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Eng. Onorio Francesco Salvatore

Connessioni nelle strutture in acciaio: i tanti pregi delle unioni saldate

Written By: Francesco Salvatore Onorio - May• 14•11

In una costruzione di acciaio gli elementi lineari (travi, colonne) vengono prodotti in determinate lunghezze a causa dei limiti imposti dalla produzione e dal trasporto. Le connessioni sono dunque necessarie per garantire continuità tra le varie parti. Uno dei metodi più efficienti per garantire la connessione delle strutture di acciaio è la saldatura.

La saldatura è un processo mediante il quale si uniscono due pezzi di metallo creando una forte unione metallurgica tra essi sfruttando il riscaldamento. Tale processo è tra i più antichi ed efficienti metodi di unione.

La saldatura era un’arte nell’antica Grecia e veniva usata principalmente per bracciali ed altri ornamenti. I metalli venivano scaldati ed uniti mediante battute di martello. La saldatura moderna nasce invece a partire dalla Prima Guerra Mondiale. Questa tecnica veniva usata principalmente per riparare le navi danneggiate. Dopo il 1919, iniziò a diffondersi l’uso della saldatura come metodo di costruzione. Da allora, ci sono stati vari miglioramenti e sviluppi della tecnica, fino ad arrivare ad oggi in cui si hanno oltre 50 diversi tipi di processi di saldatura.

 

Quali sono i vantaggi della saldatura?

La saldatura, rispetto alle altre tecniche di unione come la bullonatura o la chiodatura, offre parecchi vantaggi (soprattutto se fatta in officina):

  • la saldatura consente il trasferimento diretto delle tensioni tra due membrature. Quindi, il peso del nodo è minimo. Oltre all’efficienza, il progetto dei dettagli è molto semplice. Vi è un minor costo di fabbricazione rispetto agli altri metodi grazie alla possibilità di eliminare operazioni come la foratura ed il poter maneggiare pochi elementi (si pensi ad un nodo bullonato, con vari bulloni, dadi, fori da fare, piatti da maneggiare, ecc). Il vantaggio più evidente nelle strutture saldate risiede nell’economia. Con esse si elimina una gran quantità di fazzoletti e piastre di collegamento varie. Inoltre, il tempo viene risparmiato anche nella fase di dettaglio, fabbricazione in officina e costruzione sul campo. In alcune travi da ponte si può risparmiare fino al 15% del peso di acciaio usando la saldatura. Inoltre, tale processo richiede un minor quantitativo di forza lavoro per eseguire la costruzione;

  • la saldatura offre chiusure ermetiche nei confronti di aria ed acqua, risulta quindi l’ideale per cisterne, navi, ecc;
  • le strutture saldate hanno un aspetto più pulito, esile ed elegante, al contrario degli ingombranti profili bullonati. Inoltre, le connessioni saldate offrono al progettista una maggiore libertà nell’innovazione, consentendogli di poter usare qualsiasi profilo, qualsiasi sezione per la trasmissione delle forze;

  • il campo di applicazione delle saldature è molto ampio. Ad esempio, le connessioni tra tubolari ed altre membrature possono essere molto semplici con i giunti saldati, laddove può risultare difficile fare ricorso a bullonature e chiodature (sicuramente impossibile se non si vuole allargare la sezione trasversale della connessione oltre il diametro del tubolare);
  • non vi è necessità di forature nelle membrature connesse mediante saldature, fatta eccezione per casi particolari. Questo aspetto ha un’influenza diretta ed importante per lo stato tensionale, annullando la necessità di dover valutare la sezione netta;
  • le strutture saldate sono molto rigide se confrontate con quelle chiodate o bullonate. La rigidezza di una struttura saldata è dovuta alla connessione diretta delle membrature. Nelle connessioni chiodate o bullonate il collegamento avviene mediante piatto o angolari, i quali si flettono sotto i carichi, rendendo la struttura maggiormente flessibile;
  • durante la costruzione è più semplice poter intervenire sulla progettazione nel caso di errori. Inoltre, il rinforzare strutture esistenti mediante saldature è un’operazione molto più semplice;
  • generalmente i punti saldati sono forti quanto le parti unite, se non anche più resistenti;
  • la concentrazione delle tensioni attorno ad una connessione saldata è sensibilmente inferiore rispetto alle altre tecniche;
  • la saldatura è un processo relativamente silenzioso e non richiede eccessive precauzioni.

 

Tutto oro ciò che luccica, quindi? La saldatura è la tecnica di unione perfetta? In realtà no, perfetta non lo è in quanto vi sono degli svantaggi (non molti, ma vi sono), ovvero:

  • il processo di saldatura richiede una manodopera altamente specializzata;
  • manodopera specializzata è richiesta anche per le ispezioni delle connessioni saldate. Solo un occhio esperto riesce ad individuare imperfezioni nei punti saldati senza ricorrere a prove distruttive;
  • i nodi saldati sono altamente soggetti a fratture sotto carichi da fatica;
  • l’equipaggiamento richiesto per effettuare delle buone saldature è costoso;
  • si sviluppano molte tensioni residue, unitamente alle distorsioni.

Ad oggi, la combinazione di elementi saldati con bullonature e chiodature è assai frequente, sebbene tali tecniche non vengano impiegate contemporaneamente nello stesso nodo. Al contrario, negli anni passati le costruzioni erano tutte saldate o tutte bullonate o chiodate.

Il trend attuale fa ampio uso di saldature in officina, relegando l’impiego di bulloni ad alta resistenza in cantiere. Le chiodature, invece, sono ormai in disuso.

 

E con questo è tutto. Appuntamento con lettrici e lettori al prossimo articolo.

 

 

Per chiarimenti, segnalazioni ed altro è possibile contattare l’autore a:

onorio@strutturista.com

Ing. Onorio Francesco Salvatore

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2 Comments

  1. Braian says:

    Complimenti per l’articolo, mi trovi assolutamente d’accordo. Sarebbe interessante approfondire l’argomento della certificazione delle saldature visto che le NTC08 la prevedono.


  2. Grazie Braian,

    i complimenti di un bravo tecnico come te mi fanno sempre piacere.

    Le certificazioni sono un argomento interessante che riveste particolare importanza soprattutto nelle costruzioni industriali. Magari si potrebbe scrivere qualcosa insieme.

    Saluti.

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