hilti ancoraggi progetto
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progetto ancoraggi HILTITRANSCRIPT
1www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009
Hilti. Passione. Performance.
Il fissaggio mediante ancoraggi meccanici e chimici: campi di applicazione, principi di
funzionamento e criteri di scelta dei sistemi di fissaggio
Fabrizio TofoniField Engineer Lazio
Roma, 30 Aprile 2009
2www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009
Hilti. Passione. Performance.
Indice
• Classificazione dei sistemi di ancoraggio• La corretta scelta di un ancorante• La normativa tecnica• Allegato C: Metodi per la progettazione degli ancoraggi
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Applicazioni: Fissaggio di ripetitori per telecomunicazioniAncoraggio con resina chimica HIT RE-500
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Applicazioni: Fissaggio di carpenteria pesanteAncoraggio con fiala chimica HIT HVZ
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Applicazioni: Ristrutturazioni di solaiAncoraggio con resina chimica HIT HY-70
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Applicazioni: Fissaggio di antenna parabolicaAncoraggio con resina chimica HIT HY-150
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Applicazioni: Fissaggio copertura in legno lamellareAncoraggio su calcestruzzo con fiale HVU
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Ancoraggio su calcestruzzo per traliccio di cavi elettrici e per carichi dinamici
Applicazioni: Fissaggio di tralicci e macchinari pesanti
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Applicazioni: fissaggio barriere per viadotto autostradale
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Applicazioni: fissaggi in ambito stradale e ferroviario
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Applicazioni: ferri di ripresa post-installati
Ancoraggio su calcestruzzo con resina HIT
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Indice
• Classificazione dei sistemi di ancoraggio• La corretta scelta di un ancorante• La normativa tecnica• Allegato C: Metodi per la progettazione degli ancoraggi
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Tenuta per forma,compressione nella parte inferiore
Classificazione dei sistemi di ancoraggio
Gettate in opera“tirafondi”
Ancoranti post installati
Sottosquadro
Tenuta per attrito
Espansione
Tenuta per adesione lungo tutta la superficie
ChimiciMeccanici
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Il carico N viene trasmesso al materale base tramite la forza di attrito R. Affinchè ciò avvenga è necessario esercitare la forza di espansione FexpIl carico N viene trasmesso al materale base tramite la forza di attrito R.
Affinchè ciò avvenga è necessario esercitare la forza di espansione Fexp
Classificazione: Funzionamento per attrito
Ancorante a controllo di coppia(l’espansione aumenta col carico)
Ancorante a controllo di spostamento
(l’espansione non aumenta col carico)
HKDHSA
Fexp > 3 N
HSL-3
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Ancorante a controllo di coppia (l’espansione aumenta col carico)
Classificazione: come si genera la forza di espansione
Coppia applicata N
Fexp
R
Fexp
R
Analisi delle tensioni agli elementi finiti
Fexp > 3 N
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Ancorante a controllo di spostamento (l’espansione non aumenta col carico)
Fexp > 3 N
Classificazione: come si genera la forza di espansione
Forza applicata N
Fexp
R
Fexp
R
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Il carico applicato N viene equilibrato dalle forze di reazione R prodotte dall’incastro creato nel materiale base
Il carico applicato N viene equilibrato dalle forze di reazione R prodotte dall’incastro creato nel materiale base
Forma - Incastro
Classificazione: Funzionamento per forma (Sottosquadro)
N
R
R
N ≤ RL’installazione crea incastro
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Classificazione: come si genera l’incastroAncorante sottosquadro (funzionamento molto simile ai tirafondi gettati in opera)
Installazione tramite roto-percussione
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Classificazione: come si genera l’incastroAncorante sottosquadro (funzionamento molto simile ai tirafondi gettati in opera)
Analisi delle tensioni agli elementi finitiN
RR
Meccanismo di tenuta per forma nel materiale
base
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Classificazione: Funzionamento per forma e attrito
R
N
A
La resistenza è dovuta alla azione combinata della componente per forma (R) e per attrito (A)
Analisi delle tensioni agli elementi finiti
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Il carico applicato N viene trasmesso al materiale base per mezzo di adesione chimica
Il carico applicato N viene trasmesso al materiale base per mezzo di adesione chimica
Adesione
Classificazione: Funzionamento per AdesioneAncorante Chimico: La resistenza è dovuta al generarsi delle forze di adesione su tutta la superficie cilindrica del foro
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N = 0
R =
∑τ
= 0
N ≠ 0
τ
R ≠
0 co
n N
≤∑
τm
ax
R = ∑τ
Classificazione: Funzionamento per AdesioneReazione alle sollecitazioni
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Classificazione: Principi di funzionamento a confronto
Ancorante ChimicoAncorante meccanico ad espansione
R
N = 10kN
Fexp = 30 kN
N = 10kN
∑τ = 10kNR
Fexp = 30kN
Forza resistente concentrata
Forza resistente distribuita
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Ancorante meccanico Ancorante chimico
Classificazione: Sollecitazioni sul calcestruzzo a confronto
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Hilti. Passione. Performance.
Ancoranti in generale
• Classificazione dei sistemi di ancoraggio• La corretta scelta di un ancorante• La normativa tecnica• Allegato C: Metodi per la progettazione degli ancoraggi
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Calcestruzzo
Mattone foratoMattone pieno
Cartongesso
La corretta scelta di un ancorante:
Legno
1. Materiale base
Non fessurato
Fessurato
Altri materiali
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2. La geometria di posa La corretta scelta di un ancorante:
ccs
ss
2,2
12
3
n-1sc2,1
h >1,5 c
Interasse ancoranti
Distanza bordi
Spessore materiale base
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Profondità di posa insufficiente Spessore materiale di base insufficiente
2. La geometria di posa La corretta scelta di un ancorante:
Posa correttaRidotta distanza dal bordo
Ridotto interasse tra gli ancoraggi
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Tassello meccanico HSA-K M16 Tassello chimico HIT HY 150 M16
Trazione:
2150 KgTrazione:
1780 KgSe l’interasse tra i tasselli è 10cm la trazione ammissibile si riduce a:
1500 Kg
Se l’interasse tra i tasselli è 10cm la trazione ammissibile si riduce a:
1250 Kg
Se il bordo del cls è a 7cm:
Non si consiglia il fissaggio
Se il bordo del cls è a 7cm:
850 Kg
2. La geometria di posa: come influenza gli ancorantiLa corretta scelta di un ancorante:
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Tassello chimico HIT HY 150 M16
Trazione :
1780 Kg
Se l’interasse tra i tasselli è 10cm la trazione risulta :
1250 Kg
Se il bordo del cls è a 7cm :
850 Kg
Tassello chimico HVU M16
Trazione :
2890 Kg
Se l’interasse tra i tasselli è 10cm la trazione risulta :
2000 Kg
Se il bordo del cls è a 7cm :
1370 Kg
2. La geometria di posa: come influenza gli ancorantiLa corretta scelta di un ancorante:
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Applicazioni strutturaliF > 5 kNCarico pesante
Installazioni impianti meccanici1 kN < F < 5kNCarico medio
Applicazioni leggereF < 1 kNCarico leggero
3. Entità del carico La corretta scelta di un ancorante:
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SHOCKSISMICOFATICA
Urto, esplosioneTerremotiTraffico,vento,ondeEsempi
10-3<ε<10-110-5<ε<10-210-6<ε<10-3Tasso di deformazione
1<N<20101<N<104104<N<108Cicli di carico
Carico impulsivoFatica dopo n ridotto di cicliFaticaclassificazione
DINAMICO
Conosciuto e stabile nel tempoSTATICO
4. Tipo di carico La corretta scelta di un ancorante:
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La resistenza di progetto FRd deve essere maggiore del carico applicato FSd
5. Azioni sollecitanti e interazione La corretta scelta di un ancorante:
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•Galvanizzato5-20μ(Zincatura)
• Galvanizzato a caldo• Sherardizzato
A2 AcciaioInox
A4 AcciaoInox HCR
Con
dizi
oniA
mbi
enta
liR
acco
man
date
• Interni senzaumidità
• Esterni solo per applicazionitemporanee
• Interni con umidità
• Esterno, atmosferaleggermente corrosiva
• Esposizione occasionalealla condensa
• Ambienti altamentecorrosivi come tunnel stradali o in piscine coperte
• Fissaggi interni, esposti ad elevatacondensazione
• Esterni, non espostiai cloruri
Bassa AltaResistenza alla corrosione
6. Condizioni ambientali (classi di esposizione secondo EC2)
• Fissaggi interni, esposti ad elevatacondensazione
• Esterni, non espostiai cloruri
La corretta scelta di un ancorante:
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Test in accordo alla curva standard internazionale (ISO834, DIN4102 T.2)
1000°C
0
5
10
15
20
25
30
0 30 60 90 120
Tempo esposizione al fuoco (min)
Car
ico
di ro
ttura
(kN
) HST M 10HST M 10 Inox
500°C
Tem
pera
tura
T (°
C)
0 30 60 90 120 180Tempo t (min)
150
7. Resistenza al fuoco La corretta scelta di un ancorante:
36
7. Resistenza al fuoco: Approval Test Report HSA
La corretta scelta di un ancorante
37
Resistenza in funzione dei minuti di esposizione al Fuoco
7. Resistenza al fuoco: Approval Test Report HSA
38
7. Resistenza al fuoco: Approval Test Report HIT-RE 500+HAS
La corretta scelta di un ancorante
39
Resistenza in funzione dei minuti di esposizione al
Fuoco
7. Resistenza al fuoco: Approval Test Report HIT-RE 500+HAS
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Materiale base
Influenza della tipologia e consistenza del substrato
Entità del carico
Influenza derivante dalla tipologia, dall’intensità e dalla direzione
GeometriaInfluenza derivante dallo spessore del substrato, dalla distanza dei bordi e dagli interassi
Variazione nel tempo della resistenza sotto differenti condizioni di carico ed in
particolari condizioni ambientali
Sono fattori che influenzano la scelta e la capacità portante di un ancorante
Condizioni AmbientaliInfluenza derivante dal grado di temperatura ed aggressività dell’ambiente di posa
La corretta scelta di un ancorante
Tipo di carico
Certificazioni richieste
Nasce l’esigenza di valutarne il comportamento nel tempo DURABILITA’
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Hilti. Passione. Performance.
Indice
• Classificazione dei sistemi di ancoraggio• La corretta scelta di un ancorante• La normativa tecnica• Allegato C: Metodi per la progettazione degli ancoraggi
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Hilti. Passione. Performance.
NTC 2008 – NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONID.M. 14 Gennaio 2008Art. 11.1 - [...] I materiali e prodotti per uso strutturale devono essere:- identificati univocamente a cura del produttore, secondo le procedure applicabili;- qualificati sotto la responsabilità del produttore, secondo le procedure applicabili;- accettati dal Direttore dei lavori mediante acquisizione e verifica della documentazione diqualificazione, nonché mediante eventuali prove sperimentali di accettazione.In particolare, per quanto attiene l’identificazione e la qualificazione, possono configurarsi iseguenti casi:A) materiali e prodotti per uso strutturale per i quali sia disponibile una norma europea [...];B) materiali e prodotti per uso strutturale per i quali non sia disponibile una norma armonizzata [...];C) materiali e prodotti per uso strutturale innovativi o comunque non citati nel presente capitolo e non ricadenti in una delle tipologie A) o B). In tali casi il produttore potrà pervenire allaMarcatura CE in conformità a Benestare Tecnici Europei (ETA) [...].Per i materiali e prodotti recanti la Marcatura CE sarà onere del Direttore dei Lavori, in fase diaccettazione, accertarsi del possesso della marcatura stessa e richiedere ad ogni fornitore, per ogni diverso prodotto, il Certificato ovvero Dichiarazione di Conformità alla parte armonizzata della specifica norma europea ovvero allo specifico Benestare Tecnico Europeo, per quanto applicabile.
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EOTA - EUROPEAN ORGANIZATION FOR TECHNICAL APPROVALS
DPR 20.04.93 n.246 “Regolamento ed attuazione della direttiva 89/106/CE” relativo ai prodotti da costruzione
Fissa gli Enti Nazionali cui è affidata la partecipazione ai lavori dell’EOTA (European
Organization for Technical Approvals)
EOTA: organizzazione che predispone le Guide Tecniche
(ETAG) per il rilascio del Benestare Tecnico Europeoper prodotti innovativi per le
costruzioni
Il marchio CE può essere concesso ai prodotti conformi al Benestare Tecnico Europeo
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Una guida ETAG è un documento preparato da e per gli Organismi di Approvazione
CHE COS’È UNA LINEA GUIDA ETAG
Stabilisce criteri per la valutazione di caratteristiche/requisiti di un prodotto o di una famiglia di prodotti (Benestare Tecnici Europei)
Contiene:
• elenco Documenti Interpretativi applicabili
• requisiti specifici dei prodotti nell’ambito del significato dei Requisiti Essenziali
• procedure di prova
• metodi di valutazione ed interpretazione dei risultati di prova
• procedure di Attestazione di Conformità
• periodo di validità dell’approvazione
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Hilti. Passione. Performance.
Riepilogando
• NTC 14/01/2008: Affidano al Direttore Lavori l’onere di verificare il possesso del marchio CE nei prodotti e materiali per uso strutturale.
• Il marchio CE può essere concesso ai prodotti conformi al Benestare Tecnico Europeo (ETA)
• Le ETA vengono rilasciate da organismi accreditati seguendo le indicazioni previste dalle Linee Guide ETAG
• Le ETAG vengono redatte da un organismo internazionale (EOTA) composto da Enti Nazionali che rappresentano i diversi Stati Membri
• ETAG 001 (1997): Ancoranti metallici per applicazioni su calcestruzzo
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Hilti. Passione. Performance.
LE LINEE GUIDA ETAG 001: ANCORANTI METALLICI PER IL CALCESTRUZZO• Parte 1: Ancoranti in generale (Anchors in general)• Parte 2: Ancoranti ad espansione “a controllo di coppia”
(Torque-controlled expansion anchors)• Parte 3: Ancoranti sottosquadro (Undercut anchors)• Parte 4: Ancoranti ad espansione “a controllo di spostamento”
(Deformation-controlled expansion anchors)• Parte 5: Ancoranti chimici (Bonded anchors)• Parte 6: Ancoranti in applicazioni multiple per impieghi non strutturali
(Anchors for multiple use for non-structural applications)• Allegato A: Procedure di prova (Details of tests)• Allegato B: Prove relative alle condizioni di servizio ammissibili
(Tests for admissible service conditions - Detailed information)
• Allegato C: Metodi per la progettazione degli ancoraggi(Design methods for anchorages)
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Hilti. Passione. Performance.
Indice
• Classificazione dei sistemi di ancoraggio• La corretta scelta di un ancorante• La normativa tecnica• Allegato C: Metodi per la progettazione degli ancoraggi
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Hilti. Passione. Performance.
VERIFICA DEI MECCANISMI DI COLLASSO
Inizio
Trazione
Acciaio Calcestruzzo
Con
o ca
lces
tr.
estra
z.
Spl
ittin
g
Trovare le minima resistenza di progetto
Taglio
Acciaio Calcestruzzo
Tagl
io p
uro
Fles
sion
e
Col
lass
o de
l bor
do
pry-
out
Trovare la minima resistenza di progetto
Azione combinata
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Hilti. Passione. Performance.
Carico (o Azione)
Valore di progetto del carico agente:
Fkd SS γ⋅=
Sk - sollecitazione caratteristica
γF - coefficiente di sicurezza parziale per i carichi
Resistenza
Valore di progetto della resistenza:
RR
dk
M=
γ
Rk - resistenza caratteristica
γM - coefficiente di sicurezza parziale per la resistenza
S Rd d≤
VERIFICA: COEFFICIENTI DI SICUREZZA PARZIALI
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Hilti. Passione. Performance.
Trazione
Acciaio Calcestruzzo
Con
o ca
lces
tr.
estra
z.
Spl
ittin
g
Trovare le minima resistenza di progetto
1) VERIFICA A TRAZIONE
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Hilti. Passione. Performance.
Rottura conica del calcestruzzo Rottura per sfilamento
VERIFICA: AZIONE ASSIALE RESISTENTE
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Hilti. Passione. Performance.
Rottura lato acciaio dell’ancoranteRottura per splitting
VERIFICA: AZIONE ASSIALE RESISTENTE
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Hilti. Passione. Performance.
VERIFICA: CRISI LATO ACCIAIO
ukSs,Rk fAN ⋅=
Resistenza caratteristica per rottura lato acciaio:
AS = area della sezione sollecitatafuk = resistenza ultima caratteristica dell’acciaio
N
Resistenza a trazione di progetto dell’acciaio:
NN
Rd sRk s
Ms,
,=γ
γMs = coefficiente parziale di sicurezza relativo al tipo di acciaio
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Hilti. Passione. Performance.
Taglio
Acciaio Calcestruzzo
Tagl
io p
uro
Fles
sion
e
Col
lass
o de
l bor
do
pry-
out
Trovare la minima resistenza di progetto
2) VERIFICA A TAGLIO
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Hilti. Passione. Performance.
Rottura lato acciaio dell’ancorante, taglio con flessione
Rottura lato acciaio dell’ancorante
VERIFICA: AZIONE RESISTENTE A TAGLIO
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Hilti. Passione. Performance.
Rottura del bordo di calcestruzzo
Rottura per Pryout del calcestruzzo
VERIFICA: AZIONE RESISTENTE A TAGLIO
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Hilti. Passione. Performance.
VERIFICA AD AZIONE COMBINATA TAGLIO-TRAZIONE
α
N
V
F
NSd
NRd
VSd
VRd
01
01
.VV
.NN
Rd
Sd
Rd
Sd
≤
≤1,
0,
0, 1 2
2
2
2 ,
2.1≤+⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
RdVSdV
RdNSdN
,
,
01
1 0
α = 2.0 per il collasso dell’acciaioα = 1.5 per tutti gli altri tipi di collasso
1≤+⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛ αα
RdVSdV
RdNSdN
58www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009
Hilti. Passione. Performance.
CONCLUSIONE
Metodo CCD
Distinzione dei diversi modi di rottura e loro
analisi separata
Applicazione di coefficienti di sicurezza parziale funzione
del modo di rottura in esame
Efficiente progetto degli ancoraggi
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Hilti. Passione. Performance.
PECULIARIETA’ DEGLI ANCORANTI CHIMICI
TR 029:
-Il metodo di progettazione considera profondità di infissione variabili da 4 φfino a 20 φ;-Verifica per cedimento combinato di pull-out e rottura conica;-Rappresenta il più avanzato stato dell’arte attuale.
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Hilti. Passione. Performance.
hef
Profondità di infissionestandard
ETAG 001, Annex C
hefhef
hef
Profondità di infissionevariabile
EOTA TR 029
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Hilti. Passione. Performance.
Cedimentolato acciaio
Rottura conicadel calcestruzzo
Cedimento combinato dipull-out e rottura conica
Resistenza alla trazione – modalità di cedimento
Infis
sion
e va
riabi
le
N NN
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Hilti. Passione. Performance.
Esempio di calcolo
Fabrizio TofoniField Engineer Lazio
Roma, 30 Aprile 2009
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Hilti. Passione. Performance.
Il metodo di progettazione secondo il Manuale di Tecnologia del Fissaggio
Nel manuale di tecnologia del fissaggio è presente il metodo Hilti CC che èuna versione semplificata dell’ETAG Annesso C, ed è stato studiato in mododa conservare il più possibile del metodo precedentemente illustrato.
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Hilti. Passione. Performance.
Metodi a confronto
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Hilti. Passione. Performance.
Esempio di calcolo
66www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009
Hilti. Passione. Performance.
67www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009
Hilti. Passione. Performance.
68www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009
Hilti. Passione. Performance.
69www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009
Hilti. Passione. Performance.
70www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009
Hilti. Passione. Performance.
71www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009
Hilti. Passione. Performance.