Issue 9

V. Dattoma et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 9 (2009) 64 – 75; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.09.07 71 Non per tutte le categorie di giunto si ha una numerosità del campione sufficiente; nonostante questo, si possono dedurre alcune interessanti considerazioni. Si può osservare innanzitutto una differenza fra i giunti a seconda se il tipo di sollecitazione prevalente sia la flessione o la trazione. Nel caso dei giunti a T per esempio, dove l’unica sollecitazione che interessa il cordone è la flessione, la deformazione locale coincide praticamente con quella nominale: per tali giunti le flessioni spurie dovute ai disallineamenti sono assenti per via del tipo di carico applicato. Nei giunti ad angolo invece, in cui il cordone è sollecitato da una trazione eccentrica, la deformazione locale è sensibilmente inferiore all’unità, evidenziando la particolare criticità in termini di resistenza a fatica di quel particolare dettaglio strutturale. Un’altra importante osservazione riguarda lo spessore della piastra principale che costituisce il giunto: sia nei giunti testa a testa che in quelli a croce gli spessori minori hanno valori di deformazione locale molto più pronunciati rispetto a quelli nominali, facilmente spiegato con i maggiori disallineamenti, e si risconta anche maggiore variabilità del parametro K  a , da cui sono affetti questi giunti. Tale parametro può essere classificato in modo univoco in base alla tipologia di giunto considerato, dal momento che tiene conto anche dello spessore delle piastre e della scala geometrica del dettaglio strutturale, diventando così un coefficiente utile al progettista per stimare sulla base di calcoli analitici o FEM (in relazione alla complessità della giunzione) la deformazione locale prevista  a in seguito ai carichi di progetto, calcolando sulle curve in Fig. 2a e 2b la prevista vita residua a fatica. L’influenza della geometria locale sulle misure di deformazione locale La misure di deformazione locale è molto sensibile agli effetti del disallineamento, se è vero che si riduce nel caso di sollecitazioni di flessione. In aggiunta, tale misura riesce a cogliere in parte anche gli effetti della geometria locale del cordone, generalmente associabili con buona approssimazione al valore del raggio di raccordo al piede del cordone. Data la loro importanza, questi fattori geometrici sono stati misurati per alcune tipologie di giunti e se ne riportano di seguito i risultati. E’ noto infatti che valori diversi del raccordo r rispetto al modello numerico del giunto alterano sensibilmente le tensioni all’apice dell’intaglio del cordone, mentre valori anche piccoli di disallineamento angolare determinano sovrasollecitazioni spurie che producono talvolta incrementi tensionali superiori ai 100 MPa. Il raggio di raccordo è stato misurato in diverse sezioni di 8 giunti testa a testa e 8 giunti a croce con spessore variabile di 5-10 mm ed in alcuni giunti in lega di Titanio saldati al laser. E’ stato realizzato un calco del cordone con una resina polimerica siliconica, successivamente sezionato in strati sottili con spessore medio di 1 mm in modo da avere una buona indicazione della variabilità del raggio di raccordo lungo il cordone. Tutti i dati relativi al raggio di raccordo sono stati riassunti nelle curve riportate in Fig. 4a per i giunti in acciaio e in Figura 4b per i giunti in titanio. La variabilità del raggio di raccordo è comunque molto elevata e fortemente dipendente dalla modalità di esecuzione della saldatura; i dati sono ben descritti da una distribuzione normale, seppure con una deviazione standard piuttosto elevata. Relativamente ai giunti saldati in acciaio, si è determinato un valore medio di 2.47 mm per i giunti testa a testa e 0.79 mm per i giunti a croce; tali dati sono in accordo con quanto comunemente affermato in letteratura [8-9] . Il risultato più evidente è che per giunti in acciaio in genere si prevede un valore del raggio che può con buona probabilità valere da 0.5 fino 4 mm, determinando forti incertezze sui risultati dei calcoli FEM o altri metodi analitici. Per i giunti testa a testa saldati al laser in lega di titanio si è determinato invece un valore medio del raggio di raccordo pari a 0.98 mm. Per quanto riguarda il disallineamento di giunti saldati di testa ed a croce, sono state effettuate circa 80 misure dell’angolo  di disallineamento tra le piastre principali su giunti di vario tipo e di spessore di 5, 10 e 25 mm, successivamente sottoposti a prove di fatica in trazione. In Fig. 5 si riassume la distribuzione dei dati provenienti dalle misure di  ; i dati presentano una distribuzione asimmetrica, affatto rappresentabile dai valori di media e deviazione standard di una distribuzione normale. In particolare l’angolo assume nella maggior parte dei casi un valore diverso da zero, ma abbastanza contenuto nell’ordine di un grado decimale (la media risulta infatti di circa 1,096°); in altri casi molto meno frequenti si riscontrano angoli molto elevati fino ai 5° per alcuni provini, giudicati eccessivamente poco significativi data la frequenza molto bassa e tenendo conto che la lavorazione manuale dei provini può aver prodotto delle distorsioni non dovute al processo. In Fig. 6 si è riportato su un medesimo grafico l’ampiezza di deformazione  a , misurata per le prove di fatica, in funzione dell’angolo di disallineamento  . Naturalmente sono stati considerati solo giunti sottoposti ad un carico di trazione a fatica molto simile, in un intervallo ristretto di tensioni nominali applicate; si noti la mancanza di alcuna correlazione precisa, evidenziando forti variazioni delle deformazioni misurate dagli estensimetri. Ciò è una conferma, seppur indiretta, del fatto che la deformazione  a non venga influenzata unicamente dal disallineamento ma anche da effetti locali del cordone o