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Calcolatore di resistenza alla trazione e al taglio dei bulloni
Calcola il carico ultimo di trazione dei bulloni metrici dai dati di classe di resistenza ISO 898-1, più una stima semplificata della capacità a taglio. Seleziona la misura del bullone e la classe di resistenza.
Questo calcolatore è stato sviluppato e verificato dal team di ingegneria Vibromera, produttore degli strumenti di bilanciamento portatili Balanset.
Risultati
Carico di trazione massimo
La massima forza di trazione che un bullone può sostenere prima della rottura:
- Rm — resistenza alla trazione ultima (MPa), dalla classe di proprietà
- As — area di sollecitazione a trazione (mm²), da ISO 898-1 / ISO 261
Capacità a taglio (stima semplificata)
La ISO 898-1 definisce le proprietà di trazione e di carico di prova dei bulloni, ma non non specifica la resistenza a taglio. Il valore mostrato qui è una stima tecnica semplificata ampiamente utilizzata che assume la resistenza a taglio pari a circa il 60% della resistenza a trazione (in base al criterio di von Mises, τ ≈ 0.58 σ):
Per un doppio taglio, moltiplicare per 2 (due piani di taglio).
⚠️ Nota sulla progettazione a taglio: La capacità a taglio reale dipende dal fatto che il piano di taglio attraversi i filetti o il gambo non filettato, dallo slittamento del giunto e dalla pressione sulle piastre, nonché dal carico a fatica. I codici di progettazione definiscono i propri valori — per esempio Eurocodice 3 (EN 1993-1-8) usa Fv = αv × fub × A with αv = 0.6 per le classi 4.6, 5.6 e 8.8 ma 0.5 per le classi 4.8, 5.8, 6.8 e 10.9, insieme a coefficienti parziali di sicurezza. Verifica sempre i giunti sollecitati a taglio rispetto al codice strutturale o meccanico applicabile, non solo con questa stima semplificata.
Classi di proprietà secondo ISO 898-1
| Classe | Rm (MPa) | Rp0,2 (MPa) | Utilizzo tipico |
|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | Bassa resistenza, uso generale |
| 5.8 | 520 | 420 | Strutturale, non precaricato |
| 8.8 | 800 | 640 | Automobilistico, macchinari (più comune) |
| 10.9 | 1040 | 940 | Strutturale ad alta resistenza |
| 12.9 | 1220 | 1100 | Massima resistenza (acciaio legato) |
Esempio pratico
Dato: Bullone M10, classe di proprietà 8.8, taglio singolo
As = 58,0 mm², Rm = 800 MPa
Ft = 800 × 58,0 = 46.400 N = 46,4 kN
Fs = 0,6 × 800 × 58,0 = 27.840 N = 27,8 kN
⚠️ Nota: Queste sono le capacità massime senza fattori di sicurezza. Applicare fattori di sicurezza appropriati (tipicamente 2-3 per la resistenza statica, 4-6 per la resistenza a fatica) ai fini della progettazione.
L'area resistente a trazione (As) è l'area della sezione trasversale efficace utilizzata per calcolare la capacità di carico a trazione di un elemento di fissaggio filettato. È inferiore all'area nominale del gambo perché tiene conto della geometria del fondo filetto. I valori sono tabulati nella ISO 898-1.
Il carico di trazione ultimo è Ft = Rm × As, dove Rm è la resistenza a trazione ultima (dalla classe di resistenza) e As è l'area resistente a trazione. Ad esempio, un bullone di classe 8.8 ha Rm = 800 MPa.
Il primo numero (8) rappresenta 1/100 della resistenza a trazione ultima minima in MPa (800 MPa). Il secondo numero (8) è 10 volte il rapporto tra resistenza allo snervamento e resistenza ultima (0,8). Quindi lo snervamento ≈ 800 × 0,8 = 640 MPa.
La ISO 898-1 non specifica la resistenza a taglio: riguarda solo le proprietà di trazione e di carico di prova. Una stima semplificata comune assume la resistenza a taglio pari al 60% della resistenza a trazione: Fs = 0,6 × Rm × As, in base al criterio di snervamento di von Mises. Le norme di progetto come l'Eurocodice 3 (EN 1993-1-8) applicano propri fattori (0,6 o 0,5 a seconda della classe di resistenza) più i coefficienti di sicurezza. Per il taglio doppio (due piani), moltiplicare per 2.
Il carico di prova è la forza massima senza deformazione permanente (limite elastico). La resistenza a trazione ultima è la forza massima prima della rottura. La tensione del carico di prova è circa il 90% della resistenza allo snervamento per la maggior parte delle classi di resistenza.
Le procedure descritte in questa pagina sono state sviluppate e collaudate sul campo dal team Vibromera utilizzando il Balanset-1A, un bilanciatore portatile a due canali e analizzatore di vibrazioni per l'equilibratura dei rotori in loco.
Strumenti e software professionali per il bilanciamento sul campo. Utilizzati in oltre 50 paesi.
