unioni-2
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Unioni tecnica delle costruzioniTRANSCRIPT
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STRUTTURE IN ACCIAIO:SISTEMI DI COLLEGAMENTO E UNIONI PARTE 2
ESEMPI: GIUNTI DI ESTREMIT (TRAVE PRINCIPALE SECONDARIA)GIUNTI INTERMEDI: UNIONE CONTINUA TRAVE TRAVEGIUNTI TRAVE COLONNA UNIONE COLONNA COLONNAUNIONE COLONNA FONDAZIONEUNIONE TRA GLI ELEMENTI DI CONTROVENTAMENTO
http://www.francobontempi.org
Prof. Franco Bontempi, Ing. Stefania [email protected], [email protected]
Sapienza Universit di RomaCorso di Tecnica delle Costruzioni Ingegneria Civile
A.A. 2013 2014ESERCITAZIONE 10
20 Dicembre 2013
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Corso di Tecnica delle Costruzioni Ingegneria Civile Prof. Franco Bontempi Ing. Stefania Arangio
ESERCITAZIONE 10 A.A. 2013 - 2014
GIUNTI DI ESTREMIT (TRAVE PRINCIPALE SECONDARIA)
GIUNTI INTERMEDI: UNIONE CONTINUA TRAVE TRAVE
GIUNTI TRAVE COLONNA
UNIONE COLONNA COLONNA
UNIONE COLONNA FONDAZIONE
UNIONE TRA GLI ELEMENTI DI CONTROVENTAMENTO
Outline
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ESERCITAZIONE 10 A.A. 2013 - 2014
PROGETTO E VERIFICA: ESEMPI SVOLTI
Un esempio di calcolo svolto per ogni tipologia di unione si pu trovare nel materiale online del libro di testo. Il materiale richiamato nel testo con dei simboli raffiguranti un computer posti al lato della pagina
http://www.carocci.it/web/Controller.do?query=__BOOK_SCHEDA_LIBRO_2&jscr=0&srcprm=4278
N.B. Gli esempi sono svolti con il DM 2005. Utilizzando le NTC 2008 le procedure non cambiano. Cambiano solo coefficienti di sicurezza e resistenze di progetto
Laggiornamento delle esercitazioni sulle unioni svolte con le NTC 2008 sar disponibile in bozza alla fine del corsoe verr distribuito sul sito http://w3.disg.uniroma1.it/bontempi/
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ESERCITAZIONE 10 A.A. 2013 - 2014
Outline
GIUNTI DI ESTREMIT (TRAVE PRINCIPALE SECONDARIA)
GIUNTI INTERMEDI: UNIONE CONTINUA TRAVE TRAVE
GIUNTI TRAVE COLONNA
UNIONE COLONNA COLONNA
UNIONE COLONNA FONDAZIONE
UNIONE TRA GLI ELEMENTI DI CONTROVENTAMENTO
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MORFOLOGIA DEI GIUNTI DI ESTREMITA
GIUNTO SALDATORipristina completamente la
resistenza flessionale e tagliante
Giunto trave principale trave secondaria con moncherini saldati e bullonatura
Porta taglio e momento flettente
spessori d'aggiustaggio
GIUNTO BULLONATO CON COPRIGIUNTO GIUNTO FLANGIATO GIUNTO BULLONATO
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MORFOLOGIA DEI GIUNTI DI ESTREMITA (1/5)
GIUNTO SALDATORipristina completamente la
resistenza flessionale e tagliante
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MORFOLOGIA DEI GIUNTI DI ESTREMITA (2/5)
Giunto trave principale trave secondaria con moncherini saldati e bullonatura
Porta taglio e momento flettente
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MORFOLOGIA DEI GIUNTI DI ESTREMITA (3/5)
spessori d'aggiustaggio
GIUNTO BULLONATI CON COPRIGIUNTO
Le squadrette sullanima trasmettono il taglioIl coprigiunto trasmette il momento flettente
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MORFOLOGIA DEI GIUNTI DI ESTREMITA (4/5)
GIUNTO FLANGIATO
Trasmette lazione tagliante e un momento flettente che dipende dal dimensionamento di flangia e bulloni
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GIUNTI DI ESTREMITA: UNIONE TRAVE PRINCIPALE SECONDARIA (5/5)
GIUNTO BULLONATOTrave principale trave secondaria ASSE TRAVE
SECONDARIA
SQUADRETTE "L......"
V
ASSE TR
AVE
PRINCIPA
LE
squadrette realizzate con angolari ad L
Trave principale
Trave secondaria
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UNIONE BULLONATA TRAVE PRINCIPALE TRAVE SECONDARIA: ESEMPIO
5
1 4
NODO
2
3 6Elementi da collegare:Trave principale- trave secondaria
Vincolo che si vuole schematizzare:schema statico di trave appoggiata cerniera
Elementi che costituiscono lunione:Travi:
trave principale: IPE500 S235 trave secondaria: IPE240 S235
Bulloni classe 8.8 Squadrette
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SOLLECITAZIONI AGENTI SUI BULLONI
Sulle sezioni resistenti dei bulloni agiscono uno sforzo di taglio T causato dai carichi presenti e un momento M indotto dal fatto che la risultante T non passa per lasse baricentrico dei bulloni. Ai fini della verifica e del dimensionamento vengono considerate le sezioni A-A e B-B
Ipotesi:1) Il taglio si ripartisce in parti uguali sui bulloni2) Il momento si ripartisce sui bulloni sotto forma di una coppia di forze H
A'f
V x fVV
p
A
A
L
L
I
N
E
A
M
E
N
T
O
B
U
L
L
O
N
I
A
S
S
E
T
R
A
V
E
P
R
I
N
C
I
P
A
L
E
A
L
L
I
N
E
A
M
E
N
T
O
B
U
L
L
O
N
I
h h
V/2
(V/2) x hV
A
L
L
I
N
E
A
M
E
N
T
O
B
U
L
L
O
N
I
A
S
S
E
T
R
A
V
E
S
E
C
O
N
D
A
R
I
A
B'
(V/2) x h
V/2
p
B
=
M H
HA
A
R
a
p
Ra
aa
B
B
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ESERCITAZIONE 10 A.A. 2013 - 2014
A'f
V x fVV
p
A
A
L
L
I
N
E
A
M
E
N
T
O
B
U
L
L
O
N
I
A
S
S
E
T
R
A
V
E
P
R
I
N
C
I
P
A
L
E
bb
n
VV =
pfVH =
22
b pfV
n
VR
+
=
Reazione verticale:
Reazione orizzontale:
Risultante:
SEZIONE A-A
R
a
p
Ra
aa
-
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bb
n2VV
=
p2hVH
=
22
b1 p2
hVn2
VR
+
=
A
L
L
I
N
E
A
M
E
N
T
O
B
U
L
L
O
N
I
h h
V/2
(V/2) x hV
A
L
L
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N
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A
M
E
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T
O
B
U
L
L
O
N
I
A
S
S
E
T
R
A
V
E
S
E
C
O
N
D
A
R
I
A
B'
(V/2) x h
V/2
p
BReazione verticale:
Reazione orizzontale:
Risultante:
SEZIONE B-B
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PROGETTO E VERIFICA: SCHEMA DEL PROCEDIMENTO
Per la sezione della trave secondaria indebolita dallintaglio:Verifica di resistenza
1. Scelta del tipo di bulloni, del numero e dellallineamento;
2. Calcolo della risultante approssimata su ciascun bullone;
3. Dimensionamento dei bulloni (Anom necessaria, diametro )
4. Dimensionamento della squadretta usando le indicazioni delle NTC 2008 (per evitare la verifica a strappo della lamiera):
spessore;interasse e distanze;
22
b
Vn
VR +
=
VRdnom f
RA
R
a
p
Ra
aa
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ESERCITAZIONE 10 A.A. 2013 - 2014
Per ogni sezione (sez. AA e sez. BB):
5. Calcolo della risultante esatta su ciascun bullone:
(sez. A-A); (sez. B-B) ;
6. Verifica a recisione del gambo del bullone:
7. Verifica a rifollamento dellanima della trave o della squadretta:
22
b pfV
n
VR
+
=
22
b1 p2
hVn2
VR
+
=
VRdb
fAR
=
2M
tkrif
fkds
R
=
PROGETTO E VERIFICA: SCHEMA DEL PROCEDIMENTO
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yd22
id f3 +=
PROGETTO E VERIFICA: SCHEMA DEL PROCEDIMENTO
xx
15
15
35
35
50 120
xx
15
15
35
35
50 120sez. BB
sez. AA
p
A
A'
e1
11
2
4
0
300
2
6
1
9
3
9
0
m
m
9
,
8
2
4
0 50
6,2
15
1519
5
120
45
8. Verifica di resistenza della squadretta (taglio + trazione)
Per la sezione della trave secondaria indebolita dallintaglio:9. Verifica di resistenza della sezione indebolita
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GIUNTI DI ESTREMIT (TRAVE PRINCIPALE SECONDARIA)
GIUNTI INTERMEDI: UNIONE CONTINUA TRAVE TRAVE
GIUNTI TRAVE COLONNA
UNIONE COLONNA COLONNA
UNIONE COLONNA FONDAZIONE
UNIONE TRA GLI ELEMENTI DI CONTROVENTAMENTO
Outline
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MORFOLOGIA DEI GIUNTI INTERMEDI
GIUNTO SALDATOGiunto a completo ripristino GIUNTO SALDATO in testa e
BULLONATO sullanima
GIUNTO BULLONATOa completo ripristino
GIUNTO BULLONATOIn grado di trasferire solo azioni taglianti
GIUNTO FLANGIATO
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MORFOLOGIA DEI GIUNTI INTERMEDI (1/5)
GIUNTO SALDATO
Giunto a completo ripristinoTrasmette momento flettente e taglio
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MORFOLOGIA DEI GIUNTI INTERMEDI (2/5)
GIUNTO SALDATO in testa e BULLONATO sullanima
Le ali risultano completamente ripristinate mentre il giunto danima va calcolato in base al taglio presente
Il collegamento a completo ripristino flessionale se il coprigiunto danima porta il taglio e la quota parte di momento flettente che gli compete.
Se il giunto danima dimensionato solo per gli effetti del taglio il collegamento a parziale ripristino
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MORFOLOGIA DEI GIUNTI INTERMEDI (3/5)
GIUNTO BULLONATO
Il giunto a completo ripristino se il momento flettente si ripartisce fra i coprigiunti delle ali e quello dellanima
Se i coprigiunti dala trasmettono il momento e il coprigiunto danima trasmette il taglio il collegamento a parziale ripristino
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MORFOLOGIA DEI GIUNTI INTERMEDI (4/5)
GIUNTO FLANGIATO
Pu essere considerato a completo o a parziale ripristino a seconda della resistenza della piastra e dei bulloni
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MORFOLOGIA DEI GIUNTI INTERMEDI (5/5)
GIUNTO BULLONATO solo sullanima
In grado di trasferire solo azioni taglianti
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GIUNTI INTERMEDI PER UNA TRAVE CONTINUA
2 possibili schemi statici
1) Trave continua su tre appoggi
2) Travi indipendenti
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TRAVE CONTINUA SU TRE APPOGGI
Giunto flangiato sullappoggio con ripristino della capacit flessionale
Giunto saldato sullappoggio e bullonato nella zona a momento nullo
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TRAVE CONTINUA SU TRE APPOGGI
Giunto flangiato sullappoggio con ripristino della capacit flessionale
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TRAVE CONTINUA SU TRE APPOGGI
Giunto saldato sullappoggio e bullonato nella zona a momento nullo
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TRAVI INDIPENDENTI
Giunto bullonato con squadrette
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ESEMPIO: TRAVE A DOPPIO T CON DOPPIO COPRIGIUNTO DALA
500
200
200
Trave IPE 500 S235 (Fe360)
Bulloni classe 5.6
Sollecitazioni:
Td =130 kNMd = 200 kNm
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GIUNTO DI TRAVE A DOPPIO T: SCHEMA DEL PROCEDIMENTO
1. Ripartizione delle sollecitazioni (sforzo di taglio T, momento flettente M) tra ali e anima.
E necessario definire la quota parte di sollecitazione sopportata da ciascuna zona del collegamento. In particolare si considera che lo sforzo di taglio sia interamente assorbito dallanima della trave e che il momento flettente si ripartisca secondo le seguenti relazioni:
2. Dimensionamento e verifica del collegamento delle ali.2.1 Verifica dei bulloni2.2 Verifica a trazione del coprigiunto2.3 Verifica a rifollamento
3. Dimensionamento e verifica del collegamento dellanima.3.1 Verifica dei bulloni3.2 Verifica a trazione del coprigiunto3.3 Verifica a rifollamento
4. Verifica della sezione indebolita dai fori.
totx
ali Mj
ehebeb
M
+
=
23
221212
alitotanima MMM =
! Consultare il libro per lo svolgimento numerico della procedura di calcolo
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GIUNTI DI ESTREMIT (TRAVE PRINCIPALE SECONDARIA)
GIUNTI INTERMEDI: UNIONE CONTINUA TRAVE TRAVE
GIUNTI TRAVE COLONNA
UNIONE COLONNA COLONNA
UNIONE COLONNA FONDAZIONE
UNIONE TRA GLI ELEMENTI DI CONTROVENTAMENTO
Outline
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MORFOLOGIA GIUNTO TRAVE - COLONNA
GIUNTO SALDATOcon irrigidimenti
GIUNTO SALDATOsenza irrigidimenti
GIUNTO BULLONATOTrave collegata allala della colonna
GIUNTO FLANGIATO
UNIONE TRAVE-COLONNA CON COPRIGIUNTI
GIUNTO BULLONATOTrave collegata allanima della colonna
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MORFOLOGIA GIUNTO TRAVE COLONNA (1/4)
GIUNTO SALDATOcon irrigidimenti che proseguono idealmente le travi
Giunto a completo ripristino (costoso, necessita saldature in opera ma contiene lingombro)
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MORFOLOGIA GIUNTO TRAVE COLONNA (2/4)
GIUNTO SALDATOsenza irrigidimenti
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ESERCITAZIONE 10 A.A. 2013 - 2014
MORFOLOGIA GIUNTO TRAVE COLONNA (3/4)
GIUNTO FLANGIATO
Flangia saldata alla trave e bullonata alla colonna
COLLEGAMENTO CON COPRIGIUNTI
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ESERCITAZIONE 10 A.A. 2013 - 2014
MORFOLOGIA GIUNTO TRAVE COLONNA (4/4)
GIUNTO BULLONATOTrave collegata allala della colonna
GIUNTO BULLONATOTrave collegata allanima della colonna
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ESERCITAZIONE 10 A.A. 2013 - 2014
ESEMPIO: GIUNTO FLANGIATO TRAVE - COLONNA
5
0
1
0
0
2
8
0
1
4
0
5
7
0
80 140 80300
T
M
Nervatura diagonale di irrigidimento
Costola orizzontale in acciaio
Bulloni 20
IPE 400
HEB 300
8
0
Td = 60kNMd = 90kNm
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GIUNTO FLANGIATO TRAVE COLONNA: SCHEMA DEL PROCEDIMENTO
1. Verifica dei bulloni
1.1 Calcolo dello sforzo di trazione Nb,tot proveniente dallala tesa della trave;1.2 Calcolo dello sforzo di trazione Nb e dello sforzo tangenziale Tb sul singolo
bullone;1.3 Verifica di ciascun bullone con la massima tensione normale b,max:
1.4 Verifica di ciascun bullone per la combinazione di tensione normale media b e di tensione tangenziale media b:
2. Verifica della flangia (o dellala della colonna se di spessore minore)
2.1 Calcolo del momento M
e del taglio T
dovuti allo sforzo di trazione proveniente dallala della trave, in corrispondenza dellasse dei fori dei bulloni;
2.2 Calcolo dellarea Ax, e della rigidezza Wx, della sezione resistente ridotta;2.3 Calcolo della tensione normale
e della tensione tangenziale
agenti sulla
sezione dellala della colonna in corrispondenza dellasse dei fori dei bulloni tesi.
fdNAN
res
bb
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GIUNTO FLANGIATO TRAVE COLONNA: SCHEMA DEL PROCEDIMENTO
3. Verifica del pannello danima e delleventuale rinforzo
3.1 Verifica dellanima della colonna;3.2 Calcolo dello spessore della nervatura diagonale.
4. Dimensionamento e verifica della saldatura4a) Saldatura a cordone dangolo
4a1. Dimensionamento dellaltezza di gola;4a2. Verifiche
4.b) Saldatura a completa penetrazione
h
t
3
8
6
,
5
hd
hr 281
a
Mplht
htMpl
h
1
Cordone di saldatura
b
orizzontale
x
a1
a
Cordone di saldatura
x
verticale
1
2
h
,2
//x x
1
0
1
0
10
a
Sez. tipo cordone
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GIUNTI DI ESTREMIT (TRAVE PRINCIPALE SECONDARIA)
GIUNTI INTERMEDI: UNIONE CONTINUA TRAVE TRAVE
GIUNTI TRAVE COLONNA
UNIONE COLONNA COLONNA
UNIONE COLONNA FONDAZIONE
UNIONE TRA GLI ELEMENTI DI CONTROVENTAMENTO
Outline
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ESERCITAZIONE 10 A.A. 2013 - 2014
MORFOLOGIA GIUNTO COLONNA - COLONNA
GIUNTO SALDATO(sezioni uguali o quasi uguali)
GIUNTO BULLONATO(sezioni uguali)
GIUNTO SALDATO(profili poco diversi))
GIUNTO CON CORDONI DANGOLO E SQUADRETTE
(profili poco diversi))
Soluzioni per collegamenti tra profili molto diversi
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ESEMPIO GIUNTO COLONNA - COLONNA
Nal/2
Nal/2
Nal/2
Nal/2
nb,al
Profilato HEB
Coprigiunto d'ala
Nan/2
nb,an
Profilato HEB
Coprigiunto d'anima
Nan
Coprigiunti dala
Coprigiunti danima
-
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SCHEMA DELLA PROCEDURA DI CALCOLO
1. Determinazione delle sforzo trasmesso dalle ali e dallanima
2. Verifica dei bulloni
2.1 bulloni delle ali2.2 bulloni dellanima
3. Coprigiunti
2.1 coprigiunti delle ali2.2 coprigiunti dellanima
4. Verifica della colonna
b
t
( ) NA
tbNtot
ali
=
2
alian NNN =
-
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GIUNTI DI ESTREMIT (TRAVE PRINCIPALE SECONDARIA)
GIUNTI INTERMEDI: UNIONE CONTINUA TRAVE TRAVE
GIUNTI TRAVE COLONNA
UNIONE COLONNA COLONNA
UNIONE COLONNA FONDAZIONE
UNIONE TRA GLI ELEMENTI DI CONTROVENTAMENTO
Outline
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MORFOLOGIA DEI GIUNTI DI BASE: UNIONE COLONNA - FONDAZIONE
controdadi
dadi di registro
piastra
irrigidimenti
sigillatura con malta espansiva
tirafondo
5
c
m
d>5
T
MN
Colonna Piastra forata saldata alla faccia inferiore della colonna;
la piastra pu essere irrigidita mediante nervature; Plinto in cemento armato; Tirafondi annegati nel plinto e bullonati alla piastra.
controdadodadorosetta da saldare al montaggio
piastra di acciaio di base
malta cementizia
plinto di fondazione
tirafondo
rosetta saldata
d
s
Particolare di un tirafondo
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UNIONE COLONNA FONDAZIONE: SCHEMATIZZAZIONE DEI VINCOLI
T
MN N
N
T
MNN
N
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UNIONE COLONNA FONDAZIONE: SCHEMATIZZAZIONE DEI VINCOLI
Cerniera Incastro
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DISTRIBUZIONE DEGLI SFORZI SULLA PIASTRA
H
b
= NbH
N
H
b
e
maxmin
N
e
H
b
h
y
max
N
Sforzo normale centrato Presso-flessione
Con centro di pressione interno al nocciolo centrale di inerzia
Presso-flessione
Con centro di pressione esterno al nocciolo centrale di inerzia
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UNIONE COLONNA PLINTO PER CARICO ASSIALE
La piastra di base deve avere caratteristiche di rigidezza tali da assicurare la ripartizione lineare delle pressioni sul plinto di calcestruzzo.
Il problema del dimensionamento del collegamento si riduce al dimensionamento della piastra :
1) Predimensionamento in pianta della piastra
2) Calcolo dello spessore della piastra
B
H
Aforo
45 360 45
450
290
HEA300
Piastra in acciaio450x450x40
45
-
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UNIONE COLONNA PLINTO A INCASTRO
1. Predimensionamento della piastra e dei tirafondi
2. Verifica del collegamento saldato colonna piastra
3. Verifica della sezione di contatto piastra plinto
4. Calcolo della lunghezza dancoraggio dei tirafondi
5. Calcolo dello spessore della piastra di base
rosetta
d
t
c
lad
lp
Nb
b
e
NB
a
b
c
12
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GIUNTI DI ESTREMIT (TRAVE PRINCIPALE SECONDARIA)
GIUNTI INTERMEDI: UNIONE CONTINUA TRAVE TRAVE
GIUNTI TRAVE COLONNA
UNIONE COLONNA COLONNA
UNIONE COLONNA FONDAZIONE
UNIONE TRA GLI ELEMENTI DI CONTROVENTAMENTO
Outline
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MORFOLOGIA DEI GIUNTI TESI
Collegamenti per funi
Collegamenti flangiati
A
s
s
e
b
a
r
i
c
e
n
t
r
i
c
o
Asse baricentrico
Asse baricentricoIdealeCerniera
Unioni degli elementi di controventamento
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UNIONE TRA GLI ELEMENTI DI CONTROVENTAMENTO
A
s
s
e
b
a
r
i
c
e
n
t
r
i
c
o
Asse baricentrico
Asse baricentricoIdealeCerniera
TIPO ANodo A
Nodo B
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UNIONE TRA GLI ELEMENTI DI CONTROVENTAMENTO
Asse baricentrico
Asse baricentrico
Asse di Truschino
A
s
s
e
b
a
r
i
c
e
n
t
r
i
c
o
CernieraIdeale
TIPO BNodo A
Nodo B
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SCHEMA DELLA PROCEDURA DI CALCOLO DELLUNIONE
1. Predimensionamento dellasta
2. Predimensionamento dei bulloni
3. Verifica dellasta
N
a
a
Sez. a-a
G
Sez. a-aa
a
N G
e x
N
a
a
Sez. a-aDoppio angolare simmetrico
Singolo angolare Doppio angolare Non simmetrico
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SCHEMA DELLA PROCEDURA DI CALCOLO DELLUNIONE
4. Verifica dei bulloni
5. Verifica della piastra
Piastra di nodo
Cerniera ideale
ey
Asse di truschino
Asse baricentrico N
V
HV
H
asse baricentrico // asse ideale,
asse dei bulloni (asse di truschino) asse della sollecitazione;