni chiodate in acciaio 46 Figura 2.27 Effetti della flessione secondaria Gli effetti che la flessione secondaria ha sui piatti sono evidenti quando abbiamo a che fare con carichi ripetuti. In queste condizioni, infatti, il momento flettente si aggiunge allo sforzo normale agente, riducendo notevolmente la resistenza a fatica del piatto, fino a condurre alla rottura del medesimo. Per questi motivi tali collegamenti non possono essere usati se non in presenza di un sistema che prevenga le deformazioni fuori piano. Con tale sistema il comportamento dei collegamenti è molto simile a quelle delle connessioni simmetriche. Altri studi, sulle connessioni chiodate sono stati effettuati da Majid Sarraf e Michel Bruneau, in ³&\FOLF7HVWLQJRI([LVWLQJDQG5etrofitted Riveted Stiffened 6HDW$QJOH&RQQHFWLRQV´, i quali hanno sottoposto a prove sperimentali una tipica connessione chiodata (figura 2.28) , prelevata da un edificio storico per valutarne O¶DWWXDOHFRPSRUWDPHQWRLVWHUHWLFRHGLOSRWHQ]LDOHPRPHQWRresistente. Unioni chiodate in acciaio 47 Figura 2.28 Dettagli della connessione chiodata, considerata nelle prove sperimentali I risultati mostrano che tali connessioni possono sviluppare un momento resistente considerevole, ma le curve isteretiche mostrano che esse hanno una bassa capacità di dissipare energia. Sempre in questo lavoro sono stati sviluppati modelli per prevedere il momento resistente di queste connessioni ed i risultati che si sono avuti hanno trovato un buon accordo con i risultati sperimentali. A tal scopo sono stati proposti due schemi per migliorare il comportamento isteretico delle connessioni. La curva isteretica in termini di momento-curvatura delle connessioni investigate, PRVWUD LO IHQRPHQR GHO SLQFKLQJ O¶DUHD VRWWHVD DOOD FXUYD UDSSUHVHQWD O¶HQHUJLD assorbita in ogni ciclo. La presenza del fenomeno del pinching comporta che O¶HQHUJLDDVVRUELWDGDOODFRQQHVVLRQHqSLEDVVDSHUHIIHWWRGLYDULIDWWRUL8QRGL questi è lo scostamento in prossimità dei fori: nella fase iniziale del carico, quando le connessioni sono soggette a piccole forze di taglio prodotte da un momento positivo o negativo, il pinching può essere attribuito in parte allo scostamento nei fori. Questo scostamento è dovuto al contributo di due fattori, uno rappresentato dalla posa in opera dHOFKLRGRFKHQRQDVVLFXUDODSHUIHWWDDGHUHQ]DO¶DOWURGRYXWR DOO¶LQVXIILFLHQWH UHVLVWHQ]D DOO¶DWWULWR WUD OH SDUWL FRQQHVVH 8Q DOWUR IDWWRUH FKH influenza il pinching è la deformazione degli angolari superiori. Unioni chiodate in acciaio 48 Figura 2.29 'HIRUPD]LRQHGHOO¶DQJRODUHsuperiore quando la connessione è soggetta al massimo momento positivo 8Q WLSLFR DQGDPHQWR WHQVLRQH GHIRUPD]LRQH GRYXWR DOO¶LVWHUHVL PLVXUDWR LQ prossimità delle cerniere plastiche che si sviluppano,è rappresentato in figura 2.30 Figura 2.30 Diagramma momento-curvatura 6LRVVHUYDGDOODFXUYDFKHODULVSRVWDGHJOLDQJRODULDOODIRU]DFLFOLFDqDQFK¶HVVD responsabile del fenomeno del pinching. Quando un momento positivo è applicato alla connessione la forza di trazione causa la formazione di cerniere plastiche e una sollecitazione di trazione nei chiodi. Un altro contributo al pinching si ha quando i momenti negativi producono deformazioni plastiche degli angolari Unioni chiodate in acciaio 49 provocandone la separazione. La resistenza flessionale è condizionata dai due componenti separati della connessione. Per quanto riguarda le osservazioni sperimentali, si è osservato che per migliorare il comportamento degli angolari suddetti, è utile introdurre delle controventature e in base a tale nuovo schema, si riporta il comportamento isteretico in termini di momento-curvatura. Figura 2.31 Dettagli della controventatura Figura 2.32 Curve isteretiche Gli autori, concludendo, sottolineano che queste connessioni sviluppano un buon momento resistente ed esibiscono un discreto comportamento isteretico che può essere preso in considerazione quando la struttura è soggetta ad eventi sismici. Unioni chiodate in acciaio 50 Per quanto riguarda il problema di come varia la resistenza a fatica di membrature di acciaio chiodate o bullonate sotto carichi ciclici, è presente in letteratura uno studio di Gunther Valtinat, Ingo Hadrych, Holger Huhn: ³6WUHQJWKHQLQJ RI riveted and bolted steel constructions under fatigue loading by preloaded fasteners-experimental and theoretical investigations´ Questo studio ha avuto come motivazione il fatto che in Germania la maggior SDUWHGHLSRQWLIHUURYLDULKDSLGLFHQWRDQQLHVRQRDWXWW¶RJJLXWLOL]]DWL,QGDJLQL VSHULPHQWDOL FRQGRWWH QHJOL DQQL ¶ PRVWUDURQR FKH OH PHPEUDWXUH FRQ connessioni chiodate hanno un considerevole decadimento in termini di comportamento a fatica sotto carichi ciclici. Successivamente, negli anni FLQTXDQWD H VHVVDQWD VL q YLVWR FKH LQ WHUPLQL GL UHVLVWHQ]D DOO¶DWWULWR VL KD XQ comportamento diverso per le bullonature e le chiodature, in particolare essa è maggiore per i bulloni preserrati. Nella figura successiva è possibile osservare la resistenza a fatica di unioni chiodate, bullonate e sia chiodate che bullonate, in funzione del numero di cicli di carico. Figura 2.33 Resistenza a fatica di unioni chiodate e/o bullonate /¶LQFUHPHQWR GL FDSDFLWj LQ WHUPLQL GL LQWHUYDOOR GL WHQVLRQH R QXPHUR GL FLFOL q così grande che a volte la capacità a fatica attinge stessi valori riferiti a soli piatti. /D UDJLRQH GL TXHVWR LQFUHPHQWR q VWDWD DWWULEXLWD DOO¶DOWD SUHVVLRQH sotto le Unioni chiodate in acciaio 51 URQGHOOHGHLEXOORQLLQWRUQRDOIRURFKHIRUQLVFHXQDFHUWDSURWH]LRQHDOO¶DUHDGHO IRUR FRVu FKH OD GLVWULEX]LRQH GHOOH WHQVLRQL QHOO¶DUHD QHWWD GLYLHQH PROWR favorevole rispetto, ad esempio, a quella con molti bulloni però non preserrati. Figura 2.34 Diagramma delle tensioni Lo scopo è stato quello di conoscere la velocità di propagazione della rottura nelle connessioni con bulloni non preserrati e in connessioni con bulloni preserrati fino a quelle chiodate. Dai risultati della sperimentazione si è visto che le connessioni con chiodi ribattuti a caldo hanno una grande resistenza a fatica uguale a quella dei bulloni non preserrati e quindi le strutture con connessioni chiodate dispongono ancora di un certo margine di vita utile. Tale aspetto risulta importante, in quanto le autorità competenti hanno ancora del tempo per pianificare eventuali nuove costruzioni o miglioramenti dei ponti esistenti. Un altro lavoro, che indaga su ponti esistenti, è quello di Fernandes A.A., De Castro P.T., Fgueiredo, Oliveira F., ³6WUXFWXUDOLQWHJULW\HYDOXWDWLRQRIKLJKZD\ ULYHWHGEULGJHV´ in cui è stato analizzato il ponte Luigi I sito nella città di Porto. Il SRQWH SURJHWWDWR GDOO¶LQJHJQHUH EHOJD 7HRSKLOH 6H\ULJ SULQFLSDOH SDUWQHU GL Gustave Eiffel, è stato costruito tra il 1881 e il 1886. Come primo passo sono stati rimossi dal ponte provini di unioni chiodate ed il materiale rimosso è stato Unioni chiodate in acciaio 52 ULPSLD]]DWRGDQXRYRPDWHULDOH(¶VWDWDHIIHWWXDWDXQDDQDOLVLGHOODFRPSRVL]LRQH chimica costituente i provini prelevati che è mostrata in tabella: Figura 2.35 Composizione chimica del materiale prelevato La composizione chimica è tipica di un acciaio con un basso tenore di carbonio e manganese e con una bassa percentuale di perlite come osservabile in figura 2.36 a. (a) Figura 2.36 Microstruttura del materiale (b) /¶DOWR FRQWHQXWR GL FDUERQLR PLVXUDWR q GRYXWR D IHQRPHQL GL VHJUHJD]LRQH ORFDOH LQYHFH O¶DOWR FRQWHQXWR GL VLOLFLR q SUREDELOPHQWH GRYXWR DOO¶XWLOL]]R GHO silicio nei processi di disossidazione/desolforazione come mostrato da un largo volume di inclusioni come mostrato in figura 2.36 b. Il chiodo mostra una struttura metallografica simile, avente una larga densità di inclusioni nelle principali zone della testa del chiodo deformate. Unioni chiodate in acciaio 53 Figura 2.37 Macrostruttura di un chiodo 7HQHQGR FRQWR GHOO¶HWHURJHQHLWj GHO PDWHULDOH OH SURSULHWj PHFFDQLFKH YDOXWDWH sono quelle tipiche di un acciaio. Per la valutazione della vita residua di un ponte è necessario conoscere la storia di carico dovuta al passaggio dei veicoli. Generalmente si assume che ogni veicolo che ha un peso superiore ai 30 kN induce un danno da fatica come proposto da normativa. Gli autori, concludono il loro lavoro affermando che i materiali costituenti il ponte mostrano proprietà meccaniche simili a quelle di altri ponti europei costruiti nello stesso periodo. In termini di resilienza, anche se i valori riscontrati risultano essere più bassi di quelli richiesti dalle moderne normative possono essere considerati accettabili tenendo conto dHOO¶HWHURJHQHLWjGHO PDWHULDOH /DPLJOLRUHVWLPDGHOOD vita residua dovuta a fatica, basata sui dati disponibili sul traffico di autoveicoli, è maggiore di cento anni. In conclusione si sottolinea che, nonostante tale ponte sia stato progettato per carichi di progetto venti volte inferiori a quelli odierni, esso è tuttora utilizzabile per il passaggio di autoveicoli. 3HUDFFHUWDUVLVXOJUDGRGLVLFXUH]]DGHOO¶RSHUDVRWWRLFDULFKLRGLHUQLqQHFHVVDULR VWLPDUH O¶HIIHWWLYD FDSDFLWj SRUWDQWH H OD YLWD XWLOH della struttura, soprattutto nei casi particolari che presentano parti danneggiate da lesioni. J. Moreno e A. Valiente sono gli autori di due lavori su questo tema. Il primo di essi, ³Stress intensity factor in riveted steel beam´, descrive un modello che tiene conto delle effettive capacità di resistenza di una trave che presenta una lesione, senza trascurare il contributo dei chiodi prossimi alla sezione danneggiata, che trasferiscono in parte il carico ad elementi ancora integri. Unioni chiodate in acciaio 54 Per fare ciò si è presa in considerazione il tipo di trave più comune di queste strutture, e che meglio si presta alla descrizione di tale modello. La trave in RJJHWWR VDUj TXLQGL IRUPDWD GD XQ SLDWWR FKH FRVWLWXLVFH O¶DQLPD H GD HOHPHQWL angolari che costituiscono le ali della sezione, collegati tra di loro da un'unica fila di chiodi. La trave descritta è considerata caricata da uno sforzo assiale e da un momento flettente, così come illustrato nella seguente figura: Figura 2.38 Schema di trave che presenta una lesione Si parWHGDOO¶DVVXQWRFKHLFKLRGLUHDJLVFDQRFRQGHOOHIRU]HFRQFHQWUDWHSDUDOOHOH DOO¶DVVHGHOODWUDYH4XDQGRODOHVLRQHQRQqSUHVHQWHOHIRU]HDJHQWLVXOODWUDYH producono delle tensioni distribuite secondo le normali regole derivate dalla Scienza delle Costruzioni. Nel momento in cui nasce una frattura nel piatto che FRVWLWXLVFH O¶DQLPD GHOOD WUDYH TXHVWD GLVWULEX]LRQH GL WHQVLRQL FDPELD LQ prossimità della lesione, essendo minore la rigidezza del piatto lesionato, e grazie alla presenza dei chiodi che trasferiscono la tensione ai più rigidi angolari. Il metodo descritto per il calcolo delle forze esercitate dai chiodi si basa VXOO¶XJXDJOLDQ]D GHJOL VSRVWDPHQWL GHL SXQWL GRYH VRQR SUHVHQWL L FKLRGL considerati appartenenti al piatto e agli angolari. Alla fine del modello matematico costruito si giunge alla conclusione che il fattore di intensità di tensione avrà la seguente espressione: Unioni chiodate in acciaio 55 In cui Km è il fattore di intensità di tensione dovuto al momento agente sulla trave, Pj è la reazione del chiodo j-esimo e Kj il relativo fattore di intensità di tensione, Hm e Hp sono funzioni adimensionali dipendenti da sj ed a che rappresentano rispettivamente la distanza del chiodo j-esimo dal piano della lesione, e la dimensione della lesione stessa. /¶DQDOLVL GHL ULsultati ottenuti per diversi valori di a ed sj evidenziano come HIIHWWLYDPHQWH OH UHD]LRQL GHL FKLRGL VL RSSRQJDQR DOO¶DXPHQWDUH GHOOD OHVLRQH Inoltre si può constatare che più il chiodo è distante dalla frattura minore sarà la sua reazione, tanto che già il quinto chiodo contribuisce con una forza che è pari circa al 5% della reazione totale. Per i chiodi successivi si può dire che non si risente della presenza della frattura. La differenza tra il valore di K e Km UDSSUHVHQWD O¶HUURUH FKH VL FRPPHWWH QRQ FRQVLGHUDQGRO¶LQWHUD]LRQHWUDOHSDUWLOHVLRQDWHHTXHOOHLQWHJUHFKHDYYLHQHSHUOD presenza dei chiodi. Tale differenza varia con la dimensione della lesione tra il OHVLRQHSDULDGXQTXLQWRGHOO¶DOWH]]DGHOODWUDYHILQRDOOHVLRQHSDUL alla PHWjGHOO¶DOWH]]DGHOODWUDYH In conclusione si nota come tali differenze siano rilevanti e non considerare O¶LQWHUD]LRQHGHOOHSDUWLLQWHJUHVHPEUDHVVHUHWURSSRUHVWULWWLYRDLILQLGHOFDOFROR della vita utile e delle capacità di resistenza della struttura. Figura 2.39 Andamento della risposta dei chiodi Unioni chiodate in acciaio 56 Avendo inoltre dimostrato come il fattore K non sia una funzione crescente delle dimensioni della lesione, bensì risulti decrescente, si ritiene che sia ancora più importante non trascurare il ruolo delle azioni dei chiodi in questo tipo di connessioni. Gli stessi autori nel loro secondo lavoro, ³Cracking induced failure of old riveted steel beams´, approfondiscono le stesse tematiche analizzando quali siano i fattori che influiscono sulla rottura finale dei collegamenti e determinano i vari tipi di collasso. In casi come questi, difatti, potrebbero essere non trascurabili altri fenomeni di rottura della connessione come la rottura a taglio dei chiodi, la rottura dei piatti connessi per la presenza della reazione del chiodo, e la rottura per il fenomeno di rifollamento della lamiera a contatto con i chiodi. Lo scopo di questo lavoro è proprio quello di stabilire un criterio che preveda il meccanismo di collasso delle travi lesionate, schematizzate come nella figura seguente: Figura 2.40 Schema teorico delle forze agenti su una trave lesionata Per quanto concerne il collasso dovuto alla rottura a taglio del bullone, O¶(XURFRGLFH SUHVFULYH OD VHJXHQWH OLPLWD]LRQH FLs 0.6Rmr SR 2 , in cui R è il raggio del chiodo, ed Rmr qODWHQVLRQHGLURWWXUDGHOO¶DFFLDLRFRQFXLqIDWWR Unioni chiodate in acciaio 57 Per la rottura della lamiera le norme prevedono formule che si basano sul prodotto GHOO¶DUHD QHWWD GHOOD VH]LRQH WUDVYHUVDOH FKH DWWUDYHUVD LO FHQtro del foro, e la WHQVLRQHGLURWWXUDGHOO¶DFFLDLRSLXQFRHIILFLHQWHGLVLFXUH]]DFKHWLHQHFRQWRGL eventuali concentrazioni di tensione intorno al foro. Questo vale per elementi che, in generale, sono connessi ad una estremità e caricati in quella opposta. Nel caso specifico si tratta invece di elementi caricati da entrambe le estremità e connessi al centro, per questo motivo il carico di rottura corrispondente a tale meccanismo YHUUjFDOFRODWRLQVHJXLWRXWLOL]]DQGRO¶DQDOLVLDJOLHOHPHQWLILQLWL Il rifollamento genera un meccanismo di collasso per il quale non avviene la rottura di qualche elemento, ma aumenta la deformazione oltre certi limiti. Per analizzare quali siano questi limiti e sotto quale carico vengono superati, sono stati fatti dei test di laboratorio e delle analisi agli elementi finiti. Sono preventivamente state fatte prove di trazione sul materiale, poi sono stati provati GXHSURYLQLUHWWDQJRODULFRQGXHIRULDOO¶LQWHUQRGHLTXDOLDOORJJLDYDQRGHLFLOLQGUL rigidi su cui sono stati montati gli estensimetri. Il modello agli elementi finiti ULVSHFFKLD OD JHRPHWULD GHO VLVWHPD H OH SURSULHWj GHOO¶DFFLDLR GHOOD ODPLHUD , FLOLQGUL GL FDULFR VRQR VWDWL PRGHOODWL FRPH FRUSL ULJLGL PHQWUH SHU O¶DWWULWR VL q considerato il modello di Coulomb con un coefficiente uguale a 0.3. Il carico è VWDWRLQFUHPHQWDWRLPSRQHQGRO¶DXPHQWRGHOODGLVWDQ]DWUDLGXHFLOLQGULGLFDULFR fino a 5 mm. Figura 2.41 5LVXOWDWLVSHULPHQWDOLHFRQIURQWRFRQO¶DQDOLVLDJOLHOHPHQWLILQLWL Unioni chiodate in acciaio 58 Le differenze tra prove sperimentali e calcolo numerico evidenziate dal diagramma sopra riportato, sono da attribuirsi alle imperfezioni geometriche inevitabili ed imprevedibili che giocano un ruolo importante soprattutto per i valori più alti della deformazione. Per ottenere la deformata in figura in uno dei IRULqVWDWDOHJJHUPHQWHGLPLQXLWDO¶DUHDGHOODVH]LRQHWUDVYHUVDOHHGqSURSULRLQ quella zona che il rifollamento ha avuto luogo, generando una deformata molto simile alla reale condizione del provino al termine della prova. /¶DQDOLVL DJOL HOHPHQWL ILQLWL YLHQH TXL XWLOL]]DWD DQFKH SHU WHVWDUH OD ERQWj GHO metodo analitico presentato nel precedente lavoro per il calcolo delle reazioni dei chiodi e del fattore di intensità di tensione. Il confronto dei risultati ottenuti evidenzia che sebbene non ci siano grosse differenze tra i valori del fattore di intensità di tensione, e tra i valori della reazione complessiva dei chiodi, sono presenti forti differenze tra le reazioni dei singoli chiodi. Si ritiene quindi inadeguato il metodo descritto nel precedente lavoro ai fini del calcolo del PHFFDQLVPRGLURWWXUDGLTXHVWHFRQQHVVLRQLGLSHQGHQGRIRUWHPHQWHTXHVW¶XOWLPR proprio dal valore della reazione del chiodo più vicino alla lesione. $EELDPRYLVWRFRPHDOO¶DXPHQWDUHGHOODJUDQGH]]a della lesione aumenti il valore della reazione del chiodo, e quindi il valore del momento applicato alla trave per raggiungere il collasso secondo il fenomeno di allargamento della lesione. Più cresce la reazione del chiodo però, e più è probabile che il meccanismo di collasso sia uno di quelli appena descritti. Per fare un adeguato confronto tra i vari meccanismi di collasso possibili, questi devono essere formulati in qualche modo. Abbiamo appena visto nel caso del rifollamento come è stato possibile ottenere GHLJUDILFLXWLOLJUD]LHDOO¶DQDOLVLDJOLHOHPHQWLILQLWL1HOFDVRGHOODURWWXUDDWDJOLR del chiodo si parte dalla equazione viVWD LQ SUHFHGHQ]D IRUQLWD GDOO¶(urocodice. 3HU OD URWWXUD GHL SLDWWL VL q ULFRUVL GL QXRYR DOO¶DQDOLVL DJOL HOHPHQWL ILQiti, utilizzando le proprietà del materiale utilizzate nella precedente analisi. Di seguito è riportato il modello utilizzato: Unioni chiodate in acciaio 59 Figura 2.42 Modello delle ali della connessione /¶XOWLPR FDVR q UDSSUHVHQWDWR GDOOD URWWXUD GHO SLDWWR OHVLRQDWR SHU LO TXDle gli autori si rifanno ai numerosi casi presenti in letteratura. In conclusione il diagramma riportato è il seguente, nel quale si leggono i vari meccanismi di collasso ed i relativi valori del carico applicato: Figura 2.43 Meccanismi di rottura Si conclude questo capitolo, riportando uno studio di M. Al-Emrani e R. Kliger che tramite uQD VHULH GL WHVW VX SURYLQL LQ YHUD JUDQGH]]D HG XQ¶DFFXUDWD DQDOLVL agli elementi finiti hanno analizzato il comportamento a flessione a cui sono sottoposte tali tipologie di connessioni, per via della loro rigidezza rotazionale. Unioni chiodate in acciaio 60 Tale lavoro è intitolato: ³FE analysis of stringer-to-floor-beam connection in riveted railway bridges´. Per far ciò sono stati prelevati tre provini da un ponte la cui costruzione risale al 1896, e ogni provino consiste di tre travi e quattro travetti, connessi tramite degli angolari chiodati. Le prove sono state effettuate caricando i provini con dei martinetti idraulici posizionati al centro dei travetti. Durante le prove sono stati rilevati gli sforzi e le deformazioni delle connessioni angolari. Figura 2.44 Schema delle travi sottoposte ai test di carico Il modello agli elementi finiti è stato creato tenendo conto delle simmetrie e di alcune ipotesi esemplificative per alleggerire il FDOFROR FRPH O¶LSRWHVL GL considerare le dimensioni nominali e la perfezione della forma dei chiodi. Tenendo conto della simmetria, il modello creato riproduce metà del travetto ed una sola connessione con i relativi chiodi. Le caratteristiche del materiale utilizzato sono state ricavate eseguendo prove di trazione su provini ricavati dallo stesso ponte oggetto di studio. ,FKLRGLHJOLDQJRODULVRQRVWDWLPRGHOODWLFRQO¶XVRGL³VROLGHOHPHQWV´PHQWUHi travetti FRQ JOL ³VKHOO HOHPHQWV´ ,O FRQWDWWR WUD le superfici è stato modellato XWLOL]]DQGRLO³ULJLG FRQWDFWVXUIDFH´HG qVWDWR FRPSXWDWRO¶DWWULWRFRQVLGHUDQGR XQFRPSRUWDPHQWRDOOD&RXORPELQVHUHQGRXQFRHIILFLHQWHGLDWWULWRȝ Sono stati utilizzati due parametri per la verifica della bontà del modello creato. Un primo criterio basato sul confronto delle deformazioni al centro dei travetti e VXOOD SDUWH VXSHULRUH GHOO¶HOHPHQWR DQJRODUH 8Q VHFRQGR FRQIURQWR q VWDWR HIIHWWXDWRWUDOHWHQVLRQLSUHYLVWHGDOO¶DQDOLVLDJOLHOHPHQWLILQLWLHTXHOOHPLVXUDWH Unioni chiodate in acciaio 61 da appositi strain gages situati in più parti dei provini testati. In più si è posta O¶DWWHQ]LRQHVXOO¶LQIOXHQ]DFKHSRWUHEEHDYHUHQHOODULVSRVWDGHOPRGHOORODIRU]D GL SUHFRPSUHVVLRQH SUHVHQWH QHL FKLRGL $OOR VFRSR GL YDOXWDUH O¶HQWLWj GL WDOH influenza si sono eseguite tre diverse analisi, attribuendo tre diversi valori a tale precompressione ( 30, 65 e 140 MP ). I risultati sono comparati e messi in relazione dalla misura della deformazione di uno dei chiodi della connessione. ,QROWUH VRQR VWDWL DGRWWDWL SHU O¶DQDOLVL GXH GLYHUVL WLSL GL PHVK XQD FRQ L VROLG elements del tipo C3D8, ed una con i C3D20. Dal confronto dei risultati entrambe i modelli hanno dato risultati soddisfacenti in termini sia di deformazioni che di sforzi, considerando però il minor costo FRPSXWD]LRQDOHGHULYDWRGDOO¶XVRGHJOLHOHPHQWL&'sono proprio questi ultimi ad essere stati preferiti per le analisi. /¶DQDOLVL GHO FRPSRUWDPHQWR GL TXHVWH FRQQHVVLRQL HYLGHQ]LD FRPH OD URWD]LRQH GHOO¶HVWUHPLWj GHO WUDYHWWR GRYXWD DO PRPHQWRDJHQWHVXGLHVVRFUHLXQRVWDWRWHQVLRQDOHGLIOHVVLRQHSHUO¶Dngolare, e di sforzo assiale per i chiodi della connessione. Nella figura seguente sono riportati alcuni dei risultati in termini di distorsione GHOO¶DQJRODUHLQROWUHVRQRPHVVLDFRQIURQWRLULVXOWDWLGHOOHSURYHGLODERUDWRULR con le previsioni delle analisi considerando i tre diversi valori della precompressione dei chiodi. Figura 2.45 Risultati ottenuti daOO¶DQDOLVLDJOLHOHPHQWLILQLWL Unioni chiodate in acciaio 62 Il parametro che influenza maggiormente il comportamento di questo tipo di connessioni risulta essere la distanza WUDLFKLRGLHO¶DQJROR /¶DQJRODUH VL WURYD TXLQGL LQIOHVVR H L SXQWL LQ FXL OD WHQVLRQH q PDJJLRUH VRQR TXHOOLDULGRVVRGHOO¶DQJRORFRPHPRVWUDODILJXUDVHJXHQWH Figura 2.46 Diagramma degli sforzi sui chiodi Queste zone si plasticizzano, mentre la tensione nei chiodi rientra nei limiti GHOO¶HODVWLFLWj La forza di precompressione dei chiodi ha effetti trascurabili sul valore della WHQVLRQH QHL SUHVVL GHOO¶DQJROR 8Q DXPHQWR GL WDOH SUHFRPSUHVVLRQH SURYRFD invece un aumento sensibile della tensione vicino ai fori. La connessione risente degli effetti della precompressione in termini di rigidezza, tanto maggiore è la precompressione, tanto minore sarà la deformazione e la connessione assumerà un comportamento prossimo a quello perfettamente rigido, TXHVWR JUD]LH DOO¶D]LRQH FKHOHWHVWHGHLFKLRGLHIIHWWXDQRVXOO¶DQJRODUH Si osserva come spesso il valore della precompressione non si possa prevedere per le molteplici variabili che entrano in gioco nel processo di formazione di un chiodo. Allo scopo di stabilire quale valore della precompressione rispecchi meglio la realtà sono state effettuate delle misure con appositi strain gages e confrontate con i valori derivanti dalle analisi: Unioni chiodate in acciaio 63 Figura 2.47 Confronto dei risultati ottenuti per i diversi valori della precompressione Dal grafico riportato si nota come i risultati migliori si ottengano considerando un valore di precompressione di 30 MPa. Viene messo in evidenza un ulteriore aspetto riguardo la precompressione del chiodo, in particolare il beneficRHIIHWWRFKHO¶DXPHQWRGLWDOHYDORUHSURYRFDQHO comportamento a rottura dello stesso. Aumentando la precompressione diminuisce la flessione che subisce il chiodo al crescere del carico, rendendo notevolmente maggiore il carico di rottura del chiodo. Indagine sperimentale 64 CAPITOLO III Indagine sperimentale 3.1 Introduzione $OILQHGLLQYHVWLJDUHLOFRPSRUWDPHQWRPHFFDQLFRGHOOHXQLRQLFKLRGDWHO¶DWWLYLWj di sperimentazione ha richiesto O¶HVHFX]LRQH GL VYDULDWH SURYH Gi trazione, condotte su provini di diversa tipologia e provenienza. In particolare, il lavoro di indagine, è stato articolato in due fasi: 1. 3URYHVXFROOHJDPHQWLLQDFFLDLRDVVHPEODWLLQRIILFLQDFRQPDWHULDOLG¶HSRFD 2. 3URYHVXXQLRQLFKLRGDWH³VWRULFKH´ Il primo set di provini è stato progettato ed assemblato in ragione di un obiettivo ben preciso: caratterizzare il comportamento a taglio offerto dalle tipologie di collegamenti chiodati ³FODVVLFKH´ RYYHUR SL IDFLOPHQWH ULVFRQWUDELOL QHOOH strutture metalliche di interesse storico. Sulla base degli studi condotti in relazione a tali tipi di strutture, quali ad esempio la Galleria Umberto I di Napoli ed il ponte sul fiume Gesso, entrambe databili LQWRUQR DOO¶XOWLPR YHQWHQQLR GHO VHFROR sono state realizzate complessivamente 66 unioni chiodate, afferenti a 22 diverse tipologie, classificabili per numero e diametro dei chiodi, dimensioni delle lamiere HG HYHQWXDOL FDUDWWHULVWLFKH GL VLPPHWULD GHO FROOHJDPHQWR ULVSHWWR O¶D]LRQH sollecitante. 3HU GL WDOL SURYLQL q VWDWR SRVVLELOH LQYHVWLJDUH O¶LQIOXHQ]a esercitata da queste differenti proprietà geometriche sul loro valore ultimo di resistenza e di deformazione offerto da ciascun collegamento. Indagine sperimentale Figura I Ponte sul fiume Gesso (FG) 65 Figura II Galleria Umberto I I materiali impiegati nelle operazioni di assemblaggio dei provini, in particolare O¶DFFLDLRGHLFKLRGLVRQRVWDWLUHFXSHUDWLSUHVVRLOGHSRVLWRGHOOD5HWH)HUURYLDULD Italiana, e risalgono ad alcuni decine di anni fa. La determinazione delle loro caratteristiche meccaniche ha costituito oggetto di studio per un precedente lavoro di Tesi ( Cammarano, 2007), e nel paragrafo successivo sono riportati brevemente i risultati più significativi. Alla luce delle notevoli differenze che è possibile riscontrare, in termini di ULVSRVWD WUD SURYLQL DVVHPEODWL FRQ PDWHULDOL G¶HSRFD H FROOHJDPHQWL FKLRGDWL ULVDOHQWL D SL GL XQ VHFROR ID DFTXLVLVFH XQ¶LPSRUWDQ]D SULRULWDULD O¶DWWLYLWj GL sperimentazione condotta sul secondo set di provini. ,QIDWWL TXHVW¶XOWLmi, complessivamente pari a 4, sono stati ricavati dalla demolizione di un ponte ferroviario, UHDOL]]DWR DQFK¶HVVR D ILQH 2WWRFHQWR , e successivamente soggetti a specifiche lavorazioni, al fine di consentirne una corretta esecuzione delle prove di trazLRQH,QILQHSRLFKpODVHFRQGDIDVHGHOO¶DWWLYLWjVSHULPHQWDOHq stata avviata in tempi piuttosto recenti, non è stato ancora possibile al momento GHWHUPLQDUHLOHJDPLFRVWLWXWLYLGHLPDWHULDOL³VWRULFL´ Indagine sperimentale 66 Figura III Ponte ferroviario demolito da cui sono stati ricavati i provini storici 3.2 Prove sui materiali 3.2.1 Materiale dei chiodi &RPH JLj DFFHQQDWR QHOO¶Introduzione, le prove sperimentali condotte sui materiali costituenti le lamiere ed i corrispondenti elementi di connessione, sono state eseguite precedentemente a questo lavoro di Tesi, e riguardano esclusivamente il primo set di provini esaminati. Infatti, i chiodi uWLOL]]DWL QHOO¶DVVHPEODJJLR GL WDOL collegamenti, provengono dal deposito della RFI (Rete Ferroviaria Italiana) e risalgono DJOLDQQL¶-¶6RQR stati utilizzati tre diversi diametri 16, 19 e 22 mm, per ciascuno dei quali, sono stati lavorati tre chiodi in modo da poter ricavare nove provini cilindrici sui quali effettuare le prove di trazione. Tali modelli sono stati quindi ottenuti a partire dalla lavorazione di provini cilindrici, in quanto non era possibile disporre di una lunghezza del gambo sufficiente ad assicurare un buon ammorsamento nella macchina di prova. Per ovviare a tale problematica, alle estremità di tali provini, sono state tornite delle superfici filettate la cui funzione è quella di fungere da connessione con dei manicotti di acciaio appositamente progettati. Indagine sperimentale 67 La presa della macchina di prova sul sistema, è in questo modo garantita dalla sufficiente lunghezza di tali manicotti. La larghezza del raccordo tra la parte filettata e la parte cilindrica del provino è stata calcolata in maniera tale da garantire che la prima risulti sovraresistente rispetto alla seconda, così come la ILOHWWDWXUD VXL FKLRGL H DOO¶LQterno dei manicotti di acciaio è stata realizzata in modo da assicurare il regolare svolgimento della prova di trazione e consentendo il raggiungimento di un valore resistenza superiore a quello attribuito alla sezione cilindrica del provino. I nove provini realizzati in questo modo sono riportati nella fotografia seguente insieme ai manicotti cilindrici di acciaio. Questi manicotti prima di ogni prova verranno montati sulle provette utilizzando una apposita pinza per il serraggio. Figura 3.1 I nove provini da sottoporre alla prova di trazione, in alcuni di essi sono già montati i manicotti di acciaio. /¶immagine successiva mostra la macchina di trazione utilizzata con uno dei SURYLQL 1HOOD IRWR q EHQ YLVLELOH O¶HVWHQVLPHWUR PRQWDWR VX GL HVVR FKH PLsura O¶DOOXQJDPHQWRGHOSURYLQRGXUDQWHLOFRUVRGHOla prova. Indagine sperimentale 68 Figura 3.2 Macchina utilizzata per la prova La figura successiva mostra uno dei provini che ha subito la rottura dovuta alla prova di trazione affiancato ad uno dello stesso diametro ancora integro. Figura 3.3. Provini dello stesso diametro, il primo a rottura, il secondo ancora intatto. Indagine sperimentale 69 I dati ricavati dalle nove prove sono stati elaborati ottenendo le seguenti curve di risposta : 500 V 450 (N/mm2) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0,00 C16-01 C16-03 C19-02 C22-01 C22-03 0,04 C16-02 C19-01 C19-03 C22-02 H 0,08 0,12 0,16 0,20 0,24 0,28 0,32 0,36 0,40 Figura 3.4 Confronto tra le curve di risposta ottenute dalle prove di trazione. Dal loro confronto, appare evidente come non sia possibile stabilire un trend continuo delle caratteristiche meccaniche del materiale , al variare del diametro dei provini. Questa osservazione è confermata dai dati numerici raccolti nella seguente tabella: C-16 C-19 C-22 d medio fy medio fy (0,005) medio E medio Hu medio fu medio 8,196 9,916 11,495 322 308,6 290,5 326 314,6 303,5 200000 200000 200000 0,114 0,175 0,177 407 426 402,5 Tabella 3.1 Risultati numerici delle prove di trazione ricavati calcolando la media aritmetica dei valori ottenuti dai 3 provini di ogni diametro. Indagine sperimentale 70 400 0,2 300 0,15 epsilon u fy Per la definizione delle principali caratteristiche del materiale dei chiodi, e cioè il modulo elastico (E), la tensione di snervamento (fy), la tensione di rottura (fu) e la GHIRUPD]LRQH XOWLPD İu), verranno scelti i valori ottenuti dalla media aritmetica dei valori ricavati per i tre diversi diametri. 200 100 0,1 0,05 0 0 0 5 10 0 15 5 10 15 10 15 d d 300000 500 400 200000 E fu 300 200 100000 100 0 0 0 5 10 d 15 0 5 d Figura 3.5 Grafici che evidenziano i valori medi per ogni diametro delle caratteristiche del materiale. 3.2.2 Materiale dei piatti I piatti XWLOL]]DWLQHOO¶DVVHPEODJJLRGHOOHXQLRQLVRQRVWDWLDQFKHHVVLSUHOHYDWLGDO deposito della RFI e sono invece risalenti ad una ventina di anni fa. Abbiamo a disposizione due diversi spessori, 10 e 12 mm, e per ognuno di essi sono stati lavorati ben 5 piatti, in modo tale da ottenere 10 provini sui quali effettuare le SURYHGLWUD]LRQHSHUFDUDWWHUL]]DUHO¶DFFLDLRFRQFXLVRQRVWDWLUHDOL]]DWL La macchina utilizzata per le prove è la stessa con la quale sono state effettuate le prove sui chiodi, mentre per la misurazione degli allungamenti ci si è avvalso di due trasduttori di spostamento (LVDT), applicati collegandoli solidalmente,uno alle morse della macchina, O¶DOWURdirettamente al provino. Indagine sperimentale 71 Inoltre, su ciascun provino, qVWDWRLQROWUHDSSOLFDWRXQR³VWUDLQJDJH´DOORVFRSR GLRWWHQHUHPLVXUD]LRQLGHOODGHIRUPD]LRQLSLDFFXUDWHVRSUDWWXWWRDOO¶LQL]LRGHOOD prova quando gli spostamenti ottenuti sono molto piccoli e pertanto difficilmente percepibili con precisione dagli LVDT. La foto seguente mostra uno dei provini già montato sulla macchina di prova, VRQRYLVLELOLOR³VWUDLQJDJH´DOFHQWURGHOSLDWWRHJOL/9'7GLFXLTXHOORDGHVWUD è collegato alla macchina, quello a sinistra misura gli allungamenti del provino per mezzo delle apposite aste di metallo incollate su di esso. Figura 3.6 Piatto pronto per la prova di trazione. Indagine sperimentale 72 Le foto seguenti mostrano il progredire della prova, dalla comparsa delle prime FULFFKHWUDVYHUVDOLFKHHYLGHQ]LDQRO¶LQL]LRGHOORVQHUYDPHQWRILQRDOODURWWXUD Figura 3.7 Sequenza di immagini che segue lo sviluppo della prova di trazione I dati numerici ottenuti da tali prove sperimentali sono stati elaborati per ricavare le curve ı-İ relative ad ogni prova. 1HO WUDWWRLQL]LDOHVL qWHQXWR FRQWR GHOOHPLVXUH HIIHWWXDWHGDOOR ³VtrDLQ JDJH´ H successivamente si è fatto riferimento a quelle fornite dal trasduttore collegato al provino fino a quando ciò è stato consentito dal regime di deformazione sviluppato dalla lamiera in esame. Infatti è inevitabLOH FKH DOO¶DYDQ]DUH GHOOD prova, le eccessive deformazioni causino lo scollamento tanto GHOOR³VWUDLQJDJH´ quanto delle stecche di metallo che supportano il trasduttore, dal provino stesso. L¶XOWLPR WUDWWR GL RJQL FXUYD q, invece, riferito alle misurazioni del trasduttore collegato alle morse della macchina di prova. I diagrammi successivi mostrano i vari confronti tra le curve ricavate in questo modo. Indagine sperimentale 73 Confronto curve 0,5 0,45 0,4 sigma [kN/mmq] 0,35 0,3 S10_01 0,25 S10_02 0,2 S10_03 0,15 S10_04 0,1 S10_05 0,05 0 0 0,05 0,1 0,15 epsilon 0,2 0,25 0,3 Figura 3.8 Confronto tra le curve di risposta delle prove sui piatti spessi 10mm. Confronto E 0,2 0,18 Emedio=206436 0,16 sigma [kN/mmq] 0,14 Emax=240447 0,12 Emin=203984 0,1 S10_01 S10_02 S10_03 0,08 S10_04 0,06 S10_05 0,04 Emin Emax 0,02 Emedio 0 0 0,0001 0,0002 0,0003 0,0004 0,0005 epsilon 0,0006 0,0007 0,0008 0,0009 0,001 Figura 3.9 Zoom sui grafici per il confronto sul modulo elastico ricavato dalle prove. Indagine sperimentale 74 Confronto grafici 0,5 0,45 0,4 sigma [kN/mmq] 0,35 0,3 S12_02 0,25 S12_03 0,2 S12_04 0,15 S12_05 0,1 S12_01 0,05 0 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 epsilon Figura 3.10 Confronto tra le curve di risposta delle prove sui piatti spessi 12mm. Confronto E 0,2 0,18 Emedio=220000 0,16 sigma [kN/mmq] 0,14 Emax=249000 0,12 S12_02 S12_03 0,1 S12_04 Emin=200000 0,08 S12_05 0,06 S12_01 0,04 Emax Emin 0,02 Emedio 0 0 0,0001 0,0002 0,0003 0,0004 0,0005 0,0006 0,0007 0,0008 0,0009 0,001 epsilon Figura 3.11 Zoom sui grafici per il confronto sul modulo elastico ricavato dalle prove. Indagine sperimentale 75 Il grafico caratteristico del materiale dei piatti è stato ottenuto utilizzando i valori medi del modulo elastico (E) e della tensione di snervamento (fy), il resto della curva è stata ricavata dalla media aritmetica dei diversi valori di tensione corrispondenti ad incrementi di deformazione pari a 0,025 fino alla rottura. 3HUWDQWRO¶DFFLDLRGHLSLDWWLqVWDWRFDUDWWHUL]]DWRGDOOHcurve in figura: Acciaio Piatti 10mm 0,5 sigma [kN/mmq] 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 0,1 0,2 0,3 epsilon Figura 3.12 Grafico che caratterizza il comportamHQWRGHOO¶DFFLDLRGHLSLDWWLGLPP. Acciaio Piatti 12mm 0,5 sigma [kN/mmq] 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 0,1 0,2 0,3 epsilon Figura 3.13 *UDILFRFKHFDUDWWHUL]]DLOFRPSRUWDPHQWRGHOO¶DFFLDLRGHLSLDWWLGLPP. Indagine sperimentale 76 3.3 Unioni chiodate 3.3.1 Descrizione prove 3.3.1.1 Unioni chiodate assemblate in officina I provini utilizzati nella prima IDVHGHOO¶DWWLYLWjVSHULPHQWDOH sono stati assemblati LQRIILFLQDFRQPDWHULDOLG¶HSRFDUHFXSHUDWLSUHVVRLOGHSRVLWRGL5), Nel tentativo di riprodurre le tipologie di unioni chiodate, che più di frequente è SRVVLELOHULVFRQWDUHQHOO¶DPELWRGHOOHVWUutture metalliche di interesse storico, sono stati realizzati complessivamente 66 provini, tre per ciascun tipo di collegamento elementare assemblato. Le geometrie proposte per tale set di unioni sono dunque 22, e si differenziano a seconda del numero e del diametro degli elementi di connessione, e del numero e delle dimensioni delle lamiere. $QFKHO¶LQWHUDVVHGHL chiodi può costituire un ulteriore parametro di suddivisione, purché si stia esaminando certamente il caso di unioni con più di un elemento di connessione. Più sinteticamente, è possibile classificare i provini in due semplici tipologie: 1. Collegamenti con un solo elemento di connessione; 2. Collegamenti con più elementi di connessione, disposti lungo una singola fila. I provini più elementari sono ovviamente quelli che presentano un unico elemento di connessione, e sono classificabili semplicemente sulla base del diametro del chiodo, dellR VSHVVRUH HG LO QXPHUR GHL SLDWWL 3URSULR TXHVW¶XOWLPR SDUDPHWUR FRQVHQWHGL VWDELOLUHVHO¶XQLRQH presenta o meno le caratteristiche di simmetria nei riguardi della condizione di carico, a cui è soggetta nel corso della prova di trazione. Figura 3.14 Provino simmetrico con chiodo singolo Indagine sperimentale 77 Figura 3.15 Provino non simmetrico con chiodo singolo La seconda tipologia di collegamenti presentano ,invece, presentano più elementi di connessione, in particolare o due o quattro, disposti lungo una stessa direttrice. $QFKH LQ TXHVWR FDVR VDUj SRVVLELOH HVHJXLUH DOO¶LQWHUQR GL WDOH JUXSSR XQ¶XOWHULRUH VXGGLYLVLRQH potendo variare ben 5 parametri, quali, il numero, il diametro H O¶LQWHUDVVH dei chiodi, ed infine il numero e lo spessore dei piatti. Avremo ancora una volta provini simmetrici e provini non simmetrici a seconda del numero dei piatti assemblati, ottenendo in definitiva altri12 diversi schemi per questo tipo di collegamento. Figura 3.16 Provino simmetrico con quattro chiodi in fila singola Indagine sperimentale 78 Figura 3.17 Provino non simmetrico con quattro chiodi in fila singola Per ciascun provino appartenente al primo set, è stato possibile operarne una classificazione in base ad una metodologia di denominazione, che prevede O¶XWLOL]]RGL un codice identificativo composto soltanto da lettere e cifre. Il primo FDUDWWHUH GHO FRGLFH VDUj OD OHWWHUD ³6´ R OD ³8´ , a seconda che lo schema del provino sia Simmetrico o Non Simmetrico (Unsymmetric). Nel primo caso sarà OHFLWRDVHJXLWRGHOODSURYDDWWHQGHUVLO¶DVVHQ]DGLVLJQLILFDWLYLVSRVWDPHQWLIXRUL piano, prodotti da effetti flessionali secondari; nel secondo invece occorrerà tenerne conto. Il codice identificativo, procede adesso, assegnando al provino un primo numero che corrisponde al diametro dei chiodi espresso in millimetri, una seconda cifra che indica lo spessore dei piatti espresso sempre in mm ,ed infine una terza che corrisponde al numero di chiodi per ogni fiOD GHO SURYLQR /¶XOWLPD OHWWHUD FKH conclude il codice di denominazione, è, per tali provini, sempre XQD³6´, poiché tutti i collegamenti esaminati, sono caratterizzati da elementi di connessione disposti secondo una fila singola. Per esempio, in base a tale codice, il provino costituito da un singolo chiodo di 16 mm di diametro che collega tre piatti di 10 mm di spessore sarà indicato dalla seguente sigla: S-16-10-1-S Indagine sperimentale 79 (¶ RSSRUWXQR ULFRUGDUH FKH SHU FLDVFXno dei 22 esempi di collegamenti complessivamente esaminati, ne sono stati realizzati tre provini. Ne consegue che sono state effettuate quindi tre prove per ogni tipologia, per un totale di 66. In riferimento allora al codice identificativo precedente esposto, occorre precisare che i tre provini andranno contraddistinti con le lettere A, B, C. Le rispettive denominazioni saranno: S-16-10-1_A S-16-10-1_B S-16-10-1_C Inoltre, per i provini non simmetrici con diametro dei chiodi pari a 19 mm e spessore della lamiera 10 mm, con due e quattro chiodi in fila singola, potrebbe sorgere il problema di classificare tali provini nello stesso modo, pur GLIIHUHQ]LDQGRVL WUD ORUR SHU O¶LQWHUDVVH WUD L FKLRGL H OD ODUJKH]]D GHOOD ODPLHUD Tuttavia, poiché questi provini sono rappresentativi dei collegamenti di due strutture metalliche diverse, cioè del Ponte sul fiume Gesso e della Galleria Umberto I di Napoli, è possibile identificarli aggiungendo alla sigla, i termini Ponte o Galleria. U-19-10-2-S Ponte U-19-10-2-S Galleria U-19-10-4-S Ponte U-19-10-4-S Galleria Nelle figure successive vengono riportati gli schemi di tutti i provini suddivisi tra simmetrici e non simmetrici e con singolo chiodo o con più chiodi. In tali schemi è possibile riconoscere le caratteristiche geometriche di ognuno. Indagine sperimentale 80 U-16-10-1-S 230 160 230 70 35 10 10 35 35 70 32 16 16 35 70 32 U-19-10-1-S 240 150 240 90 38 19 10 10 45 90 45 45 19 38 45 90 U-19-12-1-S 240 150 240 38 19 90 12 12 45 90 45 45 19 45 38 U-22-10-1-S 230 160 230 44 22 70 10 10 35 35 70 35 22 44 35 U-22-12-1-S 230 160 230 38 19 35 12 12 35 35 70 70 35 22 44 Figura 3.18 Provini non simmetrici con chiodo singolo Indagine sperimentale 81 S-16-10-1-S 230 230 70 160 32 16 10 10 10 35 35 70 35 16 35 70 32 S-19-10-1-S 240 240 150 38 19 90 10 10 45 90 45 10 45 19 38 45 90 S-19-12-1-S 240 240 150 38 19 90 12 12 45 90 45 12 45 19 45 38 S-22-10-1-S 230 160 230 70 35 10 10 10 35 35 70 44 22 22 44 35 S-22-12-1-S 230 160 230 70 35 35 12 12 12 35 35 70 38 19 22 44 Figura 3.19 Provini simmetrici con chiodo singolo Indagine sperimentale 82 U-16-10-2-S 10 140 35 35 16 35 210 210 140 35 16 35 35 70 32 16 10 430 32 16 32 32 430 U-16-10-4-S 140 140 35 32 16 35 16 140 16 35 490 490 140 140 10 32 16 35 35 70 32 16 16 32 35 140 16 32 10 710 32 16 32 32 710 U-19-10-2-S (PONTE) 430 19 45 118 19 38 45 45 45 118 19 10 38 10 19 45 45 90 38 38 208 430 U-19-10-2-S (GALLERIA) 455 235 19 30 30 30 10 175 30 19 19 38 455 38 235 10 38 19 30 30 60 38 U-19-10-4-S (Ponte) 118 38 38 19 118 354 665 19 45 118 118 19 38 45 118 19 38 45 45 118 19 38 19 38 665 444 10 19 10 38 19 45 45 90 38 U-19-10-4-S (GALLERIA) 175 30 805 19 175 30 585 585 175 175 30 19 175 19 38 19 38 805 38 30 19 10 175 38 19 10 38 19 30 30 60 38 19 38 U-22-12-2-S 44 35 22 90 35 160 12 35 35 70 22 35 44 160 90 22 35 44 12 380 44 22 380 U-22-12-4-S 560 90 35 44 22 90 340 44 22 44 35 22 90 35 44 340 90 90 22 44 22 90 44 35 22 44 560 Figura 3.20 Provini non simmetrici con chiodi in fila singola 22 12 22 12 44 35 35 70 38 Indagine sperimentale 83 S-19-10-2-S 430 45 10 118 45 45 45 118 10 19 19 38 10 38 19 45 45 90 38 19 38 430 208 S-19-10-4-S 118 354 118 45 45 665 118 45 19 118 45 118 19 19 38 38 19 10 118 38 19 10 38 19 10 38 19 45 45 90 38 19 38 38 665 444 S-22-12-2-S 22 35 160 12 90 35 12 44 35 35 70 22 35 44 160 90 22 35 44 12 380 44 22 380 S-22-12-4-S 90 340 44 22 44 22 90 35 35 44 340 90 90 22 44 22 90 44 22 35 44 560 Figura 3.21 Provini simmetrici con chiodi in fila singola 22 12 35 22 12 90 44 35 35 70 22 12 560 44 Indagine sperimentale 84 3.2.1.2 Unioni chiodate storiche Completata la descrizione dei provini appartenenti al primo set, occorre adesso soffermarsi sullo studio dei collegamenti storici, costituiti da materiali risalenti a più di mezzo secolo fa, e ricavati da strutture metalliche, che prima di essere smantellate, sono state in grado di assolvere la funzione per la quale erano state SURJHWWDWHSHUVYDULDWLDQQL(¶TXHVWRLOFDVRGHLSURYLQLHVDPLQDWLQHOODVHFRQGD SDUWHGHOO¶DWWLYLWjGLVSHULPHQWD]LRQHFhe derivano dalla demolizione di un ponte ferroviario, costruito nel 1894. Tale struttura è stata letteralmente fatta a pezzi, al fine di ottenere dei collegamenti chiodati caratterizzati da un unico elemento di connessione, da sottoporre in seguito a prove a trazione in laboratorio. In SDUWLFRODUH SHU IDFLOLWDUH O¶HVHFX]LRQH GL WDOL WHVWV q VWDWR QHFHVVDULR VDOGDUH GHL nuovi piatti alle estremità di quelli ricavati dalla struttura originaria. Invece, per RWWHQHUHXQSURYLQRUDSSUHVHQWDWLYRGLXQ¶XQLRQHcon due chiodi, si è fatto ricorso al sezionamento di un grosso piatto trapezoidale. Complessivamente avremo a disposizione due provini non simmetrici con singolo chiodo, detti S-1 ed S-2; XQ¶XQLRQH VLPPHWULFD con un unico elemento di connessione, classificato come S-3, ed infine un collegamento non simmetrico a due chiodi, denominato S-4. Figura 3.22 Provini ricavati dal ponte ferroviario Indagine sperimentale Figura 3.23 Pezzi in cui è stato tagliato il ponte, e dai quali sono stati ricavati i provini 85 Indagine sperimentale 86 Si riportano di seguito gli schemi geometrici dei provini storici: S-1 133,97 40 48,98 44,99 8,99 150 45,01 44,99 40 130 150 S-2 145 40 52,5 52,5 8,4 150 52,5 52,5 40 145 150 S-3 150 125,13 90,22 8,69 34,91 19,86 40 30,08 150 S-4 124 52,67 40 218 32,67 40 52,67 8,4 30 30 52,67 40 32,67 218 40 52,67 Figura 3.24 Schemi geometrici di provini storici 150 Indagine sperimentale 87 3.2.1.3 Programma delle prove TIPO DI PROVA Simmetrico (Symmetric) CHIODI SINGOLI Non Diametro Spessore Larghezza simmetrico Chiodi Piatto Piatto (Unsymmetric ) mm mm mm Distanza dal Interasse N° Chiodi N° Prove bordo mm mm S-16-10-1-S ; 16 10 70 35 - 1 3 (A-B-C) U-16-10-1-S ; 16 10 70 35 - 1 3 (A-B-C) S-19-10-1-S ; 19 10 90 45 - 1 3 (A-B-C) U-19-10-1-S ; 19 10 90 45 - 1 3 (A-B-C) S-19-12-1-S ; 19 12 90 45 - 1 3 (A-B-C) U-19-12-1-S ; 19 12 90 45 - 1 3 (A-B-C) S-22-10-1-S ; 22 10 70 35 - 1 3 (A-B-C) U-22-10-1-S ; 22 10 70 35 - 1 2 (A-B) S-22-12-1-S ; 22 12 70 35 - 1 2 (A-B) U-22-12-1-S ; 22 12 70 35 - 1 3 (A-B-C) S-1 ; 22 9 80 38/42 - 1 1 (A) S-2 ; 22 8.4 80 45/35 - 1 1 (A) S-3 ; 22 8.7 80 37/43 - 1 1 (A) U-16-10-2-S ; 16 10 70 35 140 2 3 (A-B-C) U-16-10-4-S ; 16 10 70 35 140 4 3 (A-B-C) S-19-10-2-S ; 19 10 90 45 118 2 3 (A-B-C) U-19-10-2-S Ponte U-19-10-2-S Galleria ; 19 10 90 45 118 2 3 (A-B-C) ; 19 10 60 30 175 2 3 (A-B-C) S-19-10-4-S ; 19 10 90 45 118 4 3 (A-B-C) U-19-10-4-S Ponte U-19-10-4-S Galleria ; 19 10 90 45 118 4 3 (A-B-C) ; 19 10 60 30 175 4 3 (A-B-C) CHIODI IN FILA SINGOLA S-22-12-2-S ; 22 12 70 35 90 2 3 (A-B-C) U-22-12-2-S ; 22 12 70 35 90 2 3 (A-B-C) S-22-12-4-S ; 22 12 70 35 90 4 3 (A-B-C) U-22-12-4-S ; 22 12 70 35 90 4 3 (A-B-C) S-4 ; 22 10 70 30/40 54 2 3 (A-B-C) Totale Prove 67 Tabella 3.2 Programma delle prove Indagine sperimentale 88 3.2.1.4 Macchine di prova Le prove a rottura sui collegamenti chiodati, assemblati in officina, sono state condotte nel laboratorio della facoltà di Architettura, per mezzo di una macchina elettromeccanica del tipo Zwick/Roell. Figura 3.25 Macchina di prova Zwick/Roell Tale macchina è costituita inferiormente da un corpo fisso, la cui altezza dal suolo può essere facilmente regolata mediante una semplice leva, e superiormente da una parte mobile, a cui è ovviamente affidato il compito di applicare il carico di prova al collegamento in esame. Entrambe le estremità della macchina sono inoltre dotate di apposite morse per fissare il provino, le cui superfici interne sono caratterizzate da una zigrinatura, particolarmente utile per aumentare il grip della PDFFKLQDFRQOHODPLHUHDOO¶DWWRGLDSSOLFD]LRQHGHOFDULFR Infine, per garantire un migliore ammorsamento del provino, in particolar modo nel caso in cui esso è simmetrico, è buona norma serrare sempre i piatti nella morsa della macchina frapponendo ad essi uno spessore di acciaio di diametro leggermente inferiore a quello del piatto centrale. Indagine sperimentale 89 Di seguito si riportano ulteriori illustrazioni di dettaglio di entrambe le morse. Figura 3.26 Dettaglio della morsa superiore Figura 3.27 Dettaglio della morsa inferiore Indagine sperimentale 90 Figura 3.28 Provino inserito nella macchina di prova Nella figura in alto a sinistra, si può facilmente notare come il provino sia stato inserito nella macchina senza la strumentazione necessaria per monitorare gli spostamenti che subirà durante la prova. 1HOO¶LOOXVWUD]LRQH D ILDQFR LQYHFH q riportata la strumentazione adottata. Il secondo set di provini, afferente alle unioni chiodate storiche, è stato testato presso il laboratorio della Dipartimento di Ingegneria Strutturale della Facoltà di Ingegneria Civile. La macchina di prova è stata una più moderna MTS. Figura 3.29 Macchina di prova MTS Indagine sperimentale 91 3.2.1.5 Strumentazione Oltre al sistema di misurazione degli spostamenti fornito dalla macchina di prova, q SRVVLELOH ULFRUUHUH DOO¶XWLOL]]R GL ulteriori dispositivi, detti trasduttori di spostamento o più semplicemente noti come LVDT (Linear Variable Differential Transformer). Tale trasduttori, sono dunque in grado di assicurare risultati molto precisi, a patto che vengano posizionati nel modo corretto. In particolare, è preferibile renderli solidali al provino per mezzo di squadrette, posizionate ad una distanza di circa 30 mm dalla parte terminale dei piatti a contatto, ed RSSRUWXQDPHQWH LQFROODWH DOOH ODPLHUH GHOO¶XQLRQH 6L ULSRUWDQR GL VHJXLWR ulteriori illustrazioni. Figura 3.29 Trasduttori di spostamento Indagine sperimentale 92 3.3.2 Descrizione dei risultati La macchina utilizzata per le prove, ed i due trasduttori (LVDT 1 e LVDT 2), sono tutti collegati ad una stessa centralina, che è in grado di raccogliere istantaneamente, ed elaborare graficamente, i dati che tali dispositivi le forniscono durante lo svolgimento della prova. In tal modo è possibile ottenere come files di output, i valori del carico applicato sul provino dalla macchina, misurati in KiloNewton, e la lettura degli spostamenti, misurati in mm da ciascun dispositivo di lettura associato. Per ciascuna prova, condotta in riferimento al primo set di provini, la rappresentazione grafica di tali risultati avviene per mezzo di 3 curve di tipo Forza-Spostamento, dalle quali è possibile desumere i principali parametri identificativi del comportamento a taglio offerto dal collegamento esaminato. 3ULPDGLFRQVHQWLUHSHUzWDOHYDOXWD]LRQHqQHFHVVDULRFRQGXUUHXQ¶RSHUD]LRQHGL rielaborazione dei dati sperimentali, depurandoli innanzitutto degli inevitabili scorrimenti iniziali, che si verificano inevitabilmente per il non perfetto ammorsamento delle lamiere nella morsa. Successivamente per rendere più agevole il confronto dei valori sperimentali, con quelli numerici forniti dallo studio di modellazione, è consigliabile operare ulteriori interventi di raffinamento sulle curve fornite dai 2 trasduttori, di cui verrà prima calcolato il valor medio, e poi successivamente linearizzato, attraverso la fun]LRQH GL ([FHO ³ OLQHD GL WHQGHQ]D´ ,O PRWLYR SHU FXL q QHFHVVDULR ULIHULUH LO FRQIURQWR GHL YDORUL IRUQLWL GDOO¶DQDOLVLQXPHULFDsolo a quelli sperimentali ottenuti dai trasduttori, è legato in particolare alla rigidezza di tali dispositivi. Le misurazioni eseguite infatti con la macchina di prova, in particolar modo quelle eseguite con la Zwick/Roell, sono state inevitabilmente affette da incertezze, a causa delle difficoltà di eseguire un corretto clippaggio dei provini nelle morse, responsabile di scorrimenti iniziali, che andranno poi opportunamente depurati. Si riportaQR GL VHJXLWR OH IDVL SULQFLSDOL LQ FXL VL DUWLFROD O¶RSHUD]LRQH GL rielaborazione delle curve sperimentali fornite dagli LVDT, in riferimento al solo provinoS-16-10-1-S. Indagine sperimentale 93 160 Forza 140 (KN) 120 100 80 LVDT 1 S-16-10-1_A 60 40 LVDT 2 S-16-10-1-A 20 LVDT MEDIO A Spostamento (mm) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 160 Forza (KN) 140 120 100 80 LVDT 1 S-16-10-1_B 60 LVDT 2 S-16-10-1_B 40 LVDT MEDIO B 20 Spostamento (mm) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Indagine sperimentale 94 140 Forza (KN) 120 100 80 60 LVDT 1 S-16-10-1_C 40 LVDT 2 S-16-10-1_C 20 LVDT MEDIO C Spostamento (mm) 0 0 1 160.0 2 3 4 5 6 7 8 Forza (KN) 140.0 120.0 100.0 LVDT MEDIO RAFFINATO A LVDT MEDIO RAFFINATO B LVDT MEDIO RAFFINATO C LVDT MEDIA TOTALE 80.0 60.0 40.0 20.0 Spostamento (mm) 0.0 0 1 2 3 4 5 6 Figura 3.30 Rielaborazione curve trasduttori 7 8 9 Indagine sperimentale 95 Dopo aver rielaborato tali curve, si è proceduto ad individuare i valori più significativi di resistenza e di spostamento, ricavati per ciascuna prova, al fine di poterne eseguire un confronto con i valori prescritti da normativa. In particolare ha costituito oggetto di studio, per tale indagine sperimentale, la determinazione dei valori dalla resistenza, in corrispondenza della condizione di limite elastico, di picco ed ultima (Fy, Fp, Fu); i relativi spostamenti, letti in corrispondenza della curva della macchina, ed infine i valori di rigidezza per ciascun dispositivo (Km, KLVDT1, KLVDT2). Nelle figure seguenti, si riportano le schematizzazioni che riguardano i parametri significativi. In particolare nella figura 3.31 si individuano la resistenza di picco e la resistenza ultima (definita come l¶GHOODUHVLVWHQ]DGLSLFFR F [ kN ] Fp 0,8 * Fp Fu Curva macchina Curva LVDT 1 Curva LVDT 2 d [ mm ] dp2 d p 1 d u2 du1 dpm dum Figura 3.31 6FKHPDSHUO¶LQGLYLGXD]LRQHdella resistenza di picco e della resistenza ultima. Indagine sperimentale 96 Nelle figure successive invece, sono riassunti brevemente i metodi grafici utilizzati per la stima dei valori di resistenza e spostamento in corrispondenza del limite elastico, ed infine per il calcolo delle rigidezze. F [ kN ] Fy2 Fy1 Fymedio Fym Curva macchina Curva LVDT 1 Curva LVDT 2 dy2 dy1 dym dy2med dy1med d [ mm ] dymmed Figura 3.32 6FKHPDSHUO¶LQGLYLGXD]LRQHdel limite elastico. F [ kN ] KLVDT2 KLVDT1 Km Curva macchina Curva LVDT 1 Curva LVDT 2 d [ mm ] Figura 3.33 6FKHPDSHUO¶LQGLYLGXD]LRQHdella rigidezza. Indagine sperimentale 97 L¶LQGDJLQH VSHULPHQWDOH prosegue ora, nel tentativo di valutare con esattezza, quali dei possibili meccanismi di collasso hanno interessato i provini esaminati. /DURWWXUDGLXQ¶XQLRQHFKLRGDWa, soggetta ad una prova di trazione, può avvenire infatti soltanto in 3 modi possibili: SHULOWDJOLRGHOO¶HOHPHQWRGLFRQQHVVLRQH, per il rifollamento della lamiera e per la trazione dei piatti stessi. 'DOO¶DQDOLVL dei meccanismi di collasso manifestati dai collegamenti nel corso delle prove, appare subito evidente come per i provini non simmetrici collegati da un solo chiodo, la rottura avvenga sempre per LO WDJOLR GHOO¶HOHPHQWR GL connessione. Qualora invece il provino, pur disponendo di un singolo chiodo, presenti caratteristiche di simmetria rispetto la condizione di carico, la rottura potrà avvenire eventualmente anche per il rifollamento della lamiera. I provini caratterizzati invece da un numero di chiodi pari a 2, o addirittura a 4, sia in condizioni di simmetria, sia in assenza di essa, hanno evidenziato un unico meccanismo di collasso, identificabile con la rottura per trazione delle lamiera. Sono riportati, a titolo di esempio, alcuni dei casi in cui i meccanismi di rottura si sono manifestati in modo chiaro ed inequivocabile. In particolare la figura successiva afferisce al provino U-19-12-1_B , la cui rottura è attribuibile al taglio del chiodo: Figura 3.34 Rottura a taglio del chiodo, provino U-19-12-1_B Nel caso di provini non simmetrici, in assenza di dispositivi atti ad impedirne o comunque limitarne gli spostamenti fuori piano, essi saranno liberi di deformarsi VRWWR O¶D]LRQH GHOOD FRSSLD IOHWWHQWH JHQHUDWD GDOO¶HFFHQWULFLWj GHO FDULFR evidenziando significative inflessioni in corrispondenza delle estremità non Indagine sperimentale 98 vincolate delle lamiere, opportunamente misurate. In figura 3.35 è rappresentata la situazione appena descritta per tali tipologie di collegamenti: Spostamento plastico fuori piano 2 mm Spostamento plastico fuori piano 2 mm Figura 3.35 Esempio di spostamento plastico fuori piano, provino U-19-12-1_B 1HO FDVR LQ FXL OD URWWXUD GHOO¶XQLRQH FKLRGDWD VLD FDXVDWD GDO ULIROODPHQWR GHOOD ODPLHUD q IDFLOH ULVFRQWUDUQH XQ¶DFFHQWXDWD RYDOL]]D]LRQH 7XWWDYLD q RSSRUWXQR chiarire che una leggera ovalizzazione del foro dei piatti, può manifestarsi anche nel caso di quei provini che giungono a rottura per il taglio del chiodo. Ovviamente in tal caso, il fenomeno sarà più contenuto. In figura 3.36 è mostrato un esempio di misura, relativo al provino U-19-12-1_C. 22 mm 19 mm 19 mm Figura 3.36 Esempio di misXUDGHOO¶RYDOLzzazione del foro, provino U-19-12-1_C Indagine sperimentale 99 Per i provini simmetrici collegati con un singolo chiodo, la rottura per taglio GHOO¶HOHPHQWRGLFRQQHVVLRQHSXzYHULILFDUVLVRORQHOFDVRLQ FXLLO diametro del chiodo sia pari a 16 mm (S-16-10-1-S). Nella figura successiva si riporta la rottura del provino S-16-10-1_A: Figura 3.37 Rottura a taglio del chiodo del provino simmetrico(S-16-10-1_A) con chiodo singolo Nel caso invece degli altri provini simmetrici con chiodo singolo, ma con diametro pari a 19 e 22 mm, la rottura avviene sempre per rifollamento. A tale meccanismo di collasso prevalente, se ne possono poi associare due secondari: il taglio del chiodo e rottura della lamiera. Nella figura 3.38 si riporta il caso di rifollamento con successivo taglio del chiodo; mentre, in figura 3.39 si riporta il caso del rifollamento con successiva rottura della lamiera. Indagine sperimentale 100 Figura 3.38 Rottura per rifollamento della lamiera e successivo taglio del chiodo, provino S-19-10-1_C Figura 3.39 Rottura per rifollamento con conseguente rottura della lamiera, provino S-19-10-1_B Nel caso di provini non simmetrici con due chiodi in fila singola, al variare delle caratteristiche geometriche, si sono potuti riscontare diversi meccanismi di collasso. Difatti, nelle figure successive si può notare come i provini U-19-10-2-S Ponte e U-19-10-2-S Galleria, pur avendo lo stesso numero di chiodi di pari diametro, e lamiere di identico spessore , in presenza di marcate differenze nella geometria, (ad esempio la larghezza del piatto) presentino due differenti rotture: Indagine sperimentale Figura 3.40 Rottura a taglio dei chiodi, provino U-19-10-2_A Ponte Figura 3.41 Rottura per trazione della lamiera, provino U-19-10-2_A Galleria 101 Indagine sperimentale 102 Per i provini simmetrici, invece, la rottura è avvenuta per trazione della lamiera, figura 3.42: Figura 3.42 Rottura per trazione della lamiera, provino S-22-12-2_A Infine, per i provini con quattro chiodi in fila singola sia simmetrici che non, la rottura è avvenuta sempre per trazione della lamiera. Nelle figure successive sono riportati i casi più significativi. Figura 3.43 Rottura per trazione della lamiera, provino U-22-12-4_C Figura 3.44 Rottura per trazione della lamiera, provino S-22-12-4_B Indagine sperimentale 103 Nel caso in cui si ha la trazione della lamiera, è stato possibile valutare la nuova larghezza che in seguito alla strizione del materiale è, ovviamente minore di quella iniziale come si può vedere dalla seguente figura: Larghezza iniziale 70 mm Larghezza finale 64,2 mm Figura 3.45 Esempio di misura della larghezza finale della lamiera in seguito alla strizione, in particolare provino U-22-12-4_C Indagine sperimentale 104 3.3.3 Confronto sperimentazione ± previsione teorica A questo punto, definiti i parametri significativi, è possibile effettuare un confronto tra i valori sperimentali e quelli indicati dalla normativa di riferimento (Eurocodice prEN 1993-1-8), con particolare riferimento ai valori di resistenza massima offerti dal collegamento. Tale normativa, indica dei metodi di calcolo per effettuare le verifiche necessarie per la progettazione dei collegamenti in questione. Tali verifiche da effettuare sono tre, una sui chiodi, una sulla resistenza delle sezioni forate e una a rifollamento. La resistenza a taglio di una singola sezione di un singolo chiodo va calcolata secondo la seguente espressione: Fv , Rd 0, 6 fur A0 J Mr (1) in cui: fur è la tensione di rottura del chiodo; A0 qO¶DUHDGHOIRURGHOFKLRGR JMr è un coefficiente di sicurezza che nel nostro caso assumeremo pari a 1. La resistenza cosi calcolata è riferita ad una sola sezione resistente di un unico chiodo, andrà perciò moltiplicata per il numero di chiodi presenti nel collegamento, e per il numero di sezioni sollecitate a taglio in ciascun chiodo. /¶(XURFRGLFHSUHVFULYHGHOOHOLPLWD]LRQLVXOODUHVLVWHQ]DDWDJOLRLQFDVRGLJLXQWL a sviluppo longitudinale. Infatti dove la distanza Lj fra i centri dei dispositivi di giunzione terminali di un giunto, misurata nella direzione di trasmissione del carico (figura 3.40) sia maggiore di 15 d (dove con d si indica il diametro nominale dei chiodi), la resistenza di progetto a taglio Fv,Rd di tutti i dispositivi di giunzione, andrà ridotta moltiplicandola per un coefficiente di riduzione ELf dato da: Indagine sperimentale 105 E Lf 1 L j 15 d 200 d (2) Con la limitazione 0,75 < ELf < 1. Lj F F Figura 3.46 Lunghezza Lj di riferimento Il valore della resistenza del piatto lungo la sezione forata è assunto pari a: Ft , Rd fu Anetta (3) in cui: fu è la tensione di rottura dei piatti; Anetta qO¶DUHDQHWWDGHWUDWWDFLRqGHOO¶DUHDGHLIRUL La resistenza massima a rifollamento si calcola con la seguente formula: Fb, Rd k1 D E fu d0 t J Mr in cui: k1 è il minore dei seguenti valori: 2,8 e1 1, 7 ; 2,5; d0 e1 è la distanza del foro del bordo in direzione della forza; f e1 ; ur ; 1; ĮE è il minore fra: fu 3 d0 d0 è il diametro del foro; t è lo spessore del piatto. (4) Indagine sperimentale 106 Il confronto tra la resistenza calcolata secondo le espressioni suggerite dalla normativa (EC3-1-8) e quelle rilevate sperimentalmente è riportata in tabella 3.3. In particolare, sono riportati anche il valore massimo, minimo e medio con la relativa deviazione standard (V) e il coefficiente di variazione (CV4XHVW¶XOWLPL calcolati come segue: n ¦( x x ) Deviazione Standard ( V ) = x 1 n 2 i i 1 n 1 (5) = Media con n = 3 (6) n ¦x i i 1 Coefficiente di variazione ( CV ) = V Media (7) Indagine sperimentale TIPO PROVINO CHIODI SINGOLI S-16-10-1-S U-16-10-1-S S-19-10-1-S U-19-10-1-S S-19-12-1-S U-19-12-1-S S-22-10-1-S U-22-10-1-S S-22-12-1-S U-22-12-1-S S-1 S-2 S-3 CHIODI IN FILA SINGOLA U-16-10-2-S U-16-10-4-S S-19-10-2-S U-19-10-2-S Ponte U-19-10-2-S Galleria S-19-10-4-S U-19-10-4-S Ponte U-19-10-4-S Galleria S-22-12-2-S U-22-12-2-S S-22-12-4-S U-22-12-4-S S-4 107 RESISTENZA SPERIMENTALE RESISTENZA TEORICA MECCANISMI DI COLLASSO (Sperimentali) MAX 147.99 83.95 232.35 108.93 225.16 145.28 190.89 146.43 238.23 148.61 119.23 100.04 185 MIN 131.43 76.71 180.45 86.99 207.17 100.63 173.59 143.13 236.18 128.74 119.23 100.04 185 MEDIA 141.83 80.22 206.64 101.48 216.51 117.58 183.02 144.78 237.21 140.25 119.23 100.04 185 V 9.06 3.62 25.95 12.55 9.01 24.18 8.76 2.33 1.45 10.30 0.00 0.00 0.00 CV 0.06 0.05 0.13 0.12 0.04 0.21 0.05 0.02 0.01 0.07 0.00 0.00 0.00 Fv,Rd 99.31 49.66 140.05 70.02 140.05 70.02 187.77 93.88 187.77 93.88 93.883 93.883 187.766 Ft,Rd 233.65 233.65 307.21 307.21 368.65 368.65 207.69 207.69 249.23 249.23 225.861 210.803 218.332 Fb,Rb 126.20 Taglio chiodo 126.20 Taglio chiodo 162.26 Rifollamento lamiera 162.26 Taglio chiodo 194.71 Rifollamento lamiera 194.71 Taglio chiodo 126.20 Rifollamento lamiera 126.20 Taglio chiodo 151.44 Rifollamento lamiera 151.44 Taglio chiodo 123.315 Taglio chiodo 136.295 Taglio chiodo 116.067 Rifollamento lamiera 162.23 242.85 346.02 232.35 190.09 354.63 356.61 184.37 298.35 280.77 308.94 308.94 165 141.87 236.56 332.60 196.22 184.23 352.96 355.12 178.42 278.89 255.24 298.54 303.59 165 155.16 240.18 338.41 210.04 187.74 353.62 355.75 181.96 291.37 271.69 303.66 305.40 165 11.52 3.25 6.89 19.50 3.10 0.89 0.77 3.13 10.84 14.27 5.20 3.07 0.00 0.07 0.01 0.02 0.09 0.02 0.00 0.00 0.02 0.04 0.05 0.02 0.01 0.00 99.31 187.46 280.10 140.05 140.05 550.02 275.01 262.41 357.53 187.77 751.07 375.53 187.766 233.65 233.65 307.21 307.21 177.40 307.21 307.21 177.40 249.23 249.23 249.23 249.23 207.688 252.40 504.80 324.51 324.51 216.34 649.02 649.02 432.68 302.88 302.88 605.76 605.76 126.199 Taglio chiodi Trazione lamiera Trazione lamiera Taglio chiodi Trazione lamiera Trazione lamiera Trazione lamiera Trazione lamiera Trazione lamiera Taglio chiodi Trazione lamiera Trazione lamiera Trazione lamiera Tabella 3.3 Confronto sperimentazione ± previsione teorica Da tale tabella, appare evidente come i valori proposti da normativa per la rottura del collegamento, siano particolarmente cautelativi rispetto ai meccanismi di rottura manifestatisi poi nelle prove. Non è possibile, però, mediante tale approccio, conseguire una stima esatta del reale meccanismo di collasso. In un secondo momento, il rapporto tra il valore medio, relativo alla resistenza massima sperimentale, ed il più piccolo tra i valori di resistenza dedotti da normativa, per ciascun meccanismo di collasso, è diagrammato in funzione della tipologia di collegamento. Indagine sperimentale 108 Numero sezioni resistenti < 2 1 > 2 2 piatti 2 chiodi 4 8 2.00 1.80 V 1.60 Fexp / Fteo 1.40 V V Meccanismo di collasso (Osservazione sperimentale) V B Taglio chiodi Rifollamento lamiera 1.20 Trazione lamiera 1.00 Media 0.80 Meccanismo teorico previsto (Se diverso da quello sperimentale) 0.60 0.40 V Taglio chiodi 0.20 B Rifollamento lamiera T Trazione lamiera U-16-10-1 U-19-10-1 U-19-12-1 U-22-10-1 U-22-12-1 Specimen 1 Specimen 2 S-16-10-1 S-19-10-1 S-19-12-1 S-22-10-1 S-22-12-1 Specimen 3 U-16-10-2 U-19-10-2 Ponte U-19-10-2 Galleria U-22-12-2 Specimen 4 S-19-10-2 S-22-12-2 U-16-10-4 U-19-10-4 Ponte U-19-10-4 Galleria U-22-12-4 S-19-10-4 S-22-12-4 0.00 Figura 3.50 Grafico riassuntivo dei risultati. Si evince chiaramente, come per tutti i provini esaminati, il rapporto tra i due valori di resistenza sia costantemente maggiore di uno. Ciò implica un notevole margine di sicurezza per la progettazione di tali tipi di unione. La seconda osservazione riguarda, invece, la grande dispersione statistica dei dati relativi ai meccanismi di collasso. Non è stato possibile, infatti, identicare un meccanismo di riferimento per nessuno dei due set di provini esaminati. /¶XOWLPDSUHFLVD]LRQHULJXDUGDODVWLPDGHLYDORULXOWLPLIRUQLWLGDOO¶(XURFRGLFH chHWUDVFXUDQGRO¶HIIHWWREHQHILFRFRVWLWXLWRGDOODSUHFRPSUHVVLRQHGHOOHODPLHUH giunge sempre a sottostimarne la resistenza, e a non identificarne in modo adeguato il meccanismo di collasso. In tale contesto, svolgono un ruolo non secondario altre sorgenti di variabilità, quali i le proprietà meccaniche dei PDWHULDOLHOHLQHYLWDELOLLPSHUIH]LRQLQHOO¶HVHFX]LRQHGHOOHSURYH Indagine sperimentale 109 3.3.4 Conclusioni della sperimentazione 'DOO¶LQGDJLQHVSHULPHQWDOHqHPHUVRFKH: x La rottura è avvenuta, a seconda delle caratteristiche geometriche del provino, per tre tipologie di collasso differenti: taglio del chiodo o dei chiodi, rifollamento della lamiera e trazione della lamiera. x I provini non simmetrici hanno subito uno spostamento fuori piano dovuto alla flessione secondaria. Infatti il carico applicato dalla morsa superiore, non essendo allineato con la reazione esercitata dalla parte fissa, genera una coppia di carico aggiuntiva. Si è visto che tale spostamento nel caso di collegamenti costituiti da un unico chiodo è maggiore rispetto ai collegamenti caratterizzati da un maggior numero di elementi di connessione. Le unioni con più chiodi, disposti in fila singola, infatti, oltre ad offrire una maggiore rigidezza tagliante ed estensionale, permettono una ridistribuzione della sollecitazione flessionale, andando a caricare maggiormente i chiodi di estremità. Inoltre, dai risultati ottenuti in termini di resistenza massima è stato calcolato il valore medio relativo alle tre prove sopracitate che è stato, poi, confrontato con quello suggerito dalla normativa (EC3 1993-1-8). Dal confronto si è visto che: x La resistenza massima ottenuta dalla sperimentazione è sempre maggiore di quella teorica. Tale differenza è da attribuire a molteplici fattori, tra cui la variabilità del materiale dei chiodi e delle lamiere, ed il meccanismo UHVLVWHQWH RIIHUWR GDOO¶DWWULWR WUD OH SDUWL GHOO¶XQLRQH. Questo contributo, trascurato dalla normativa, presenta una significativa variabilità, in quanto è strettamente dipendente dalla pre-trazione dei chiodi, la cui entità non è definibile a priori in modo univoco. x Nel caso di provini con un numero di sezioni resistenti minori di 2, i risultati teorici sottostimano in media di 1,5 volte quelli sperimentali. Nel caso in cui il numero di sezioni resistenti è maggiore di 2, le previsioni teoriche sottostimano in modo minore i risultati sperimentali (in media di 1,2 volte). Analisi numerica 110 CAPITOLO IV Analisi numerica 4.1 Introduzione 6XOODEDVHGHOO¶DWWLYLWjGLVSHULPHQWD]LRQHVYROWDLQODERUDWRULRHQHOULVSHWWRGHL risultati da essa dedotti, il lavoro di tesi prosegue nel tentativo di pervenire alla definizione di un modello agli elementi finiti, in grado di simulare efficacemente il comportamento a taglio offerto da unioni chiodate in acciaio, di diversa tipologia ed in condizioni di carico assimilabili ad una tipica prova di trazione. Il modello, una volta calibrato, potrà consentire la valutazione dei principali meccanismi di rottura dei collegamenti elementari oggetto di studio, nonché una stima quantitativa dei valori ultimi di resistenza e di deformazione. 3HU SHUVHJXLUH WDOH RELHWWLYR VL q IDWWR ULFRUVR DOO¶XWLOL]]R GL XQ SURJramma agli elementi finiti, quale Abaqus, nella sua versione commerciale 6.7-1. ,O VHJXHQWH FDSLWROR FRQWLHQH TXLQGL OD GHVFUL]LRQH GHWWDJOLDWD GHOO¶DWWLYLWj GL modellazione svolta, sviluppata seguendo lo schema di lavoro proposto da Abaqus stesso. Il lavoro di modellazione ha avuto inizio a partire dalla definizione delle caratteristiche geometriche del provino e di quelle meccaniche dei materiali di cui qFRVWLWXLWRGHWHUPLQDWRSRLLOQXPHURHO¶RUGLQHGLVXFFHVVLRQHGHLYDULVWHSVLQ cui si articolDO¶DQDOLVLqVWDWRSRVVLELOHVSHFLILFDUHTXDOHWLSRGLFDULFKLGLYLQFROL e di contatti interessano gli elementi costitutivi del collegamento in esame, fino a SRWHUQHFRPDQGDUHO¶HVHFX]LRQHGHOO¶DQDOLVL +DQQR FRVWLWXLWR RJJHWWR GHOO¶DQDOLVL QXPHULFD H di confronto con i valori sperimentali, le seguenti 4 tipologie di unioni chiodate in acciaio, che in accordo alla metodologia di denominazione adottata, sono state classificate come : 1. 2. 3. 4. U-16-10-1 S-16-10-1 U-22-12-4 S-22-12-4 I primi due esempi fanno riferimento alla tipologia di unione più semplice possibile, costituita cioè da 2 o 3 piatti di uguale dimensioni e da un unico elemento di connessione. Analisi numerica 111 /¶DQDOLVLQXPHULFDKDFRQIHUPDWRO¶HYLGHQ]DVSHULPHQWDOHRYYHURO¶LQVRUJHQ]DGL significativi effetti flessionali secondari nel primo caso, mentre nel secondo non sono stati riscontrate deformazioni fuori piano. I provini U-22-12-4 e S-22-12-4 costituiscono, invece, gli esempi simmetrici e non simmetrici di un caso più complesso, nel quale il collegamento dei piatti, in numero pari a 2 o 3, è realizzato per mezzo di 4 chiodi disposti lungo una fila singola. Le motivazioni in base alle quali lo studio numerico presentato in questo capitolo, è riferito esclusivamente al caso dei 4 provini elencati, sono molteplici. 3UHPHVVR O¶HOHYDWR QXPHUR GL XQLRQL D GLVSRVL]LRQH HG DWWHVD O¶LPSRVVLELOLWj GL HVWHQGHUHO¶DQDOLVLQXPHULFDDFLDVFXQDGLHVVHODVFHOWDGLDGRWWDUHOHVXGGHWWH tipologie come oggetto di valutazione e di confronto con i risultati sperimentali, tURYD JLXVWLILFD]LRQH LQQDQ]LWXWWR QHOO¶LQWHQWR GL SURVHJXLUH HG HYHQWXDOPHQWH migliorare un precedente lavoro di tesi, che ha costituito la base di partenza di questo studio. ( Cammarano, 2007) Inoltre riveste un ruolo di importanza non secondaria il fatto che i risultati forniti dalle prove di laboratorio hanno evidenziato come, nel caso specifico dei collegamenti in esame, i meccanismi di rottura siano stati particolarmente chiari e facilmente identificabili come taglio del chiodo e rottura per trazione della lamiera. Ai fini della modellazione, infatti è da ritenersi preferibile lo studio di quelle unioni che in ambito sperimentale hanno manifestato comportamenti inequivocabili, in quanto saranno in grado poi di rappresentare una base di confronto attendibile per i valori numerici forniti dal software. Analisi numerica 112 4.2 Percorso di modellazione Prima di esaminare in dettaglio il comportamento offerto da ciascuna tipologia di unione chiodata, e di riportarne i risultati più significativi in termini di confronto tra curve Forza-Spostamento, dedotte in ambito sperimentale e numerico, è opportuno premettere alcune considerazioni relative alla metodologia di lavoro DGRWWDWDQHOO¶DWWLYLWjGLPRGHOOD]LRQH Per ciascuna unione chiodata oggetto di analisi numerica, si è seguito un identico percorso di modellazione, articolato nella successione di moduli di lavoro separati, in ciascuno dei quali è richiesta la definizione delle principali FDUDWWHULVWLFKH GHO PRGHOOR GD FUHDUH 7DOH DSSURFFLR PXWXD O¶LWHU SURSRVWR da Abaqus stesso, al fine di pervenire il più rapidamente possibile alla costruzione del modello e di consentirne un continuo perfezionamento. Lo schema di lavoro che ne consegue ha il pregio di essere particolarmente dinamico, in quanto consente di avanzare rapidamente da uno step di lavoro a quello successivo, o eventualmente di retrocedere a moduli precedenti, nei casi in cui si renda necessario apportare correzioni o nuove definizioni al modello in HVDPHVHQ]DGRYHUFRPDQGDUHLOULDYYLRGHOO¶DQDOLVLQumerica. Abaqus, inoltre, permette di visualizzare sul lato sinistro del display un comodo riepilogo di tutte le RSHUD]LRQLVYROWHSHUIDFLOLWDUHGXQTXHLOFRQWUROORGHOO¶DWWLYLWj di modellazione. I passaggi principali attraverso i quali si sviluppa il percorso di lavoro adottato in questo studio, sono di seguito riportati e descritti in dettaglio, nel tentativo di fornire al lettore un rapido strumento di acquisizione dei concetti fondamentali alla base del software in esame. I moduli di lavoro sono complessivamente otto e vengono prima elencati, e successivamente approfonditi: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Parts Property Assembly Step Interaction Load Mesh Job Analisi numerica 113 4.2.1 Parts La costruzione del modello geometrico avviene attraverso la definizione di una o SL ³3DUWV´ FKH q SRVVLELOe creare a partire dallo stesso Abaqus, oppure più semplicemente, importandole da altri programmi di disegno con cui si interfaccia quali ad esempio AutoCAD, convertendo un file di tipo .dwg in uno di tipo .sat. 6XFFHVVLYDPHQWH RFFRUUH DVVHJQDUH DOOH ³3DUWV´ OH FDUDWWHULVWLFKH GL XQ VROLGR tridimensionale deformabile. ,QTXHVWDSULPDIDVHGLODYRUROH³3DUWV´VLPXRYRQR liberamente nello spazio virtuale di Abaqus, dal momento che ancora non è stata definita la loro posizione rispetto al sistema di riferimento principale del programma. 1HLFDVLHVDPLQDWLqULFKLHVWDVHPSUHODFUHD]LRQHGL³3DUWV´UDSSUHVHQWDWLYH cioè della tipologia di elementi che caratterizzano la nostra unione, vale a dire il piatto ed il chiodo. Inoltre, è opportuno far notare al lettore la scelta di riferire O¶DQDOLVL Qumerica ad una sola metà di ciascuno dei provini, che, in virtù delle proprietà di simmetria di cui godono rispetto al loro asse longitudinale, è stato possibile sezionare lungo tale direzione, in modo da ridurre sHQVLELOPHQWHO¶RQHUH computazionale del processore nella fase di analisi. Infatti, per il provino U-16-10-1, è stato condotto uno studio preliminare al fine di stabilire la validità di questa soluzione. I risultati dedotti da 2 diverse modellazioni condotte in riferimento al medesimo provino, una volta analizzato per intero, una volta solo per metà, sono risultati coincidenti, a patto ovviamente di raddoppiare, nel secondo caso esaminato, i valori della reazione di incastro forniti da Abaqus. Per il provino S-22-12-4, è stato possibile riferirne lo studio di modellazione addirittura ad un quarto. /¶DGR]LRQH GL WDOL VROX]LRQL UHQGH però necessario il ricorso ad un apposito vincolo, detto di simmetria, che il programma stesso dispone come option nel modulo di lavoro LOAD, alla voce Boundary Condition. 4.2.2 Property Definita la geometria del collegamento, è ora necessario crearne il materiale o i materiali costituenti, prestando particolare attenzione alla definizione delle sue caratteristiche meccaniche, qXDOLO¶HODVWLFLWjODSODVWLFLWjHGHYHQWXDOPHQWHDQFKH Analisi numerica 114 di quelle termiche, prime tra tutti il calore specifico e la conducibilità, qualora IRVVHULFKLHVWDXQ¶DQDOLVLWHUPLFD In questo lavoro di tesi, la modellazione è stata condotta in riferimento alle sole caratteristiche meccaniche dei materiali impiegati per i piatti e i chiodi, determinate precedentemente attraverso delle apposite prove di laboratorio, SRLFKpLOPRGHOORVDUjVRJJHWWRHVFOXVLYDPHQWHDGXQ¶DQDOLVLPHFFDQLFD 3ULPD GL LQVHULUH QHOO¶DSSRVLWR ³ER[´ L YDORUL GL WHQVLRQH H GHIRUPD]LRQH DWWL D definire i legami costitutivi dei materiali utilizzati, è opportuno premettere due osservazioni, relative alle unità di misura da adottare, ed alla necessità di convertire i valori dei diagrammi ı-İ da ingegneristici o nominali, a valori di tipo ³ WUXH VWUHVV - WUXH VWUDLQ´ Per quanto riguarda la prima osservazione, è bene QRWDUH FKH O¶XQLWj GL PLVXUD GHOOH /XQJKH]]H q VWDWD ILVVDWD DOO¶DWWR GL FUHD]LRQH del modello geometrico in AutoCad, e risulta essere il millimetro. In riferimento, LQYHFHDOO¶XQLWjGLPLVXUDGHOOH)RU]HVLqGHFLVRGLDGRWWDUHLO1HZWRQHTXLQGL di esprimere le tensioni in N/mm2. Le deformazioni sono ovviamente adimensionali. In secondo luogo, si ricorda che i valori di tensione e di deformazione ricavati dalle prove sperimentali, rappresentano i cosiddetti valori nominali o ingegneristici, che non tengono conto della variazione di forma del SURYLQRGDOPRPHQWRFKHODWHQVLRQHqULIHULWDDOO¶DUHDGHOOD sezione indeformata (F/A0HODGHIRUPD]LRQHDOO¶XQLWjGLOXQJKH]]DLQGHIRUPDWDǻOO0). 1HOOD UHDOWj LQ XQD SURYD GL WUD]LRQH SHU O¶DFFLDLR ELVRJQD FRQVLGHUDUH LQYHFH O¶HIIHWWRGHOODVWUL]LRQHFKHLQFDPSRSODVWLFRFDXVDXQDULGX]LRQHGHOODVH]LRQHHG un allungamento localizzati. Il programma Abaqus richiede, nella definizione dei legami costitutivi dei PDWHULDOLLYDORULGLWLSR³WUXHVWUHVV- WUXHVWUDLQ´FKHFRVWLWXLVFRQRLYDORULUHDOL delle tensioni e delle deformazioni, e sono in grado di tener conto degli effetti precedentemente descritti. Il problema della conversione viene risolto sulla base dei seguenti passaggi: İtrue = (dl/l) = ln(l/l0) La deformazione nominale può esprimersi a sua volta come: İnom. = (l-l0/l0) = (l/l0)-1 Analisi numerica 115 Ne consegue che (l/l0 İnom.+ 1, e che in definitiva : İtrue = OQİnom.+ 1) Per ricavare invece la relazione che intercorre tra tensioni nominali e reali, basta FRQVLGHUDUHO¶LSRWHVLGLLQFRPSULPLELOLWjGHOOHGHIRUPD]LRQLSODVWLFKHFKHFRPHq noto, non sono responsabili di variazione di volume. Da cui, essendo il volume finale uguale a quello iniziale, l0Â$0 = lf Â$f è possibile ricDYDUHO¶DUHDGHIRUPDWDLQIXQ]LRQHGLTXHOODLQGHIRUPDWD A=A0ÂOo/lf 6RVWLWXHQGRWDOHYDORUHQHOO¶HVSUHVVLRQHGHOODWHQVLRQHUHDOHDYUHPR ıtrue )$ )ÂO$0ÂO0) = ınom.ÂOO0) Ed infine sostituendo a (l/l0 İnom.+ 1, otteniamo la relazione cercata: ıtrue ınom.Âİnom.+ 1) Operando con tali espressioni sui dati ricavati dalle prove sperimentali, si RWWHQJRQRFRVuLYDORUL³WUXHVWUHVV- WUXHVWUDLQ´GHOO¶DFFLDLRGHLSLDWWLHGHLFKLRGL Prima di operare tale conversione, è stato necessario raffinare le curve di risposta ottenute da precedenti prove di laboratorio, soprattutto per quanto riguarda i dati UHODWLYL DOO¶DFFLDLR FRVWLWXHQWH LO FKLRGR ,QIDWWL LO GDWR VSHULPHQWDOH q VWDWR rielaborato per renderlo fruibile per le applicazioni numeriche. 3LSUHFLVDPHQWHSHUO¶DFFLDLRFRVWLWXHQWHLFKLRGLGLFODVVH&-16, solo 2 curve di risposta hanno evidenziato risultati omogenei e tali da potersi ritenere attendibili. Operativamente, le curve sono state prima linearizzate mediante la funzione di ExceO ³OLQHD GL WHQGHQ]D´ H SRL QH q VWDWR FDOFRODWR LO YDORU PHGLR ,Q TXHVWD pagina e nelle seguenti, sono riportati i grafici rappresentativi dei valori ingegneristici di tensione e di deformazione, nella condizione iniziale ed in quella finale, al termineFLRqGHOO¶RSHUD]LRQHGLULHODERUD]LRQH. Analisi numerica 450 400 116 V N/mm² 350 300 250 200 C16-2 Legame ingegneristico iniziale 150 100 C 16-3 Legame ingegneristico iniziale 50 H 0 0.0000 450 0.0500 0.1000 0.1500 0.2000 0.2500 0.3000 0.3500 V N/mm² 400 350 300 250 200 C 16-2 Legame ingegneristico linearizzato 150 C 16-3 Legame ingegneristico linearizzato 100 C 16 Legame ingegneristico linearizzato medio 50 H 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 Figura 4.1 Legami ingegneristici C-16: iniziale e rielaborato 0.18 0.2 Analisi numerica 117 ,O OHJDPH FRVWLWXWLYR ³WUXH VWUHVV ± WUXH VWUDLQ³ GHOO¶DFFLDLR GHL FKLRGL &-16 sarà infine rappresentato dalla curva seguente: 500 V N/mm² 450 400 350 300 250 200 150 C-16 Legame costitutivo reale 100 50 H 0 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 Figura 4.2 Legame costitutivo reale C-16. 0.08 0.09 0.1 Analisi numerica 118 $QFKH QHO FDVR GHOO¶DFFLDLR GHL FKLRGL &-22, è stato opportuno rielaborare i diagrammi rappresentativi del legame costitutivo, nel tentativo di fornire ad Abaqus dati qualitativamente migliori rispetto a quelli originalmente desunti dalla macchina di prova. In questo caso, il lavoro di rifinitura dei valori è stato condotto su tre curve di risposta, nuovamente raffinate e sostituite con il loro valor medio, SULPDGLHVVHUHFRQYHUWLWHLQGLDJUDPPL³WUXHVWUHVV- truHVWUDLQ´ Sono riportati, nelle figure successive, i valori nominali di tensione e deformazione, iniziali e linearizzati: 500 450 V N/mm² 400 350 300 250 200 150 100 C-22 1 Legame ingegneristico iniziale C-22 2 Legame ingegneristico iniziale C-22 3 Legame ingegneristico iniziale 50 0 0.00 H 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 Figura 4.3 Legami ingegneristici C-22: iniziale. 0.32 0.36 0.40 Analisi numerica 500 450 119 V N/mm² 400 350 300 250 200 C-22 1 Legame ingegneristico linearizzato 150 C-22 2 Legame ingegneristico linearizzato C-22 3 Legame ingegneristico linearizzato 100 50 H 0 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 Figura 4.4 Legami ingegneristici C-22: rielaborato. 500 450 V N/mm² 400 350 300 250 200 150 C-22 Legame ingegneristico linearizzato medio 100 50 0 0.00 H 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 Figura 4.5 Legame ingegneristico C-22: rielaborato medio. 0.18 0.20 Analisi numerica 500 450 120 V N/mm² 400 350 300 250 200 150 C-22 Legame costitutivo reale 100 50 0 0.00 H 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 Figura 4.6 Legame ingegneristico reale C-22. Sempre in riferimento al legame costitutivo dei chiodi, è di fondamentale importanza premettere che tali curve ı-İ sono state ricavate in base ad una prova di trazione condotta sul materiale in condizioni vergini. In realtà, gli elementi di connessione vengono sottoposti a lavorazioni di tipo termico e meccanico che ne alterano sensibilmente le caratteristiche meccaniche più significative, quali ad esempio il carico di snervamento e di rottura, O¶DOOXQJDPHQWRPDVVLPRODUHVLOLHQ]DHODGXUH]]D 'L IDWWL L FKLRGL SULPD GHOO¶RSHUD]LRQH GL ULEDWWLWXUD VRQR VRJJHWWL D QRWHYROL variazioni di temperatura, passando da circa ࡈ C a temperatura ambiente, in un certo intervallo di tempo che non sempre è possibile definire con precisione. Le conseguenze di questo trattamento sono facilmente intuibili, e comportano un aumento di durezza e di resistenza a trazione del materiale, sia a rottura che a snervamento, mentre a causa dei ben noti fenomeni di coalescenza si assiste alla formazione di cristalli via via più grandi, e dunque ad una riduzione di resilienza e GHOODFDSDFLWjGLDOOXQJDPHQWRGHOO¶DFFLDLR La determinazione delO¶HQWLWj GL WDOL HIIHWWL q RVWDFRODWD GDOO¶LPSRVVLELOLWj GL definire in modo univoco una serie di parametri che giocano un ruolo fondamentale in questo processo, come ad esempio, il valore della temperatura alla quale viene effettivamente estratto il chiodo dalla forgia, oppure la durata del Analisi numerica 121 processo di raffreddamento. Nonostante ciò, risulta evidente, da un punto di vista TXDOLWDWLYRO¶LQIOXHQ]DJHQHUDWDGDWDOHODYRUD]LRQHWHUPLFDVXOOHJDPHFRVWLWXWLYR GHOO¶DFFLDLRGHLFKLRGL La lavorazione meccanica, UDSSUHVHQWDWDGDOO¶RSHUD]LRQHGLULEDWWLWXUDGHLFKLRGL qUHVSRQVDELOHLQYHFHGHOIHQRPHQRGHOO¶LQFUXGLPHQWRGHOPDWHULDOHFKHDOLYHOOR microscopico è caratterizzato da distorsioni e dislocazioni del reticolo cristallino. A causa, infatti, della variazLRQH GHOO¶RULHQWDPHQWR GHL SLDQL FULVWDOORJUDILFL VL vengono a creare delle vere e proprie barriere interne, che si oppongono allo scorrimento reciproco degli aggregati policristallini, e determinano un significativo incremento di resistenza del materiale stesso. Ne consegue che tale tipo di trattamento produce da un lato un innalzamento del limite elastico del materiale rispetto la condizione vergine, tanto più marcato TXDQWR SL VHYHUD q VWDWD OD ODYRUD]LRQH VWHVVD GDOO¶DOWUR XQD ULGX]LRQH GL resilienza. Nel caso esaminato, la lavorazione meccanica avviene però quando il PRGXOR HODVWLFR GHO PDWHULDOH q SURVVLPR DOOR ]HUR D FDXVD GHOO¶HOHYDWD temperatura a cui è soggettRHTXHVWRUHQGHSRFRVLJQLILFDWLYDO¶DOWHUD]LRQHGHOOH SURSULHWjRULJLQDOLGHOO¶DFFLaio dei chiodi. Dunque, alla variabilità di base del materiale stesso costituente i vari tipi chiodi, &&&SHULTXDOLFRPHVLqYLVWRQHOFDSLWRORGHOO¶DWWLYLWjVSHULPHQWDOH non è certo possibile definire un legame costitutivo unico, si aggiungono anche le incertezze legate ai trattamenti termici e meccanici prima discussi, di cui in sostanza conosciamo gli effetti ma non siamo in grado di quantificarli esattamente. In definitiva, pur non disponendo di dati relativi a prove di trazione condotte su materiali vergini successivamente lavorati termicamente e meccanicamente, la calibrazione del modello ha evidenziato come sia comunque lecito poter assumere un incremento dei valori iniziali di resistenza allo VQHUYDPHQWRHDURWWXUDGHOO¶DFFLDio costituente i chiodi, di circa il 35 %. 3HUTXDQWRULJXDUGDO¶DFFLDLRGHOSLDWWRLQYHFHRFFRUUHVXELWRSUHFLVDUHFKHQRQq stato oggetto di alcun tipo di lavorazione, né meccanica né tantomeno termica, ed inoltre i valori nominali iniziali di tensione e di deformazione, a fronte di una certa omogeneità, non hanno necessitato di alcuna operazione di rifinitura. Sono stati, dunque, direttamente convertiti in valori reali attraverso le relazioni precedentemente enunciate. I legami costitutivi ingegneristLFLHUHDOLSHUO¶DFFLDLR delle lamiere sono rappresentati attraverso mediante le curve riportate nella pagina seguente. Analisi numerica 550 500 122 V N/mm² 450 400 350 300 250 200 150 Piatti - Legame costitutivo ingegneristico 100 50 H 0 0.00 550 500 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15 0.18 0.21 0.24 0.27 0.30 V N/mm² 450 400 350 300 250 200 150 Piatti - Legame costitutivo reale 100 50 0 0.00 H 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 Figura 4.7 Legame costitutivo piatto : ingegneristico e rale. 0.10 0.11 Analisi numerica 123 4.2.3 Assembly Definita la geometria del modello ed i materiali costitutivi dei piatti e dei chiodi, è QHFHVVDULRLQQDQ]LWXWWRDVVHJQDUHDFLDVFXQDGHOOH³3DUWV´XQDSURSULD6HFWLRQLQ secondo luogo occorre assemblarle tra loro, ed infine posizionarle rispetto un sistema di riferimento principale. /H³3DUWV´LQIDWWL, essendo state importate da AutoCad, sono inizialmente prive GLULIHULPHQWLVSD]LDOLHVLWURYDQRDYDJDUHDOO¶LQWHUQRGHOORVSD]LRYLUWXDOHFUHDWR dal programma. Per consentire tale operazione, Abaqus richiede la creazione di QXRYHHQWLWjGHILQLWH³,nstanFHV´FKHRYYLDPHQWHDQGUDQQRFUHDWHLQQXPHURSDUL a quelle degli elementi costituenti il collegamento, e che nei casi esaminati variano in numero da 3, due piatti ed un elemento di connessione, a 7, tre piatti e 4 chiodi. Appare dunque evidente che è possibile definire le Instances come un sottoinsieme delle Parts, e che quindi saranno solitamente presenti, in uno studio di modellazione di questo tipo, in numero superiore a quello delle Parts stesse. /D IDVH GHOO¶$VVHPEO\ q FDUDWWHUL]]DWD LQROWUH GDOOD possibilità di eseguire una molteplicità di operazioni sulle Instances create, quali ad esempio la definizione di punti o di superfici di particolare interesse, i cosiddetti Reference Points o le genericamente chiamate Surfaces, fondamentali per poter applicare con precisione eventuali carichi concentrati, posizionare i vincoli necessari, oppure definire le aeree sedi di contatti. Nel caso in cui si renda necessario partizionare una linea di contorno, una superficie o un volume (edges, faces, cells) del modello in esame, si SXzULFRUUHUHVHPSUHRSHUDQGRQHOFRQWHVWRGHOO¶$VVHPEO\DOFRPDQGR3DUWLWLRQ 4XHVW¶XOWLPR FRQVHQWH XQD UDSLGD VXGGLYLVRQH JHRPHWULFD GHOO¶,nstance desiderata, qualora si renda necessario delimitare una zona di particolare interesse peU SRWHU DSSOLFDUH VROR ORFDOPHQWH XQ FDULFR R XQ¶LQWHUD]LRQH WUD VXSHUILFL oppure nel caso in cui ci interessi realizzare una mesh più fitta. In particolare, per i piatti, le partizioni adottate in questo lavoro di modellazione sono state ideate proprio allo scopo di separare le zone mutuamente a contatto, da quelle non interessate da alcun tipo di interazione. Per quanto riguarda invece gli elementi di connessione, le partizioni sono state studiate in modo da consentire, nel successivo modulo di lavoro 0HVK O¶DSSOLFD]LRQH GL SDUWLFRODUL ³PHVKLQJ WHFKQLTXHV´TXDOLDGHVHPSLROD6WUXFWXUHGOD6ZHSWRSSXUHOD)UHH7DOLDVSHWWL di modellazione saranno affrontati più dettagliatamente nel paragrafo 4.2.7. Analisi numerica 124 4.2.4 Step Abaqus SHUPHWWH GL VYLOXSSDUH O¶DQDlisi statica o dinamica del modello, in presenza o meno degli effetti di non linearità geometrica, attraverso la successione di diverse fasi di lavoro, il cui numero e il cui ordine di successione ovviamente dipendono dalla scelta del percorso di modellaziRQH FKH O¶DXWRUH VL SURSRQH GL seguire. 1HO FDVR SDUWLFRODUH GL WDOL XQLRQL FKLRGDWH q VWDWD FRQGRWWD XQ¶DQDOLVL statica del collegamento in presenza della non linearità geometrica, vale a dire QHOO¶LSRWHVLFKHLOPRGHOORLQHVDPHQRQULPDQJDLQYDULDWRQHOFRUVRGHOO¶DQDOLVL ma che si modifichi in funzione delle deformazioni subite. 3RLFKp O¶DVSHWWR SL LPSHJQDWLYR GHOOD PRGHOOD]LRQH LQ HVDPH KD ULJXDUGDWR principalmente la simulazione della forza di pretrazione nel gambo del chiodo, e la valutazione delODVXDLQIOXHQ]DVXOFRPSRUWDPHQWRDWDJOLRGHOO¶XQLRQHqVWDWR necessario far ricorso ad analisi numeriche complesse, articolate nella successione ordinata di più steps, al fine di riprodurre correttamente il processo di realizzazione della chiodatura, ed in particolare il riscaldamento ed il successivo raffreddamento degli elementi di connessione. In relazione ai primi esempi di modellazione, nei quali è stato investigato il comportamento a taglio dei provini in assenza degli effetti di precompressione GHOOH ODPLHUH q RSSRUWXQR QRWDUH FRPH O¶DQDOLVL VLD VWDWD SDUWLFRODUPHQWH semplice, in quanto costituita soltanto da due fasi di lavoro. Infatti, ad uno step iniziale di default, definito Initial, seguirà soltanto quello di Tiro, nel quale, nel tentativo di riprodurre una prova di trazione su tali provini, YLHQH DSSOLFDWR LQ FRUULVSRQGHQ]D GHOO¶HVWUHPLWj OLEHUD GHOO¶XQLRQH XQ FDPSR GL spostamenti, mentre le estremità vincolate vengono mantenute fisse mediante degli incastri. Qualora, invece, ci interessi WHQHUH FRQWR GHOO¶LQFUHPHQWR GL resistenza offerto al collegamento dalla pretrazione degli elementi di connessione, occorre far riferimento ad analisi pluriarticolate, più o meno laboriose a seconda del tipo di approccio scelto. In particolare, sono stati adottati complessivamente tre tipi di approcci, definiti come: x x x Approccio Spostamento Approccio Termico Approccio Clamping Analisi numerica 125 Solo per il provino U-16-10-1-S è stato condotto uno studio numerico in riferimento a tutti e 3 i tipi di approccio, e dal confronto dei rispettivi risultati è stato possibile definirne quello più adatto, ed estenderlo poi a tutte le altre tipologie di unioni. ,O SULPR GL HVVL SUHYHGH OD VXGGLYLVLRQH GHOO¶DQDOLVL LQ IDVL GLVWLQWH GL VHJXLWR elencate: 1. 2. 3. 4. Initial Allungamento del gambo Rilascio Tiro Il gambo del chiodo viene inizialmente realizzato più corto dello spessore delle ODPLHUHDFRQWDWWRGLXQDTXDQWLWjVWLPDWDVXOODEDVHGHOO¶DOOXQJDPHQWRLPSRVWR funzione del gradiente termico e del coefficiente di dilatazione termica del materiale costituente il chiodo. Alla fase iniziale di default prevista dal programma, ne segue una seconda, definita di Allungamento, nella quale vengono DSSOLFDWL LQ FRUULVSRQGHQ]D GHOOH HVWUHPLWj GHOO¶HOHPHQWR GL FRQQHVVLRQH XQ campo di spostamenti tale da consentirgli il raggiungimento della lunghezza finale del gambo di 20-30-24-36 mm, pari cioè allo spessore delle lamiere sovrapposte. In questa fase il chiodo è libero di allungarsi senza generare la nascita di stati tensionali in corrispondenza delle superfici di contatto degli elementi costituenti il collegamento, in quanto sono mantenuti disattivate le interazioni di tipo attritivo, successivamente definite e descritte nel paragrafo relativo al modulo Interaction.Nel successivo step di lavoro, detto di Rilascio, LQYHFHVLFRQVHQWHDOO¶HOHPHQWRGLFRQQHVVLRQHGLUHFXSHUDUHODVXa configurazione iniziale, nel tentativo di simulare il processo di raffreddamento che caratterizza la realizzazione di un qualsiasi collegamento chiodato. Attivando adesso i cRQWDWWL O¶DFFRUFLDPHQWR GHO FKLRGR YLHQH RYYLDPHQWH contrastato dalle lamiere a contatto, innescando uno stato tensionale autoequilibrato, di trazione nel chiodo e di compressione nelle lamiere. In riferimento a tale tipo di approccio, sono stati eseguiti diversi tentativi di modellazione, ciascuno in relazione ad un determinato valore di temperatura equivalente, compreso tra i 70 ed i 130 gradi, in grado di provocare un allungamento del gambo del chiodo senza però raggiungere il limite di snervamento del materiale vergine costitutivo. Analisi numerica 126 Tuttavia, è opportuno evidenziare come la modellazione dei provini in esame, si sia rivelata insensibile al variare del gradiente termico adottato per simulare O¶DOOXQJDPHQWRSUHYHQWLYRGHOJDPERHGLOVXRVXFFHVVLYRDFFRrciamento. In particolare, i valori degli sforzi di pretrazione e di precompressione generati QHOOH SDUWL FRVWLWXWLYH GHOO¶XQLRQH VXOOD EDVH GL WDOH DSSURFFLR GL PRGHOOD]LRQH sono risultati essere indipendenti dalla scelta del valore di temperatura, purché, FRPHGHWWRHVVRULFDGDQHOO¶LQWHUYDOOR>° C , 130° C]. Infatti, in tutti gli esempi di modellazione riportati, non è stato mai possibile fornire al gambo del chiodo una tensione normale di trazione superiore ai 170180 N/mm2 , corrispondente dXQTXHSHUO¶DFFLDLRGHLFKLRGL&-16 e C-22, al 5060% del limite elastico del materiale. Sulla base di tali evidenze, si è scelto di adottare per tutti i provini un valore standard di temperatura di circa 115 gradi, e cioè di realizzare preventivamente il gambo dei chiodi più corto dello spessore delle lamiere a contatto, proprio di una misura pari ad DÂ'tÂL0, con 't = 115 gradi, e successivamente di allungarlo della medesima quantità nel corrispondente step di analisi. La spiegazione di tale fenomeno può trovare una risposta plausibile QHOO¶LPSRVVLELOLWjGLGHILQLUHLQPDQLHUDHIILFDFHLPHFFDQLVPLGi contatto tra gli elementi costitutivi delle unioni nella successiva fase di rilascio. La versione di Abaqus utilizzata, detta Standard, non permette infatti di definire due diverse tipologie di interazioni nella stessa modellazione, determinando inevitabilmente una certa approssimazione nella simulazione. Sarebbe stato necessario infatti poter ricorrere FRQWHPSRUDQHDPHQWH DOO¶DWWR GHO rilascio e successivamente del tiro, a due differenti tipi di interazioni attritive, di tipo normale e tangenziale, tra i piatti ed i chiodi. Anticipando quanto esposto successivamente nel paragrafo Interaction, le modellazioni elaborate in questo lavoro fanno riferimento esclusivamente ad interazioni attritive di tipo tangenziale. Concluse queste importanti premesse al primo approccio, è possibile riprendere la GHVFUL]LRQHGHOO¶DWWLYLWjGLPRGHOOD]LRQHDSDUWLUHGDOODIDVHGL7LURQHOODTXDOHVL passa a simulare la vera e propria prova di trazione, applicando alle estremità dei SLDWWLLYLQFROLGLLQFDVWURHGLPSRQHQGRDOO¶HVWUHPLWjRSSRVWDXQRVSRVWDPHQWR di circa 10 mm. Anche in questo step, infine, vengono attivati i contatti, al fine di tenere in conto le forze GLDWWULWRFKHVLLQVWDXUDQRDOO¶LQWHUIDFFLDWUDOHGXHODPLHUH HFKHFRVWLWXLVFRQRLOSULPRPHFFDQLVPRUHVLVWHQWHRIIHUWRGDOO¶XQLRQH Analisi numerica 127 /¶DSSURFFLR GL WLSR WHUPLFR SXU FRQVHUYDQGR OD SUHFHGHQWH VXGGLYLVRQH GHOO¶DQDOLVL LQ IDVL VL GLIIHUHQ]LD QRWHYRlmente dal primo poiché tenta di simulare lo sforzo di pretrazione nel gambo del chiodo per mezzo di un campo di YDORULWHUPLFLDSSOLFDWLDOO¶LQWHURHOHPHQWRGLFRQQHVVLRQH In particolare, una volta definito un valore di temperatura iniziale assunto pari a FLUFD JUDGL QHOOD IDVH GL $OOXQJDPHQWR DWWUDYHUVR LO FRPDQGR ³3UHGHILQHG )LHOG´VLDSSOLFDXQLQFUHPHQWRGLWHPSHUDWXUDGLLQWHQVLWjGHVLGHUDWD In questo esempio di modellazione, è ancora necessario realizzare il gambo del chiodo inizialmente più corto dello spessore delle lamiere a contatto, di modo che XQDYROWDDSSOLFDWRLOFDPSRGLYDORULWHUPLFLFDOFRODWRO¶HOHPHQWRGLFRQQHVVLRQH sia libero di raggiungere la lunghezza di progetto di 20-30-24-36 mm. Al termine dello step di Allungamento, poiFKp O¶HOHPHQWR GL FRQQHVVLRQH KD potuto deformarsi liberamente e tutti i contatti sono stati disattivati, non potrà LQVRUJHUH DOFXQR VWDWR WHQVLRQDOH Qp DOO¶LQWHUQR GHO FKLRGR Qp LQ FRUULVSRQGHQ]D delle sue superfici a contatto con i piatti. Successivamente nella fase del Rilascio, verrà simulato un progressivo raffreddamento del chiodo, che al termine del ciclo termico subito, tornerà alla temperatura ambiente assunta come valore iniziale, e O¶DQDOLVL SURVHJXLUj LGHQWLFDPHQWH D TXDQWR GHVFULWWR QHOOD SULmo esempio di modellazione. Poiché questi primi due approcci sono risultati essere particolarmente onerosi per LOSURFHVVRUHGHOO¶HODERUDWRUHDGLVSRVL]LRQHGDXQSXQWRGLYLVWDFRPSXWD]LRQDOH ed in termini di tempi di risoluzione, si è cercato di semplificare il problema facendo ricorso ad un terzo tipo di analisi articolata ora in sole tre fasi, di seguito riportate : 1. Initial 2. Clamping 3. Tiro Nel secondo step di analisi, detto Clamping, è stata definita in corrispondenza della sezione trasversale di mezzeria del gambo del chiodo una condizione di carico detta Bolt Load, ossia tipica di collegamenti bullonati, e che consiste QHOO¶DSSOLFDUH XQD IRU]D GL SUHWUD]LRQH DOO¶,nstance desiderata, assegnandole in particolare una direzione ed un modulo. Attivando poi i contatti nel modulo Interaction, per questa fase e per quella successiva di Tiro, si procede ad indagare il comportamento offerto del modello, in termini di curva Forza ± Spostamento. Analisi numerica 128 In conclusione, pur avendo riscontrato per ciascuna delle tre analisi descritte, le medesime difficoltà nella definizione dei meccanismi di contatto, e dunque nella simulazione degli effetti della precompressione nelle lamiere, è comunque SRVVLELOH ULWHQHUH SUHIHULELOH OD PRGHOOD]LRQH FRQGRWWD LQ EDVH DOO¶DSSURFFLR ³6SRVWDPHQWR´HGHVWHQGHUODVXFFHVVLYDPHQWHDOORVWXGLRQXPHULFRGHOOHDOWUHWUH tipologie di unioni chiodate da esaminare. Gli approcci Termico e Clamping, hanno infatti prodotto risultati troppo difformi da quelli sperimentali per poter costituire metodologie di riferimento per lo studio di modellazione proposto. 4.2.5 Interaction Prima di definire un qualsiasi tipo di contatto, Abaqus richiede di specificare TXDOH VXSHUILFL GHEEDQR HVVHUH LQWHUHVVDWH GDOO¶LQWHUD]LRQH PHGLDQWH O¶RS]LRQH ³Create Surface´ del comando ³Tools´. La procedura di definizione di tali superfici, è resa particolarmente rapida ed agevole dalla possibilità di selezionare GLUHWWDPHQWH O¶LQWHUD ,nstance a cui esse appartengono, invece di dover indicare singolarmente una per volta, le aree sede di interazione. La versione 6.7-1 di Abaqus è in grado infatti di distinguere automaticamente quali parti delle Instances a contatto sono poi oggetto di interazione, e quali invece non lo sono. Il passaggio successivo è rappresentato dalla scelta del tipo di interazione che intendiamo riprodurre nelle modellazioni in esame. A tal proposito, come già accennato nel paragrafo 4.2.4, si ricorda che la versione Standard di Abaqus SHUPHWWH GL GHILQLUH XQ VROR WLSR GL FRQWDWWR DOO¶LQWHUQR GHOOR VWHVVR 0RGel. Ne consegue che per ciascuno dei quattro provini esaminati, si è potuto far ricorso esclusivamente ad una interazione di natura attritiva (Penalty) in grado di svilupparsi solo tangenzialmente, con un coefficiente di attrito assunto pari a 0.3. Il lavoro di modellazione ha richiesto la creazione di un numero di contatti diverso a seconda del tipo di unione investigata, passando dal caso più semplice di VROHLQWHUD]LRQLSHUO¶XQLRQH8-16-10-1, a quello più complesso del S-22-12-4, in cui si è reso necessario definirne 5. Per ciascuna di esse, è di fondamentale importanza indicare quale superficie svolga il ruolo di Master, e quale invece assuma quello di Slave. In genere, si consiglia di adottare come superficie Slave, quella caratterizzata da una Mesh più fitta, o nel caso di densità di Mesh simili, quella costituita dal materiale meno rigido. ,O FRPDQGR (GLW ,QWHUDFWLRQ SUHYHGH DQFRUD OD SRVVLELOLWj GL VWDELOLUH O¶HQWLWj GL eventuali scorrimenti relativi (slidings) che si manifestano tra le superfici Analisi numerica 129 LQWHUHVVDWH GDO FRQWDWWR PHGLDQWH OD VFHOWD GL XQD IRUPXOD]LRQH GL WLSR ³ILQLWH VOLGLQJ´RSSXUH³VPDOOVOLGLQJ´ Nei casi di problemi di interazione tra corpi deformabili ed in presenza di significative non linearità geometriche, è preferibile adottare una formulazione di WLSR³ILQLWH´PROWRSLRQHURVDSHULOSURFHVVRUHPDLQGXEELDPHQWHSLHIILFDFH GL TXHOOD ³VPDOO´ 3HU TXDQWR ULJXDUGD LQYHFH LO PHWRGR GL GLVFUHWL]]D]LRQH DGRWWDWR QHOO¶DQDOLVL QXPHULFD VL q IDWWR ULFRUVR DOO¶DOJRULWPR ³6XUIDFH WR 6XUIDFH´LQOXRJRGLTXHOORGHQRPLQDWR³1RGHWR6XUIDFH´ $OO¶LQWHUQR GHO PRGXOR ,QWHUDFWLRQ è possibile inoltre imporre mediante il comando Constrain, ad un certo numero di elementi quali nodi, superfici o celle, non necessariamente appartenenti alla stessa Instance, le medesime condizioni di vincolo. Ad esempio, nel caso in cui la modellazione richieda che tutti i nodi di una stessa superficie subiscano il medesimo spostamento, attraverso la creazione di un Constrain, è possibile comandare questa operazione selezionando solo un singolo punto di riferimento, detto Reference Point, invece che procedere alla definizione di un numero pressoché infinito di vincoli puntuali. In particolare, tale comando è stato applicato per simulare le fasi di Allungamento e di Rilascio degli elementi di connessione VHJXHQGR QHOOD PRGHOOD]LRQH O¶DSSURFFLR GL WLSR ³6SRVWDPHQWR´ Infatti, per consentire alle teste dei chiodi di spostarsi entrambe rigLGDPHQWHGHOODVWHVVDTXDQWLWjOXQJRO¶DVVHORQJLWXGLQDOHGHOJDPERVRQRVWDWi applicati dei particolari tipi di Costrains, detti Rigid Body, a tutte le celle, in cui sono suddivise le estremità del chiodo. Procedendo in tal modo, una volta definito e selezionato un Reference point per ciascuna testa, è stato possibile applicare in modo uniforme il campo di spostamenti e conseguire, così, O¶DOOXQJDPHQWR R O¶DFFRUFLDPHQWRGHOJDPERSUHYLVWRGDOGLIIHUHQWHVWHSGLDQDOLVL Altri esempi di Constrains sono stati applicati, ancora sotto forma di Rigid Body, in corrispondenza delle superfici di estremità delle lamiere interessate dai vincoli di incastro fisso e cedevole, presenti nello step di Tiro, al fine di simulare O¶HVHFX]LRQHGHOOHSURYH di trazione a cui sono stati sottoposti i provini. ,QILQH O¶XWLOL]]R GHO FRPDQGR &RQVWUDLQ ha permesso di riferire i valori di spostamento forniti da Abaqus, alla medesima lunghezza di prova utilizzata dai trasduttori. (¶ QRWR infatti, che gli spostamenti subiti dalle unioni chiodate nel corso delle prove di trazione condotte in laboratorio, sono valutati dagli LVDT in riferimento ad una certa lunghezza, più piccola di quella totale del provino, rispetto alla quale invece Abaqus esegue le misurazioni. Da ciò può nascere il problema di confrontare in maniera errata i dati sperimentali con i valori numerici. Analisi numerica 130 A tale scopo, mediante un altro tipo di Constrain, detto Tie, è stato imposto a due Reference Points dello spazio, tali che la loro distanza sia proprio pari alla lunghezza di prova ricercata, di muoversi in modo solidale al provino nel corso della sua deformazione. Misurando, infine gli spostamenti assoluti di tali due SXQWL ULVSHWWROH HVWUHPLWj ILVVH GHOO¶XQLRQH H FDOFRODQGRQH OD GLIIHUHQ]D q VWDWR possibile costruire la corretta curva Forza-Spostamento, da confrontare poi con quella sperimentale. 4.2.6 Load A conclusione delle osservazioni riportate nel precedente paragrafo, è opportuno mettere in evidenza il fatto che la creazione in Abaqus di un qualsiasi Constrain, consente solo di definire una medesima condizione di vincolo per un certo numero di elementi quali nodi, superfici o celle in cui possono essere suddivise una o più Instances, ma non permette di specificare in alcun modo di quale essa si tratti. Nel successivo modulo di lavoro, denominato Load, è allora necessario far ricorso al comando Boundary Condition, la cui funzione è fondamentalmente quella di indicare, per ciascuno degli elementi selezionati, quali componenti dello spostamento e/o di rotazione sono consentite e quali invece ne sono impedite. Le applicazioni di tale comDQGR VRQR VWDWH PROWHSOLFL D VHFRQGD GHOO¶DSSURFFLR GL modellazione adottato nel corso di questo studio. Ad esempio, nel caso LQFXLO¶DOOXQJDPHQWRHLOVXFFHVVLYRULODVFLRGHOJDPERGHL chiodi sia stato simulato VHFRQGR OD SURFHGXUD IRUQLWD GDOO¶DSproccio di tipo Spostamento, sono state definite due Boundary Conditions per ciascun elemento di connessione, mediante le quali imporre alle teste dei chiodi, una traslazione ULJLGD OXQJR O¶DVVH ORQJLWXGLQDOH GHO JDPER GL XQD TXDQWLWj SUHFHGHQWHPHQWH calcolata. A tali condizioni di vincolo, è consigliabile aggiungere, sia nella fase di Allungamento che in quella di Rilascio, delle cerniere fittizie, poste in corrispondenza delle estremità del diametro centrale del gambo del chiodo. In questo modo, è stato possibile garantire che nel corso di tali steps il chiodo si allunghi e poi si accorci, mantenendosi sempre in asse al foro delle lamiere. In Abaqus, inoltre, tutte le Boundary Conditions appena definite mediante il comando Manager, possono essere mantenute attive SHUWXWWDODGXUDWDGHOO¶DQDOLVL numerica oppure disattivate in corrispondenza di una o più fasi. Difatti, per poter UHDOL]]DUHO¶DFFRUFLDPHQWRGHLFKLRGLQHOODIDVHGL5LODVFLRRFFRUUHUjVHOH]LRQDUH Analisi numerica 131 O¶RS]LRQH 'HDFWLYDWH GDO FRPDQGR 0DQDJHU SHU WXWte le condizioni di vincolo definite nel precedente step di Allungamento. Qualora si decida di seguire O¶approccio Termico per simulare la precompressione delle lamiere, è possibile ricorrere DOO¶LQWHUQR DQFRUD GHO PRGXOR /RDG al comando Predefined field, attraverso cui si applica a ciascun elemento di connessione, un riscaldamento uniforme, sulla base al gradiente termico ipotizzato inizialmente. /¶RSHUD]LRQH VXFFHVVLYD GL UDIIUHGGDPHQWR H GXQTXH GL accorciamento, avverrà assegnando, invece, a ciascun punto del chiodo un campo di valori di temperatura nuovamente pari a quelli di partenza, di circa 20° C. Infine, nel caso in cui si voglia perseguire nella modellazione un approccio di tipo Clamping, basterà selezionare a partire dal comando Load, nella categoria di tipo Mechanical , una particolare condizione di carico definita come Bolt Load. In definitiva, appare evidente come, in tutti e tre gli esempi di modellazione condotti a termine, sia stato possibile simulare in modo efficace la pretrazione del gambo del chiodo, pur avvalendosi di differenti condizioni di vincolo o di carico. Per quanto riguarda, invece, la fase di Tiro, al fine di riprodurre le prove di trazione condotte in laboratorio sui provini, si è fatto ricorso per ciascuno dei tre approcci, alle medesime %RXQGDU\&RQGLWLRQTXDOLDGHVHPSLRO¶incastro fisso e O¶ incastro cedevole a traslazione, applicati in corrispondenza delle estremità delle lamiere. Analoga precisazione merita il cosiddetto vincolo di simmetria, utilizzato per ricondurre lo studio di ciascun provino ad una sola metà, definito attraverso la VWHVVDFRQGL]LRQHGLYLQFRORLQRJQLPRGHOOD]LRQH7DOHYLQFRORLQILQHqO¶XQLFR FKH QHFHVVLWD GL HVVHUH PDQWHQXWR VHPSUH DWWLYR QHO FRUVR GHOO¶LQWHUD DQDOLVL numerica. 4.2.7 Mesh Prima di poter procedere alla suddivisione delle Instances in elementi finiti, è consigliabile controllare se le partizioni adottate per le lamiere e per i chiodi nel precedente modulo Assembly, consentano di far ricorso alle tecniche di mesh che il programma mette a disposizione. Infatti, Abaqus propone tre differenti metodologie di mesh: la Structured, la Swept e la Free. La prima di esse è indicata nei casi in cui la geometria del modello è piuttosto semplice e regolare, ed è in grado di fornire risultati molto precisi a patto che le Istances siano partizionate in modo estremamente fitto. Il principale vantaggio che tale tecnica di mesh offre, è TXHOOR GL SRWHU DSSOLFDUH DOO¶LQWHUD Instance un ³global seed´, cioè permette di Analisi numerica 132 realizzarne, attraverso tale comando, la suddivisione istantanea in elementi di dimensioni e di forma tutti uguali. In questo studio di modellazione pur ricorrendo proprio ad una mesh di tipo Structured, si è ritenuto opportuno, però fare uso GHOO¶RS]LRQH ³local seed´, in modo da creare una mesh in cui gli elementi finiti hanno la medesima forma, lo stesso ordine e metodo di integrazione, ma non le stesse dimensioni, FKH YDULDQR D VHFRQGD GHOOD ]RQD GHOO¶,QVWDQFH a cui appartengono. Le tecniche di tipo Swept e Free, invece sono preferibili nei casi in cui la geometria del modello è fortemHQWH LUUHJRODUH H ULFKLHGH O¶XWLOL]]R GL elementi di forma e dimensione sempre diversi. Abaqus consente, nel caso di modellazioni tridimensionali, di suddividere le Instances in esaedri, tetraedri o prismi, di ordine lineare o quadratico, a seconda del numero di punti di integrazione che essi presentano lungo ciascuna direzione. Ad esempio, un elemento di forma cubica, si dice lineare se presenta due soli punti di integrazione lungo ciascuna direzione, e quindi complessivamente è rappresentato da 8 punti. Sarà quadratico, invece, se è caratterizzato dalla presenza di 3 punti di integrazione lungo ogni direzione, per un totale di 18. Per quanto riguarda invece il metodo di integrazione offerto da Abaqus, è SRVVLELOH VFHJOLHUH WUD XQ¶LQWHJUD]ione piena o ridotta, a seconda del numero di SXQWL GL *DXVV XWLOL]]DWL SHU ULVROYHUH O¶LQWHJUD]LRQH GHL WHUPLQL GHOO¶equazione polinomiale relativa alla matrice delle rigidezze del generico elemento. In particolare, O¶LQWHJUD]LRQHVLGLFHSLHQa se fa uso di tutti i punti di integrazione di cui dispone ciascun elemento. Si definisce invece ridotta, se per ciascun elemento ricorre ad un solo punto di integrazione disposto nel suo baricentro. Ovviamente O¶DQDOLVLDGLQWegrazione ridotta conduce a risultati meno precisi, ma in ogni modo attendibili e tali da comportare un notevole risparmio in termini di oneri computazionali per il processore. Dunque, combinando tra loro i parametri di dimensione, forma,ordine e metodo di integrazione degli elementi adottati per la suddivisione delle Instances, è possibile ottenere infinite diverse tipologie di mesh, in grado di influenzare significativamente, a parità di geometria del modello e di caratteristiche meccaniche dei materiali XWLOL]]DWLLULVXOWDWLIRUQLWLGDOO¶DQDOLVLQXPHULFD Alla luce di tali osservazioni, è stato condotto, esclusivamente al caso del provino U-16-10-1, uno studio di sensibilità, per verificare se il comportamento a taglio offerto da tale unione, è influenzato o meno dalla scelta del tipo, e soprattutto del numero di elementi adottati nella mesh. In tale studio, è stata adottata come tecnica di mesh la Structured, e come tipo di elementi, i cosiddetti C3D8R, ossia esaedrici, lineari, e ad integrazione ridotta, consigliati preferibilmente per analisi caratterizzate da problemi di contatto ed Analisi numerica 133 interessate da regimi di grandi deformazioni. Sulla base di tali ipotesi, il comportamento a taglio del collegamento in esame è stato investigato al variare del numero di elementi utilizzati dalla mesh, facendo ricorso a delle partizioni sempre diverse, ideate in modo da realizzare suddivisioni delle Instances sempre più fitte in corrispondenza delle zone interessate da problemi di contatto, e più rade DOO¶DOORQWDQDUVLGD TXHVW¶XOWLPH Vengono proposte 6 diverse tipologie di Partizioni , così denominate : x x x x x x 1-A 2-A 3-A 3-B 3-C 4-A Da ciascuna di esse, sono state ricavate altrettanti tipi di mesh, costituite da un diverso numero di elementi, opportunamente calcolati. Successivamente tale numero è stato diagrammato sia in funzione dei valori di Resistenza di picco offerti dal provino, sia in funzione del tempo di elaborazione richiesto dal processore per completare ciascuna analisi. Sono illustrate di seguito le sei tipologie di mesh, la curva Numero di elementi- Resistenza di picco, ed infine il diagramma Numero di elementi-Tempo di elaborazione. Analisi numerica 134 a) Partizione 1-A : mesh normale Figura 4.8 Partizione 1-A. Il primo tipo di partizione proposto prevede la VXGGLYLVLRQHGHOO¶,QVWDQFHSLDWWRLQ due parti principali, di cui la prima, è facilmente identificabile con la zona della lamiera posta a contatto con O¶DOWUR SLDWWR OD VHFRQGD LQYHFH q TXHOOD QRQ interessata da problemi di interazione. /¶DUHD FRPSOessiva di 70x70 mm2, in corrispondenza della quale i piatti sono VRYUDSSRVWL O¶XQR DOO¶DOWUR q VWDWD suddivisa, mediante il comando Partition faces, in una sorta di reticolo piano, costruito tracciandone prima le diagonali e le mediane, ed infine congiungendone i punti medi. Successivamente tale reticolo è stato applicato spazialmente a FLDVFXQD ,QVWDQFH PHGLDQWH O¶RS]LRQH ³([WUXGH DORQJ GLUHFWLRQ´ /¶HOHPHQWR GL connessione ha richiesto, invece una partizione in corrispondenza delle sezioni terminali del JDPER SHU UHDOL]]DUQH OD VHSDUD]LRQH GDOOD WHVWH HG XQ¶HVWUXVLRQH assiale del perimetro delle suddette sezioni terminali, fino ad intersecare la superficie esterna delle teste stesse. Per quanto riguarda la mesh complessivamente adottata, risulta evidente come per le lamiere, sia stato utilizzato un global seed per quella parte di esse non interessate da problemi di interazione. Per la parte dei piatti a contatto, e per le teste del chiodo, invece si è fatto ricorso ad un local seed. Infine, come si può apprezzare dalle Views successive, il gambo è stato suddiviso longitudinalmente in 6 parti uguali e trasversalmente in 48. Analisi numerica 135 Figura 4.9 Particolari mesh 1-A. Analisi numerica 136 Figura 4.10 Particolare mesh 1-A. b) Partizione 2-A : mesh densa Figura 4.11 Partizione2-A. Per il secondo tipo di partizione, valgono le stesse considerazioni svolte in riferimento al tipologia 1-$ FRQ O¶XQLFD GLIIHUHQ]D FKH LQ FRUUispondenza del gambo del chiodo e delle corrispondenti zone della lamiere a suo contatto, si è fatto ricorso ad una partizione aggiuntiva, ottenuta sezionando trasversalmente tutte le Instances con piani paralleli a quello principale XY, passante per il baricentro del chiodo, ma traslati superiormente ed inferiormente ad esso di 2.5 Analisi numerica 137 mm. Ne consegue che nelODPHVKILQDOHLOJDPERGHOO¶HOHPHQWRGLFRQQHVVLRQH risulterà suddiviso longitudinalmente in 12 elementi, comportando un notevole infittimento in corrispondenza della sua sezione centrale, sicuramente interessata da concentrazioni di stati tensionali e sede del meccanismo di rottura finale. Figura 4.12 Particolari mesh 2-A. Analisi numerica 138 Figura 4.13 Particolare mesh 2-A. c) Partizione 3-A : mesh fitta Figura 4.14 Partizione 3-A. Lasciando invariate le partizioni adottate nello schema 2-A, sia per le lamiere che SHU O¶HOHPHQWR GL FRQQHVVLRQH q SRVVLELOH FRQVHJXLUH XQ XOWHULRUH LQILWWLPHQWR della mesh in corrispondenza della sezione di mezzeria del gambo del chiodo, facendo ricorso ad una sua suddivisione longitudinale in 22 elementi complessivi. Analisi numerica 139 Tale soluzione, consentirà di apprezzare ancora di più il meccanismo di rottura, che, ovviamente nel caso di taglio del chiodo, dovrà manifestarsi proprio a ridosso della parte di gambo maggiormente suddivisa. Figura 4.15 Particolari mesh 3-A. Analisi numerica 140 Figura 4.16 Particolare mesh 3-A. d) Partizione 3-B: mesh fitta Figura 4.17 Partizione 3-B. $OILQHGLDOOHJJHULUHO¶DQDOLVLQXPHULFDGLWDOHPRGHOORqSRVVLELOHricorrere ad un nuovo tipo di partizione, che permette di separare le parti più esterne dei piatti, dal FRUSR FHQWUDOH GHOO¶XQLRQH &Lz SHUPHWWH GL ridurre solo localmente il numero complessivo di elementi della mesh, operando esclusivamente in tutte quelle zone non interessate né da problemi di interazione, né da concentrazioni di rilievo di Analisi numerica 141 stati tensionali. Le estremità del collegamento saranno perciò, interessate da un significativo diradamento. Figura 4.18 Particolari mesh 3-B. Analisi numerica 142 Figura 4.19 Particolare mesh 3-B. e) Partizione 3-C : mesh fitta Figura 4.20 Partizione 3-C. Tale tipologia di mesh, differisce dalla precedente relativa al sistema di partizione 3-B, solo per un ulteriore diradamento nella parte terminale delle lamiere, non interessate ovviamente da alcun tipo di contatto. Non è richiesta dunque, in tale ]RQHO¶DGR]LRQHGLXQ numero elevati di elementi finiti. La partizione adottata per la suddivisione delle Instances, continua ad essere pressoché identica alle precedenti. Analisi numerica 143 Figura 4.21 Particolari mesh 3-C. Analisi numerica 144 Figura 4.22 Particolare mesh 3-C. f) Partizione 4-A : mesh molto fitta Figura 4.23 Partizione 4-A. /¶XOWLPDPHVKSURSRVWDYLHQHULFDYDWDDQFRUDDSDUWLUHGDOODVWHVVa partizione, già utilizzata per le ultime 2 modellazioni. Questa tipologia, è indubbiamente la più fitta, poiché comporta di sezionare longitudinalmente il gambo del chiodo in 24 Analisi numerica 145 elementi, mentre trasversalmente, continua ad esserne costituito da 48. Ne consegue un medesimo infittimento anche per la sezione trasversale dei piatti per tutta la lunghezza delle Instances in esame. Per le parti terminali delle lamiere, si continua a ricorrere ad un notevole diradamento, al fine di alleggerire un modello, che in questo caso, comperterà un onere computazione significativo per il processore. Figura 4.24 Particolari mesh 4-A. Analisi numerica 146 Figura 4.25 Particolare mesh 4-A. Mediante la seguente tabella, è possibile riepilogare i dati più significativi per ciascuna tipologia di mesh adottata, in termini di numero di elementi, di Resistenza di picco del collegamento, ed infine del Tempo di elaborazione : NUMERO ELEMENTI TIPO DI MESH 1-A 2-A 3-A 3-B 3-C 4-A PIATTO 1 3648 5472 8208 5940 5724 7632 PIATTO 2 3648 5472 8208 5940 5724 7632 CHIODO 4492 5696 6400 6400 6400 7456 Tabella 4.1 TOTALE 11788 16640 22816 18280 17848 22720 Rp TEMPO (KN) 61.7215 58.36 55.0932 55.0926 55.0923 54.986 (minuti) 66 336 486 426 436 724 Analisi numerica 147 65 Resistenza di picco (KN) 62.5 Rp-Numero elementi 60 57.5 55 52.5 50 11788 Elementi 13788 15788 17788 19788 21788 23788 25000 N.ro Elementi 20000 15000 10000 Tempo elaborazione-Numero elementi 5000 minuti 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Figura 4.26 Grafici. Nei grafici successivi, si può apprezzare la risposta dei modelli, in termini di curva Forza-Spostamento, al variare della tipologia di partizione, e dunque della mesh, adottata: Analisi numerica 70 148 Forza (KN) 60 50 40 partizione 1-A 30 partizione 2-A 20 partizione 3-A-B-C 10 Spostamento (mm) 0 0 60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Forza (KN) 50 40 partizione 4-A 30 partizione 3-C 20 10 Spostamento (mm) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Figura 4.27 Risposta meccanica del collegamento al variare della mesh. Dal confronto dei risultati ottenuti, è apparso evidente come, al di sotto di un certo numero di elementi minimo, la risposta del provino, valutata in termini di valori Forza ± Spostamento, sia fortemente dipendente dal tipo di partizione adoperata. Facendo invece ricorso ad un numero di elementi più elevato, compreso tra 17000 Analisi numerica 149 e 23000, le curve F-¨ WHQGRno tutte a sovrapporsi identicamente, dimostrando quindi O¶LQVHQVLELOLWjGHOPRGHOORDOYDULDUHGHOODWLSRORJLDGLPHVK Appurata infine una marcata similitudine tra i risultati conseguiti con partizioni di tipo 3-A-B-C e tra quelli ottenuti con una di tipo 4-A, è possibile ricondurre la scelta del tipo di mesh esclusivamente ad una di queste due soluzioni. Tuttavia, qualora si mettono a confronto il numero di elementi complessivi, ed i rispettivi Tempi di Risoluzione impiegati GDOO¶HODERUDWRUHDPLDGLVSRVL]LRQHAmd Athlon 64 X2 Dual Core Processor 5200+ 2.70 Ghz ; 4.00 Gb di memoria RAM), è facile ritenere preferibile la mesh conseguente alla partizione di WLSR³3-&´ 4XHVW¶XOWLPDqVWDWDGXQTXHDGRWWDWDFRPHPHVKGLULIHULPHQto anche per lo studio numerico degli altri provini, seppure le siano state apportate in tali casi alcune modifiche, al fine di alleggerire i modelli e velocizzare le analisi. 4.2.8 Job 1HO PRGXOR GL ODYRUR -RE SULPD GL SRWHU FRPDQGDUH O¶HVHFX]LRQH GelO¶analisi numerica, è richiesta la creazione di un Job, di cui occorre definire il nome e la tipologia. In relazione alla possibili scelte di Job Type, è stata selezionata O¶RS]LRQH)XOO$QDO\VLV Dopo aver ultimato la creazione del Job, è buona regola sottoporlo sempre ad un Data Check preventivo. Abaqus, infatti, PHGLDQWHO¶DSSOLFD]LRQH di tale comando, consente di individuare la presenza di possibili errori commessi nella modellazione, ed in alcuni casi, attraverso degli avvertimenti, detti Warnings, ne permette il riconoscimento e la correzione. Il Data Check, dunque, VHQ]D OD QHFHVVLWj GL VRWWRSRUUH LO PRGHOOR DG XQ¶DQDOLVL completa, q LQ JUDGR GL SUHYHGHUQH O¶DUUHVWR QHOO¶LSRWHVL GL HUURUL JUDYL R O¶HVHFX]LRQH QHO FDVR GL VHPSOLFL DYYHUWLPHQWL FKH però potrebbero condurre a risultati non corretti. ,QROWUHXQDYROWDFKHO¶DQDOLVLqVWDWa avviata, è possibile controllarne lo sviluppo nei vari steps, facendo ricorso al comando Monitor. Nel caso frequente in cui dai Warnings emessi da tale comando, si riscontri un errore, ma non sia possibile identificarlo chiaramente, è consigliabile ricorrere DOO¶XWLOL]]R GHOO¶Edit Keywords 4XHVW¶XOWLPR q XQD VRUWD GL GLDULR LQ FXL VRQR annotate e riepilogate nel linguaggio di programmazione di Abaqus, tutte le operazioni che sono state comandate al programma nel corso della modellazione. ,Q FRQFOXVLRQH VLD PHGLDQWH O¶DXVLOLR GHOOD IXQ]LRQH 0RQLWRU FKH FRQVHQWH GL risalire facilmente allo step LQWHUHVVDWR GDOO¶HUURUH VLD attraverso il ricorso Analisi numerica 150 DOO¶RS]LRQH (GLW .H\ZRrds, nella quale è lecito investigare approfonditamente tutte le operazioni comandate, si può dunque, porre rimedio agli inevitabili errori commessi nel corso di tale attività di modellazione. 4.3 Risultati finali Per ciascuna delle 4 tipologie di provini esaminati, è possibile riportarne ora i risultati finali, in termini di meccanismo di collasso ed in termini di curve ForzaSpostamento. 4.3.1 Provino U-16-10-1-S Figura 4.28 Schema geometrico provino U-16-10-1. Analisi numerica 151 Figura 4.29 Mesh adottata per provino U-16-10-1. Figura 4.30 Particolare meccanismo di collasso per provino U-16-10-1. Analisi numerica Figura 4.31 Particolari dei meccanismi di collasso per provino U-16-10-1. 152 Analisi numerica 153 90 80 Forza (KN) 70 60 50 LVDT MEDIO provino A 40 LVDT MEDIO provino C 30 LVDT MEDIO provino B 20 LVDT MEDIO totale 10 Curva Numerica provino U-16-10-1-S Spostamento (mm) 0 -0.5 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 90 Forza (KN) 80 70 60 50 LVDT medio provini A,B,C 40 30 curva numerica U-16-10-1-S 20 10 Spostamento (mm) 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Figura 4.32 Confronto valori numerici-sperimentali per provino U-16-10-1. 3 Analisi numerica 154 4.3.2 Provino S-16-10-1-S Figura 4.33 Schema geometrico per provino S-16-10-1. Figura 4.34 Mesh adottata per provino S-16-10-1. Analisi numerica Figura 4.35 Particolari dei meccanismi di collasso per provino S-16-10-1. 155 Analisi numerica 160 156 Forza 140 (KN) 120 100 80 LVDT MEDIO provino A LVDT MEDIO provino B LVDT MEDIO provino C LVDT MEDIO totale Curva Numerica provino S-16-10-1-S 60 40 20 Spostamento (mm) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 160.0 Forza (KN) 140.0 120.0 100.0 80.0 LVDT MEDIO totale 60.0 Curva Numerica provino S-16-10-1-S 40.0 20.0 Spostamento (mm) 0.0 0 1 2 3 4 5 Figura 4.36 Confronto valori numerici-sperimentali per provino S-16-10-1. Analisi numerica 157 4.3.3 Provino U-22-12-4-S Figura 4.37 Schema geometrico per provino U-22-12-4. Figura 4.38 Mesh adottata per provino U-22-12-4. Analisi numerica Figura 4.39 Particolari dei meccanismi di collasso per provino U-22-12-4. 158 Analisi numerica 159 350 KN 300 250 200 LVDT MEDIO totale 150 LVDT MEDIO provino C LVDT MEDIO provino A 100 LVDT MEDIO provino B 50 Curva Numerica provino U-22-12-4-S mm 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 350 KN 300 250 200 150 LVDT MEDIO totale 100 Curva Numerica provino U-22-12-4-S 50 mm 0 0 2 4 6 8 10 12 Figura 4.40 Confronto valori numerici-sperimentali per provino U-22-12-4. 14 Analisi numerica 160 4.3.4 Provino S-22-12-4-S Figura 4.41 Schema geometrico per provino S-22-12-4. Figura 4.42 Mesh adottata per provino S-22-12-4. Analisi numerica Figura 4.43 Particolari dei meccanismi di collasso S-22-12-4. 161 Analisi numerica 162 350 KN 300 250 200 LVDT MEDIO totale 150 LVDT MEDIO provino C 100 LVDT MEDIO provino A 50 LVDT MEDIO provino B mm Curva Numerica provino S-22-12-4-S 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 350 KN 300 250 200 150 100 LVDT MEDIO totale 50 Curva Numerica provino S-22-12-4-S mm 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Figura 4.44 Confronto valori numerici-sperimentali per provino S-22-12-4. 10 Analisi numerica 163 4.4 Conclusioni e sviluppi futuri Sulla base dei risultati ricavati GDOO¶DQDOLVL QXPHULFD HG DOOD OXFH GHO VXFFHVVLYR raffronto con il dato sperimentale, è possibile pervenire alle seguenti conclusioni: x Le simulazioni condotte colgono i meccanismi di collasso, restituendo curve di risposta meccanica in pieno accordo alla misura sperimentale. Infatti nel caso dei collegamenti caratterizzati da un solo elemento di connessione, la rottura avviene per entrambi per taglio del chiodo, con leggero rifollamento in corrispondenza del piatto centrale del provino S-16-10-1-S. Per quanto riguarda, invece, i provini con 4 chiodi, il meccanismo di collasso è la rottura per trazione della lamiera caricata. Inoltre, per provini non simmetrici, sia ad un singolo chiodo che a più elementi di connessione, sono risultati significativi gli effetti flessionali VHFRQGDULDFRQIHUPDGHOO¶HYLGHQ]DVSHULPHQWDOH x /DUHVLVWHQ]DqFROWDFRQXQRVFDUWRFRPSUHVRQHOO¶LQWHUYDOOR>-3; 8 ] %. Il risultato migliore è stato conseguito nel caso del provino simmetrico con 4 chiodi, in accordo alle previsioni. Per il collegamento S-22-12-4-S , infatti, OD SURSULHWj GL VLPPHWULD H O¶HOHYDWR QXPHUR GL HOHPHQWL GL FRQQHVVLRQH permettono di ridurre significativamente O¶LQFLGHQ]D GHOle imperfezioni geometriche e meccaniche inevitabilmente presenti. Ne consegue che lo VFDUWR PDJJLRUH GL FLUFD O¶ VL UHJLVWUHUj SURSULR SHU L SURYLQL caratterizzati da un solo elemento di connessione. x I valori di rigidezza interpretano i dati sperimentali in modo soddisfacente per 3 dei 4 provinL 6ROWDQWR QHO FDVR GHOO¶XQLRQH 8-22-12-4-S, si HYLGHQ]LDXQVLJQLILFDWLYRHUURUHGLDSSURVVLPD]LRQHGHOO¶RUGLQHGHO. Questo risultato può essere motivato innanzitutto per la proprietà di non simmetria del provino, che rende le misurazioni dei 2 trasduttori particolarmente difformi tra loro, richiedendone il calcolo del valor medio, che mal si presta a descrivere il comportamento del collegamento DOO¶DYDQ]DUH GHOOD SURYD ,Q VHFRQGR OXRJR q RSSRUWXQR VRWWROLQHDUH FKH per tale tipologia di unione (4 chiodi), è possibile raggiungere valori elevati di carico che amplificano ancor di più tali incertezze di misura. Analisi numerica 164 x A tutto ciò va sommata una notevole dispersione dei dati sperimentali relativi proprio a questo tipo di collegamento, come facilmente deducibile dalla figura 4.40. x Le curve numeriche possono non coincidere con quelle sperimentali nel tratto di raccordo tra il limite elastico e la resistenza di picco, poiché il modello è stato sviluppato nelle ipotesi di assenza di imperfezioni geometriche e meccaniche. x Tuttavia, il risultato conseguito è da ritenersi ingegneristicamente valido. Per quanto riguarda, infine, gli sviluppi futuri, questo lavoro apre la strada a successivi studi numerici che potranno investigare il comportamento a taglio offerto dagli altri provini testati, eventualmente in presenza anche di imperfezioni geometriche e meccaniche. Appendice 165 APPENDICE Appendice 166 Nella seguente appendice, vengono riportati tutti i risultati delle prove. Dapprima si descrive il tipo di provino con il relativo schema, correlato con tutte le FDUDWWHULVWLFKH JHRPHWULFKH SRL VL ULSRUWDQR OH IRWR GHOO¶DSSDrato di prova in particolare a configurazione iniziale e a rottura. Successivamente vengono riportate le curve e i parametri significativi ed, infine, le foto di dettaglio per meglio comprendere il meccanismo di collasso opportunamente indicato a seconda del caso. Di seguito si riportano le caratteristiche relative alla macchina di prova e alla strumentazione: - La macchina di prova utilizzata è una Zwick/Roell elettromeccanica. - La capacita di carico è pari a 600 kN. - La corsa totale è di 500 mm. - La velocità in fase elastica è stata fissata pari a 0,01 mm/s, mentre in fase plastica pari a 0,1 mm/s. - La frequenza di acquisizione è pari a 10 Hz. - Il rilevamento degli spostamenti è stato affidato a due trasduttori LVDT 1 e LVDT 2 tramite i quali è possibile leggere gli spostamenti nella direzione di applicazione del carico. Nel caso di provini simmetrici, dal lato in cui sono presenti due piatti, il provino è stato serrato nella morsa della macchina frapponendo uno spessore di acciaio tra i piatti stessi: lo spessore del piatto interposto è pari a 8 mm. Appendice 167 Programma prove TIPO DI PROVA Simmetrico (Symmetric) CHIODI SINGOLI Non Diametro Spessore Larghezza simmetrico Chiodi Piatto Piatto (Unsymmetric ) mm mm mm Distanza dal Interasse N° Chiodi N° Prove bordo mm mm S-16-10-1-S ; 16 10 70 35 - 1 3 (A-B-C) U-16-10-1-S ; 16 10 70 35 - 1 3 (A-B-C) S-19-10-1-S ; 19 10 90 45 - 1 3 (A-B-C) U-19-10-1-S ; 19 10 90 45 - 1 3 (A-B-C) S-19-12-1-S ; 19 12 90 45 - 1 3 (A-B-C) U-19-12-1-S ; 19 12 90 45 - 1 3 (A-B-C) S-22-10-1-S ; 22 10 70 35 - 1 3 (A-B-C) U-22-10-1-S ; 22 10 70 35 - 1 2 (A-B) S-22-12-1-S ; 22 12 70 35 - 1 2 (A-B) U-22-12-1-S ; 22 12 70 35 - 1 3 (A-B-C) S-1 ; 22 9 80 38/42 - 1 1 (A) S-2 ; 22 8.4 80 45/35 - 1 1 (A) S-3 ; 22 8.7 80 37/43 - 1 1 (A) U-16-10-2-S ; 16 10 70 35 140 2 3 (A-B-C) U-16-10-4-S ; 16 10 70 35 140 4 3 (A-B-C) CHIODI IN FILA SINGOLA S-19-10-2-S ; 19 10 90 45 118 2 3 (A-B-C) U-19-10-2-S Ponte U-19-10-2-S Galleria S-19-10-4-S ; 19 10 90 45 118 2 3 (A-B-C) ; 19 10 60 30 175 2 3 (A-B-C) ; 19 10 90 45 118 4 3 (A-B-C) U-19-10-4-S Ponte U-19-10-4-S Galleria ; 19 10 90 45 118 4 3 (A-B-C) ; 19 10 60 30 175 4 3 (A-B-C) S-22-12-2-S ; 22 12 70 35 90 2 3 (A-B-C) U-22-12-2-S ; 22 12 70 35 90 2 3 (A-B-C) 35 90 4 3 (A-B-C) 3 (A-B-C) S-22-12-4-S ; 22 12 70 U-22-12-4-S ; 22 12 70 35 90 4 S-4 ; 22 10 60 25/35 54 2 3 (A-B-C) Totale Prove 67 Appendice 168 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-16-10-1_A 31/01/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) asimmetrico ; simmetrico ;1 2 4 ; 16 19 22 ; 10 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 90 118 140 175 Disegno provino 230 160 35 35 70 32 16 35 70 230 70 10 10 10 35 16 32 Appendice 169 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 10 3 4 5 6 7 8 9 10 60 110 140 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Il foro del piatto centrale si è ovalizzato ed è di dimensioni 16x18,82 mm Appendice 170 Risultati prova Curve carico ± spostamento 160 140 120 100 Macchina S-16-10-1_A 80 LVDT 1 S-16-10-1_A LVDT 2 S-16-10-1-A 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 146,08 dpm = 9,89 dp1 = 5,41 dp2 = 5,61 Limite elastico: [kN] Fymedio = 96,69 dymmedio= 3,15 dy1medio = 0,06 dy2medio = 0,46 Limite ultimo: [kN] Fu = 116,87 dum = 11,16 du1 = 6,95 du2 = 7,04 Km = 28,2 KLVDT1 = 1500,1 KLVDT2 = 135,18 Rigidezze [kN/mm] Appendice 171 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 172 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-16-10-1_B 31/01/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) asimmetrico ; simmetrico ;1 2 4 ; 16 19 22 ; 10 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 90 118 140 175 Disegno provino 230 160 35 35 70 32 16 35 70 230 70 10 10 10 35 16 32 Appendice 173 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 70 3 4 5 6 7 8 9 10 110 130 140 120 Rottura 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Fotografie provino ± apparato di prova Appendice 174 Risultati prova Curve carico ± spostamento 160 140 120 100 Macchina S-16-10-1_B 80 LVDT 1 S-16-10-1_B LVDT 2 S-16-10-1_B 60 40 20 0 -1 1 3 5 7 9 11 13 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 147,99 dpm = 10,63 dp1 = 6,53 dp2 = 5,98 Limite elastico: [kN] Fymedio = 98,70 dymmedio= 3,51 dy1medio = 0,39 dy2medio = 0,3 Limite ultimo: [kN] Fu = 118,39 dum = 11,81 du1 = 7,88 du2 = 7,30 Km = 28,01 KLVDT1 = 139,84 KLVDT2 = 212,74 Rigidezze [kN/mm] Appendice 175 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 176 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-16-10-1_C 20/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) asimmetrico ; simmetrico ;1 2 4 ; 16 19 22 ; 10 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 90 118 140 175 Disegno provino 230 160 35 35 70 32 16 35 70 230 70 10 10 10 35 16 32 Appendice 177 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 50 3 4 5 6 7 8 9 10 95 110 120 130 90 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Il foro del piatto centrale si è ovalizzato ed è di dimensioni 16x18 mm Appendice 178 Risultati prova Curve carico ± spostamento 140 120 100 80 Macchina S-16-10-1_C LVDT 1 S-16-10-1_C 60 LVDT 2 S-16-10-1_C 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 131,43 dpm = 8,94 dp1 = 2,51 dp2 = 5,29 Limite elastico: [kN] Fymedio = 81,38 dymmedio= 2,52 dy1medio = 0,09 dy2medio = 0,25 Limite ultimo: [kN] Fu = 105,15 dum = 10,60 du1 = 3,68 du2 = 7,00 Km = 34,06 KLVDT1 = 500,63 KLVDT2 = 218,85 Rigidezze [kN/mm] Appendice 179 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 180 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-16-10-1_A 05/12/2007 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico ;1 2 ; 16 19 ; 10 12 60 ; 70 30 ; 35 90 118 140 simmetrico 4 22 90 45 175 Disegno provino 230 160 35 35 70 32 16 35 70 230 10 10 70 35 16 32 Appendice 181 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 50 3 4 5 6 7 8 9 10 70 80 Rottura 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Fotografie provino ± apparato di prova Appendice 182 Risultati prova Curve carico ± spostamento 90 80 70 60 50 Macchina U-16-10-1_A LVDT 1 U-16-10-1_A 40 LVDT 2 U-16-10-1_A 30 20 10 0 -1 1 3 5 7 9 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 80,02 dpm = 6,57 dp1 = 2,25 dp2 = 2,74 Limite elastico: [kN] Fymedio = 52,67 dymmedio= 2,55 dy1medio = 0,34 dy2medio = -0,1 Limite ultimo: [kN] Fu = 64,65 dum = 7,54 du1 = 3,05 du2 = 3,72 Km = 20,06 KLVDT1 = 115,15 KLVDT2 = - Rigidezze [kN/mm] Appendice 183 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 184 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-16-10-1_B 07/12/2007 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico ;1 2 ; 16 19 ; 10 12 60 ; 70 30 ; 35 90 118 140 simmetrico 4 22 90 45 175 Disegno provino 230 160 35 35 70 32 16 35 70 230 10 10 70 35 16 32 Appendice 185 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 60 3 4 5 6 7 8 9 10 85 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano per ogni piatto 1,1 mm Appendice 186 Risultati prova Curve carico ± spostamento 90 80 70 60 50 Macchina U-16-10-1_B LVDT 1 U-16-10-1_B 40 LVDT 2 U-16-10-1_B 30 20 10 0 -1 1 3 5 7 9 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 83,95 dpm = 7,80 dp1 = 3,52 dp2 = 4,13 Limite elastico: [kN] Fymedio = 50,68 dymmedio= 2,52 dy1medio = 0,61 dy2medio = 0,04 Limite ultimo: [kN] Fu = 67,16 dum = 8,30 du1 = 4,04 du2 = 4,68 Km = 20,39 KLVDT1 = 108,58 KLVDT2 = - Rigidezze [kN/mm] Appendice 187 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 188 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-16-10-1_C 07/12/2007 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico ;1 2 ; 16 19 ; 10 12 60 ; 70 30 ; 35 90 118 140 simmetrico 4 22 90 45 175 Disegno provino 230 160 35 35 70 32 16 35 70 230 10 10 70 35 16 32 Appendice 189 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 60 3 4 5 6 7 8 9 10 70 80 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano per ogni piatto 1,1 mm Appendice 190 Risultati prova Curve carico ± spostamento 90 80 70 60 50 Macchina U-16-10-1_C LVDT 1 U-16-10-1_C 40 LVDT 2 U-16-10-1_C 30 20 10 0 0 2 4 6 8 10 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 76,71 dpm = 6,54 dp1 = 2,61 dp2 = 3,51 Limite elastico: [kN] Fymedio = 49,02 dymmedio= 2,35 dy1medio = 0,28 dy2medio = 0,42 Limite ultimo: [kN] Fu = 61,37 dum = 7,41 du1 = 3,33 du2 = 4,49 Km = 20,41 KLVDT1 = 128,52 KLVDT2 = 145,97 Rigidezze [kN/mm] Appendice 191 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 192 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-19-10-1_A 25/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) asimmetrico ; simmetrico ;1 2 4 16 ; 19 22 ; 10 12 60 70 ; 90 30 35 ; 45 90 118 140 175 Disegno provino 240 150 45 90 45 38 19 45 90 240 90 10 10 10 45 19 38 Appendice 193 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 102 3 4 5 6 7 8 9 10 144 175 165 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Il piatto interno si è rifollato e si è spanciato, la larghezza finale è di dimensioni 97 mm Appendice 194 Risultati prova Curve carico ± spostamento 200 180 160 140 120 Macchina S-19-10-1_A 100 LVDT 1 S-19-10-1_A 80 LVDT 2 S-19-10-1_A 60 40 20 0 0 5 10 15 20 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 180,45 dpm = 10,23 dp1 = 6,36 dp2 = 5,24 Limite elastico: [kN] Fymedio = 136,01 dymmedio= 3,66 dy1medio = 0,49 dy2medio = 0,43 Limite ultimo: [kN] Fu = 144,36 dum = 15,58 du1 = 11,74 du2 = 10,60 Km = 37,51 KLVDT1 = 784,4 KLVDT2 = 328,6 Rigidezze [kN/mm] Appendice 195 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodo ; Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 196 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-19-10-1_B 27/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) asimmetrico ; simmetrico ;1 2 4 16 ; 19 22 ; 10 12 60 70 ; 90 30 35 ; 45 90 118 140 175 Disegno provino 240 150 45 90 45 38 19 45 90 240 90 10 10 10 45 19 38 Appendice 197 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 30 100 3 4 5 6 7 8 9 10 150 178 190 210 230 145 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Il piatto interno si è rifollato e si è spanciato, la larghezza finale è di dimensioni 107 mm Appendice 198 Risultati prova Curve carico ± spostamento 250 200 150 Macchina S-19-10-1_B LVDT 1 S-19-10-1_B 100 LVDT 2 S-19-10-1_B 50 0 0 5 10 15 20 25 30 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 232,35 dpm = 17,33 dp1 = 13,26 dp2 = 10,90 Limite elastico: [kN] Fymedio = 141,70 dymmedio= 3,67 dy1medio = 0,62 dy2medio = 0,29 Limite ultimo: [kN] Fu = 185,88 dum = 19,88 du1 = 15,99 du2 = 13,61 Km = 39,14 KLVDT1 = 69,34 KLVDT2 = 222,2 Rigidezze [kN/mm] Appendice 199 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodo ; Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 200 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-19-10-1_C 27/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) asimmetrico ; simmetrico ;1 2 4 16 ; 19 22 ; 10 12 60 70 ; 90 30 35 ; 45 90 118 140 175 Disegno provino 240 150 45 90 45 38 19 45 90 240 90 10 10 10 45 19 38 Appendice 201 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 95 3 4 5 6 7 8 9 10 150 167 186 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Il piatto interno si è rifollato e si è spanciato, la larghezza finale è di dimensioni 92 mm Il foro del piatto centrale si è rifollato ed è di dimensioni 27x19 mm Appendice 202 Risultati prova Curve carico ± spostamento 250 200 150 Macchina S-19-10-1_C LVDT 1 S-19-10-1_C 100 LVDT 2 S-19-10-1_C 50 0 0 5 10 15 20 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 207,12 dpm = 14,95 dp1 = 10,56 dp2 = 9,63 Limite elastico: [kN] Fymedio = 130,02 dymmedio= 3,53 dy1medio = 0,44 dy2medio = 0,61 Limite ultimo: [kN] Fu = 165,69 dum = 16,03 du1 = 11,93 du2 = 10,86 Km = 39,02 KLVDT1 = 724,95 KLVDT2 = 246,02 Rigidezze [kN/mm] Appendice 203 Fotografie significative Meccanismo di collasso Meccanismo prevalente Taglio chiodo ; Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Meccanismo secondario ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 204 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-1_A 11/12/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico ;1 2 16 ; 19 ; 10 12 60 70 30 35 90 118 140 simmetrico 4 22 ; 90 ; 45 175 Disegno provino 150 45 90 45 38 19 45 90 240 90 10 10 45 19 38 Appendice 205 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 60 3 4 5 6 7 8 9 10 78 85 75 30 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Fotografie provino ± apparato di prova Appendice 206 Risultati prova Curve carico ± spostamento 100 90 80 70 60 Macchina U-19-10-1_A 50 LVDT 1 U-19-10-1_A 40 LVDT 2 U-19-10-1_A 30 20 10 0 -1 1 3 5 7 9 Parametri significativi Picco: [kN] Limite elastico: [kN] Limite ultimo: [kN] Rigidezze [kN/mm] Fp = 86,99 Fymedio = 47,36 Fu = 69,59 dpm = 5,65 dp1 = 3,79 dp2 = 2,29 dymmedio= 1,86 dy1medio = 0,94 dy2medio = -0,08 dum = 6,39 du1 = 4,68 du2 = 3,02 Km = 25,38 KLVDT1 = 59,52 KLVDT2 = - Appendice 207 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 208 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-1_B 18/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico ;1 2 16 ; 19 ; 10 12 60 70 30 35 90 118 140 simmetrico 4 22 ; 90 ; 45 175 Disegno provino 150 45 90 45 38 19 45 90 240 90 10 10 45 19 38 Appendice 209 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 86 3 4 5 6 7 8 9 10 101 103 Rottura Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano per ogni piatto 1 mm Il foro relativo ad ogni piatto si è ovalizzato ed è di dimensioni 21x19 mm Appendice 210 Risultati prova Curve carico ± spostamento 120 100 80 Macchina U-19-10-1_B 60 LVDT 1 U-19-10-1_B LVDT 2 U-19-10-1_B 40 20 0 -1 1 3 5 7 9 Parametri significativi Picco: [kN] Limite elastico: [kN] Limite ultimo: [kN] Rigidezze [kN/mm] Fp = 108,93 Fymedio = 95,34 Fu = 87,14 dpm = 5,77 dp1 = 2,34 dp2 = 3,35 dymmedio= 3,02 dy1medio = -0,03 dy2medio = 0,95 dum = 6,50 du1 = 3,17 du2 = 4,19 Km = 32,07 KLVDT1 = - KLVDT2 = 113,52 Appendice 211 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 212 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-1_C 11/12/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico ;1 2 16 ; 19 ; 10 12 60 70 30 35 90 118 140 simmetrico 4 22 ; 90 ; 45 175 Disegno provino 150 45 90 45 38 19 45 90 240 90 10 10 45 19 38 Appendice 213 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 80 3 4 5 6 7 8 9 10 92 105 109 93 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano piatto 1 pari a 1,7 mm Spostamento plastico fuori piano piatto 2 pari a 1,6 mm Il foro relativo al piatto 1 si è ovalizzato ed è di dimensioni 19,8x21 mm Il foro relativo al piatto 2 si è ovalizzato ed è di dimensioni 21,3x20 mm Appendice 214 Risultati prova Curve carico ± spostamento 120 100 80 Macchina U-19-10-1_C 60 LVDT 1 U-19-10-1_C LVDT 2 U-19-10-1_C 40 20 0 0 2 4 6 8 10 Parametri significativi Picco: [kN] Limite elastico: [kN] Limite ultimo: [kN] Rigidezze [kN/mm] Fp = 108,52 Fymedio = 64,00 Fu = 86,82 dpm = 8,42 dp1 = 5,44 dp2 = 4,79 dymmedio= 2,42 dy1medio = 0,57 dy2medio = 0,36 dum = 9,20 du1 = 6,42 du2 = 5,66 Km = 25,9 KLVDT1 = 89,67 KLVDT2 = 183,46 Appendice 215 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 216 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-19-12-1_A 25/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) asimmetrico ; simmetrico ;1 2 4 16 ; 19 22 10 ; 12 60 70 ; 90 30 35 ; 45 90 118 140 175 Disegno provino 240 150 45 90 45 38 19 45 240 90 12 12 12 45 19 38 Appendice 217 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 30 100 3 4 5 6 7 8 9 10 135 172 200 216 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Il foro del piatto interno si è rifollato ed è di dimensioni 19x23 mm Appendice 218 Risultati prova Curve carico ± spostamento 250 200 150 Macchina S-19-12-1_A LVDT 1 S-19-12-1_A 100 LVDT 2 S-19-12-1_A 50 0 0 5 10 15 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 225,16 dpm = 12,23 dp1 = 5,83 dp2 = 7,24 Limite elastico: [kN] Fymedio = 126,70 dymmedio= 3,6 dy1medio = 0,02 dy2medio = 0,59 Limite ultimo: [kN] Fu = 180,13 dum = 13,36 du1 = 7,21 du2 = 8,51 Km = 34,63 KLVDT1 = 2693 KLVDT2 = 164,45 Rigidezze [kN/mm] Appendice 219 Fotografie significative Meccanismo di collasso Meccanismo prevalente Taglio chiodo ; Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Meccanismo secondario ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 220 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-19-12-1_B 25/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) asimmetrico ; simmetrico ;1 2 4 16 ; 19 22 10 ; 12 60 70 ; 90 30 35 ; 45 90 118 140 175 Disegno provino 240 150 45 90 45 38 19 45 240 90 12 12 12 45 19 38 Appendice 221 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 120 3 4 5 6 7 8 9 10 150 175 200 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Il foro del piatto interno si è rifollato ed è di dimensioni 19x22,5 mm Appendice 222 Risultati prova Curve carico ± spostamento 250 200 150 Macchina S-19-12-1_B LVDT 1 S-19-12-1_B 100 LVDT 2 S-19-12-1_B 50 0 0 5 10 15 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 207,19 dpm = 12,13 dp1 = 7,28 dp2 = 6,58 Limite elastico: [kN] Fymedio = 125,35 dymmedio= 3,74 dy1medio = 0,56 dy2medio = 0,44 Limite ultimo: [kN] Fu = 165,74 dum = 13,00 du1 = 8,30 du2 = 7,59 Km = 33,75 KLVDT1 = 249,18 KLVDT2 = 676,82 Rigidezze [kN/mm] Appendice 223 Fotografie significative Meccanismo di collasso Meccanismo prevalente Taglio chiodo ; Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Meccanismo secondario ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 224 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-19-12-1_C 27/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) asimmetrico ; simmetrico ;1 2 4 16 ; 19 22 10 ; 12 60 70 ; 90 30 35 ; 45 90 118 140 175 Disegno provino 240 150 45 90 45 38 19 45 240 90 12 12 12 45 19 38 Appendice 225 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 105 3 4 5 6 7 8 9 10 150 180 198 210 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Il piatto interno si è rifollato e si è spanciato, la larghezza finale è di dimensioni 92 mm Il foro del piatto interno si è rifollato ed è di dimensioni 19x23,5 mm Appendice 226 Risultati prova Curve carico ± spostamento 250 200 150 Macchina S-19-12-1_C LVDT 2 S-19-12-1_C 100 50 0 0 5 10 15 N.B. La curva relativa al trasduttore LVDT 1 non è presente in quanto nel corso della prova vi è stato un errato funzionamento dello stesso. Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 217,19 dpm = 12,02 dp1 = dp2 = 5,53 Limite elastico: [kN] Fymedio = 149,00 dymmedio= 3,97 dy1medio = dy2medio = 0,09 Limite ultimo: [kN] Fu = 173,75 dum = 13,17 du1 = du2 = 6,82 Km = 37,62 KLVDT1 = KLVDT2 = 2693,8 Rigidezze [kN/mm] Appendice 227 Fotografie significative Meccanismo di collasso Meccanismo prevalente Taglio chiodo ; Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Meccanismo secondario ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 228 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-12-1_A 18/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico ;1 2 16 ; 19 10 ; 12 60 70 30 35 90 118 140 simmetrico 4 22 ; 90 ; 45 175 Disegno provino 240 150 45 90 45 38 19 45 240 90 12 12 45 19 38 Appendice 229 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 100 3 4 5 6 7 8 9 10 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano per ogni piatto 0,5 mm Il foro relativo ad ogni piatto si è ovalizzato ed è di dimensioni 21x19 mm Appendice 230 Risultati prova Curve carico ± spostamento 120 100 80 Macchina U-19-12-1_A 60 LVDT 1 U-19-12-1_A LVDT 2 U-19-12-1_A 40 20 0 -1 1 3 5 7 9 Parametri significativi Picco: [kN] Limite elastico: [kN] Limite ultimo: [kN] Rigidezze [kN/mm] Fp = 100,63 Fymedio = 60,07 Fu = 80,50 dpm = 6,15 dp1 = 4,40 dp2 = 2,89 dymmedio= 1,98 dy1medio = 0,95 dy2medio = -0,14 dum = 6,77 du1 = 4,68 du2 = 3,62 Km = 29,96 KLVDT1 = 57,94 KLVDT2 = - Appendice 231 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 232 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-12-1_B 18/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico ;1 2 16 ; 19 10 ; 12 60 70 30 35 90 118 140 simmetrico 4 22 ; 90 ; 45 175 Disegno provino 240 150 45 90 45 38 19 45 240 90 12 12 45 19 38 Appendice 233 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 90 126 3 4 5 6 7 8 9 10 138 143 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano per ogni piatto 2 mm Il foro relativo ad ogni piatto si è ovalizzato ed è di dimensioni 22x19 mm Appendice 234 Risultati prova Curve carico ± spostamento 160 140 120 100 Macchina U-19-12-1_B 80 LVDT 1 U-19-12-1_B LVDT 2 U-19-12-1_B 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 145,28 Limite elastico: [kN] Fymedio = 87,37 Limite ultimo: [kN] Fu = 116,22 Rigidezze [kN/mm] dpm = 9,29 dp1 = 6,20 dp2 = 4,90 dymmedio= 3,14 dy1medio = 0,97 dy2medio = 0,25 dum = 10,20 du1 = 7,19 du2 = 5,94 Km = 27,44 KLVDT1 = 82,46 KLVDT2 = 326,05 Appendice 235 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 236 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-12-1_C 11/12/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico ;1 2 16 ; 19 10 ; 12 60 70 30 35 90 118 140 simmetrico 4 22 ; 90 ; 45 175 Disegno provino 240 150 45 90 45 38 19 45 240 90 12 12 45 19 38 Appendice 237 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 50 3 4 5 6 7 8 9 10 75 100 110 70 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Il foro relativo ad ogni piatto si è ovalizzato ed è di dimensioni 21x20 mm Appendice 238 Risultati prova Curve carico ± spostamento 120 100 80 Macchina U-19-12-1_C 60 LVDT 1 U-19-12-1_C LVDT 2 U-19-12-1_C 40 20 0 -1 1 3 5 7 9 Parametri significativi Picco: [kN] Limite elastico: [kN] Limite ultimo: [kN] Rigidezze [kN/mm] Fp = 106,84 Fymedio = 73,36 Fu = 85,47 dpm = 7,45 dp1 = 2,49 dp2 = 5,12 dymmedio= 3,32 dy1medio = -0,1 dy2medio = 1,7 dum = 8,23 du1 = 3,45 du2 = 5,98 Km = 23,72 KLVDT1 = - KLVDT2 = 47,32 Appendice 239 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 240 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-22-10-1_A 20/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) asimmetrico ; simmetrico ;1 2 4 16 19 ; 22 ; 10 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 90 118 140 175 Disegno provino 230 160 35 35 70 44 22 35 230 10 10 10 70 35 22 44 Appendice 241 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 25 80 3 4 5 6 7 8 9 10 110 150 162 164 145 120 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Il piatto interno si è rifollato e si è spanciato,la larghezza finale è di dimensioni 82,5 mm Appendice 242 Risultati prova Curve carico ± spostamento 200 180 160 140 120 Macchina S-22-10-1_A 100 LVDT 1 S-22-10-1_A 80 LVDT 2 S-22-10-1_A 60 40 20 0 0 5 10 15 20 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 173,59 dpm = 12,65 dp1 = 8,41 dp2 = 7,59 Limite elastico: [kN] Fymedio = 133,35 dymmedio= 3,86 dy1medio = 0,41 dy2medio = 0,19 Limite ultimo: [kN] Fu = 138,87 dum = 15,26 du1 = 11,26 du2 = 10,28 Km = 34,63 KLVDT1 = 207,13 KLVDT2 = 908,98 Rigidezze [kN/mm] Appendice 243 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodo ; Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 244 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-22-10-1_B 20/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) asimmetrico ; simmetrico ;1 2 4 16 19 ; 22 ; 10 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 90 118 140 175 Disegno provino 230 160 35 35 70 44 22 35 230 10 10 10 70 35 22 44 Appendice 245 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 108 3 4 5 6 7 8 9 10 150 170 180 170 120 Rottura 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Fotografie provino ± apparato di prova Appendice 246 Risultati prova Curve carico ± spostamento 200 180 160 140 120 Macchina S-22-10-1_B 100 LVDT 1 S-22-10-1_B 80 LVDT 2 S-22-10-1_B 60 40 20 0 0 5 10 15 20 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 184,57 dpm = 10,19 dp1 = 4,47 dp2 = 5,38 Limite elastico: [kN] Fymedio = 138,70 dymmedio= 3,58 dy1medio = 0,64 dy2medio = 0,2 Limite ultimo: [kN] Fu = 147,66 dum = 15,09 du1 = 11,59 du2 = 10,29 Km = 40,33 KLVDT1 = 404,18 KLVDT2 = 872,87 Rigidezze [kN/mm] Appendice 247 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodo ; Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 248 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-22-10-1_C 25/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) asimmetrico ; simmetrico ;1 2 4 16 19 ; 22 ; 10 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 90 118 140 175 Disegno provino 230 160 35 35 70 44 22 35 230 10 10 10 70 35 22 44 Appendice 249 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 67 3 4 5 6 7 8 9 10 112 161 182 177 100 85 53 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Il piatto interno si è rifollato e si è spanciato,la larghezza finale è di dimensioni 91,5 mm Appendice 250 Risultati prova Curve carico ± spostamento 200 180 160 140 120 Macchina S-22-10-1_C 100 LVDT 1 S-22-10-1_C 80 LVDT 2 S-22-10-1_C 60 40 20 0 0 5 10 15 20 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 190,89 dpm = 11,25 dp1 = 7,57 dp2 = 5,96 Limite elastico: [kN] Fymedio = 136,01 dymmedio= 3,51 dy1medio = 0,73 dy2medio = 0,18 Limite ultimo: [kN] Fu = 152,71 dum = 15,03 du1 = 11,38 du2 = 9,85 Km = 40,4 KLVDT1 = 946,08 KLVDT2 = 566,11 Rigidezze [kN/mm] Appendice 251 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodo ; Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 252 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-22-10-1_A 18/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico ;1 2 16 19 ; 10 12 60 ; 70 30 ; 35 90 118 140 simmetrico 4 ; 22 90 45 175 Disegno provino 230 160 35 35 70 44 22 35 230 10 10 70 35 22 44 Appendice 253 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 30 3 4 5 6 7 8 9 10 65 100 110 120 140 Rotttura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano piatto 1 pari a 11 mm Spostamento plastico fuori piano piatto 2 pari a 13 mm Il foro relativo ad ogni piatto si è ovalizzato ed è di dimensioni 22x27 mm Appendice 254 Risultati prova Curve carico ± spostamento 160 140 120 100 Macchina U-22-10-1_A 80 LVDT 1 U-22-10-1_A LVDT 2 U-22-10-1_A 60 40 20 0 -1 4 9 14 19 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 143,13 dpm = 13,22 dp1 = 10,51 dp2 = 8,14 Limite elastico: [kN] Fymedio = 79,34 dymmedio= 3,2 dy1medio = 1,71 dy2medio = -0,16 Limite ultimo: [kN] Fu = 114,51 dum = 13,87 du1 = 11,32 du2 = 8,95 Km = 24,81 KLVDT1 = 73,54 KLVDT2 = - Rigidezze [kN/mm] Appendice 255 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 256 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-22-10-1_B 05/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico ;1 2 16 19 ; 10 12 60 ; 70 30 ; 35 90 118 140 simmetrico 4 ; 22 90 45 175 Disegno provino 230 160 35 35 70 44 22 35 230 10 10 70 35 22 44 Appendice 257 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 5 97 3 4 5 6 7 8 9 10 104 120 140 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano 4 mm per ogni piatto Il foro relativo ai piatti si è ovalizzato ed è di dimensioni 22x25 mm Appendice 258 Risultati prova Curve carico ± spostamento 160 140 120 100 Macchina U-22-10-1_B 80 LVDT 1 U-22-10-1_B LVDT 2 U-22-10-1_B 60 40 20 0 -1 4 9 14 19 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 146,43 dpm = 14,41 dp1 = 9,18 dp2 = 11,45 Limite elastico: [kN] Fymedio = 76,02 dymmedio= 3,05 dy1medio = -0,22 dy2medio = 1,56 Limite ultimo: [kN] Fu = 117,14 dum = 15,01 du1 = 10,01 du2 = 12,17 Km = 25,36 KLVDT1 = - KLVDT2 = 51,4 Rigidezze [kN/mm] Appendice 259 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 260 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-22-12-1_A 20/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) asimmetrico ; simmetrico ;1 2 4 16 19 ; 22 10 ; 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 90 118 140 175 Disegno provino 230 160 35 35 70 38 19 35 230 12 12 12 70 35 22 44 Appendice 261 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 18 68 3 4 5 6 7 8 9 10 108 162 198 219 185 65 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Il piatto interno si è rifollato e si è spanciato, la larghezza finale è di dimensioni 91 mm Appendice 262 Risultati prova Curve carico ± spostamento 250 200 150 Macchina S-22-12-1_A LVDT 1 S-22-12-1_A 100 LVDT 2 S-22-12-1_A 50 0 0 5 10 15 20 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 236,18 dpm = 11,17 dp1 = 2,58 dp2 = 6,05 Limite elastico: [kN] Fymedio = 156,72 dymmedio= 4,2 dy1medio = 0,11 dy2medio = 0,84 Limite ultimo: [kN] Fu = 188,94 dum = 13,17 du1 = 4,00 du2 = 8,22 Km = 37,2 KLVDT1 = 1876,2 KLVDT2 = 156,39 Rigidezze [kN/mm] Appendice 263 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodo ; Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 264 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-22-12-1_B 20/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) asimmetrico ; simmetrico ;1 2 4 16 19 ; 22 10 ; 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 90 118 140 175 Disegno provino 230 160 35 35 70 38 19 35 230 12 12 12 70 35 22 44 Appendice 265 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 55 3 4 5 6 7 8 9 10 102 150 180 200 219 240 200 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Il piatto interno si è rifollato e si è spanciato, la larghezza finale è di dimensioni 75 mm Appendice 266 Risultati prova Curve carico ± spostamento 300 250 200 Macchina S-22-12-1_B 150 LVDT 1 S-22-12-1_B LVDT 2 S-22-12-1_B 100 50 0 0 5 10 15 20 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 238,23 dpm = 11,29 dp1 = 5,84 dp2 = 6,19 Limite elastico: [kN] Fymedio = 153,36 dymmedio= 4,04 dy1medio = 0,52 dy2medio = 0,6 Limite ultimo: [kN] Fu = 190,59 dum = 15,18 du1 = 10,22 du2 = 9,88 Km = 37,89 KLVDT1 = 248,68 KLVDT2 = 265,17 Rigidezze [kN/mm] Appendice 267 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodo ; Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 268 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-22-12-1_A 05/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico ;1 2 16 19 10 ; 12 60 ; 70 30 ; 35 90 118 140 simmetrico 4 ; 22 90 45 175 Disegno provino 160 35 35 70 38 19 35 230 12 12 70 35 22 44 Appendice 269 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 20 3 4 5 6 7 8 9 10 82 100 118 140 Rottura Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano per i piatti pari a 4 mm Il foro relativo ad ogni piatto si è ovalizzato ed è di dimensioni 22x25 mm Appendice 270 Risultati prova Curve carico ± spostamento 160 140 120 100 Macchina U-22-12-1_A 80 LVDT 1 U-22-12-1_A LVDT 2 U-22-12-1_A 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 143,39 dpm = 10,51 dp1 = 7,01 dp2 = 0,64 Limite elastico: [kN] Fymedio = 94,67 dymmedio= 3,59 dy1medio = 0,86 dy2medio = 0,1 Limite ultimo: [kN] Fu = 114,87 dum = 11,58 du1 = 8,17 du2 = 0,75 Km = 27,66 KLVDT1 = 103,62 KLVDT2 = 1249,9 Rigidezze [kN/mm] Appendice 271 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 272 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-22-12-1_B 11/12/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico ;1 2 16 19 10 ; 12 60 ; 70 30 ; 35 90 118 140 simmetrico 4 ; 22 90 45 175 Disegno provino 160 35 35 70 38 19 35 230 12 12 70 35 22 44 Appendice 273 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 70 3 4 5 6 7 8 9 10 95 108 115 126 128 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano per il piatto 1 pari a 5 mm Spostamento plastico fuori piano per il piatto 2 pari a 4,5 mm Il foro relativo al piatto 1 si è ovalizzato ed è di dimensioni 22,3x24 mm Il foro relativo al piatto 2 si è ovalizzato ed è di dimensioni 22,5x24 mm Appendice 274 Risultati prova Curve carico ± spostamento 140 120 100 80 Macchina U-22-12-1_B LVDT 1 U-22-12-1_B 60 LVDT 2 U-22-12-1_B 40 20 0 -1 1 3 5 7 9 11 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 128,74 dpm = 8,81 dp1 = 6,67 dp2 = 4,27 Limite elastico: [kN] Fymedio = 84,70 dymmedio= 2,66 dy1medio = 1,04 dy2medio = -0,06 Limite ultimo: [kN] Fu = 102,99 dum = 9,55 du1 = 7,59 du2 = 5,17 Km = 32,1 KLVDT1 = 96,81 KLVDT2 = - Rigidezze [kN/mm] Appendice 275 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 276 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-22-12-1_C 20/06/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico ;1 2 16 19 10 ; 12 60 ; 70 30 ; 35 90 118 140 simmetrico 4 ; 22 90 45 175 Disegno provino 160 35 35 70 38 19 35 230 12 12 70 35 22 44 Appendice 277 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 50 3 4 5 6 7 8 9 10 76 100 140 145 Rottura 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Fotografie provino ± apparato di prova Appendice 278 Risultati prova Curve carico ± spostamento 160 140 120 100 Macchina U-22-12-1_C 80 LVDT 1 U-22-12-1_C LVDT 2 U-22-12-1_C 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 148,61 dpm = 7,33 dp1 = 5,40 dp2 = 2,46 Limite elastico: [kN] Fymedio = 137,36 dymmedio= 3,95 dy1medio = 1,83 dy2medio = 0,03 Limite ultimo: [kN] Fu = 118,89 dum = 8,10 du1 = 6,10 du2 = 3,36 Km = 34,79 KLVDT1 = 96,81 KLVDT2 4578,6 Rigidezze [kN/mm] Appendice 279 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodo Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 280 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-16-10-2_A 05/12/2007 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 ;2 ; 16 19 ; 10 12 60 ; 70 30 ; 35 90 118 ; 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico 4 22 90 45 175 Disegno provino 32 16 35 35 70 32 16 140 35 35 210 430 430 210 140 35 10 10 35 16 16 32 32 430 Appendice 281 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 100 3 4 5 6 7 8 9 10 140 142 Rottura Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano per ogni piatto pari a 8,5 mm Appendice 282 Risultati prova Curve carico ± spostamento 160 140 120 100 Macchina U-16-10-2_A 80 LVDT 1 U-16-10-2_A LVDT 2 U-16-10-2_A 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 141,87 dpm = 7,59 dp1 = 2,04 dp2 = 3,51 Limite elastico: [kN] Fymedio = 98,68 dymmedio= 3,53 dy1medio = 0,26 dy2medio = 0,69 Limite ultimo: [kN] Fu = 113,50 dum = 8,80 du1 = 3,03 du2 = 4,90 Km = 27,41 KLVDT1 = 143,74 KLVDT2 = 137,73 Rigidezze [kN/mm] Appendice 283 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodi Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 284 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-16-10-2_B 07/12/2007 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 ;2 ; 16 19 ; 10 12 60 ; 70 30 ; 35 90 118 ; 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico 4 22 90 45 175 Disegno provino 32 16 35 35 70 32 16 140 35 35 210 430 430 210 140 35 10 10 35 16 16 32 32 430 Appendice 285 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 122 3 4 5 6 7 8 9 10 153 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano per ogni piatto pari a 9 mm Appendice 286 Risultati prova Curve carico ± spostamento 180 160 140 120 100 Macchina U-16-10-2_B LVDT 1 U-16-10-2_B 80 LVDT 2 U-16-10-2_B 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 162,23 dpm = 9,41 dp1 = 3,23 dp2 = 4,44 Limite elastico: [kN] Fymedio = 105,36 dymmedio= 3,83 dy1medio = 0,28 dy2medio = 0,83 Limite ultimo: [kN] Fu = 129,79 dum = 10,15 du1 = 3,94 du2 = 5,27 Km = 27,29 KLVDT1 = 316,62 KLVDT2 = 106,85 Rigidezze [kN/mm] Appendice 287 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodi Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 288 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-16-10-2_C 11/12/2007 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 ;2 ; 16 19 ; 10 12 60 ; 70 30 ; 35 90 118 ; 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico 4 22 90 45 175 Disegno provino 32 16 35 35 70 32 16 140 35 35 210 430 430 210 140 35 10 10 35 16 16 32 32 430 Appendice 289 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 100 3 4 5 6 7 8 9 10 142 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano per ogni piatto pari a 8,5 mm Appendice 290 Risultati prova Curve carico ± spostamento 180 160 140 120 100 Macchina U-16-10-2_C LVDT 1 U-16-10-2_C 80 LVDT 2 U-16-10-2_C 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 161,37 dpm = 9,61 dp1 = 1,26 dp2 = 4,50 Limite elastico: [kN] Fymedio = 110,68 dymmedio= 4,53 dy1medio = 0,16 dy2medio = 0,89 Limite ultimo: [kN] Fu = 129,10 dum = 10,52 du1 = 1,83 du2 = 5,54 Km = 24,39 KLVDT1 = 715,5 KLVDT2 = 122,82 Rigidezze [kN/mm] Appendice 291 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodi Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 292 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-16-10-4_A 21/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 2 ; 16 19 ; 10 12 60 ; 70 30 ; 35 90 118 ; 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico ;4 22 90 45 175 Disegno provino 710 32 16 140 32 16 32 16 140 35 35 70 32 16 140 35 35 490 710 710 490 35 140 140 35 10 10 140 16 16 16 32 32 32 16 32 710 Appendice 293 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 70 3 4 5 6 7 8 9 10 120 160 180 196 210 215 230 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto distaccato, a strizione è di dimensioni 62,54 mm La larghezza del piatto non distaccato, a strizione è di dimensioni 63,8 mm La larghezza del foro è pari a 17,51 mm Appendice 294 Risultati prova Curve carico ± spostamento 250 200 150 Macchina U-16-10-4_A LVDT 1 U-16-10-4_A 100 LVDT 2 U-16-10-4_A 50 0 0 10 20 30 40 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 236,56 dpm = 32,29 dp1 = 19,82 dp2 = 18,11 Limite elastico: [kN] Fymedio = 166,69 dymmedio= 5,13 dy1medio = 1,49 dy2medio = 0,48 Limite ultimo: [kN] Fu = 189,25 dum = 35,40 du1 = 22,70 du2 = 22,10 Km = 33,31 KLVDT1 = 146,66 KLVDT2 = 270,44 Rigidezze [kN/mm] Appendice 295 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 296 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-16-10-4_B 22/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 2 ; 16 19 ; 10 12 60 ; 70 30 ; 35 90 118 ; 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico ;4 22 90 45 175 Disegno provino 710 32 16 140 32 16 32 16 140 35 35 70 32 16 140 35 35 490 710 710 490 35 140 140 35 10 10 140 16 16 16 32 32 32 16 32 710 Appendice 297 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 28 85 3 4 5 6 7 8 9 10 120 175 200 210 228 230 238 240 11 12 13 14 15 16 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto distaccato, a strizione è di dimensioni 61,1 mm La larghezza del piatto non distaccato, a strizione è di dimensioni 62,9 mm La larghezza del foro è pari a 17,5 mm Appendice 298 Risultati prova Curve carico ± spostamento 250 200 150 Macchina U-16-10-4_B LVDT 1 U-16-10-4_B 100 LVDT 2 U-16-10-4_B 50 0 0 10 20 30 40 50 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 241,13 dpm = 34,45 dp1 = 21,23 dp2 = 25,78 Limite elastico: [kN] Fymedio = 168,69 dymmedio= 4,84 dy1medio = 0,66 dy2medio = 1,36 Limite ultimo: [kN] Fu = 192,90 dum = 37,90 du1 = 24,90 du2 = 29,70 Km = 36,04 KLVDT1 = 161,85 KLVDT2 = 216,93 Rigidezze [kN/mm] Appendice 299 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 300 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-16-10-4_C 22/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 2 ; 16 19 ; 10 12 60 ; 70 30 ; 35 90 118 ; 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico ;4 22 90 45 175 Disegno provino 710 32 16 140 32 16 32 16 140 35 35 70 32 16 140 35 35 490 710 710 490 35 140 140 35 10 10 140 16 16 16 32 32 32 16 32 710 Appendice 301 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 30 90 3 4 5 6 7 8 9 10 150 180 190 200 215 225 235 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto distaccato, a strizione è di dimensioni 63,7 mm La larghezza del piatto non distaccato, a strizione è di dimensioni 64,4 mm La larghezza del foro pari a 17 mm Appendice 302 Risultati prova Curve carico ± spostamento 250 200 150 Macchina U-16-10-4_C LVDT 1 U-16-10-4_C 100 LVDT 2 U-16-10-4_C 50 0 0 10 20 30 40 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 242,85 dpm = 33,73 dp1 = 23,91 dp2 = 22,90 Limite elastico: [kN] Fymedio = 170,68 dymmedio= 4,7 dy1medio = 0,81 dy2medio = 1,1 Limite ultimo: [kN] Fu = 194,28 dum = 36,60 du1 = 27,10 du2 = 26,10 Km = 37,66 KLVDT1 = 166,58 KLVDT2 = 234,8 Rigidezze [kN/mm] Appendice 303 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 304 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-19-10-2_A 16/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi asimmetrico ; simmetrico 1 ;2 4 16 ; 19 22 ; 10 12 60 70 ; 90 30 35 ; 45 90 ; 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 430 38 19 45 38 19 45 90 118 45 45 208 430 430 45 45 10 10 10 118 19 38 19 38 430 Appendice 305 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 60 3 4 5 6 7 8 9 10 100 140 190 230 250 280 300 320 11 12 13 14 15 16 330 337 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto interno, a strizione è di dimensioni 82,8 mm Appendice 306 Risultati prova Curve carico ± spostamento 350 300 250 200 Macchina S-19-10-2_A LVDT 1 S-19-10-2_A 150 LVDT 2 S-19-10-2_A 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 336,63 dpm = 22,74 dp1 = 15,96 dp2 = 12,52 Limite elastico: [kN] Fymedio = 236,69 dymmedio= 5,67 dy1medio = 1,24 dy2medio = 0,44 Limite ultimo: [kN] Fu = 269,30 dum = 25,10 du1 = 18,10 du2 = 15,50 Km = 42 KLVDT1 = 272,45 KLVDT2 = 564,9 Rigidezze [kN/mm] Appendice 307 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 308 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-19-10-2_B 21/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi asimmetrico ; simmetrico 1 ;2 4 16 ; 19 22 ; 10 12 60 70 ; 90 30 35 ; 45 90 ; 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 430 38 19 45 38 19 45 90 118 45 45 208 430 430 45 45 10 10 10 118 19 38 19 38 430 Appendice 309 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 20 60 3 4 5 6 7 8 9 10 100 140 190 240 255 278 295 310 11 12 13 14 15 16 325 340 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto interno, a strizione è di dimensioni 82,8 mm La larghezza del foro pari a 20,88 mm Appendice 310 Risultati prova Curve carico ± spostamento 400 350 300 250 Macchina S-19-10-2_B 200 LVDT 1 S-19-10-2_B LVDT 2 S-19-10-2_B 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 346,02 dpm = 22,74 dp1 = 17,34 dp2 = - Limite elastico: [kN] Fymedio = 240,71 dymmedio= 5,4 dy1medio = 0,76 dy2medio = 0,43 Limite ultimo: [kN] Fu = 276,82 dum = 24,80 du1 = 20,20 du2 = - Km = 44,75 KLVDT1 = 355,96 KLVDT2 = 502,63 Rigidezze [kN/mm] Appendice 311 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 312 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-19-10-2_C 21/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi asimmetrico ; simmetrico 1 ;2 4 16 ; 19 22 ; 10 12 60 70 ; 90 30 35 ; 45 90 ; 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 430 38 19 45 38 19 45 90 118 45 45 208 430 430 45 45 10 10 10 118 19 38 19 38 430 Appendice 313 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 50 3 4 5 6 7 8 9 10 100 140 190 242 274 310 334 170 11 12 13 14 15 16 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto interno distaccato, a strizione è di dimensioni 82,43 mm La larghezza del piatto interno non distaccato, a strizione è di dimensioni 83,26 mm La larghezza del foro è pari a 20,46 mm Appendice 314 Risultati prova Curve carico ± spostamento 350 300 250 200 Macchina S-19-10-2_C LVDT 1 S-19-10-2_C 150 LVDT 2 S-19-10-2_C 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 332,60 dpm = 23,35 dp1 = 11,14 dp2 = 9,78 Limite elastico: [kN] Fymedio = 230,69 dymmedio= 5,31 dy1medio = 0,8 dy2medio = 0,46 Limite ultimo: [kN] Fu = 266,08 dum = 26,10 du1 = 14,80 du2 = 12,10 Km = 43,72 KLVDT1 = 299,48 KLVDT2 = 574,86 Rigidezze [kN/mm] Appendice 315 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 316 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-2_A Ponte 18/12/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 ;2 16 ; 19 ; 10 12 60 70 30 35 90 ; 118 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico 4 22 ; 90 ; 45 175 Disegno provino 430 38 19 45 38 19 45 90 118 45 45 208 430 430 45 45 10 10 118 19 38 19 38 430 Appendice 317 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 70 3 4 5 6 7 8 9 10 140 185 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano piatto 1 pari a 11 mm Spostamento plastico fuori piano piatto 2 pari a 12,3 mm Il foro superiore del piatto 1 si è ovalizzato ed è di dimensioni 19,69x20,04 mm Il foro inferiore del piatto 1 si è ovalizzato ed è di dimensioni 20,14x21,04 mm Il foro superiore del piatto 2 si è ovalizzato ed è di dimensioni 19,85x21 mm Il foro inferiore del piatto 2 si è ovalizzato ed è di dimensioni 19,72x20,75 mm Appendice 318 Risultati prova Curve carico ± spostamento 250 200 150 Macchina U-19-10-2_A Ponte LVDT 1 U-19-10-2_A Ponte 100 LVDT 2 U-19-10-2_A Ponte 50 0 0 2 4 6 8 10 12 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 201,55 dpm = 9,69 dp1 = 4,59 dp2 = 4,10 Limite elastico: [kN] Fymedio = 128,68 dymmedio= 4,13 dy1medio = 0,7 dy2medio = 0,54 Limite ultimo: [kN] Fu = 161,24 dum = 10,40 du1 = 5,52 du2 = 5,05 Km = 30,68 KLVDT1 = 155,2 KLVDT2 = 217,29 Rigidezze [kN/mm] Appendice 319 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodi Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 320 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-2_B Ponte 18/12/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 ;2 16 ; 19 ; 10 12 60 70 30 35 90 ; 118 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico 4 22 ; 90 ; 45 175 Disegno provino 430 38 19 45 38 19 45 90 118 45 45 208 430 430 45 45 10 10 118 19 38 19 38 430 Appendice 321 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 65 3 4 5 6 7 8 9 10 150 179 195 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano piatto 1 pari a 10,4 mm Spostamento plastico fuori piano piatto 2 pari a 9,85 mm Il foro superiore del piatto 1 si è ovalizzato ed è di dimensioni 20,42x20,98 mm Il foro inferiore del piatto 1 si è ovalizzato ed è di dimensioni 20,14x21,04 mm Il foro superiore del piatto 2 si è ovalizzato ed è di dimensioni 19,20x20,6 mm Il foro inferiore del piatto 2 si è ovalizzato ed è di dimensioni 19,68x20,52 mm Appendice 322 Risultati prova Curve carico ± spostamento 250 200 150 Macchina U-19-10-2_B Ponte LVDT 1 U-19-10-2_B Ponte 100 LVDT 2 U-19-10-2_B Ponte 50 0 0 2 4 6 8 10 12 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 196,22 dpm = 9,32 dp1 = 4,32 dp2 = 4,40 Limite elastico: [kN] Fymedio = 126,69 dymmedio = 3,9 dy1medio = 0,71 dy2medio = 0,6 Limite ultimo: [kN] Fu = 156,97 dum = 9,93 du1 = 5,11 du2 = 5,22 Km = 31,93 KLVDT1 = 263,22 KLVDT2 = 340,22 Rigidezze [kN/mm] Appendice 323 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodi Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 324 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-2_C Ponte 18/12/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 ;2 16 ; 19 ; 10 12 60 70 30 35 90 ; 118 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico 4 22 ; 90 ; 45 175 Disegno provino 430 38 19 45 38 19 45 90 118 45 45 208 430 430 45 45 10 10 118 19 38 19 38 430 Appendice 325 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 114 3 4 5 6 7 8 9 10 160 200 224 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano piatto 1 pari a 15,04 mm Spostamento plastico fuori piano piatto 2 pari a 14,11 mm Il foro superiore del piatto 1 si è ovalizzato ed è di dimensioni 19,82x20,70 mm Il foro inferiore del piatto 1 si è ovalizzato ed è di dimensioni 19,91x21,88 mm Il foro superiore del piatto 2 si è ovalizzato ed è di dimensioni 19,79x21,22 mm Il foro inferiore del piatto 2 si è ovalizzato ed è di dimensioni 19,35x20,8 mm Appendice 326 Risultati prova Curve carico ± spostamento 250 200 150 Macchina U-19-10-2_C Ponte LVDT 1 U-19-10-2_C Ponte 100 LVDT 2 U-19-10-2_C Ponte 50 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 232,35 dpm = 11,17 dp1 = 5,56 dp2 = 4,88 Limite elastico: [kN] Fymedio = 126,70 dymmedio = 3,95 dy1medio = 0,86 dy2medio = 0,42 Limite ultimo: [kN] Fu = 185,88 dum = 12,12 du1 = 6,84 du2 = 5,95 Km = 31,58 KLVDT1 = 137,4 KLVDT2 = 338,13 Rigidezze [kN/mm] Appendice 327 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodi Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 328 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-2_A Galleria 11/12/2007 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 ;2 16 ; 19 ; 10 12 ; 60 70 ; 30 35 90 118 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico 4 22 90 45 ; 175 Disegno provino 455 38 19 30 30 60 38 19 175 30 30 235 455 455 235 30 10 10 30 19 38 19 38 455 Appendice 329 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 140 3 4 5 6 7 8 9 10 144 160 175 178 182 183 181 Rottura 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Fotografie provino ± apparato di prova Appendice 330 Risultati prova Curve carico ± spostamento 200 180 160 140 120 Macchina U-19-10-2_A Galleria 100 LVDT 1 U-19-10-2_A Galleria 80 LVDT 2 U-19-10-2_A Galleria 60 40 20 0 0 10 20 30 40 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 190,09 dpm = 29,26 dp1 = - dp2 = - Limite elastico: [kN] Fymedio = 128,68 dymmedio = 6,33 dy1medio = 0,64 dy2medio = 0,41 Limite ultimo: [kN] Fu = 152,07 dum = 34,20 du1 = - du2 = - Km = 20,72 KLVDT1 = 431,06 KLVDT2 = 280,92 Rigidezze [kN/mm] Appendice 331 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 332 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-2_B Galleria 11/12/2007 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 ;2 16 ; 19 ; 10 12 ; 60 70 ; 30 35 90 118 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico 4 22 90 45 ; 175 Disegno provino 455 38 19 30 30 60 38 19 175 30 30 235 455 455 235 30 10 10 30 19 38 19 38 455 Appendice 333 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 130 140 3 4 5 6 7 8 9 10 145 160 170 169 179 181,5 182 168 11 12 13 14 15 16 155 Rottura 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Fotografie provino ± apparato di prova Appendice 334 Risultati prova Curve carico ± spostamento 200 180 160 140 120 Macchina U-19-10-2_B Galleria 100 LVDT 1 U-19-10-2_B Galleria 80 LVDT 2 U-19-10-2_B Galleria 60 40 20 0 0 10 20 30 40 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 184,23 dpm = 28,44 dp1 = - dp2 = - Limite elastico: [kN] Fymedio = 123,36 dymmedio = 5,89 dy1medio = 0,37 dy2medio = 0,67 Limite ultimo: [kN] Fu = 147,38 dum = 33,66 du1 = - du2 = - Km = 21,77 KLVDT1 = 748,08 KLVDT2 = 696,04 Rigidezze [kN/mm] Appendice 335 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 336 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-2_C Galleria 11/12/2007 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 ;2 16 ; 19 ; 10 12 ; 60 70 ; 30 35 90 118 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico 4 22 90 45 ; 175 Disegno provino 455 38 19 30 30 60 38 19 175 30 30 235 455 455 235 30 10 10 30 19 38 19 38 455 Appendice 337 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 135 3 4 5 6 7 8 9 10 145 150 155 172 175 174,5 176 183 11 12 13 14 15 16 186 188 190 187 183 150 17 18 19 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano per ogni piatto pari a 2 mm Appendice 338 Risultati prova Curve carico ± spostamento 200 180 160 140 120 Macchina U-19-10-2_C Galleria 100 LVDT 1 U-19-10-2_C Galleria 80 LVDT 2 U-19-10-2_C Galleria 60 40 20 0 0 10 20 30 40 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 188,92 dpm = 29,60 dp1 = - dp2 = - Limite elastico: [kN] Fymedio = 121,34 dymmedio = 5,61 dy1medio = 0,46 dy2medio = 1,73 Limite ultimo: [kN] Fu = 151,13 dum = 34,67 du1 = - du2 = - Km = 22,14 KLVDT1 = 403,99 KLVDT2 = 101,77 Rigidezze [kN/mm] Appendice 339 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 340 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-19-10-4_A 23/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi asimmetrico ; simmetrico 1 2 ;4 16 ; 19 22 ; 10 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 90 ; 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 665 38 19 38 19 38 19 45 38 19 118 118 45 90 118 354 45 45 444 665 665 45 118 45 118 10 10 10 118 19 38 19 38 19 38 19 38 665 Appendice 341 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 80 3 4 5 6 7 8 9 10 130 150 200 255 280 297 340 347 11 12 13 14 15 16 Rottura 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Fotografie provino ± apparato di prova Appendice 342 Risultati prova Curve carico ± spostamento 400 350 300 250 Macchina S-19-10-4_A 200 LVDT 1 S-19-10-4_A LVDT 2 S-19-10-4_A 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 354,63 dpm = 20,98 dp1 = 10,66 dp2 = 10,71 Limite elastico: [kN] Fymedio = 254,04 dymmedio = 5,56 dy1medio = 0,89 dy2medio = 0,58 Limite ultimo: [kN] Fu = 283,70 dum = 23,30 du1 = 15,20 du2 = 13,40 Km = 45,92 KLVDT1 = 288,89 KLVDT2 = 520,91 Rigidezze [kN/mm] Appendice 343 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 344 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-19-10-4_B 23/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi asimmetrico ; simmetrico 1 2 ;4 16 ; 19 22 ; 10 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 90 ; 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 665 38 19 38 19 38 19 45 38 19 118 118 45 90 118 354 45 45 444 665 665 45 118 45 118 10 10 10 118 19 38 19 38 19 38 19 38 665 Appendice 345 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 35 3 4 5 6 7 8 9 10 90 140 255 280 295 320 351 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto interno distaccato, a strizione è di dimensioni 82,1 mm La larghezza del piatto interno non distaccato, a strizione è di dimensioni 83,1 mm La larghezza del foro è pari a 21,1 mm Appendice 346 Risultati prova Curve carico ± spostamento 400 350 300 250 Macchina S-19-10-4_B 200 LVDT 1 S-19-10-4_B LVDT 2 S-19-10-4_B 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 353,27 dpm = 21,20 dp1 = 11,27 dp2 = 10,76 Limite elastico: [kN] Fymedio = 251,45 dymmedio = 5,48 dy1medio = 0,91 dy2medio = 0,33 Limite ultimo: [kN] Fu = 282,62 dum = 23,80 du1 = 14,40 du2 = 13,30 Km = 45,95 KLVDT1 = 374,7 KLVDT2 = 394,52 Rigidezze [kN/mm] Appendice 347 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 348 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-19-10-4_C 23/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi asimmetrico ; simmetrico 1 2 ;4 16 ; 19 22 ; 10 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 90 ; 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 665 38 19 38 19 38 19 45 38 19 118 118 45 90 118 354 45 45 444 665 665 45 118 45 118 10 10 10 118 19 38 19 38 19 38 19 38 665 Appendice 349 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 110 3 4 5 6 7 8 9 10 150 214 262 298 338 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto interno distaccato, a strizione è di dimensioni 82,5 mm La larghezza del piatto interno non distaccato a strizione è di dimensioni 85,3 mm La larghezza del foro è pari a 21,2 mm Appendice 350 Risultati prova Curve carico ± spostamento 400 350 300 250 Macchina S-19-10-4_C 200 LVDT 1 S-19-10-4_C LVDT 2 S-19-10-4_C 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 352,96 dpm = 20,67 dp1 = 10,45 dp2 = 8,93 Limite elastico: [kN] Fymedio = 256,67 dymmedio = 5,56 dy1medio = 0,87 dy2medio = 0,4 Limite ultimo: [kN] Fu = 282,37 dum = 23,10 du1 = 14,10 du2 = 10,80 Km = 46,47 KLVDT1 = 325,54 KLVDT2 = 578,94 Rigidezze [kN/mm] Appendice 351 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 352 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-4_A Ponte 22/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 2 16 ; 19 ; 10 12 60 70 30 35 90 ; 118 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico ;4 22 ; 90 ; 45 175 Disegno provino 665 38 19 38 19 38 19 45 38 19 118 118 45 90 118 354 45 45 444 665 665 45 118 45 118 10 10 118 19 38 19 38 19 38 19 38 665 Appendice 353 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 110 3 4 5 6 7 8 9 10 175 215 260 300 320 345 356 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto distaccato, a strizione è di dimensioni 81,6 mm La larghezza del piatto non distaccato, a strizione è di dimensioni 83,4 mm La larghezza del foro è pari a 21,9 mm Appendice 354 Risultati prova Curve carico ± spostamento 400 350 300 250 Macchina U-19-10-4_A Ponte 200 LVDT 1 U-19-10-4_A Ponte LVDT 2 U-19-10-4_A Ponte 150 100 50 0 0 10 20 30 40 50 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 356,61 dpm = 38,13 dp1 = 24,52 dp2 = 21,71 Limite elastico: [kN] Fymedio = 250,01 dymmedio = 6,42 dy1medio = 1,34 dy2medio = 1,24 Limite ultimo: [kN] Fu = 285,28 dum = 40,80 du1 = 27,80 du2 = 24,50 Km = 40,02 KLVDT1 = 200,56 KLVDT2 = 251,46 Rigidezze [kN/mm] Appendice 355 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 356 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-4_B Ponte 22/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 2 16 ; 19 ; 10 12 60 70 30 35 90 ; 118 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico ;4 22 ; 90 ; 45 175 Disegno provino 665 38 19 38 19 38 19 45 38 19 118 118 45 90 118 354 45 45 444 665 665 45 118 45 118 10 10 118 19 38 19 38 19 38 19 38 665 Appendice 357 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 115 3 4 5 6 7 8 9 10 200 250 285 310 335 352 342 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto interno distaccato, a strizione è di dimensioni 82,3 mm La larghezza del piatto interno non distaccato, a strizione è di dimensioni 83 mm La larghezza del foro è pari a 20,1 mm Appendice 358 Risultati prova Curve carico ± spostamento 400 350 300 250 Macchina U-19-10-4_B Ponte 200 LVDT 1 U-19-10-4_B Ponte LVDT 2 U-19-10-4_B Ponte 150 100 50 0 0 10 20 30 40 50 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 355,52 dpm = 38,24 dp1 = 23,44 dp2 = 20,63 Limite elastico: [kN] Fymedio = 243,38 dymmedio = 6,22 dy1medio = 1,16 dy2medio = 1,43 Limite ultimo: [kN] Fu = 284,42 dum = 40,90 du1 = 26,30 du2 = 23,90 Km = 39,42 KLVDT1 = 135,95 KLVDT2 = 193,2 Rigidezze [kN/mm] Appendice 359 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 360 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-4_C Ponte 22/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico 1 2 16 ; 19 ; 10 12 60 70 30 35 90 ; 118 140 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) simmetrico ;4 22 ; 90 ; 45 175 Disegno provino 665 38 19 38 19 38 19 45 38 19 118 118 45 90 118 354 45 45 444 665 665 45 118 45 118 10 10 118 19 38 19 38 19 38 19 38 665 Appendice 361 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 115 3 4 5 6 7 8 9 10 200 250 280 300 320 340 355 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto distaccato, a strizione è di dimensioni 82,1 mm La larghezza del foro è pari a 23 mm Appendice 362 Risultati prova Curve carico ± spostamento 400 350 300 250 Macchina U-19-10-4_C Ponte 200 LVDT 1 U-19-10-4_C Ponte LVDT 2 U-19-10-4_C Ponte 150 100 50 0 0 10 20 30 40 50 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 355,12 dpm = 37,13 dp1 = 23,84 dp2 = 26,71 Limite elastico: [kN] Fymedio = 246,67 dymmedio = 6,12 dy1medio = 0,68 dy2medio = 1,44 Limite ultimo: [kN] Fu = 284,10 dum = 39,90 du1 = 26,40 du2 = 30,40 Km = 40,78 KLVDT1 = 220,61 KLVDT2 = 223,65 Rigidezze [kN/mm] Appendice 363 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 364 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-4_A Galleria 22/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico 1 2 16 ; 19 ; 10 12 ; 60 70 ; 30 35 90 118 140 simmetrico ;4 22 90 45 ; 175 Disegno provino 805 38 19 38 19 175 175 38 19 30 30 60 38 19 175 30 30 585 805 805 585 175 175 175 30 10 10 30 19 38 19 38 19 38 805 19 38 Appendice 365 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 60 105 3 4 5 6 7 8 9 10 130 150 170 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto interno distaccato, a strizione è di dimensioni 52,1 mm La larghezza del piatto interno non distaccato, a strizione è di dimensioni 55 mm La larghezza del foro è pari a 21,5 mm Appendice 366 Risultati prova Curve carico ± spostamento 200 180 160 140 120 Macchina U-19-10-4_A Galleria 100 LVDT 1 U-19-10-4_A Galleria 80 LVDT 2 U-19-10-4_A Galleria 60 40 20 0 -1 4 9 14 19 24 29 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 184,37 dpm = 23,01 dp1 = 15,14 dp2 = 13,91 Limite elastico: [kN] Fymedio = 122,69 dymmedio = 4,21 dy1medio = 1,75 dy2medio = -0,11 Limite ultimo: [kN] Fu = 147,50 dum = 26,70 du1 = 19,60 du2 = 17,30 Km = 29,74 KLVDT1 = 75,36 KLVDT2 = - Rigidezze [kN/mm] Appendice 367 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 368 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-4_B Galleria 07/12/2007 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico 1 2 16 ; 19 ; 10 12 ; 60 70 ; 30 35 90 118 140 simmetrico ;4 22 90 45 ; 175 Disegno provino 805 38 19 38 19 175 175 38 19 30 30 60 38 19 175 30 30 585 805 805 585 175 175 175 30 10 10 30 19 38 19 38 19 38 805 19 38 Appendice 369 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 100 3 4 5 6 7 8 9 10 133 167 170 175 160 Rottura 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Fotografie provino ± apparato di prova Appendice 370 Risultati prova Curve carico ± spostamento 200 180 160 140 120 Macchina U-19-10-4_B Galleria 100 LVDT 1 U-19-10-4_B Galleria 80 LVDT 2 U-19-10-4_B Galleria 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 178,42 dpm = 20,55 dp1 = - dp2 = - Limite elastico: [kN] Fymedio = 121,34 dymmedio = 4,61 dy1medio = 0,67 dy2medio = 0,84 Limite ultimo: [kN] Fu = 142,74 dum = 27,70 du1 = - du2 = - Km = 27,06 KLVDT1 = 304,14 KLVDT2 = 195,09 Rigidezze [kN/mm] Appendice 371 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 372 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-19-10-4_C Galleria 22/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) ; asimmetrico 1 2 16 ; 19 ; 10 12 ; 60 70 ; 30 35 90 118 140 simmetrico ;4 22 90 45 ; 175 Disegno provino 805 38 19 38 19 175 175 38 19 30 30 60 38 19 175 30 30 585 805 805 585 175 175 175 30 10 10 30 19 38 19 38 19 38 805 19 38 Appendice 373 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 80 3 4 5 6 7 8 9 10 120 155 165 180 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto distaccato, a strizione è di dimensioni 52,6 mm La larghezza del piatto non distaccato, a strizione è di dimensioni 54,1 mm La larghezza del foro è pari a 22 mm Appendice 374 Risultati prova Curve carico ± spostamento 200 180 160 140 120 Macchina U-19-10-4_C Galleria 100 LVDT 1 U-19-10-4_C Galleria 80 LVDT 2 U-19-10-4_C Galleria 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 183,07 dpm = 18,96 dp1 = 11,69 dp2 = 10,27 Limite elastico: [kN] Fymedio = 130,70 dymmedio = 4,02 dy1medio = 0,71 dy2medio = 0,72 Limite ultimo: [kN] Fu = 146,46 dum = 22,50 du1 = 15,40 du2 = 13,90 Km = 34,39 KLVDT1 = 180,56 KLVDT2 = 430,16 Rigidezze [kN/mm] Appendice 375 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 376 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-22-12-2_A 18/12/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi asimmetrico ; simmetrico 1 ;2 4 16 19 ; 22 10 ; 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 ; 90 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 380 44 22 35 35 70 44 22 90 35 35 160 380 380 160 90 35 12 12 12 35 22 44 22 44 380 Appendice 377 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 90 3 4 5 6 7 8 9 10 170 240 273 279 190 135 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto interno distaccato, a strizione pari a 63,7 mm La larghezza del foro è pari a 22x24,02 mm Appendice 378 Risultati prova Curve carico ± spostamento 300 250 200 Macchina S-22-12-2_A 150 LVDT 1 S-22-12-2_A LVDT 2 S-22-12-2_A 100 50 0 0 2 4 6 8 10 12 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 278,89 dpm = 7,97 dp1 = 3,73 dp2 = 1,76 Limite elastico: [kN] Fymedio = 257,38 dymmedio = 4,93 dy1medio = 0,92 dy2medio = 0,35 Limite ultimo: [kN] Fu = 223,11 dum = 9,48 du1 = 5,95 du2 = 3,17 Km = 52,75 KLVDT1 = 681 KLVDT2 = 699,98 Rigidezze [kN/mm] Appendice 379 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 380 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-22-12-2_B 16/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi asimmetrico ; simmetrico 1 ;2 4 16 19 ; 22 10 ; 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 ; 90 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 380 44 22 35 35 70 44 22 90 35 35 160 380 380 160 90 35 12 12 12 35 22 44 22 44 380 Appendice 381 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 60 3 4 5 6 7 8 9 10 110 140 190 220 280 290 280 Rottura 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Fotografie provino ± apparato di prova Appendice 382 Risultati prova Curve carico ± spostamento Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 298,35 dpm = 15,73 dp1 = 5,52 dp2 = 7,90 Limite elastico: [kN] Fymedio = 212,70 dymmedio = 4,91 dy1medio = 0,28 dy2medio = 0,72 Limite ultimo: [kN] Fu = 238,68 dum = 17,70 du1 = 7,05 du2 = 9,72 Km = 43,35 KLVDT1 = 802,14 KLVDT2 = 364,96 Rigidezze [kN/mm] Appendice 383 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 384 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-22-12-2_C 16/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi asimmetrico ; simmetrico 1 ;2 4 16 19 ; 22 10 ; 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 ; 90 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 380 44 22 35 35 70 44 22 90 35 35 160 380 380 160 90 35 12 12 12 35 22 44 22 44 380 Appendice 385 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 60 3 4 5 6 7 8 9 10 110 200 240 270 290 295 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto interno distaccato, a strizione è di dimensioni 63,25 mm La larghezza del piatto interno non distaccato, a strizione è di dimensioni 64 mm La larghezza del foro è pari a 23,28 mm Appendice 386 Risultati prova Curve carico ± spostamento 350 300 250 200 Macchina S-22-12-2_C LVDT 1 S-22-12-2_C 150 LVDT 2 S-22-12-2_C 100 50 0 -1 4 9 14 19 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 296,89 dpm = 16,63 dp1 = 6,51 dp2 = 8,84 Limite elastico: [kN] Fymedio = 210,02 dymmedio = 5,47 dy1medio = -0,16 dy2medio = 1,25 Limite ultimo: [kN] Fu = 237,51 dum = 18,14 du1 = 8,12 du2 = 10,75 Km = 39 KLVDT1 = - KLVDT2 = 279,3 Rigidezze [kN/mm] Appendice 387 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 388 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-22-12-2_A 12/12/2007 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico simmetrico 1 ;2 4 16 19 ; 22 10 ; 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 ; 90 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 380 44 22 35 35 70 44 22 90 35 35 160 380 380 160 90 35 12 12 35 22 44 22 44 380 Appendice 389 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 198 3 4 5 6 7 8 9 10 240 250 265 275 280 Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano per ogni piatto pari a 17 mm Appendice 390 Risultati prova Curve carico ± spostamento 300 250 200 Macchina U-22-12-2_A 150 LVDT 1 U-22-12-2_A LVDT 2 U-22-12-2_A 100 50 0 0 5 10 15 20 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 279,05 dpm = 18,43 dp1 = 11,34 dp2 = 9,58 Limite elastico: [kN] Fymedio = 170,02 dymmedio = 6,82 dy1medio = 1,66 dy2medio = 1,54 Limite ultimo: [kN] Fu = 223,24 dum = 19,29 du1 = 12,49 du2 = 10,76 Km = 25,51 KLVDT1 = 379,16 KLVDT2 = 202,33 Rigidezze [kN/mm] Appendice 391 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodi Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 392 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-22-12-2_B 18/12/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico simmetrico 1 ;2 4 16 19 ; 22 10 ; 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 ; 90 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 380 44 22 35 35 70 44 22 90 35 35 160 380 380 160 90 35 12 12 35 22 44 22 44 380 Appendice 393 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 60 3 4 5 6 7 8 9 10 115 140 190 230 255 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano piatto 1 pari a 16,3 mm Spostamento plastico fuori piano piatto 2 pari a 17,5 mm Il foro superiore del piatto 1 si è ovalizzato ed è di dimensioni 22,5x23,6 mm Il foro inferiore del piatto 1 si è ovalizzato ed è di dimensioni 22,62x25,9 mm Il foro superiore del piatto 2 si è ovalizzato ed è di dimensioni 23,06x24,3 mm Il foro inferiore del piatto 2 si è ovalizzato ed è di dimensioni 22,77x26,02 mm Appendice 394 Risultati prova Curve carico ± spostamento 300 250 200 Macchina U-22-12-2_B 150 LVDT 1 U-22-12-2_B LVDT 2 U-22-12-2_B 100 50 0 0 5 10 15 20 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 255,24 dpm = 15,61 dp1 = 9,33 dp2 = 8,42 Limite elastico: [kN] Fymedio = 150,06 dymmedio = 5,72 dy1medio = 1,32 dy2medio = 1,32 Limite ultimo: [kN] Fu = 204,20 dum = 16,56 du1 = 10,64 du2 = 9,61 Km = 27,12 KLVDT1 = 152,53 KLVDT2 = 154,41 Rigidezze [kN/mm] Appendice 395 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodi Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 396 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-22-12-2_C 18/12/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico simmetrico 1 ;2 4 16 19 ; 22 10 ; 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 ; 90 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 380 44 22 35 35 70 44 22 90 35 35 160 380 380 160 90 35 12 12 35 22 44 22 44 380 Appendice 397 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 80 3 4 5 6 7 8 9 10 140 210 235 262 275 277 272 280 11 12 13 14 15 16 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano piatto 1 pari a 18,6 mm Spostamento plastico fuori piano piatto 2 pari a 17,4 mm Il foro superiore del piatto 1 si è ovalizzato ed è di dimensioni 22,6x24,27 mm Il foro inferiore del piatto 1 si è ovalizzato ed è di dimensioni 22,25x27,3 mm Il foro superiore del piatto 2 si è ovalizzato ed è di dimensioni 22,5x24 mm Il foro inferiore del piatto 2 si è ovalizzato ed è di dimensioni 22,42x27,05 mm Appendice 398 Risultati prova Curve carico ± spostamento 300 250 200 Macchina U-22-12-2_C 150 LVDT 1 U-22-12-2_C LVDT 2 U-22-12-2_C 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 280,77 dpm = 25,13 dp1 = - dp2 = - Limite elastico: [kN] Fymedio = 170,72 dymmedio = 6,57 dy1medio = 1,92 dy2medio = 1,36 Limite ultimo: [kN] Fu = 224,62 dum = 25,93 du1 = - du2 = - Km = 26,52 KLVDT1 = 134,49 KLVDT2 = 187,38 Rigidezze [kN/mm] Appendice 399 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodi Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 400 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-22-12-4_A 31/01/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi asimmetrico ; simmetrico 1 2 ;4 16 19 ; 22 10 ; 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 ; 90 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 560 44 22 44 22 90 90 44 22 35 35 70 44 22 90 35 35 340 560 560 340 90 90 90 35 12 12 12 35 22 44 22 44 22 44 22 44 560 Appendice 401 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 30 3 4 5 6 7 8 9 10 110 170 260 300 280 Rottura Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto interno distaccato, a strizione è di dimensioni 68 mm Appendice 402 Risultati prova Curve carico ± spostamento 350 300 250 200 Macchina S-22-12-4_A LVDT 1 S-22-12-4_A 150 LVDT 2 S-22-12-4_A 100 50 0 0 5 10 15 20 25 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 308,94 dpm = 17,83 dp1 = 10,26 dp2 = - Limite elastico: [kN] Fymedio = 210,71 dymmedio = 5,81 dy1medio = 0,46 dy2medio = 0,8 Limite ultimo: [kN] Fu = 247,15 dum = 19,80 du1 = 13,30 du2 = - Km = 36,17 KLVDT1 = 609,74 KLVDT2 = 366,45 Rigidezze [kN/mm] Appendice 403 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 404 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-22-12-4_B 31/01/2008 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi asimmetrico ; simmetrico 1 2 ;4 16 19 ; 22 10 ; 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 ; 90 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 560 44 22 44 22 90 90 44 22 35 35 70 44 22 90 35 35 340 560 560 340 90 90 90 35 12 12 12 35 22 44 22 44 22 44 22 44 560 Appendice 405 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 18 3 4 5 6 7 8 9 10 130 130 140 250 280 260 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto interno, a strizione è di dimensioni 68 mm Appendice 406 Risultati prova Curve carico ± spostamento 350 300 250 200 Macchina S-22-12-4_B LVDT 1 S-22-12-4_B 150 LVDT 2 S-22-12-4_B 100 50 0 0 5 10 15 20 25 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 298,54 dpm = 16,68 dp1 = 10,52 dp2 = - Limite elastico: [kN] Fymedio = 211,38 dymmedio = 5,5 dy1medio = 0,62 dy2medio = 0,81 Limite ultimo: [kN] Fu = 238,83 dum = 19,30 du1 = 12,80 du2 = - Km = 38,88 KLVDT1 = 458,15 KLVDT2 = 326,6 Rigidezze [kN/mm] Appendice 407 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 408 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: S-22-12-4_C 23/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi asimmetrico ; simmetrico 1 2 ;4 16 19 ; 22 10 ; 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 ; 90 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 560 44 22 44 22 90 90 44 22 35 35 70 44 22 90 35 35 340 560 560 340 90 90 90 35 12 12 12 35 22 44 22 44 22 44 22 44 560 Appendice 409 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 80 3 4 5 6 7 8 9 10 170 190 225 250 270 300 100 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto interno distaccato, a strizione pari a 63,16 mm La larghezza del piatto interno non distaccato, a strizione pari a 64,9 mm La larghezza del foro è pari a 23,1 mm Appendice 410 Risultati prova Curve carico ± spostamento 350 300 250 200 Macchina S-22-12-4_C LVDT 1 S-22-12-4_C 150 LVDT 2 S-22-12-4_C 100 50 0 0 5 10 15 20 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 303,50 dpm = 16,26 dp1 = 7,24 dp2 = 7,24 Limite elastico: [kN] Fymedio = 209,37 dymmedio = 4,92 dy1medio = 0,36 dy2medio = 0,75 Limite ultimo: [kN] Fu = 242,80 dum = 17,80 du1 = 8,40 du2 = 9,50 Km = 42,36 KLVDT1 = 596,62 KLVDT2 = 313,69 Rigidezze [kN/mm] Appendice 411 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 412 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-22-12-4_A 05/12/2007 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico simmetrico 1 2 ;4 16 19 ; 22 10 ; 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 ; 90 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 560 44 22 44 22 90 90 44 22 35 35 70 44 22 90 35 35 340 560 560 340 90 90 90 35 12 12 35 22 44 22 44 22 44 22 44 560 Appendice 413 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 180 218 3 4 5 6 7 8 9 10 226 230 250 260 270 280 290 296 11 12 13 14 15 16 290 300 309 306 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 17 18 19 20 Informazioni prova Note: Spostamento plastico fuori piano per ogni piatto pari a 11 mm Appendice 414 Risultati prova Curve carico ± spostamento 350 300 250 200 Macchina U-22-12-4_A LVDT 1 U-22-12-4_A 150 LVDT 2 U-22-12-4_A 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 308,94 dpm = 27,77 dp1 = 13,93 dp2 = 17,40 Limite elastico: [kN] Fymedio = 201,34 dymmedio = 6,16 dy1medio = 0,5 dy2medio = 1,2 Limite ultimo: [kN] Fu = 247,15 dum = 30,30 du1 = 17,50 du2 = 19,70 Km = 34,26 KLVDT1 = 777,58 KLVDT2 = 220,89 Rigidezze [kN/mm] Appendice 415 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 416 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-22-12-4_B 21/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico simmetrico 1 2 ;4 16 19 ; 22 10 ; 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 ; 90 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 560 44 22 44 22 90 90 44 22 35 35 70 44 22 90 35 35 340 560 560 340 90 90 90 35 12 12 35 22 44 22 44 22 44 22 44 560 Appendice 417 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 50 3 4 5 6 7 8 9 10 110 160 200 230 250 265 294 300 11 12 13 14 15 16 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto distaccato, a strizione è di dimensioni 64 mm La larghezza del piatto non distaccato, a strizione è di dimensioni 63,8 mm La larghezza del foro è pari a 23,68 mm Appendice 418 Risultati prova Curve carico ± spostamento 350 300 250 200 Macchina U-22-12-4_B LVDT 1 U-22-12-4_B 150 LVDT 2 U-22-12-4_B 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 303,59 dpm = 26,06 dp1 = 16,84 dp2 = 9,48 Limite elastico: [kN] Fymedio = 200,68 dymmedio = 5,23 dy1medio = 1,22 dy2medio = 0,91 Limite ultimo: [kN] Fu = 242,87 dum = 28,10 du1 = 19,90 du2 = 10,90 Km = 40,51 KLVDT1 = 386,12 KLVDT2 = 326,64 Rigidezze [kN/mm] Appendice 419 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 420 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: U-22-12-4_C 21/01/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico simmetrico 1 2 ;4 16 19 ; 22 10 ; 12 60 ; 70 90 30 ; 35 45 ; 90 118 140 175 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino 560 44 22 44 22 90 90 44 22 35 35 70 44 22 90 35 35 340 560 560 340 90 90 90 35 12 12 35 22 44 22 44 22 44 22 44 560 Appendice 421 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 50 110 3 4 5 6 7 8 9 10 175 200 230 250 280 290 300 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto distaccato, a strizione è di dimensioni 64,2 mm La larghezza del piatto non distaccato, a strizione è di dimensioni 65,1 mm La larghezza del foro è pari a 23,13 mm Appendice 422 Risultati prova Curve carico ± spostamento 350 300 250 200 Macchina U-22-12-4_C LVDT 1 U-22-12-4_C 150 LVDT 2 U-22-12-4_C 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 303,66 dpm = 25,54 dp1 = 16,29 dp2 = 14,16 Limite elastico: [kN] Fymedio = 202,69 dymmedio = 5,4 dy1medio = 0,98 dy2medio = 0,78 Limite ultimo: [kN] Fu = 249,93 dum = 27,90 du1 = 19,10 du2 = 16,70 Km = 39,55 KLVDT1 = 370,33 KLVDT2 = 193,03 Rigidezze [kN/mm] Appendice 423 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 424 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: Specimen 1 11/05/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi ; asimmetrico simmetrico ;1 2 ;4 16 19 ; 22 8 ;9 10 60 70 ; 80 30 35 ;40 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino S-1 133,97 40 48,98 150 45,01 44,99 44,99 40 130 150 S-2 145 40 52,5 150 52,5 52,5 52,5 40 145 150 S-3 150 34,91 125,13 90,22 6 19,86 40 30,08 150 S-4 124 52,67 40 218 32,67 40 52,67 30 30 Appendice 425 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 20 3 4 5 6 7 8 9 10 50 Rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del foro è pari a 22,47 mm se misurata orizzontalmente La larghezza del foro è pari a 24,73 mm se misurata in direzione longitudinale Appendice 426 Risultati prova Curve carico ± spostamento 140 120 100 80 60 S-1 LVDT 2 40 S-1 LVDT 1 20 S-1 macchina 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 119,23 dpm = 6,813 dp1 = 5,813 dp2 = 6,36 Limite elastico: [kN] Fymedio = 80,62 dymmedio = 0,465 dy1medio = 0,165 dy2medio = 0,194 Limite ultimo: [kN] Fu = 95,2 dum = 7,581 du1 = 6,93 du2 = 7,427 Km = 173,37 KLVDT1 = 484,84 KLVDT2 = 412,37 Rigidezze [kN/mm] Appendice 427 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 428 Informazioni generali, provino, modalità di prova Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: Specimen 2 11/05/2009 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) 150 Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) Disegno provino ; asimmetrico simmetrico ;1 2 ;4 16 19 ; 22 ;8 9 10 133,97 60 70 ; 80 48,98 44,99 40 30 35 ;40 S-1 45,01 44,99 40 130 150 S-2 145 40 52,5 150 52,5 52,5 52,5 40 145 150 S-3 150 34,91 125,13 90,22 6 19,86 40 30,08 150 S-4 124 52,67 40 218 32,67 40 52,67 30 30 Appendice 429 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 25 3 4 5 6 7 8 9 10 50 80 rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del foro è pari a 22,46 mm se misurata orizzontalmente La larghezza del foro è pari a 23,13 mm se misurata in direzione longitudinale Appendice 430 Risultati prova Curve carico ± spostamento 120 100 80 60 S-2 macchina 40 S-2 LVDT 1 20 S-2 LVDT 2 0 0 1 2 3 4 5 6 Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 100,044 dpm = 4,14 dp1 = 3,936 dp2 = 3,925 Limite elastico: [kN] Fymedio = 80,11 dymmedio = 0,471 dy1medio = 0,257 dy2medio = 0,174 Limite ultimo: [kN] Fu = 80 dum = 4,95 du1 = 4,966 du2 = 4,966 Km = 169,851 KLVDT1 = 311,284 KLVDT2 = 459,7 Rigidezze [kN/mm] Appendice 431 Fotografie significative Meccanismo di collasso ; Taglio chiodi Rifollamento lamiera Trazione lamiera Taglio lamiera Appendice 432 Informazioni generali, provino, modalità di prova S-1 Informazioni generali Etichetta provino: 150 Data prova: 48,98 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi 45,01 133,97 40 44,99 Specimen 3 12/05/2009 44,99 40 asimmetrico 130 ;1 2 16 19 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) ;8 9 145 Larghezza lamiera w (mm) 52,5 60 40 52,5 70 150 Distanza dal bordo a (mm) 30 35 Interasse s (mm) S-2 Disegno provino 52,5 150 ; simmetrico ;4 ; 22 10 ; 80 ;40 52,5 40 145 150 S-3 150 34,91 125,13 90,22 6 19,86 40 30,08 150 S-4 124 52,67 40 218 32,67 40 52,67 30 30 52,67 40 32,67 218 40 52,67 150 Appendice 433 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 25 3 4 5 6 7 8 9 10 50 100 150 80 rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto distaccato, a strizione è di dimensioni 76.2 mm La larghezza del foro è pari a 22.84 mm Appendice 434 Risultati prova Curve carico ± spostamento Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 185,66 dpm = 1,54 dp1 = 0,49 dp2 = 0,125 Limite elastico: [kN] Fymedio = 119,14 dymmedio = 0,528 dy1medio = 0,059 dy2medio = 0,025 Limite ultimo: [kN] Fu = 148,15 dum = 9,495 du1 = 9,925 du2 = 9,9156 Km = 226,136 KLVDT1 = 2509 KLVDT2 = 5920,2 Rigidezze [kN/mm] Appendice 435 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi ; Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera S-1 133,97 40 48,98 150 44,99 Appendice 436 Informazioni generali, provino, modalità di prova 45,01 Informazioni generali Etichetta provino: Data prova: 44,99 40 130 150 S-2 145 40 52,5 150 Informazioni provino Tipo provino: Numero chiodi 52,5 Diametro chiodi I (mm) Spessore lamiera t (mm) Larghezza lamiera w (mm) Distanza dal bordo a (mm) Interasse s (mm) 150 34,91 Specimen 4 11/05/2009 52,5 ; asimmetrico 401 52,5 ;2 145 16 19 8 9 60 ; 70 ;30 35 125,13 ; 54 90,22 S-3 Disegno provino 150 simmetrico ;4 ; 22 ;10 80 40 6 19,86 40 30,08 150 S-4 124 52,67 40 218 32,67 40 52,67 30 30 52,67 40 32,67 218 40 52,67 150 Appendice 437 Elenco fotografie eseguite Numero Carico [ kN ] 1 2 0 25 3 4 5 6 7 8 9 10 50 100 120 140 90 rottura Fotografie provino ± apparato di prova 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Informazioni prova Note: La larghezza del piatto distaccato, a strizione è di dimensioni pari a 61.39 mm La larghezza del piatto non distaccato, a strizione è di dimensioni pari a 62.43 mm La larghezza del foro è pari a 22.20 Appendice 438 Risultati prova Curve carico ± spostamento Parametri significativi Picco: [kN] Fp = 165,24 dpm = 8,994 dp1 = 7,45 dp2 = 12,52 Limite elastico: [kN] Fymedio = 96,42 dymmedio =0,636 dy1medio = 0,34 dy2medio = 0,2815 Limite ultimo: [kN] Fu = 132 dum = 10,07 du1 = 8,59 du2 = 15,32 Km = 151,60 KLVDT1 = 283,58 KLVDT2 = 342,52 Rigidezze [kN/mm] Appendice 439 Fotografie significative Meccanismo di collasso Taglio chiodi Rifollamento lamiera ; Trazione lamiera Taglio lamiera Bibliografia 440 BIBLIOGRAFIA - Al-Emrani M. e Kliger R. (2003), FE analysis of stringer-to-floor-beam connection in riveted railway bridges, ELSEVIER, Journal of Constructional Steel Research, No.59:803-818. - Andreani I., /¶DUWHGHLPHVWLHULLOIDEEUR, Ed. Hoepli, Milano, 1930. - Ballio G., Mazzolani F. M., Strutture in acciaio, Ed. Hoepli, Milano, 1987. - Billington D.P., The tower and the bridge, Princeton University Press, 1983. - Brisi Cesare, Chimica Applicata, 1991. - Cammarano R., ³$QDOLVL H 0RGHOOD]LRQH GL XQLoni chiodate di strutture PHWDOOLFKH VWRULFKH´ Tesi di laurea, Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Università Federico II, Napoli, 2007. - Cook R. J., The Beauty of Railroad Bridges in North America - Then and Now. Golden West Books, California, 1987. - 0 '¶$QLHOOR / )LRULQR ) 3RUWLROL 5 /DQGROIR ³'-III ± Reversible mixed technologies for seismic protection: experimental and numerical activity versus FDOFXODWLRQPRGHOV´, 2007. - EN 1993-1-8, Eurocode 3: Design of steel structures. 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UTET, Torino, 1956. Ringraziamenti 444 RINGRAZIAMENTI Alle persone più care della mia vita, mamma, papà e Simone, che ogni giorno, con il loro affetto ed il loro incitamento, hanno contribuito al compimento dei miei studi, ed in particolare di questo lavoro. A Zia Giusy ed ai miei nonni che non ci sono più, ma che di certo oggi sarebbero contenti ed orgogliosi di vedermi tagliare questo traguardo. Ai miei amici di sempre, Edo, Marco, Pillo, Valerio, Roberto che con la loro allegria mi sono stati sempre vicino. Ai professori Federico Massimo Mazzolani e Raffaele Landolfo, che mi hanno dato la possibilità di dedicarmi ed appassionarmi a questo studio, e di arricchire il mio bagaglio di conoscenze universitarie. $LPLHLFRUUHODWRULJOLLQJHJQHUL0DULR'¶$QLHOORH/XLJL)LRULQRFKHSHUODORUR competenza, disponibilità e gentilezza sono stati per me una guida davvero preziosa. $ *LQD SHU WXWWR O¶DLXWR FKH KR ULFHYXWR GD OHL QHO FRUVR GL TXHVWL DQQL GL università.