WEBINAR: LA FATICA NELLE STRUTTURE IN ACCIAIO – 19 e 20 ottobre 2023

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I WEBINAR NON FINISCONO MAI!

Coloro che hanno seguito il webinar in oggetto possono porre qui domande e richieste di chiarimenti ai Relatori. Grazie!

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uonasera,
ragionando sulla prima lezione, avrei una richiesta.
In questi giorni mi sto occupando di passerelle pedonali sensibili agli effetti dinamici indotti dal camminamento. Per le verifiche di comfort allo SLS la nostra normativa, come pure gli Eurocodici, non fornisce indicazioni utili; vi sono per fortuna modelli di carico appropriati da considerare (Baumann, Setra, BS, ecc…). Rilevo una similitudine fra questi effetti e quelli aeroelastici indotti ad esempio dal vento sulle ciminiere o sugli impalcati dei ponti di grande luce. Quelli citati sono però carichi per il calcolo (convenzionale o di simulazione a seconda dell’approccio che si adotta) di accelerazioni, spostamenti e velocità; dovrei quindi ‘inventarmi’ qualcosa per la fatica. Le forze possono essere calcolate con riferimento al carico di 5 KN/m², ma nel caso in cui le variazioni tensionali indotte dagli effetti dinamici fossero non trascurabili (e secondo me non lo sono se si considera la vita della struttura), avete qualche riferimento valido o documento utile per orientarmi? Grazie.
Ruggero Cervellini

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Buongiorno, la prima lezione è stat molto interessante.
Ieri sono intervenuto e volevo chiarie ulteriormente il mio intervento su due punti.
Tensione nelle saldature: perché EC3 1- 8 (Collegamenti) prevede per le verifiche delle saldature due metodi, il metodo direzionale in cui si considera la sezione di gola nella sua effettiva posizione (dominio ellissoidico) e quello semplificato in cui si valuta la tensione per unità di lunghezza (dominio sferico), mentre per la verifica di fatica EC3 1- 9 (Fatica) considera in pratica il metodo della sezione di gola in posizione ribaltata (sfera mozza) figura 5.1. Facendo parte dello stesso corpo normativo mi pare una contraddizione, nel senso si dovrebbero fare due calcoli differenti uno per verifiche di resistenza usando i primi due metodi e uno per la verifica di fatica…
Presumo perchè per EC3-1-8 si considerano sollecitazioni per stati limite con coefficienti amplificativi dei carichi, e quindi permette con i suoi due metodi di dimensionare i cordoni con dimensioni meno restrittive ( a fronte di carichi amplificati) rispetto al caso delle verifiche di fatica in cui si hanno azioni di progetto non aumentate da coefficneti amplificativi. Chiedevo se è corretta tale interpretazione.
Grazie
Michele Galloni

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RISPOSTA A DOMANDA #15908 – ING. MICHELE GALLONI

Purtroppo non è semplice rispondere al quesito proposto, perché non sono disponibili a tutti i documenti di background dei due gruppi che hanno sviluppato i due Eurocodici in oggetto, EC3-1-8 ed EC3-1-9 e nei quali si sarebbe probabilmente potuto trovare una risposta definitiva. Quella che riportiamo qui sotto è la migliore spiegazione derivata dai pareri di esperti della materia che abbiamo contattato.

La causa principale della differenza tra i criteri proposti per “fillet welds” in EC3-1-8 e in EC3-1-9 è legata alla necessità di considerare adeguatamente l’influenza della direzione delle tensioni agenti sulla resistenza a fatica della saldatura, in particolare per difetti di fatica che possono avere origine dalla radice (“root”) del cordone. A tale proposito, infatti, è possibile osservare che la saldatura a cordone d’angolo è più vulnerabile nei confronti di variazioni di tensione (normali e/o tangenziali) ortogonali all’asse longitudinale della saldatura ed è meno vulnerabile nei confronti di tensioni tangenziali parallele all’asse longitudinale della saldatura, come è possibile dedurre dalle prescrizioni in EC3-1-9:

nel paragrafo 5, in cui si indica come calcolare la variazione di tensione, viene introdotta la differenziazione tra le due direzioni, specificando che sono in generale necessarie due verifiche separate;

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nei prospetti allegati al par. 8 si indica la categoria di dettaglio da utilizzare per le due direzioni (categoria di dettaglio 36 per tensioni normali, nel caso di direzione perpendicolare; categoria di dettaglio 80 per tensioni tangenziali, nel caso di direzione parallela).

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La verifica in EC3-1-8 è, invece, una verifica di resistenza nei confronti del collasso plastico della saldatura, in cui la direzione delle tensioni agenti (perpendicolare vs. parallela all’asse longitudinale) ha un’influenza minore, per quanto non del tutto trascurabile.

In particolare, se si utilizza il metodo semplificato e cautelativo indicato nel paragrafo 4.5.3.3, la direzione delle tensioni agenti non ha, di fatto, alcuna influenza.

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Buongiorno, volevo una spiegazione su dettagli indicati nella EC3-1-9.
In generale tutte le curve di dettaglio riportate in EC3 sono relative a una durata pari a 2×10^6 cicli per tale escursione di tensione di dettaglio
Essendo ricavate da prove sperimentali su tali dettagli queste ovviamente già hanno nel loro valore già insite le caratteristiche della conformazione geometrica e quindi del relativo effetto intaglio. Quindi se si esegue un calcolo con le tensioni nominali (tensioni determinate da calcolo teorico) è sufficiente, una volta ricavato la variazione di tensione, e individuato il dettaglio costruttivo, entrare nella curva e stabilirne la durata. Non è in pratica necessario utilizzare quella che la norma definisce come tensione nominale modificata, che altro non è che la tensione nominale moltiplicata per un coefficiente di intaglio K, detto in EC3 CFC (coeff. di concentrazione delle tensioni), SCF (stress concentration factor).
EC 3 cita infatti al punto 5.3:
3) Nominal stresses should be calculated at the site of potential fatigue initiation. Effects producing stress concentrations at details other than those included in Table 8.1 to Table 8.10 should be accounted for by using a stress concentration factor (SCF) according to 6.3 to give a modified nominal stress.
La traduzione di EC3 in italiano porta ad una interpretazione errata, infatti è:
“Si raccomanda che gli effetti che producono concentrazioni sforzo nei particolari costruttivi oltre a a quelli inclusi nei prospetti siano considerati utilizzando un coefficiente di concentrazione delle tensioni (CFC) in modo da ottenere una tensione nominale modificata..”
laddove “other than” che significa “diversi da” (o ad accezione di) è tradotto con “oltre a”.
Per farla breve chiedo per esempio perchè per il dettaglio Giunto a croce a T , dettaglio 36*, è nelle indicazioni a latere del dettaglio indicato di considerare la tensione nominale modificata, quindi con un fattore di concentrazione dlle tensioni. Secondo me appunto si è in contraddizione col principio iniziale, per esempio nel particolare di dettaglio 36MPa, tale valore è stato determinato proprio perchè la sua configurazione geometrica e quindi il suo intaglio lo portano a durare 2Milioni di cicli con tale escursione di tensione. Quindi se eseguo un calcolo teorico manuale per tale dettaglio non capisco perchè poi dovrei aggiungere alle tensioni nominali calcolate un ulteriore k per ottenere le tensioni modificate.
La mia considerazione trova conferma nel testo edito da ECCS, Fatigue Design of Steel and Composite Structure, che negli esempi che riporta utilizza tensioni nominali per dettagli riconducibili a quelli dei prospetti senza utilizzare fattori di concentrazione delle tensioni.
Grazie e scusate la prolissità ma cercavo di essere il più chiaro possibile.
Michele Galloni

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RISPOSTA A DOMANDA #15909 – ING. MICHELE GALLONI

Risponde il dott. Pietro Foti

In merito al commento del collega, come viene giustamente sottolineato, tutti gli effetti di intensificazione delle tensioni dovute alla saldatura o comunque alla macrogeometria dei dettagli listati sono già considerati nel definire la classe di resistenza dei dettagli.

Nel caso del dettaglio 2 di Tabella 8.5, va notato che si fa riferimento a pannelli flessibili. In tal caso la normativa suggerisce appunto di considerare:
• per la classe di resistenza a fatica del dettaglio, i valori del dettaglio 1 della stessa tabella 8.5;
• per la determinazione delle tensioni, tramite le quali effettuare la verifica, l’approccio delle tensioni nominali modificate.

L’uso delle tensioni nominali modificate, in tal caso, è quindi da attribuirsi proprio ai pannelli flessibili.

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iusto per fare un esempio esplicativo, possiamo avere una situazione simile sia a quella del dettaglio 1) che del 2) andando a saldare due travi a doppio T su una colonna anch’essa a doppio T, alla quale le travi trasmettono momento:

• Se prevediamo per tale dettaglio delle piastre di continuità, possiamo considerare il tutto come riferibile al dettaglio 1) senza dover ricorrere alle tensioni nominali modificate;
• Se invece non prevediamo delle piastre di continuità, ovviamente avremo un andamento delle tensioni differente dal caso precedente. Tale andamento diverso viene appunto tenuto in conto tramite le tensioni nominali modificate.

Abbiamo derivato tale spiegazione anche facendo riferimento alla nuova versione dell’Eurocodice che riporta qualche nota in più relativamente al dettaglio 1) e 2) di tabella 8.5 dell’eurocodice attualmente in vigore.

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Buonasera,
vorrei un chiarimento riguardo l’esempio della ciminiera: è stato preso in considerazione il primo modo di vibrare e sono state fatte verifiche nelle sezioni più prossime alla base (deformata a mensola). E’ stato fatto un cenno a come il 2nd modo possa influire sulle verifiche dei collegamenti superiori (deformata ad S tipica dell’oscillatore semplice, immagino).

Vorrei porre, in generale, il problema dell’esperienza necessaria per individuare a priori i dettagli da sottoporre a verifica a fatica. Nel caso specifico della ciminiera può aiutare la valutazione delle masse partecipanti?

Grazie
Roberto Castelluccio

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Buongiorno,
mi chiedevo per un ponte esistente quale sia il metodo migliore per determinare la vita residua a fatica dello stesso.
Mi chiedevo inoltre una volta stimata la vita residua a fatica del ponte, superato in termini temporali il periodo così calcolato come ci si deve comportare nel caso in cui venisse rieseguita nuovamente la verifica a fatica al termine della vita residua prevista.
Maurizio Sessa

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ISPOSTA A DOMANDA #15914 – ING. MAURIZIO SESSA

Per determinare la vita residua di una struttura si può consultare la pubblicazione (scaricabile dal web):

Assessment of Existing Steel Structures: Recommendations for Estimation of Remaining Fatigue Life

B. Kühn, M. Lukić, A. Nussbaumer, H.-P. Günther, R. Helmerich, S. Herion, M.H. Kolstein, S. Walbridge, B. Androic, O. Dijkstra, Ö. Bucak

Prepared under the JRC – ECCS cooperation agreement for the evolution of Eurocode 3 (programme of CEN / TC 250).

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Buonasera
1) Per quale motivo per carroponti con portata superiore a 20 ton sono sconsigliate vie di corsa con travi a cassone;
2) Il motivo per cui i rinforzi trasversali delle anime delle travi non devono essere saldati con la flangia inferiore.
Giuseppe Camporeale