Bulloni precaricati EN 14399 e Annessi Nazionali
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Bulloni precaricati EN 14399 e Annessi Nazionali
L’applicabilità degli Annessi nazionali agli Eurocodici è sempre e solo limitata allo Stato di emissione o c’é una qualche possibilità di utilizzo più estesa? Ad esempio gli Annessi di Germania e Francia prevedono un precarico ridotto per la bulloneria strutturale che sarebbe spesso interessante poter applicare più in generale.
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Re: Bulloni precaricati EN 14399 e Annessi Nazionali
Da un punto di vista “giuridico”, io credo che in Italia si possano applicare gli Eurocodici solo con gli Annessi Nazionali italiani. Però vediamo di esaminare il problema specifico.
Per cercare di rispondere alla domanda, facciamo un esame delle prescrizioni normative, europee e italiane, disponibili.
Cominciamo dagli Eurocodici, e cioè dall’Eurocodice 3 parte 1-8 (EC3-1-8).
L’ EC3-1-8, al §3.1.2(1) dice:
“I bulloni precaricati possono essere utilizzati solo per gli assemblaggi di bulloni di classe 8.8 e 10.9 conformi ai requisiti forniti nelle norme di riferimento nel punto 1.2.4: Gruppo 4 per Bullonature Strutturali ad Alta Resistenza con precarico mediante serraggio controllato in conformità ai requisiti delle norme di riferimento di cui nel punto 1.2.7: Gruppo 7”.
L’EC3-1-8, al §1.2.4, dice che la norma di riferimento per i bulloni ad alta resistenza è la EN 14399.
L’EC3-1-8, al §1.2.7, dice che la norma di riferimento per l’impiego dei bulloni ad alta resistenza EN 14399, e quindi anche per la determinazione della forza di pretrazione, è la EN 1090-2.
La EN 1090-2, al §8.5.1, prescrive che la forza di pretrazione da applicare ai bulloni deve essere:
F-p.C = 0,7xf-ubxA-s.
Però, sempre nello stesso paragrafo, la norma consente delle possibili deroghe al valore di precarico prescritto:
“Questo livello di precarico deve essere utilizzato per tutte le connessioni precaricate che lavorano ad attrito e per tutte le altre connessioni precaricate, a meno che non venga specificato un livello inferiore di precarico. In quest’ultimo caso, dovranno inoltre essere specificati gli assiemi vite-dado-rondella, il metodo di serraggio, i parametri di serraggio e i requisiti di ispezione”.
E, a chiarire a cosa serve il precarico, nella nota successiva a quanto riportato sopra, la EN 1090-2 spiega:
“Il precarico può essere usato nelle connessioni ad attrito, nelle connessioni sismiche, per la resistenza a fatica, per scopi di costruzione, o come una misura legata alla qualità (ad es., per migliorare la durabilità)”.
Quindi, si potrebbe interpretare: se la forza di pretrazione è direttamente responsabile della resistenza di una connessione (cioè se si tratta di connessioni ad attrito), allora la forza di pretrazione dovrebbe essere quella prescritta dalla EN 1090-2. Se invece la forza di pretrazione non è legata a valori specifici di resistenza della connessione, ma riguarda altri aspetti (miglioramento del comportamento a fatica, del comportamento sotto sisma, della durabilità, limitazione dei cedimenti anelastici, etc.) allora, se opportunamente dimostrato, si possono accettare valori diversi (più bassi) della pretrazione.
Cosa dicono le NTC2018?
Al §4.2 è detto: “I requisiti per l’esecuzione di strutture di acciaio, al fine di assicurare un adeguato livello di resistenza meccanica e stabilità, di efficienza e di durata, devono essere conformi alle UNI EN 1090-2:2011, “Esecuzione di strutture di acciaio e di alluminio – Parte 2: Requisiti tecnici per strutture di acciaio”, per quanto non in contrasto con le presenti norme”.
Quindi va seguita la EN 1090-2 per tutti i suoi aspetti.
Circa i bulloni precaricati, al §11.3.4.6.2 viene detto: “Agli assiemi Vite/Dado/Rondella impiegati nelle giunzioni ‘Precaricate’ si applica quanto specificato al punto A del § 11.1 in conformità alla norma europea armonizzata UNI EN 14399-1”.
Circa la forza di pretrazione da generare con opportuna coppia di serraggio, le NTC2018 al §4.2.8.1.1 affermano:
“Nelle unioni con bulloni ad alta resistenza delle classi 8.8 e 10.9, precaricati con serraggio controllato, per giunzioni ad attrito, le viti, i dadi e le rondelle devono essere forniti dal medesimo produttore. Il momento di serraggio M per tali unioni è pari a:
M = k x d x F-p,C = k x d x 0,7x⋅A-res x f-tbk [4.2.61]”
Quindi viene imposta la stessa forza di pretrazione prescritta dalla EN 1090-2, al §8.5.1.
Gli Annessi Nazionali (DECRETO 31 luglio 2012 “Approvazione delle Appendici nazionali recanti i parametri tecnici per l’applicazione degli Eurocodici”) riportano una nota riferita al §3.4.2(1) dell’EC3-1-8 “Connessioni a trazione”, che suona così:
“(1) Si raccomanda che le connessioni bullonate a trazione siano progettate in base a uno dei seguenti metodi:
a) Categoria D: Connessioni non-precaricate
[omissis]
b) Categoria E: Connessioni precaricate
Si raccomanda che in questa categoria si utilizzino bulloni precaricati di classe 8.8 e 10.9 con serraggio controllato conformemente al Gruppo 7 delle norme di riferimento di cui al punto 1.2.7”. Ricordiamo che al punto 1.2.7 si fa riferimento alla EN 1090-2.
La nota degli Annessi Nazionali circa il §3.4.2(1) dell’EC3-1-8 è la seguente:
“Quando il precarico non è esplicitamente considerato per la resistenza ad attrito, ma è richiesto ai fini della esecuzione o come requisito di qualità, il livello di precarico da applicare deve essere conforme alle indicazioni della EN 1090-2 par. 8.3″.
E cosa dice il §8.3 della EN 1090-2? Si intitola:”Serraggio dei bulloni non precaricati”, e lì si prescrive, per i bulloni non precaricati appunto, di chiudere il bullone portandolo alla condizione “snug-tight”,senza controllo della coppia di serraggio applicata (e quindi della pretrazione raggiunta). Qundi parlare di “livello di precarico da applicare” non pare corretto, trattandosi di un metodo che non controlla tale livello.
Quindi ricapitolando:
– Nel caso di connessioni calcolate ad attrito, le NTC2018 prescrivono di usare i bulloni alta resistenza EN 14399 e di indurre una forza di pretrazione pari al 70% della forza di rottura, in completo accordo con quanto dicono l’EC3-1-8 e la EN 1090-2.
– Nel caso invece di connessioni dove si vuole applicare una certa forza di pretrazione non per far funzionare ad attrito la connessione ma per altri scopi (durabilità, fatica, sito sismico, etc.), allora la EN 1090-2 ammette di poter usare forze di pretrazione ridotte, ma non dà valori specifici. Le NTC2018 invece, mediante gli Annessi nazionali, prescrivono la chiusura alla condizione “snug-tight di tali bulloni, senza controllo della pretrazione generata. Allora ci si potrebbe domandare: se non controllo la pretrazione e non la induco in quantità apprezzabile e tratto quindi i bulloni come bulloni per unioni non precaricate, perchè devo usare bulloni EN 14399, adatti al precarico? Potrei usare tranquillamente bulloni EN 15048 non adatti al precarico, e comunque, interpretando alla lettera la nota degli Annessi Nazionali, non ci sarebbe differenza tra una unione non presollecitata ed una presollecitata solo per ragioni di durabilità. Alla luce di quanto appena detto, si potrebbe supporre che la nota sia venuta fuori poco precisa, e che l’intenzione del normatore fosse, tutto sommato, quella espressa dalla EN 1090-2, cioè: nei casi in cui si vuole una pretrazione solo per la durabilità (fatica, etc.) si può serrare a valori più bassi, da specificare. E per questo, posso immaginare, che alcuni Annessi Nazionali (non italiani) consentono valori di coppie di serraggio (e conseguente pretrazione) più bassi.
Benedetto Cordova
Per cercare di rispondere alla domanda, facciamo un esame delle prescrizioni normative, europee e italiane, disponibili.
Cominciamo dagli Eurocodici, e cioè dall’Eurocodice 3 parte 1-8 (EC3-1-8).
L’ EC3-1-8, al §3.1.2(1) dice:
“I bulloni precaricati possono essere utilizzati solo per gli assemblaggi di bulloni di classe 8.8 e 10.9 conformi ai requisiti forniti nelle norme di riferimento nel punto 1.2.4: Gruppo 4 per Bullonature Strutturali ad Alta Resistenza con precarico mediante serraggio controllato in conformità ai requisiti delle norme di riferimento di cui nel punto 1.2.7: Gruppo 7”.
L’EC3-1-8, al §1.2.4, dice che la norma di riferimento per i bulloni ad alta resistenza è la EN 14399.
L’EC3-1-8, al §1.2.7, dice che la norma di riferimento per l’impiego dei bulloni ad alta resistenza EN 14399, e quindi anche per la determinazione della forza di pretrazione, è la EN 1090-2.
La EN 1090-2, al §8.5.1, prescrive che la forza di pretrazione da applicare ai bulloni deve essere:
F-p.C = 0,7xf-ubxA-s.
Però, sempre nello stesso paragrafo, la norma consente delle possibili deroghe al valore di precarico prescritto:
“Questo livello di precarico deve essere utilizzato per tutte le connessioni precaricate che lavorano ad attrito e per tutte le altre connessioni precaricate, a meno che non venga specificato un livello inferiore di precarico. In quest’ultimo caso, dovranno inoltre essere specificati gli assiemi vite-dado-rondella, il metodo di serraggio, i parametri di serraggio e i requisiti di ispezione”.
E, a chiarire a cosa serve il precarico, nella nota successiva a quanto riportato sopra, la EN 1090-2 spiega:
“Il precarico può essere usato nelle connessioni ad attrito, nelle connessioni sismiche, per la resistenza a fatica, per scopi di costruzione, o come una misura legata alla qualità (ad es., per migliorare la durabilità)”.
Quindi, si potrebbe interpretare: se la forza di pretrazione è direttamente responsabile della resistenza di una connessione (cioè se si tratta di connessioni ad attrito), allora la forza di pretrazione dovrebbe essere quella prescritta dalla EN 1090-2. Se invece la forza di pretrazione non è legata a valori specifici di resistenza della connessione, ma riguarda altri aspetti (miglioramento del comportamento a fatica, del comportamento sotto sisma, della durabilità, limitazione dei cedimenti anelastici, etc.) allora, se opportunamente dimostrato, si possono accettare valori diversi (più bassi) della pretrazione.
Cosa dicono le NTC2018?
Al §4.2 è detto: “I requisiti per l’esecuzione di strutture di acciaio, al fine di assicurare un adeguato livello di resistenza meccanica e stabilità, di efficienza e di durata, devono essere conformi alle UNI EN 1090-2:2011, “Esecuzione di strutture di acciaio e di alluminio – Parte 2: Requisiti tecnici per strutture di acciaio”, per quanto non in contrasto con le presenti norme”.
Quindi va seguita la EN 1090-2 per tutti i suoi aspetti.
Circa i bulloni precaricati, al §11.3.4.6.2 viene detto: “Agli assiemi Vite/Dado/Rondella impiegati nelle giunzioni ‘Precaricate’ si applica quanto specificato al punto A del § 11.1 in conformità alla norma europea armonizzata UNI EN 14399-1”.
Circa la forza di pretrazione da generare con opportuna coppia di serraggio, le NTC2018 al §4.2.8.1.1 affermano:
“Nelle unioni con bulloni ad alta resistenza delle classi 8.8 e 10.9, precaricati con serraggio controllato, per giunzioni ad attrito, le viti, i dadi e le rondelle devono essere forniti dal medesimo produttore. Il momento di serraggio M per tali unioni è pari a:
M = k x d x F-p,C = k x d x 0,7x⋅A-res x f-tbk [4.2.61]”
Quindi viene imposta la stessa forza di pretrazione prescritta dalla EN 1090-2, al §8.5.1.
Gli Annessi Nazionali (DECRETO 31 luglio 2012 “Approvazione delle Appendici nazionali recanti i parametri tecnici per l’applicazione degli Eurocodici”) riportano una nota riferita al §3.4.2(1) dell’EC3-1-8 “Connessioni a trazione”, che suona così:
“(1) Si raccomanda che le connessioni bullonate a trazione siano progettate in base a uno dei seguenti metodi:
a) Categoria D: Connessioni non-precaricate
[omissis]
b) Categoria E: Connessioni precaricate
Si raccomanda che in questa categoria si utilizzino bulloni precaricati di classe 8.8 e 10.9 con serraggio controllato conformemente al Gruppo 7 delle norme di riferimento di cui al punto 1.2.7”. Ricordiamo che al punto 1.2.7 si fa riferimento alla EN 1090-2.
La nota degli Annessi Nazionali circa il §3.4.2(1) dell’EC3-1-8 è la seguente:
“Quando il precarico non è esplicitamente considerato per la resistenza ad attrito, ma è richiesto ai fini della esecuzione o come requisito di qualità, il livello di precarico da applicare deve essere conforme alle indicazioni della EN 1090-2 par. 8.3″.
E cosa dice il §8.3 della EN 1090-2? Si intitola:”Serraggio dei bulloni non precaricati”, e lì si prescrive, per i bulloni non precaricati appunto, di chiudere il bullone portandolo alla condizione “snug-tight”,senza controllo della coppia di serraggio applicata (e quindi della pretrazione raggiunta). Qundi parlare di “livello di precarico da applicare” non pare corretto, trattandosi di un metodo che non controlla tale livello.
Quindi ricapitolando:
– Nel caso di connessioni calcolate ad attrito, le NTC2018 prescrivono di usare i bulloni alta resistenza EN 14399 e di indurre una forza di pretrazione pari al 70% della forza di rottura, in completo accordo con quanto dicono l’EC3-1-8 e la EN 1090-2.
– Nel caso invece di connessioni dove si vuole applicare una certa forza di pretrazione non per far funzionare ad attrito la connessione ma per altri scopi (durabilità, fatica, sito sismico, etc.), allora la EN 1090-2 ammette di poter usare forze di pretrazione ridotte, ma non dà valori specifici. Le NTC2018 invece, mediante gli Annessi nazionali, prescrivono la chiusura alla condizione “snug-tight di tali bulloni, senza controllo della pretrazione generata. Allora ci si potrebbe domandare: se non controllo la pretrazione e non la induco in quantità apprezzabile e tratto quindi i bulloni come bulloni per unioni non precaricate, perchè devo usare bulloni EN 14399, adatti al precarico? Potrei usare tranquillamente bulloni EN 15048 non adatti al precarico, e comunque, interpretando alla lettera la nota degli Annessi Nazionali, non ci sarebbe differenza tra una unione non presollecitata ed una presollecitata solo per ragioni di durabilità. Alla luce di quanto appena detto, si potrebbe supporre che la nota sia venuta fuori poco precisa, e che l’intenzione del normatore fosse, tutto sommato, quella espressa dalla EN 1090-2, cioè: nei casi in cui si vuole una pretrazione solo per la durabilità (fatica, etc.) si può serrare a valori più bassi, da specificare. E per questo, posso immaginare, che alcuni Annessi Nazionali (non italiani) consentono valori di coppie di serraggio (e conseguente pretrazione) più bassi.
Benedetto Cordova