La superficie di attrito di un bullone ad alta resistenza è l'interfaccia fra due lamiere d'acciaio compresse una contro l'altra, attraverso la quale il taglio si trasmette per attrito; si parla di superficie di attrito rivestita quando quel contatto, dopo la sabbiatura, è stato coperto con un trattamento anticorrosivo previsto dal progetto (di norma un silicato di zinco inorganico o una vernice antiscivolo a base di silicato di zinco). Il parametro di calcolo è il fattore di slittamento μ, rapporto fra la forza che produce lo slittamento della interfaccia e la somma dei precarichi dei bulloni normali a quella interfaccia.
In sintesi: tre conclusioni
- Di regola non si vernicia. Il punto 6.3.7 della GB 50205-2020 vieta di verniciare le superfici di attrito salvo diversa indicazione del calcolo e non ammette olio, ruggine incoerente, bave né spruzzi di saldatura.
- Si può verniciare solo se il progetto lo scrive e il valore di μ viene da una tabella di norma o da una prova. Solo i primer inorganici allo zinco hanno valori tabellati (JGJ 82-2011: dopo sabbiatura e silicato di zinco inorganico μ = 0,35 per Q235 e 0,40 per Q355 e oltre); per un poliuretanico zinco-ricco o un minio alchidico il commentario alla GB 50205-2020 riporta medie sperimentali attorno a 0,2 e un valore di calcolo di 0,15.
- Con il rivestimento la prova va rifatta. I provini devono condividere con i componenti rappresentati materiale, lotto di produzione, ciclo di trattamento, stato della superficie, serie di bulloni e condizioni di stoccaggio; si verniciano prima e si provano poi, tre serie per ogni ciclo di trattamento in un lotto di 50.000 giunti, e il valore misurato non può scendere sotto quello di calcolo.
1. Numeri chiave
- Fattori di slittamento μ (tabella 3.2.4, JGJ 82-2011): sabbiatura o granigliatura 0,45 (Q235) / 0,50 (Q345, Q390, Q420); sabbiatura con rugginatura uniforme 0,45/0,50; sabbiatura più silicato di zinco inorganico 0,35/0,40; rimozione della ruggine incoerente con spazzola metallica o laminato pulito non trattato 0,30/0,35.
- Comportamento misurato delle superfici rivestite (commentario al punto 6.3.2, GB 50205-2020): poliuretanico zinco-ricco e minio alchidico danno medie prossime a 0,2, con valore di calcolo affidabile 0,15; i silicati di zinco tipo ZINGA possono essere assunti a 0,45; le vernici antiscivolo al silicato di zinco hanno lunga esperienza sui ponti ferroviari.
- Resistenza a taglio di un bullone in giunto a frizione: Nvb = 0,9 · nf · μ · P, con nf numero di piani di frizione (1 a taglio semplice, 2 a taglio doppio) e P precarico di calcolo.
- Precarichi P, classe 10.9S: M16 = 100 kN, M20 = 155 kN, M22 = 190 kN, M24 = 225 kN.
- Preparazione: il grado di pulitura della superficie rivestita è fissato dal progetto; in pratica si specifica Sa 2½ secondo ISO 8501-1, con profilo di ancoraggio Rz tipicamente tra 40 e 75 µm.
- Spessori: lo spessore minimo del rivestimento su una superficie di attrito è un dato di progetto. Per la struttura circostante, in assenza di indicazioni, il punto 7.3.1 della GB 55006-2021 chiede uno spessore totale secco di 150 µm all'esterno e 125 µm all'interno, con tolleranza −25 µm.
- Lotti di controllo: un lotto corrisponde a 50.000 giunti bullonati (anche una quantità minore costituisce un lotto); con due o più trattamenti, incluse le superfici rivestite, ciascun trattamento va provato separatamente con tre serie di provini per lotto (allegato B.0.7, GB 50205-2020).
- Carico e precisione: applicare prima il 10% del carico di slittamento di calcolo e mantenerlo 1 min, poi caricare a 3–5 kN/s fino allo slittamento; macchina di prova precisa all'1%, bulloni telati, celle di carico ed estensimetri al 2%.
- Clima di applicazione: umidità relativa non superiore all'85% durante sabbiatura e verniciatura, temperatura dell'acciaio almeno 3 °C sopra il punto di rugiada.
- Riduzione con la temperatura: fra 100 °C e 150 °C la resistenza dei giunti ad alta resistenza va ridotta del 10% (punto 3.1.4, JGJ 82-2011).
2. Perché una pellicola toglie attrito
2.1 Giunti a frizione e giunti a scorrimento ammesso
Il giunto a frizione trasmette il taglio mediante il serraggio e assume lo scorrimento relativo come stato limite di resistenza; il giunto di tipo a contatto (portante) ammette lo scorrimento e lavora a taglio del gambo e a schiacciamento della parete del foro, e non è ammesso dove comanda la fatica sotto carichi ripetuti. Il punto 4.2.1 della JGJ 82-2011 richiede in tal caso solo superfici pulite o verniciate secondo progetto, senza alcuna prescrizione su μ; nel giunto a frizione invece μ decide se il nodo regge il taglio di calcolo. Due nodi dello stesso telaio possono quindi avere requisiti di superficie molto diversi.
2.2 Come un film modifica μ
- Sostituzione dell'interfaccia: al contatto ruvido acciaio su acciaio subentra un'interfaccia vernice su vernice, e lo scorrimento avviene nello strato di resina, più debole.
- Riempimento del profilo: un ancoraggio di Rz 40–75 µm, colmato da una vernice autolivellante, perde l'inceppamento meccanico; la superficie che scorre riproduce la forma del rivestimento, non dell'acciaio.
- Schiacciamento e lucidatura: il precarico (155 kN per un M20 10.9S) comprime il film nelle valli e i cicli di carico lo lucidano e lo schiacciano presso fori e bordi, con riduzione del carico di slittamento.
Verniciare una superficie di attrito non è dunque una copertura anticorrosione aggiuntiva: è uno scambio deliberato fra capacità di attrito e durabilità, da giustificare con valori di norma o con prove sull'opera.
3. Il confine normativo: non verniciare, salvo indicazione di progetto
3.1 La regola di base
Il punto 6.3.7 della GB 50205-2020 impone superfici asciutte e pulite, prive di bave, spigoli vivi, spruzzi e scorie di saldatura, laminazione e sporco, e vieta qualsiasi verniciatura se non richiesta dal calcolo. Il divieto riguarda tutti gli strati del ciclo, primer di officina compreso.
3.2 Dove sta oggi l'obbligo
Il punto 6.3.1 della GB 50205-2020 obbligava fabbrica e montaggio a eseguire separatamente prova e ritest di slittamento sulle superfici di attrito, comprese quelle rivestite, e una prova autonoma per le superfici trattate in cantiere; era una disposizione cogente. Dal 1° gennaio 2022 la GB 55006-2021, norma a carattere obbligatorio integrale, ha sostituito quell'elenco: l'obbligo è oggi al punto 7.1.3, che vuole metodo di trattamento e grado di pulitura conformi agli atti di progetto e prevede prova e ritest separati dopo il trattamento delle superfici di attrito, con risultati non inferiori al μ fissato dal calcolo. Nello stesso modo sono stati sostituiti i punti 3.1.7, 4.3.1, 6.1.2, 6.2.6, 6.4.5 e 6.4.8 della JGJ 82-2011.
3.3 I provini rivestiti si verniciano prima di provarli
Il punto 6.3.2 della GB 50205-2020 richiede che pulitura e spessore minimo del rivestimento siano conformi al progetto; il commentario aggiunge che metallizzazione alluminio, zincatura a caldo, zincatura a spruzzo, primer organici zinco-ricchi e altri trattamenti necessitano di una base affidabile per μ, e che solo il silicato di zinco inorganico può assumere valore direttamente dalla GB 50017. In concreto: trattare, verniciare, indurire e stoccare i provini insieme ai componenti che rappresentano; il provino deve riprodurre la condizione reale; un provino non verniciato o una tavoletta di altra partita non sostituiscono la prova.
4. Valori di μ disponibili su superficie rivestita
| Condizione della superficie di attrito | μ, Q235 | μ, Q345 e oltre | Fonte del valore | Durabilità e attenzione in cantiere |
|---|---|---|---|---|
| Sabbiata, non verniciata | 0,45 | 0,50 | JGJ 82-2011, tab. 3.2.4 | Attrito massimo, nessuna protezione: lavorazione successiva entro circa 4 h e sigillatura dei bordi dopo il montaggio |
| Sabbiata con rugginatura uniforme | 0,45 | 0,50 | JGJ 82-2011, tab. 3.2.4 | Valido solo con strato di ruggine uniforme; ruggine a chiazze o sfogliata annulla il valore |
| Sabbiata più silicato di zinco inorganico | 0,35 | 0,40 | JGJ 82-2011, tab. 3.2.4 | Aggiunge protezione catodica; governare spessore e indurimento completo; vietata l'applicazione a pennello |
| Vernice antiscivolo al silicato di zinco | Da dati affidabili o da prova; lunga esperienza sui ponti ferroviari | Commentario 6.3.2, GB 50205-2020 | Prodotto dedicato, da coordinare con preverniciatura e sigillature | |
| Silicato di zinco tipo ZINGA | 0,45 da prove nazionali ed estere | Commentario 6.3.2, GB 50205-2020 | Particelle di zinco fini; non applicare a pennello | |
| Poliuretanico zinco-ricco / minio alchidico | Media circa 0,2; valore di calcolo 0,15 | Commentario 6.3.2, GB 50205-2020 | Perdita marcata di attrito; da escludere nei giunti a frizione | |
| Alluminizzazione a spruzzo, zincatura a caldo | Ciclo e μ da stabilire con prova | GB 50017; nota alla tab. 3.2.4, JGJ 82-2011 | Punto debole ricorrente dei sistemi duplex; mai ereditare i dati dei primer zinco-ricchi | |
Nota: i valori sono prescrizioni di norma per il calcolo e l'accettazione del lotto. Quando si uniscono acciai di qualità diversa si assume il valore minore; la pulizia con spazzola metallica va fatta in direzione perpendicolare al flusso dello sforzo. Ogni trattamento non tabellato esige una prova sull'opera.
5. Quanto costa in bulloni uno 0,10 di μ in meno
Si consideri un giunto M20, classe 10.9S (P = 155 kN), a due piani di frizione (nf = 2) in acciaio Q355:
- sabbiato nudo, μ = 0,50: Nvb = 0,9 × 2 × 0,50 × 155 = 139,5 kN per bullone;
- sabbiato più silicato di zinco inorganico, μ = 0,40: Nvb = 0,9 × 2 × 0,40 × 155 = 111,6 kN per bullone;
- verniciato per errore con un primer organico comune, μ = 0,15: Nvb = 0,9 × 2 × 0,15 × 155 = 41,9 kN per bullone.
Il conto è netto: da μ = 0,50 a μ = 0,40 si perde circa il 20% per bullone, e servono circa il 25% di bulloni in più (1 / 0,8 − 1), con effetti su passi, distanze dai bordi, dimensioni delle piastre e spazio per la chiave. A μ = 0,15 il nodo richiederebbe circa 3,3 volte i bulloni del caso nudo (0,50 / 0,15), spesso irrealizzabile. Una passata a spruzzo sulla superficie di attrito si paga con la capacità del giunto.
6. Quali prodotti possono stare su una superficie di attrito
6.1 Silicato di zinco inorganico e antiscivolo zinco-silicato
I silicati di etile o di potassio caricati di zinco tengono il metallo in un legante inorganico: il film è duro, poroso e elettricamente continuo per contatto zinco-zinco e zinco-acciaio, e riempie molto meno il profilo di ancoraggio; per questo la norma gli attribuisce valori diretti. Regole d'uso: portare lo spessore secco al valore di progetto (lo spessore minimo è un parametro del progetto), attendere l'essiccazione completa prima di montaggio e prova, e ricordare che la nota alla tabella 3.2.4 della JGJ 82-2011 esclude l'applicazione a pennello per i prodotti antiscivolo e tipo ZINGA. Va verificata la compatibilità con intermedio e finitura del ciclo principale e protetta la superficie dalla ruggine bianca in presenza di umidità.
6.2 Epossidico zinco-ricco, minio alchidico, poliuretanico zinco-ricco
Sono primer pesanti ordinari, che sulla superficie di attrito costano attrito: il commentario alla GB 50205-2020 indica circa 0,2 di media per il poliuretanico zinco-ricco e per il minio alchidico. Finché il calcolo non si fonda su un valore misurato, nessuno di questi prodotti deve essere spruzzato nella zona di attrito. L'errore tipico di cantiere è proprio il ciclo «sabbiatura del pezzo intero, verniciatura del pezzo intero», in cui la zona riservata non è mai stata marcata.
6.3 Intermedi, finiture e primer di officina
Gli intermedi epossidici con micaceo di ferro e le finiture poliuretaniche o polisilossaniche sono barriere spesse e autolivellanti: non appartengono alla superficie di attrito. La destinazione del primer di officina integro nella zona del giunto segue il progetto: mantenerlo riduce di norma μ, perciò si maschera localmente in sabbiatura o si rimuove nel ritrattamento.
6.4 Se compare anche la protezione antincendio
Il punto 3.1.4 della JGJ 82-2011 vuole che, se il componente è protetto al fuoco con vernice, lo spessore nella zona del giunto ad alta resistenza non sia minore di quello del componente adiacente. Il che non contraddice il divieto: la protezione antincendio copre la geometria esposta del nodo e la superficie del profilo, mentre l'interfaccia che trasmette lo sforzo dentro il pacco lamiere resta come in disegno. Le due zone vanno campite a colori diversi nei disegni di officina.
7. Finestra di lavorazione e protezione
| Fase | Cosa governare | Pratica consueta e difetti tipici |
|---|---|---|
| Sabbiatura o granigliatura | Grado di pulitura secondo progetto, in pratica Sa 2½; profilo Rz 40–75 µm | Abrasivo umido o esausto non dà ancoraggio; la sabbia marina è vietata; sali solubili misurati con ISO 8502-9 e sotto 50 mg/m² come NaCl |
| Applicazione | Umidità relativa fino a 85%; acciaio almeno 3 °C sopra il punto di rugiada | Il silicato di zinco indurisce male col freddo e l'umido: ne soffrono insieme adesione e μ |
| Indurimento e stoccaggio | Montare e provare solo a film asciutto e a spessore di progetto | Il silicato di zinco chiede tempi di maturazione; provare troppo presto dà numeri inaffidabili |
| Bordi | Raggio minimo 2 mm, tre passate di mole o trattamento equivalente | Lo spigolo vivo scarica il film ed è insieme concentratore e primo punto di ruggine |
| Protezione in cantiere | Asciutto e pulito, senza olio, fango, pioggia o urti | Nastri sulle zone riservate, accatastamento separato; se ritorna la ruggine occorre ritrattare e provare a parte |
| Ritest prima del montaggio | Il montatore esegue il proprio ritest; le superfici trattate in cantiere hanno campionatura autonoma | Il rapporto di officina non è trasferibile: trasporto e stoccaggio hanno già mutato la superficie |
8. Prova e accettazione
L'allegato B.0.7 della GB 50205-2020 definisce la procedura: cinque coincidenze, tre serie per lotto, una curva carico-scorrimento.
- Cinque coincidenze: il provino condivide con i componenti qualità d'acciaio, lotto di costruzione, ciclo di trattamento della superficie di attrito, stato della superficie (rivestimento incluso), stessa serie e classe di bulloni, e identico stoccaggio.
- Geometria: provino a trazione con due piani di frizione e due bulloni per lato; le coperture non più sottili di metà dell'anima; la sezione netta resta elastica prima dello scorrimento e ogni provino si prova una sola volta.
- Serraggio: pretiraggio a circa il 50% del precarico normale, serrataggio finale con ogni bullone misurato tra 0,95P e 1,05P.
- Carico: applicare il 10% del carico di slittamento di calcolo, tenere 1 min, poi caricare a 3–5 kN/s fino allo scorrimento registrando Nv.
- Calcolo: μ = Nv / (nf × ΣPi), con nf = 2 e i precarichi misurati sul lato che scorre; arrotondamento a due decimali e accettazione solo se il valore misurato raggiunge quello di progetto.
- Se la prova fallisce: verificare prima coincidenza dei provini, precarico e pulizia, ritrattare e riprovare; se il risultato è ancora negativo, cambiare ciclo o far rivalutare il calcolo. Un giunto a frizione non si accetta «per approximation».
Due limiti ulteriori conviene scriverli nel capitolato di prova: temperatura 10–35 °C e umidità relativa sotto l'80%; e l'osservazione dei laboratori indipendenti secondo cui un film troppo spesso o non maturo è la causa più frequente di valori bassi, perché lo scorrimento avviene dentro il rivestimento e non all'interfaccia acciaio.
9. Raccordo col ciclo anticorrosione principale
- Zonizzazione nei disegni di nodo: qualificare ogni superficie come «non verniciata» o «rivestita», con μ di progetto, prodotto, spessore e limiti dell'area (di norma in distanza dall'asse del foro), perché l'officina non spruzzi il pezzo intero per abitudine.
- Riservare ora, sigillare dopo: superato il controllo del serrataggio finale, pretrattare a pennello e sigillare teste dei bulloni, rondelle, bordi delle piastre e giunti. Si chiudono così gli ingressi di acqua e cloruri senza disturbare precarico e percorso di attrito.
- Le superfici trattate in cantiere fanno lotto a sé: molatura in quota o sabbiatura di ripristino esigono provini propri e accettazione autonoma, mai un giudizio unico con quelle di officina.
- Due registri di spessore: uno per il rivestimento della superficie di attrito rispetto al minimo di progetto, uno per il ciclo principale rispetto al punto 7.3.1 della GB 55006-2021.
Domande frequenti
D1. L'officina vernizia i pezzi interi: la superficie di attrito può seguire?
No. Il punto 6.3.7 della GB 50205-2020 lo vieta salvo prescrizione di calcolo. Dopo la verniciatura μ va ridefinito per superficie rivestita — per i cicli organici comuni ci si attesta a 0,15–0,2 —, il giunto va ricalcolato e di norma non esiste alcun rapporto di prova coerente.
D2. La superficie è stata verniciata per errore. Come rimediare?
Prima verificare il progetto, poi scegliere una delle due strade: rimuovere il rivestimento fino al grado di preparazione prescritto (di solito Sa 2½ secondo ISO 8501-1), ritrattare e riprovare; oppure condurre la zona come superficie rivestita, eseguire la prova di slittamento su provini verniciati e far confermare la capacità dal calcolo. Entrambe le strade finiscono con un referto, non con un giudizio visivo.
D3. Perché il silicato di zinco inorganico vale 0,35/0,40 e l'epossidico zinco-ricco no?
Per il modo in cui il film cede e per i dati di cui dispone la norma. Il silicato inorganico è duro e poroso, mantiene il contatto zinco-zinco e zinco-acciaio e poggia su un vasto corpo di prove confluite in tabella. L'epossidico zinco-ricco forma un film organico continuo e tenace dentro cui avviene lo scorrimento: la norma non ne dà valore, che può venire solo da una prova di commessa.
D4. I provini di superficie rivestita si verniciano prima o dopo la prova?
Prima. Vengono sabbiati, verniciati, induriti e stoccati insieme ai componenti, portati allo spessore di progetto e all'essiccazione completa, quindi montati, serrati e caricati. Sostituirli con provini nudi o con tavolette di altra partita invalida il giudizio.
D5. Zincatura a caldo o alluminizzazione possono ereditare i valori dei primer zinco-ricchi?
No. La GB 50017 e la nota alla tabella 3.2.4 della JGJ 82-2011 impongono per ogni altro trattamento di stabilire ciclo e fattore con prova. Per i componenti zincati in sistema duplex vanno inoltre considerati lo stato dello zinco (ruggine bianca, sali di zinco) e il profilo modificato.
D6. Come si protegge il nodo dopo il montaggio?
Dopo l'accettazione del serrataggio finale si sigillano teste, rondelle, bordi e fessure: prima un cordolo compatibile che chiude l'acciaio nudo e i capillari, poi il ripristino del ciclo principale allo spessore prescritto. Su ponti e capannoni costieri questo lavoro di dettaglio è il vero punto debole della durabilità del nodo, ed è la compensazione della scelta di lasciare nuda la superficie di attrito.
D7. Fattore di slittamento e fattore di coppia sono la stessa cosa?
No. Il fattore di coppia K di un gruppo esagonale, o lo sforzo di serraggio di un gruppo a svitamento, descrivono il bullone; il fattore di slittamento descrive l'interfaccia delle lamiere. Entrambi devono essere soddisfatti, e in genere si convalida prima il controllo dei bulloni, poi si giudica la prova di slittamento.
Riferimenti
- GB 55006-2021, norma generale per le strutture in acciaio, emanata il 9 aprile 2021, efficace dal 1° gennaio 2022 (punti 4.4.3, 7.1.2, 7.1.3, 7.3.1).
- GB 50205-2020, accettazione dell'esecuzione delle strutture in acciaio, punti 6.3.1, 6.3.2, 6.3.7 e allegati B.0.4, B.0.7.
- JGJ 82-2011, specifica tecnica per giunti con bulloni ad alta resistenza, punti 3.1.3, 3.1.4, 3.2.4, 4.1.1, 4.2.1.
- GB 50017-2017, norma di calcolo delle strutture in acciaio — fattori di slittamento e verifica dei giunti.
- ISO 8501-1 (gradi di preparazione), ISO 8502-9 (sali solubili), ISO 8503 (profilo di superficie).
- GB/T 1228, 1229, 1230, 1231 (gruppi a testa esagonale) e GB/T 3632 (gruppi a svitamento).
Ultimo aggiornamento: 2026-10-21 | A cura del team tecnico di Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd. I valori seguono le edizioni vigenti delle norme citate, gli atti di progetto e i rapporti di prova di cantiere. Per una specifica di superficie di attrito inviateci qualità d'acciaio, categoria di corrosività e μ di progetto: verificheremo il ciclo insieme.