L’assemblaggio degli elementi metallici può avvenire per chiodatura,
rivettatura, bullonatura e saldatura. Vediamo nello specifico queste singole
tecniche con le loro caratteristiche.
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| Travi d’acciaio unite tramite rivettatura (foto di 2427999 – Fonte: pixabay.com) |
Tecniche di unione: quali sono?
Un problema fondamentale delle costruzioni con struttura portante in
acciaio è quello del collegamento tra i vari
elementi strutturali. La scelta del tipo di collegamento più corretto
per ciascun caso è un’operazione molto importante, che richiede conoscenza e
competenza nella scelta della soluzione migliore. Per quanto riguarda gli
elementi strutturali metallici possiamo avere le seguenti tecniche di unione:
- CHIODATURA;
- BULLONATURA;
- RIVETTATURA;
- SALDATURA.
La Chiodatura
L’unione mediante chiodatura consiste nell’introduzione, attraverso fori
praticati negli elementi da unire, di cilindri metallici (chiodi) provvisti a
un loro estremo di una testa, e nella successiva deformazione della porzione
di gambo fuoriuscente dai fori, in modo da impedirne lo sfilamento.
A seconda delle caratteristiche e delle dimensioni degli elementi da unire, i
chiodi possono essere realizzati con materiali diversi (acciaio dolce, rame,
alluminio, etc.) e la chiodatura può avvenire a caldo o a freddo. Nel
primo caso, il chiodo riscaldato al “color rosso” viene introdotto nel foro e
ribadito in modo tale che esso si dilati all’interno. La lunghezza del gambo
deve consentire il completo riempimento del foro e la formazione di una testa
uguale a quella esistente.
Il successivo raffreddamento comporta tensioni di ritiro che aumentano
fortemente l’aderenza delle teste alle superfici collegate, ma
riducono nel contempo il collegamento all’interno del foro. La chiodatura a
freddo comporta invece la deformazione del gambo per via meccanica.
L’efficacia della chiodatura dipende dal numero dei chiodi, dalla loro sezione
e dalla disposizione geometrica dei fori. La chiodatura, infatti, come la
bullonatura, prevede la formazione di fori che, oltre a indebolire gli
elementi da unire, alterano la distribuzione degli sforzi all’interno dal
materiale.
La Rivettatura
Un altro sistema per unire gli elementi metallici è la rivettatura. Si
tratta di una tecnica di unione molto usata per i lamierini d’acciaio. Il
rivetto è un chiodo di allumino, rame, acciaio dolce, etc. di forma
particolare il cui gambo viene deformato a freddo mediante un attrezzo detto
rivettatrice. I chiodi di più comune impiego sono:
- chiodi a testa tonda stretta,
- chiodi a testa svasata piana,
- chiodi a testa svasata con calotta.
La Bullonatura
A differenza delle altre tecniche di unione, che realizzano
collegamenti definitivi, la bullonatura consente l’eventuale separazione delle
parti assemblate, ideale per il riuso e riciclo applicate nell’edilizia
sostenibile. Si tratta di una tecnica di unione semplice e pratica,
agevolmente realizzabile in opera, spesso usata in cantiere per collegamenti
provvisori di elementi destinati a successive modalità di fissaggio. Essa si
presta anche molto bene per il collegamento di elementi non suscettibili di
altra forma di unione, come ad esempio i metalli non saldabili.
L’organo di collegamento è il bullone, costituito di una vite e di un
dado, che viene avvitato all’estremità filettata della vite. Il collegamento
avviene praticando nei pezzi da unire un foro di diametro leggermente
superiore a quello del gambo della vite. Il serraggio del dado determina uno
sforzo di trazione del gambo, che si traduce in una reciproca compressione e
nella unione degli elementi a contatto. Esistono numerosissimi tipi di bulloni
di dimensioni e caratteristiche adatte per ogni necessità di assemblaggio,
realizzati in acciaio normale e in acciaio ad alta resistenza.
Principali tipi di bulloni
La bullonatura viene distinta in due categorie di unione: unione con
bulloni normali e unione per attrito. Come abbiamo visto esistono diversi tipi
di bulloni in base alle caratteristiche e al tipo di elementi da unire.
Nello specifico possiamo avere i seguenti tipi:
- Viti a testa esagonale con gambo parzialmente filettato: dado esagonale;
- Viti e bulloni a testa quadra con dado esagonale;
- Viti e bulloni a testa quadra larga con dado quadro;
- Viti e bulloni a testa tonda stretta e nasello con dado esagonale;
- Viti e bulloni a testa tonda larga e quadro sottotesta con dado quadro;
- Bulloni a testa tonda larga e quadro sottotesta con dado esagonale;
- Viti e bulloni a testa svasata stretta piana e nasello con dado esagonale;
- Viti e bulloni a testa svasata stretta con calotta e nasello con dado
esagonale; - Viti e bulloni a testa svasata larga e quadra sottotesta con dado quadro;
- Bulloni a gambo da saldare con dado esagonale.
La saldatura
Per saldatira si intende il processo mediante il quale si realizza l’unione di
elementi metallici impiegando l’azione del calore, prodotto con vari sistemi,
con o senza apporto di materiale. La saldatura è il metodo di unione tra
elementi metallici più utilizzato in edilizia.
La saldatura è in grado di unire gli elementi in maniera efficace, a
condizione che sia eseguita da personale esperto e secondo precise regole, in
modo da evitare che le parti saldate costituiscano elemento di minore
resistenza e che le forti sollecitazioni termiche indotte sviluppino
pericolose tensioni interne durante il raffreddamento.Le tecniche di saldatura
più comuni sono:
- saldatura per fusione
- saldatura a pressione
- brasatura.
Saldatura per fusione o autogena
La saldatura viene ottenuta portando alla temperatura di fusione i
lembi delle parti da unire e aggiungendo tra essi il
metallo di apporto allo stato fuso, in modo da realizzare appositi
cordoni di saldatura: in determinati casi, l’unione viene anche
realizzata senza metallo di apporto. A seconda del metodo impiegato per
portare a fusione le parti si avranno:
- saldatura ossiacetilenica: se il riscaldamento è ottenuto mediante la
fiamma prodotta dalla combustione di acetilene e ossigeno in particolari
cannelli. E’ possibile impiegare anche la fiamma ossidrica, prodotta
da combustione di idrogeno e ossigeno, raggiungendo temperature
inferiori. - saldatura ad arco: se il riscaldamento è prodotto per via elettrica
dall’arco voltaico che scocca tra un elettrodo e il materiale da saldare.
Saldatura a pressione
La saldatura a pressione è una tecnica che non prevede apporto di
materiale. Mediante attrezzature particolari, le zone da unire vengono
portate allo stato pastoso per effetto del calore prodotto dal passaggio
di una corrente elettrica e vengono collegate esercitando una pressione
localizzata.
Brasatura
La brasatura comporta il collegamento mediante apporto di un
materiale a più basso punto di fusione rispetto a quello degli elementi da
unire.
A seconda della natura del materiale usato e della temperatura necessaria
per portarlo a fusione, si avranno:
- brasatura dolce: nella quale si impiegano leghe di stagno e
piombo o stagno e argento; - brasatura forte: nella quale si opera con leghe di
argento.rame-zinco o argento-rame-zinco-cadmio.
La brasatura avviene riscaldando le parti da unire a una temperatura
sufficiente a produrre la fusione del materiale di apporto; le superfici
vanno trattate, prima del collegamento, con particolari prodotti
deossidanti in pasta.
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