Author Topic: E’ POSSIBILE VERIFICARE UN GIUNTO DI ACCIAIO CON UNA SIMULAZIONE MECCANICA?  (Read 6269 times)

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Offline Betoniera

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Volevo chiedere un parere ai colleghi sul metodo di calcolo dei giunti di acciaio
Normalmente si utilizza il metodo tradizionale con un sacco di verifiche sia sulla geometria, sia sulle tensioni. Qualche difficoltà poi si incontra sulle piastre di rinforzo dove vengono effettuate grosse esemplificazioni .
Siccome la modellazione meccanica ha fatto passi da gigante in questi ultimi anni, consentendo in modo relativamente semplice, di simulare l’intero giunto.
A questo punto ci si chiede se vale la pena di continuare ad utilizzare il vecchio metodo tradizionale, perché la modellazione meccanica ha l’indubbio vantaggio di essere assolutamente generale e valida per qualsiasi tipo di giunto comunque complesso e comunque disposto nello spazio. Ma questo modo di operare, seppure complesso è affidabile o scappa qualcosa?. Ci fornisce tutte le informazioni?. Può sostituire in il metodo tradizionale?

Per fissare le idee esaminiamo il giunto di base di una colonna



La prima immagine visualizza la piastra di base da verificare
La seconda immagine evidenza il calcolo tradizionale da cui si ricava:

Calcolo Tradizionale
N = 67499 kg
My  = 887 kgm
T =  12439 kg
 Senza entrare nel dettaglio otteniamo:
Piastra tutta compressa
sigmac = 19 kg/cm2
sigma f = -233 kg/cm2 (compressione)
A questo punto per, per sapere se gli spessori vanno bene esamino , con qualche esemplificazione, i settori della piastra e li verifico.

Se noi facciamo, invece una simulazione meccanica (vedi figura 3 e 4) otteniamo informazioni molto più dettagiate:

Simulazione meccanica
Otteniamo  l’andamento delle sigma in forma di mappa.
Riusciamo a scorgere i punti di concentrazione di sforzo. Nel nostro caso otteniamo un punto in corrispondenza dell’incrocio dei piatti di rinforzo, con tensione di 1881 kg/cm2.
Riusciamo a determinare anche la deformata del pezzo che col calcolo tradizionale non c’è.

Confronto tra le due verifiche
Indubbiamente  la simulazione meccanica è molto più dettagliata della verifica tradizionale. Abbiamo la mappa delle tensioni, sia sulla colonna, sia sulla piastra di base, sia sui piatti di rinforzo. Abbiamo gli sforzi di superficie e membranali. Abbiamo la deformata.
Sembrerebbe, quindi , che questo tipo di simulazione di maggiore dettaglio possa sostituire il metodo di calcolo tradizionale.
Pero si nota che la tensione fornita dalla simulazione meccanica è quella di Von Mises e non quella di De saint venanat a cui siamo abituati. Poi le tensioni complessive sui tirafondi sono di difficile interpretazione. Inoltre, con concentrazioni di sforzo su piccole aree, vanno sicuramente ampliati i limiti di ammissibilità (come si fa per il rifollamento) altrimenti il metodo diventa troppo penalizzante.
Poi c’è il problema della normativa: E’ consentito dalla normativa sostituire le verifiche di norma con la simulazione meccanica?
A questo punto sorge il dubbio: La simulazione meccanica può sostituire la verifica tradizionale?.
Voi cosa ne pensate?



« Last Edit: 03 February , 2010, 12:26:21 PM by Betoniera »

Offline afazio

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Volevo chiedere un parere ai colleghi sul metodo di calcolo dei giunti di acciaio
Normalmente si utilizza il metodo tradizionale con un sacco di verifiche sia sulla geometria, sia sulle tensioni. Qualche difficoltà poi si incontra sulle piastre di rinforzo dove vengono effettuate grosse esemplificazioni .
Siccome la modellazione meccanica ha fatto passi da gigante in questi ultimi anni, consentendo in modo relativamente semplice, di simulare l’intero giunto.
A questo punto ci si chiede se vale la pena di continuare ad utilizzare il vecchio metodo tradizionale, perché la modellazione meccanica ha l’indubbio vantaggio di essere assolutamente generale e valida per qualsiasi tipo di giunto comunque complesso e comunque disposto nello spazio. Ma questo modo di operare, seppure complesso è affidabile o scappa qualcosa?. Ci fornisce tutte le informazioni?. Può sostituire in il metodo tradizionale?

Per fissare le idee esaminiamo il giunto di base di una colonna

[IMG=http://img203.imageshack.us/img203/8634/simulazione.jpg]http://[/img]



La prima immagine visualizza la piastra di base da verificare
La seconda immagine evidenza il calcolo tradizionale da cui si ricava:

Calcolo Tradizionale
N = 67499 kg
My  = 887 kgm
T =  12439 kg
 Senza entrare nel dettaglio otteniamo:
Piastra tutta compressa
sigmac = 19 kg/cm2
sigma f = -233 kg/cm2 (compressione)
A questo punto per, per sapere se gli spessori vanno bene esamino , con qualche esemplificazione, i settori della piastra e li verifico.

Se noi facciamo, invece una simulazione meccanica (vedi figura 3 e 4) otteniamo informazioni molto più dettagiate:

Simulazione meccanica
Otteniamo  l’andamento delle sigma in forma di mappa.
Riusciamo a scorgere i punti di concentrazione di sforzo. Nel nostro caso otteniamo un punto in corrispondenza dell’incrocio dei piatti di rinforzo, con tensione di 1881 kg/cm2.
Riusciamo a determinare anche la deformata del pezzo che col calcolo tradizionale non c’è.

Confronto tra le due verifiche
Indubbiamente  la simulazione meccanica è molto più dettagliata della verifica tradizionale. Abbiamo la mappa delle tensioni, sia sulla colonna, sia sulla piastra di base, sia sui piatti di rinforzo. Abbiamo gli sforzi di superficie e membranali. Abbiamo la deformata.
Sembrerebbe, quindi , che questo tipo di simulazione di maggiore dettaglio possa sostituire il metodo di calcolo tradizionale.
Pero si nota che la tensione fornita dalla simulazione meccanica è quella di Von Mises e non quella di De saint venanat a cui siamo abituati. Poi le tensioni complessive sui tirafondi sono di difficile interpretazione. Inoltre, con concentrazioni di sforzo su piccole aree, vanno sicuramente ampliati i limiti di ammissibilità (come si fa per il rifollamento) altrimenti il metodo diventa troppo penalizzante.
Poi c’è il problema della normativa: E’ consentito dalla normativa sostituire le verifiche di norma con la simulazione meccanica?
A questo punto sorge il dubbio: La simulazione meccanica può sostituire la verifica tradizionale?.
Voi cosa ne pensate?


Io l'ho fatto almeno in un paio di occasioni per giunti abbastanza complessi in cui era oltremodo arduo riuscire a tirare fuori qualche schema semplice da sottoporre a veriifica tradizionale.

vedi per esempio questo



o questo





Nel mio caso le verifiche erano alle TA e quindi la mappa delle tensioni di Von Mises era quella richiesta.

Ma anche adesso operando agli stati limiti, per la verifica dei dettagli puoi sempre applicare la formulazione indicata al punto 4.2.4.1.2, in cui al primo membro hai sostanzialmente il quadrato della tensione di Von Mises ed al secondo membro il quadrato della tensione di snervamento di calcolo.

ciao
« Ogni qualvolta una teoria ti sembra essere l’unica possibile, prendilo come un segno che non hai capito né la teoria né il problema che si intendeva risolvere. »
K.P.

Offline Betoniera

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Ciao Afazio.
In merito all'argomento penso che la simulazione meccanica sia molto più efficace del calcolo tradizionale. Può cogliere aspetti che possono sfuggire, come ad esempio l'ibarcamento di alcune zone della piastra o concentrazioni anomale di sforzo dipendeti dalla geometria. Inoltre la modellazione ha il vantaggio di poter operare con giunti anche complessi o su superficie curva.
E' sicuramente il futuro.
Pur tuttavia bisogna riconoscere che, in un calcolo simile, non si può fare riferimento al DM 2008. Occorre adeguare la normativa in modo simile alle VSR o alle ASME che riguardano gli apparecchi. Non si può avere una unica tensione ammissibile. Occorre distinguere la tensione membranale da quella superficiale localizzata. Questa ultima può essere anche 3 volte quella ammissibile. Viceversa quella membranale deve tenersi al di sotto della tensione di snervamento.
In definitiva ritengo che l'attuale normativa non vado affatto bene per questo tipo di analisi. Dovrebbe adeguarsi a questi nuovi strumenti che già oggi vengono utlizzati.
In mancanza di queste regolamentazioni, gli ingegneri che fanno queste cose, devono agire in modo abbastanza arbitrario.
Quando i margini di sicurezza sono elevati non c'è problema. Ma i limiti di portata di quelle giunzioni non possono essere lasciati alla discrezionalità del progettista.
Tu che ne pensi?
« Last Edit: 03 February , 2010, 21:35:57 PM by Betoniera »

Offline afazio

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Ciao Afazio.
In merito all'argomento penso che la simulazione meccanica sia molto più efficace del calcolo tradizionale. Può cogliere aspetti che possono sfuggire, come ad esempio l'ibarcamento di alcune zone della piastra o concentrazioni anomale di sforzo dipendeti dalla geometria. Inoltre la modellazione ha il vantaggio di poter operare con giunti anche complessi o su superficie curva.
E' sicuramente il futuro.
Pur tuttavia bisogna riconoscere che, in un calcolo simile, non si può fare riferimento al DM 2008. Occorre adeguare la normativa in modo simile alle VSR o alle ASME che riguardano gli apparecchi. Non si può avere una unica tensione ammissibile. Occorre distinguere la tensione membranale da quella superficiale localizzata. Questa ultima può essere anche 3 volte quella ammissibile. Viceversa quella membranale deve tenersi al di sotto della tensione di snervamento.
In definitiva ritengo che l'attuale normativa non vado affatto bene per questo tipo di analisi. Dovrebbe adeguarsi a questi nuovi strumenti che già oggi vengono utlizzati.
In mancanza di queste regolamentazioni, gli ingegneri che fanno queste cose, devono agire in modo abbastanza arbitrario.
Quando i margini di sicurezza sono elevati non c'è problema. Ma i limiti di portata di quelle giunzioni non possono essere lasciati alla discrezionalità del progettista.
Tu che ne pensi?

Le analisi a cui fai riferimento sono specifiche per l'ambito meccanico, mentre in casi particolari si puo' pensare di eseguirle anche per ambito civile.
La questione che poni sulla ammisisbilita del livello tensionale differenziato per le diverse zone del modello, la puoi superare tranquillamente relazionando il tutto.
Ti faccio un esempio:
quando adotti un modello di questo tipo, con elementi tridimensionali, ti puo' capitare che in un nodo ottieni un valore di tensione che non e' quello reale ma che viene fuori perchè proprio quel nodo rappresenta una singolarita nel modello: singolrita che ti viene difficile da eliminare se non a costo di grandi fatiche nella costruzione del modello (per esempio arrotonando gli spigoli).Eesempio ne e' uno spigolo di una superficie cilindrica soggetto ad un carico distribuito (superficie di contatto tra uno spinotto ed il foro di alloggio). In un punto del modello ottieni valori tensionali che potrebbero superare anche la tensione limite a rifollamento, che sappiamo puo' anche superare di 1.50 volte quella di rottura.
Annoti questo fatto nella relazione illustrativa e a parte conduci la piu abbordabile verifica manuale a rifollamento.

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K.P.

 

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