Vi siete mai chiesti come funzionano i piccoli rivetti che tengono insieme strutture enormi? In questo articolo sveleremo l'affascinante mondo delle connessioni a rivetto, esplorandone i tipi, i calcoli di resistenza e le applicazioni reali. Alla fine capirete il ruolo cruciale che questi piccoli componenti svolgono nelle meraviglie dell'ingegneria. Restate sintonizzati per scoprire come i rivetti tengono il nostro mondo saldamente fissato!
Giunto di testa a copertura singola
Giunto di testa a doppia copertura
Carico laterale del gruppo di rivetti
Nel giunto rivettato (come mostrato nella figura precedente), per semplificare i calcoli, si assume che:
La formula per calcolare la forza che agisce su ciascun rivetto è:
Esempio:
Per collegare due piastre d'acciaio si utilizza un giunto con quattro rivetti. Il materiale delle piastre d'acciaio e dei rivetti è lo stesso. Il diametro dei rivetti è d=16 mm, la dimensione dei rivetti è d=16 mm. lamiera d'acciaio è b=100mm, t=10mm, P=90KN, la tensione ammissibile dei rivetti è [τ]=120MPa, la tensione di snervamento ammissibile è [σjy]=120MPa, e la tensione di trazione ammissibile della piastra d'acciaio è [σ]=160MPa. Calcolare e verificare la resistenza del giunto rivettato.
(1) Resistenza al taglio dei rivetti:
La forza agente su ciascun rivetto è P/4.
La forza di taglio che agisce su ciascun rivetto è data da:
(2) Resistenza allo schiacciamento dei rivetti:
La forza che agisce su ciascun rivetto a causa dello schiacciamento è:
L'area del rivetto che viene schiacciata è:
(3) Resistenza alla trazione della lamiera d'acciaio
Domanda di riflessione:
Area della superficie di taglio del perno A.
Area della superficie di estrusione del perno Ajy.
Domanda supplementare:
Praticare un foro della forma mostrata nella figura su un Spessore 5 mm piastra d'acciaio. Se il limite di resistenza al taglio del materiale della piastra d'acciaio è 𝜏𝑏 = 300MPa, calcolare la forza di punzonatura F necessaria per la punzonatrice.
Soluzione: L'area della superficie di taglio è
Domanda supplementare:
La forza massima di punzonatura di un punzonatrice è P = 400KN, la sollecitazione di compressione ammissibile [𝜎] della materiale del punzone è 440MPa e il limite di resistenza al taglio della piastra d'acciaio è 𝜏𝑏 = 360MPa. Determinare il diametro minimo d che il punzone può perforare e lo spessore massimo 𝜹 della piastra d'acciaio che può essere perforata.
Soluzione: Il punzone subisce una deformazione assiale di compressione.
In base alla condizione di rottura a taglio della piastra d'acciaio:
Esempio:
Utilizzando due binari in acciaio da rivettare in una trave composita, la situazione di collegamento è mostrata nelle figure a e b.
L'area della sezione trasversale di ogni guida d'acciaio A è di 8000 mm e il momento d'inerzia della sezione trasversale di ogni guida d'acciaio rispetto al proprio centroide è I = 1600 × 10 mm. La distanza tra i rivetti s è di 150 mm, il diametro d = 20 mm e la sollecitazione di taglio ammissibile [τ] è di 95 MPa. Se la forza di taglio interna Q della trave è di 50kN, verificare la resistenza al taglio dei rivetti. L'attrito tra la guida superiore e quella inferiore in acciaio non viene considerato.
Soluzione: Quando le due rotaie d'acciaio superiore e inferiore si piegano nel loro insieme, l'area della sezione trasversale della rotaia d'acciaio superiore è sottoposta a una sollecitazione di compressione, mentre l'area della sezione trasversale della rotaia d'acciaio inferiore è sottoposta a una sollecitazione di trazione.
A causa dei diversi momenti flettenti sulle sezioni trasversali adiacenti, lo sforzo normale nei punti corrispondenti è diverso, e quindi c'è una tendenza allo spostamento longitudinale lungo la superficie di contatto tra la rotaia superiore e quella inferiore in acciaio, facendo sì che i rivetti sopportino forze di taglio.
La forza di taglio sopportata da ogni fila di rivetti è pari alla differenza di forza di compressione (trazione) su due sezioni trasversali di una guida d'acciaio a una distanza longitudinale S.
Supponendo che le rotaie d'acciaio trasmettano la sollecitazione di taglio ovunque sulla superficie di contatto, la larghezza della superficie di contatto è b.
Szmax rappresenta il momento statico della sezione trasversale di una guida in acciaio rispetto all'asse neutro.
Iz è il momento d'inerzia dell'intera sezione trasversale rispetto all'asse neutro.
La sollecitazione di taglio del rivetto è:
La sollecitazione di taglio del rivetto soddisfa i criteri di resistenza.
Gruppo di rivetti sottoposto a carichi torsionali (vedi Figura).
Si consideri il centro della sezione trasversale del gruppo di rivetti come punto 0.
Assumendo che qualsiasi linea retta sulla piastra d'acciaio (come OA o OB) rimanga retta dopo la rotazione, la deformazione media a taglio di ciascun rivetto è proporzionale alla distanza dal centro della sezione trasversale del rivetto al punto O.
Se il diametro di ciascun rivetto è lo stesso, la forza su ciascun rivetto è proporzionale alla distanza dal centro della sezione trasversale del rivetto al centro della sezione O del gruppo di rivetti, con direzione perpendicolare alla linea che collega il punto e il centro O.
Pi rappresenta la forza che agisce su ciascun rivetto e ai rappresenta la distanza dal centro della sezione trasversale del rivetto dato al centro della sezione trasversale del gruppo di rivetti, indicata come O.
Il gruppo di rivetti sottoposto a carichi laterali eccentrici (vedi Figura a).
Semplificando il carico eccentrico P che agisce sul gruppo di rivetti al punto centrale O, si ottiene una forza P passante per il punto O e un momento m = Pe che ruota intorno al punto O.
Se il diametro di ciascun rivetto dello stesso gruppo di rivetti è lo stesso, è possibile calcolare la forza P1′ causata dalla forza laterale P e la forza P1" causata dal momento m. La forza che agisce su ciascun rivetto è la somma vettoriale di P1′ e P1". Dopo aver determinato la forza P1 su ciascun rivetto, è possibile verificare separatamente la resistenza al taglio e alla compressione del rivetto con la forza massima.
Esempio:
Una staffa collegata da un singolo rivetto è soggetta a una forza concentrata P, come mostrato nella Figura a. La forza esterna P è nota come 12 kN. Il diametro del rivetto è di 20 mm e ogni rivetto è soggetto a taglio singolo. Calcolare la massima sollecitazione di taglio sulla sezione trasversale del rivetto sotto la forza massima.
Soluzione:
Il gruppo di rivetti è simmetrico rispetto all'asse x e il centro di rotazione si trova nel punto O, che è il punto di intersezione della linea che collega il rivetto 2 e il rivetto 5 con l'asse x.
1. Semplificando la forza P verso il punto O, si ha:
P = 12 kN.
m=12 0,12=1,44KN.m
2. Sotto l'azione della forza P che passa per il centro di rotazione, e considerando che ogni rivetto ha lo stesso diametro e lo stesso materiale, la forza su ogni rivetto è uguale.
3. Sotto l'azione del momento m, la forza che ogni rivetto sopporta è proporzionale alla distanza del rivetto dal centro di rotazione.
Secondo l'equazione di bilancio:
Risolvendo l'equazione, si ottiene:
Pertanto,
4. Disegnare il diagramma delle forze di ciascun rivetto e combinare i vettori Pi' e Pi" per ottenere la forza di taglio totale che agisce su ciascun rivetto, compresa la sua entità e direzione. Si può concludere che il rivetto 1 e il rivetto 6 sopportano la forza massima, con il valore della forza massima pari a:
La sollecitazione di taglio sulla sezione trasversale del rivetto è:
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
IT 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO