Premesso che non ho letto tutto quanto è stato scritto dopo il mio intervento, devo precisare delle cosette.
1) la Norma CNR-UNI 10011 prescrive che la bulloneria di classe fino alla 6.8 compresa debba essere calcolata esclusivamente a taglio o a trazione a seconda delle condizioni di montaggio.
2) La suddetta norma prevede che la bulloneria dalla classe 8.8 alla 12.9 sia prevista per giunzioni calcolate ad attrito a determinate condizioni.
3) nel caso di dimensionamento a trazione la sezione da considerare è la sezione resistente della vite come da tabelle sulle filettature metriche ISO.
4) Nel caso di dimensionamento a taglio occorre distinguere se il gambo della vite è parzialmente o interamente filettato. Nel caso anche solo un filetto stia all'interno del giunto la vite sarà calcolata tenendo come sezione resistente a taglio quella pari alla sezione resistente desumibile dalle tabelle UNI relative alle filettature metriche ISO.
Nel caso il gambo non filettato sia più lungo dello spessore del giunto (la lunghezza in più è coperta da appositi spessori) si considera come sezione resistente quella corrispondente al diametro nominale della filettatura
La verifica a taglio prevede anche la verifica a rifollamento dei fori delle parti componenti il giunto
5) Il calcolo ad attrito di un giunto secondo le nomative più recenti deve sottostare a delle condizioni molto restrittive:
- viti di classe 10.9 a testa larga (marcatura 10.9 HV con dadi di classe 10 HV e rondelle BAR in acciaio bonificato);
- perfetta pulizia del giunto da qualsiasi sostanza estranea, sabbiatura delle parti;
- serraggio con chiave dinamometrica di precisione con coppia pari minimo al 70% del carico limite di scostamento dalla proporzionalità e controllo del giunto a montaggio avvenuto;
Sotto queste condizioni i coefficienti di attrito indicati dalla normativa possono essere consederati per il calcolo.
Ogni altro tipo di giunto che differisca da quanto sopra detto non può far affidamento sull'attrito per la verifica di resistenza.
Ciò vale per montaggi di carpenteria metallica, con lamiere di acciaio e bulloni ad alta resistenza con diametro minimo maggiore di 16 mm.
Nel campo meccanico è lasciata maggiore discrezione data la vastità delle applicazioni.
Per un freno di bicicletta non si può minimamente pensare che nemmeno lo 0,01% della coppia frenante venga trasmesso per attrito fra disco e mozzo.
Motivi:
- pulizia delle superfici
- aleatorietà della coppia di serraggio date le minime dimensioni delle viti
- eterogeneità dei materiali
Rammento che un giunto ad attrito presenta, a parità di resistenza, un minor numero di bulloni; nel caso le condizioni di attrito non dovessero essere verificate si incorrerebbe in un potenziale rischio dato che la resistenza al taglio dell'acciaio è, secondo il criterio di Guest-Tresca, pari a metà della resistenza a rottura; o al più pari a 0,577 la tensione di rottura secondo il criterio di Von Mises.
Nel collegamento di un disco freno le viti lavorano quasi esclusivamente a taglio, al più a flessione se si considerano le deformazioni in campo elastico di tutto il sistema.
La sollecitazione di taglio va sommata alla sollecitazione indotta dal serraggio mediante opportuno criterio di resistenza e il tutto va considerato nella verifica a fatica, per la quale è necessario conoscere il diagramma di Goodman-Smith del materiale costituente la vite.
Ma queste sono discussioni accademiche.
Nella realtà si fa una verifica al taglio delle viti, si assumono opportuni coefficienti di sicurezza sia in campo statico sia a fatica e si dimensiona opportunamente il giunto.
Il tutto magari supportato da idonee prove distruttive per verificare il comportamento alle sollecitazioni.
Ci si perde sulla verifica dei filetti... beh, questa è già stata fatta in sede ISO nella definizione delle combinazioni diametro-passo, le viti sono già ottimizzate per far sì che il cedimento avvenga per rottura della sezione resistente della vite.
Peraltro nelle viti di piccolo diametro (inferiore a M10) la piccolezza del profilo, le tolleranze dimensionali (me ne sono occupato, meglio spararsi in certe situazioni) e i materiali mandano a donne di facili costumi queste considerazioni e si deve stare attenti a quello che si fa.
A scanso di equivoci preciso che mi sono occupato di carpenteria metallica per quasi tre anni, sotto le mie mani sono passati i desegni esecutivi e il controllo della costruzione delle seguenti strutture:
- Funivia Malcesine - Monte Baldo, 7 sostegni (primo e secondo tronco)
- Funivia di Laces (sostegni)
- la carpenteria e l'assemblaggio delle stazioni di circa 15 impianti SA4S Leitner montati in varie località italiane ed estere;
- sovrappassi di piste da sci in località Colfosco (quello ad arco sopra la statale del passo Gardena) e a Corvara sulla strada del passo di Campolongo (quello a struttura tralicciata);
- Un numero imprecisato (circa 400 - 500) di sostegni e traverse per seggiovie tipo Leitner e Doppelmayr
La prossima volta che vi capita di salire in funivia o in seggiovia date un'occhiata ai bulloni e pensate a chi ha fatto i calcoli strutturali, ha eseguito la costruzione e ha montato quelle strutture.
E se il costruttore del mozzo ha previsto 6 viti un motivo ci sarà.
Alla faccia di tutte le nostre supposizioni e disquisizioni.
Mettiamo 6 viti di buon acciaio e non scherziamo con la nostra sicurezza.
Oggi per dire sono venuto giù da un sentiero dalle mie parti, ho fatto 400 metri di dislivello in meno di 3 minuti, fidandomi ciecamente dei
freni a disco.
Godiamoci le nostre bici, non sono 15 grammi risparmiati a farci andare meglio, non fanno la differenza.
Neanche se per fare 100 km, la distanza che ho totalizzato in 4 giorni, mi sono sparato anche 4000 metri di dislivello in salita e altrettanti in discesa.
Adesso basta, devo finire di correggere i compiti dei miei studenti cui ho dato da risolvere dei problemi di verifica di collegamenti bullonati...
