IT201600125768A1

IT201600125768A1 - Beam-column joint

Info

Publication number: IT201600125768A1
Application number: IT102016000125768A
Authority: IT
Inventors: Chiara Calderini; Margherita Pongiglione; Mario D'aniello; Raffaele Landolfo
Original assignee: Univ Degli Studi Genova
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-06-13
Also published as: WO2018109678A1

Description

GIOVANNI BOTTINO MANDATARIO ABILITATO 1441 B GIOVANNI BOTTINO ENABLED MANDATORY 1441 B

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: DESCRIPTION of the Industrial Invention entitled:

“Giunto trave-colonna” appartenente a Università degli Studi di Genova, con sede in Via Balbi 5, 16126 Genova. “Beam-column joint” belonging to the University of Genoa, with headquarters in Via Balbi 5, 16126 Genoa.

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TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

L'invenzione ha per oggetto un giunto di connessione di una trave in acciaio ad una colonna in acciaio che presentano ciascuna un’anima e ali a<10>formare una sezione a doppia T. Il giunto comprende una pluralità di elementi a pinza, di cui almeno un elemento a pinza atto a serrarsi su almeno un’ala della trave e almeno un elemento a pinza atto a serrarsi su almeno un’ala della colonna. The invention relates to a joint for connecting a steel beam to a steel column which each have a core and wings to form a double T section. The joint comprises a plurality of gripper elements, of wherein at least one gripper element adapted to clamp onto at least one wing of the beam and at least one gripper element adapted to clamp onto at least one wing of the column.

<15>L’invenzione si inserisce in due settori di innovazione che interessano le costruzioni civili: quello del riuso degli elementi strutturali in un’ottica di economia circolare (per cui un prodotto a fine vita non è da considerarsi un rifiuto ma una<20>risorsa) e quello della progettazione di strutture resilienti mediante elementi dissipativi facilmente riparabili. Entrambi questi settori affrontano criticità ambientali ed economiche. <15> The invention is part of two innovation sectors that affect civil constructions: that of the reuse of structural elements in a circular economy perspective (for which an end-of-life product is not to be considered a waste but a <20 > resource) and that of designing resilient structures using easily repairable dissipative elements. Both of these sectors face environmental and economic criticalities.

In prima istanza, l’invenzione mira ad 25 incrementare la riusabilità delle strutture in acciaio. In the first instance, the invention aims to 25 increase the reusability of steel structures.

Come noto nell’ambito di ricerca sulla progettazione strutturale sostenibile, la produzione di strutture in acciaio comporta notevoli costi ambientali, tra cui emissioni di gas serra e consumi energetici. Se il 30 riciclo consente di ridurre una parte di tali consumi, va comunque sottolineato che il processo di raccolta e rifusione del rottame di ferro comporta un significativo costo ambientale. La strategia di As known in the research on sustainable structural design, the production of steel structures involves significant environmental costs, including greenhouse gas emissions and energy consumption. If recycling makes it possible to reduce a part of this consumption, it should in any case be emphasized that the process of collection and remelting of iron scrap involves a significant environmental cost. The strategy of

avvalersi di strutture smontabili consente di riutilizzare le strutture in acciaio senza rifonderle, offrendo i seguenti vantaggi: a) abbattimento dei costi energetici e delle emissioni di CO2 nell’atmosfera e<5>b) ottenimento a fine vita di un prodotto di valore più elevato del rottame di ferro destinato alla filiera del riciclo. making use of demountable structures makes it possible to reuse steel structures without remelting them, offering the following advantages: a) lowering energy costs and CO2 emissions into the atmosphere and <5> b) obtaining a higher value product at the end of its life of iron scrap destined for the recycling chain.

In seconda istanza, l’invenzione mira ad incrementare la resilienza delle strutture. Come nel<10>caso precedente, la finalità ultima è di ridurre i costi ambientali, economici e sociali delle strutture in acciaio nel loro intero ciclo di vita. In questo caso specifico, l’obiettivo è di mitigare tali costi nel caso in cui si verifichi un evento sismico<15>significativo. Tale obiettivo può essere raggiunto progettando le strutture in campo non lineare e ammettendo, per azioni sismiche significative, l’occorrenza di meccanismi di danno in zone localizzate, pur nel rispetto dei requisiti di<20>sicurezza. In questo modo è possibile limitare in numero e dimensione le zone da riparare o sostituire, garantendo costi di riparazione contenuti. Secondly, the invention aims to increase the resilience of the structures. As in the previous case, the ultimate goal is to reduce the environmental, economic and social costs of steel structures throughout their entire life cycle. In this specific case, the goal is to mitigate these costs in the event that a significant <15> seismic event occurs. This objective can be achieved by designing the structures in the non-linear field and allowing, for significant seismic actions, the occurrence of damage mechanisms in localized areas, while respecting the <20> safety requirements. In this way it is possible to limit the number and size of the areas to be repaired or replaced, guaranteeing low repair costs.

Con riferimento a quest’ultimo punto, si osservi che il problema della riparabilità della struttura è 25 particolarmente critico nel caso delle strutture a telaio nelle quali la localizzazione del danno è tipicamente prevista all’estremità della trave o, in rari casi, nel giunto trave-colonna. Tali elementi, infatti, sono deputati al trasferimento non solo dei 30 carichi sismici ma anche di quelli ordinari d’uso. With reference to this last point, it should be noted that the problem of the repairability of the structure is particularly critical in the case of frame structures in which the localization of the damage is typically foreseen at the end of the beam or, in rare cases, in the beam joint. -column. These elements, in fact, are responsible for the transfer not only of the 30 seismic loads but also of the ordinary ones of use.

Quindi, la sostituzione di tali elementi può essere critica e richiedere la messa in sicurezza provvisoria della struttura. Therefore, the replacement of these elements can be critical and require the temporary safety of the structure.

L’arte nota relativa all’invenzione è confinata in modo separato nei due distinti settori sopra descritti, quali la progettazione di strutture smontabili/riutilizzabili e la progettazione di<5>strutture resilienti mediante “fusibili” sismici. The prior art relating to the invention is confined separately to the two distinct sectors described above, such as the design of removable / reusable structures and the design of <5> resilient structures using seismic "fuses".

La strategia della progettazione di strutture smontabili/riutilizzabili (in inglese Design for Disassembly) nasce e si sviluppa nel settore automobilistico e dell’elettronica con l’obiettivo di<10>rendere più efficiente il processo produttivo. In tempi più recenti, i principi del Design for Disassembly sono stati estesi al settore delle costruzioni, con l’obiettivo primario di ridurre il volume di rifiuti da costruzione e demolizione. I dieci principi fondanti<15>del Design for Disassembly nel settore delle costruzioni sono: (1) documentare i materiali utilizzati e il processo di decostruzione pianificato; (2) selezionare materiali di maggior qualità che potranno essere riutilizzati; (3) progettare sistemi<20>di connessione tra elementi di un edificio che siano accessibili per le operazioni di smontaggio; (4) ridurre connessioni di tipo chimico che sono difficili da rimuovere e riducono la riciclabilità dei materiali; (5) utilizzare connessioni bullonate e limitare il tipo 25 di connessioni utilizzate per ridurre il numero di strumenti necessari allo smontaggio; (6) progettare impianti meccanici, elettrici e idraulici in modo che siano ben separati tra loro e possano essere riparati e sostituiti indipendentemente gli uni dagli altri; (7) 30 progettare le parti un edificio pensando al lavoro manuale di separazione (le parti da rimuovere devono poter essere maneggiate da una persona); (8) utilizzare una maglia strutturale semplice, regolare e adattabile The strategy of designing removable / reusable structures (in English Design for Disassembly) was born and developed in the automotive and electronics sector with the aim of <10> making the production process more efficient. In more recent times, the principles of Design for Disassembly have been extended to the construction sector, with the primary goal of reducing the volume of construction and demolition waste. The ten founding principles <15> of Design for Disassembly in the construction industry are: (1) documenting the materials used and the planned deconstruction process; (2) select higher quality materials that can be reused; (3) designing <20> connection systems between building elements that are accessible for dismantling operations; (4) reduce chemical connections that are difficult to remove and reduce the recyclability of materials; (5) use bolted connections and limit the 25 type of connections used to reduce the number of tools required for disassembly; (6) design mechanical, electrical and plumbing systems so that they are well separated from each other and can be repaired and replaced independently of each other; (7) 30 designing the parts of a building thinking about manual separation work (the parts to be removed must be able to be handled by one person); (8) use a simple, regular and adaptable structural mesh

a nuove esigenze funzionali; (9) garantire l’intercambiabilità e la modularità degli elementi strutturali; (10) garantire la sicurezza del processo di costruzione/decostruzione. to new functional needs; (9) ensure the interchangeability and modularity of the structural elements; (10) ensure the safety of the construction / deconstruction process.

<5>Come si può notare il tema del progetto di giunzioni “reversibili” rappresenta una questione fondamentale nell’ambito del Design for Disassembly. Soprattutto per quanto concerne gli edifici a telaio in acciaio, che di per sé rispettano gran parte di questi<10>principi (in quanto modulari, adattabili, standard e realizzati con materiali durevoli), il tema del progetto delle connessioni rappresenta la questione più cruciale. <5> As you can see, the theme of the design of "reversible" joints represents a fundamental issue in the context of Design for Disassembly. Especially with regard to steel frame buildings, which in themselves respect most of these <10> principles (as modular, adaptable, standard and made of durable materials), the theme of the design of the connections is the most crucial issue. .

La ricerca nell’ambito delle connessioni<15>smontabili in acciaio è in una fase preliminare. The research in the field of <15> detachable connections in steel is at a preliminary stage.

Caratteristica comune delle ancora poche applicazioni nate con questo proposito è la riduzione del numero e del tipo di singoli connettori utilizzati (ad esempio il tipo di bullone) e il tentativo di incidere sugli<20>elementi strutturali in maniera il più reversibile possibile (ad esempio riducendo le saldature e i fori). A common feature of the still few applications born with this purpose is the reduction in the number and type of individual connectors used (for example the type of bolt) and the attempt to affect the <20> structural elements in the most reversible way possible (for example reducing welds and holes).

Alcuni giunti attualmente noti sono strutturati in modo tale da consentire una smontabilità ma non una riutilizzabilità, ad esempio per la presenza di 25 imbullonature sugli elementi strutturali, i quali sono quindi forati. Some currently known joints are structured in such a way as to allow disassembly but not reusability, for example due to the presence of 25 bolting on the structural elements, which are therefore perforated.

Sono attualmente noti giunti come descritti all’inizio, provvisti di elementi a pinza atti a mantenere l’attrito tra gli elementi strutturali senza 30 forarli. Tali giunti, tuttavia, non sono resistenti a momento, ossia non permettono di trasferire momento flettente tra gli elementi strutturali, e quindi Joints are currently known as described at the beginning, equipped with gripper elements designed to maintain the friction between the structural elements without drilling them. However, these joints are not moment resistant, i.e. they do not allow the transfer of bending moment between the structural elements, and therefore

singolarmente non possono garantire un comportamento antisismico. individually they cannot guarantee anti-seismic behavior.

Per quanto attiene invece alla progettazione di strutture resilienti, l’ingegneria sismica<5>contemporanea si basa essenzialmente sull’idea di progettare strutture che, per azioni sismiche rilevanti, rispondano in campo non lineare, individuando a priori zone ben precise nelle quali si sviluppi la non linearità. In queste zone possono<10>svilupparsi meccanismi di dissipazione dell’energia sismica e deformazioni plastiche (irreversibili), mentre tutto il resto della struttura rimane in campo elastico lineare. As regards the design of resilient structures, on the other hand, contemporary <5> seismic engineering is essentially based on the idea of designing structures that, for significant seismic actions, respond in a non-linear field, identifying a priori very specific areas in which it develops. non-linearity. In these areas <10> mechanisms for the dissipation of seismic energy and plastic deformations (irreversible) may develop, while the rest of the structure remains in the linear elastic range.

A seconda dello schema strutturale adottato, la<15>normativa europea (EN 1998-1-1) indica dove localizzare le zone non lineari in modo da massimizzare la dissipazione e garantire l’equilibrio della struttura in caso di danneggiamento delle stesse. Esistono differenti possibilità di localizzazione delle zone<20>dissipative (o cerniere plastiche) in base allo schema strutturale utilizzato. Le cerniere plastiche si possono sviluppare in una parte dell’elemento strutturale o in un nodo. Tipicamente, i meccanismi dissipativi si basano sulla plasticizzazione del 25 materiale, ottenuta “indebolendo” localmente la parte in cui si progetta la dissipazione. Tuttavia, sono state proposte anche altre soluzioni che dissipano energia ad attrito. Sono attualmente noti sistemi di connessione dissipativi per edifici a telaio, ma 30 nessuno di questi tiene in conto il problema della riutilizzabilità, o per la necessità di fori per bulloni negli elementi strutturali, o per la presenza Depending on the structural scheme adopted, the <15> European standard (EN 1998-1-1) indicates where to locate the non-linear areas in order to maximize dissipation and ensure the balance of the structure in case of damage to the same. There are different possibilities of localization of dissipative zones <20> (or plastic hinges) based on the structural scheme used. Plastic hinges can develop in a part of the structural element or in a node. Typically, the dissipative mechanisms are based on the plasticization of the material, obtained by locally “weakening” the part in which the dissipation is designed. However, other solutions have also been proposed which dissipate frictional energy. Dissipative connection systems for frame buildings are currently known, but none of these takes into account the problem of reusability, either due to the need for bolt holes in the structural elements, or due to the presence

di saldature, o per l’utilizzo di elementi fuori standard. of welding, or for the use of non-standard elements.

La presente invenzione mira a superare gli svantaggi dei giunti attualmente noti ed a conferire<5>alle strutture in acciaio caratteristiche di smontabilità/riusabilità e riparabilità (mediante meccanismi dissipativi) con una soluzione unica. In altre parole, questa invenzione consente diversi scenari applicativi quali la ri-funzionalizzazione, il<10>consolidamento ed il ricollocamento, fornendo una risposta unica, valida per ciascuno di questi scenari. The present invention aims to overcome the disadvantages of currently known joints and to give the steel structures characteristics of disassembly / reusability and repairability (by means of dissipative mechanisms) with a single solution. In other words, this invention allows different application scenarios such as re-functionalization, <10> consolidation and relocation, providing a unique answer, valid for each of these scenarios.

La presente invenzione prevede un giunto come descritto all’inizio, il quale inoltre comprende una pluralità di piatti esterni, atti ad essere posti a<15>contatto con lo sviluppo esterno delle ali della colonna o della trave. Ciascun piatto esterno è provvisto di almeno due detti elementi a pinza. Ciascun elemento a pinza è costituito dal piatto esterno e da mezzi di serraggio amovibile con un corrispondente<20>piatto interno, in modo tale per cui ciascun piatto esterno è collegato ad una coppia di piatti interni atti ad essere posti a contatto con lo sviluppo interno di entrambe le ali della colonna o della colonna. Sono inoltre previsti uno o più elementi a sella costituiti 25 da due detti piatti esterni fissati tra loro in modo ortogonale ed atti ad essere posti a contatto con lo sviluppo esterno delle ali rispettivamente della colonna e della trave. The present invention provides a joint as described at the beginning, which also includes a plurality of external plates, suitable to be placed in contact with the external extension of the column or beam wings. Each outer plate is provided with at least two said gripper elements. Each gripper element is constituted by the external plate and by removable clamping means with a corresponding <20> internal plate, in such a way that each external plate is connected to a pair of internal plates able to be placed in contact with the internal extension of both wings of the column or column. One or more saddle elements are also provided, consisting 25 of two said external plates fixed to each other in an orthogonal way and adapted to be placed in contact with the external extension of the wings of the column and of the beam, respectively.

Ciò permette di avere un giunto che trasferisce 30 momento flettente grazie all’elemento a sella, che serve principalmente a trasmettere il taglio della trave alla colonna. Gli elementi a pinza sono costituiti da un piatto esterno continuo sullo sviluppo This allows for a joint that transfers 30 bending moment thanks to the saddle element, which mainly serves to transmit the beam cut to the column. The gripper elements consist of a continuous outer plate on the developer

esterno dell’ala, accoppiato a due piatti interni posti sulla faccia interna delle ali e separati dall’anima. Gli elementi a pinza espletano la loro funzione grazie alla cooperazione dei piatti esterni che compongono<5>l’elemento a sella con corrispondenti piatti interni, e si serrano sulle ali della trave e della colonna. Ciò permette di avere elementi dissipativi per attrito nei confronti delle forze sismiche. Il giunto è inoltre facilmente smontabile mantenendo i componenti<10>riutilizzabili. outer wing, coupled to two internal plates placed on the inner face of the wings and separated from the core. The gripper elements perform their function thanks to the cooperation of the external plates that make up <5> the saddle element with corresponding internal plates, and clamp onto the wings of the beam and column. This allows to have dissipative elements due to friction against seismic forces. The joint is also easy to disassemble, keeping the components <10> reusable.

L’invenzione ha quindi per oggetto un giunto dissipativo smontabile in acciaio per edifici a telaio sismo-resistenti. The invention therefore has as its object a removable dissipative steel joint for earthquake-resistant frame buildings.

In un esempio esecutivo preferito, i mezzi di<15>serraggio sono bulloni. I piatti esterni ed i piatti interni sono provvisti di fori passanti di impegno dei detti bulloni. Tali fori sono disposti in modo tale per cui i bulloni in condizione di impegno sono disposti oltre il bordo libero dell’ala. In a preferred embodiment, the clamping means are bolts. The external plates and the internal plates are provided with through holes for engaging said bolts. These holes are arranged in such a way that the bolts in the engaged condition are arranged beyond the free edge of the wing.

<20>Gli elementi a pinza si impegnano pertanto con le due opposte facce dell’ala, senza che i mezzi di serraggio debbano interferire con l’ala stessa. Ciò conferisce il grande vantaggio di non dover forare né saldare le ali e/o l’anima della trave e/o della 25 colonna, e permette quindi di ottenere oltre ad una pratica smontabilità anche una completa riusabilità di tutti i componenti del telaio. <20> The gripper elements therefore engage with the two opposite faces of the wing, without the clamping means having to interfere with the wing itself. This gives the great advantage of not having to drill or weld the wings and / or the core of the beam and / or the 25 column, and therefore allows to obtain in addition to practical disassembly also a complete reusability of all the components of the frame.

Secondo un esempio esecutivo, per ciascun piatto esterno a contatto con la trave o con la colonna è 30 previsto un corrispondente piatto esterno posto simmetricamente rispetto all’asse longitudinale della trave o della colonna rispettivamente e tra ciascuna coppia di piatti interni affacciati tra loro è previsto According to an executive example, for each external plate in contact with the beam or column there is 30 a corresponding external plate placed symmetrically with respect to the longitudinal axis of the beam or column respectively and between each pair of internal plates facing each other is provided

un manicotto di compressione atto a comprimere ciascun piatto interno sulla rispettiva ala, per garantire lo sviluppo di forze d’attrito. a compression sleeve designed to compress each internal plate on the respective wing, to ensure the development of frictional forces.

La forza di serraggio dei bulloni fa sì che le<5>estremità provviste di fori del piatto esterno e del corrispondente piatto interno si avvicinino tra loro, mentre l’estremità opposta del piatto interno si allontana dall’ala, dal momento che il bordo libero dell’ala agisce da fulcro e trasforma il piatto interno<10>in una leva. Ciò significa che la forza di serraggio dei bulloni causa in realtà l’apertura dell’elemento a pinza, diminuendone l’efficacia. Il manicotto risolve questo problema tecnico. In questo modo, infatti, gli elementi a pinza sono posti sulla trave o sulla colonna<15>sempre a coppia, simmetricamente rispetto all’asse longitudinale della trave o della colonna, e l’efficacia del serraggio effettuato dai bulloni tra i piatti esterni e i piatti interni è coadiuvata dal manicotto di compressione, che comprime i due piatti<20>interni affacciati tra loro sulla parte interna della rispettiva ala. The tightening force of the bolts causes the <5> holes with holes of the outer plate and the corresponding inner plate to approach each other, while the opposite end of the inner plate moves away from the wing, since the free edge of the wing acts as a fulcrum and transforms the internal plate <10> into a lever. This means that the tightening force of the bolts actually causes the opening of the gripper element, decreasing its effectiveness. The sleeve solves this technical problem. In this way, in fact, the clamp elements are placed on the beam or column <15> always in pairs, symmetrically with respect to the longitudinal axis of the beam or column, and the effectiveness of the tightening carried out by the bolts between the external plates and the internal plates is assisted by the compression sleeve, which compresses the two internal plates <20> facing each other on the inside of the respective wing.

In una forma esecutiva, il manicotto presenta almeno in parte una sezione a profilo esterno esagonale ed è provvisto alle opposte estremità di una 25 filettatura destra/sinistra in cui sono impegnate due rispettive barre filettate. In one embodiment, the sleeve has at least partly a hexagonal external profile section and is provided at the opposite ends with a right / left thread 25 in which two respective threaded bars are engaged.

In questo modo è possibile agire sul manicotto per porlo in rotazione così che le opposte barre filettate si allontanano tra loro esercitando una forza di 30 compressione sugli elementi a pinza. In this way it is possible to act on the sleeve to make it rotate so that the opposite threaded bars move away from each other exerting a force of 30 compression on the gripper elements.

In un perfezionamento, ciascuna barra filettata del manicotto è fissata ad una piastra di contatto con un corrispondente piatto interno. In an improvement, each threaded rod of the sleeve is attached to a contact plate with a corresponding internal plate.

Ciò consente di ripartire il carico del manicotto di compressione uniformemente su ciascun piatto interno. This allows the load of the compression sleeve to be distributed evenly over each inner plate.

In un ulteriore esempio esecutivo, tra uno o più<5>detti piatti interni ed i corrispondenti piatti esterni sono previsti elementi distanziatori. In a further embodiment, spacer elements are provided between one or more <5> said internal plates and the corresponding external plates.

Anche questo accorgimento contribuisce a risolvere il problema tecnico dell’apertura dell’elemento a pinza causata dalla forza di serraggio<10>dei bulloni, impedendo che le estremità provviste di fori del piatto esterno e del corrispondente piatto interno si avvicinino troppo tra loro. This measure also helps to solve the technical problem of the opening of the pliers element caused by the tightening force <10> of the bolts, preventing the ends with holes in the external plate and the corresponding internal plate from getting too close to each other.

Secondo una forma esecutiva, ciascun elemento a sella comprende almeno una flangia di irrigidimento<15>fissata ad entrambi i piatti esterni e disposta su un piano ortogonale ad entrambi i piatti esterni. According to an embodiment, each saddle element comprises at least one stiffening flange <15> fixed to both external plates and arranged on a plane orthogonal to both external plates.

La flangia conferisce rigidezza all’elemento a sella, garantendone la resistenza a momento flettente. The flange gives stiffness to the saddle element, ensuring its resistance to bending moment.

Secondo un esempio esecutivo, sono previsti due<20>elementi a sella disposti simmetricamente rispetto all’asse longitudinale della trave. According to an executive example, there are two <20> saddle elements arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the beam.

In un ulteriore esempio esecutivo, è previsto almeno un elemento diagonale, le cui opposte estremità sono provviste di piatti esterni per il fissaggio 25 rispettivamente alla trave e alla colonna. In a further embodiment, at least one diagonal element is provided, the opposite ends of which are provided with external plates for fixing 25 respectively to the beam and to the column.

Tali elementi diagonali servono ad aumentare il braccio del momento flettente che è trasferito dalla trave alla colonna, riducendo conseguentemente l’entità delle componenti orizzontali e verticali del 30 momento agenti sul collegamento. These diagonal elements serve to increase the arm of the bending moment that is transferred from the beam to the column, consequently reducing the entity of the horizontal and vertical 30 moment components acting on the connection.

Secondo un perfezionamento, l’elemento diagonale comprende un elemento tubolare. According to an improvement, the diagonal element comprises a tubular element.

Secondo un ulteriore perfezionamento, l’elemento tubolare è accoppiato ai piatti esterni dell’elemento diagonale mediante cerniere. According to a further refinement, the tubular element is coupled to the external plates of the diagonal element by means of hinges.

Essendo incernierati agli elementi a pinza, gli<5>elementi diagonali sono adattabili, regolabili e facilmente sostituibili. Being hinged to the gripper elements, the <5> diagonal elements are adaptable, adjustable and easily replaceable.

In una forma esecutiva sono previsti due elementi diagonali disposti simmetricamente rispetto all’asse longitudinale della trave. In one embodiment there are two diagonal elements arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the beam.

<10>La presenza di elementi diagonali, applicati ad un giunto esistente, consente di incrementarne la capacità senza alterarlo in maniera irreversibile. <10> The presence of diagonal elements, applied to an existing joint, allows to increase its capacity without altering it irreversibly.

In una ulteriore forma esecutiva, sono previsti uno o più piatti esterni sul lato della colonna opposto<15>alla trave, che cooperano mediante manicotti di compressione con corrispondenti piatti esterni dell’elemento a sella e/o dell’elemento diagonale. In a further embodiment, one or more external plates are provided on the side of the column opposite <15> to the beam, which cooperate by means of compression sleeves with corresponding external plates of the saddle element and / or the diagonal element.

Nell’esempio esecutivo preferito, pertanto, il giunto è simmetrico rispetto all’asse longitudinale<20>della trave, con due elementi a sella e due elementi diagonali, che sono rinforzati, mediante manicotti di compressione, da elementi a pinza posti sulle ali della colonna non a contatto con la trave. In the preferred embodiment, therefore, the joint is symmetrical with respect to the longitudinal axis <20> of the beam, with two saddle elements and two diagonal elements, which are reinforced, by means of compression sleeves, by gripper elements placed on the wings of the column not in contact with the beam.

Da quanto descritto sopra appare evidente che il 25 giunto, basato sull’impiego di connessioni ad attrito, ha tre caratteristiche fondamentali: From what is described above it is clear that the 25 joint, based on the use of friction connections, has three fundamental characteristics:

a) è dissipativo; a) is dissipative;

b) è smontabile; b) it can be disassembled;

c) non comporta saldature o forature su travi e 30 colonne. c) does not involve welding or drilling on beams and 30 columns.

La caratteristica a) consente di dissipare energia in caso di terremoto, prevenendo il danneggiamento di travi e colonne e garantendo limitati di costi di Characteristic a) allows energy to be dissipated in the event of an earthquake, preventing damage to beams and columns and ensuring limited costs of

riparazione/sostituzione. I possibili meccanismi di movimento più critici sono lo scorrimento ad attrito degli elementi a pinza sulla trave e la plasticizzazione delle ali della colonna. È stato<5>possibile osservare il grande vantaggio che, a parità di forze applicate, il primo meccanismo a verificarsi è lo scorrimento ad attrito. repair / replacement. The most critical possible mechanisms of movement are the frictional sliding of the gripper elements on the beam and the plasticization of the column wings. It was <5> possible to observe the great advantage that, with the same applied forces, the first mechanism to occur is frictional sliding.

La caratteristica b) consente di smontare gli elementi strutturali in modo economico e attraverso un<10>processo non distruttivo, a differenza della demolizione tradizionale che vuole l’impiego di cesoie o fusibili. Characteristic b) allows the structural elements to be disassembled economically and through a <10> non-destructive process, unlike traditional demolition which requires the use of shears or fuses.

La caratteristica c) consente di ottenere elementi strutturali direttamente riutilizzabili (salvo le<15>operazioni di pulitura e verniciatura) e quindi di favorirne il riuso. Inoltre, l’assenza di bullonature e saldature tra le membrature principali previene l’innesco di fenomeni di fatica oligociclica. Characteristic c) makes it possible to obtain structural elements that can be directly reused (except for <15> cleaning and painting operations) and therefore to facilitate their reuse. In addition, the absence of bolting and welding between the main members prevents the triggering of low-cycle fatigue phenomena.

Le strutture realizzate con questo tipo di giunto<20>sono facilmente riparabili a seguito di un evento sismico significativo. Inoltre, nel caso di dismissione/demolizione per motivi economici o funzionali, tali strutture sono totalmente smontabili, garantendo il riutilizzo degli elementi strutturali 25 principali (es. travi e colonne). Structures made with this type of joint <20> are easily repairable following a significant seismic event. Furthermore, in the case of decommissioning / demolition for economic or functional reasons, these structures can be totally dismantled, guaranteeing the reuse of the main structural elements 25 (eg beams and columns).

Infine, data la reversibilità della giunzione ad attrito, questo sistema di connessione può essere impiegato come misura di consolidamento di strutture in acciaio esistenti. Infatti, esso consente di 30 incrementare la resistenza del nodo trave-colonna senza conseguenze irreversibili. Finally, given the reversibility of the friction joint, this connection system can be used as a consolidation measure for existing steel structures. In fact, it allows to increase the strength of the beam-column joint without irreversible consequences.

Oggetto della presente invenzione è inoltre un telaio in acciaio di un edificio, comprendente travi e The object of the present invention is also a steel frame of a building, comprising beams and

colonne, le quali travi e colonne presentano ciascuna un’anima e ali a formare una sezione a doppia T, in cui almeno una trave è accoppiata ad almeno una colonna mediante un giunto secondo una o più delle<5>caratteristiche sopra descritte. columns, which beams and columns each have a core and wings to form a double T section, in which at least one beam is coupled to at least one column by means of a joint according to one or more of the <5> characteristics described above.

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi non limitativi illustrati nei disegni allegati in cui:<10>la fig. 1 illustra una vista assonometrica del giunto; These and other characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the following description of some non-limiting embodiments illustrated in the attached drawings in which: FIG. 1 illustrates an axonometric view of the joint;

la fig. 2 illustra una vista laterale del giunto; la fig. 3 illustra il comportamento degli elementi a pinza in assenza di manicotti ed elementi<15>distanziatori; fig. 2 shows a side view of the joint; fig. 3 illustrates the behavior of the gripper elements in the absence of sleeves and spacer elements;

la fig. 4 illustra il comportamento degli elementi a pinza in presenza di manicotti ed elementi distanziatori; fig. 4 illustrates the behavior of the gripper elements in the presence of sleeves and spacer elements;

le fig. 5 e 6 illustrano lo schema statico del<20>giunto a collasso; figs. 5 and 6 illustrate the static diagram of the <20> collapse joint;

la fig. 7 illustra un diagramma della reazione vincolare al variare dello spostamento di differenti elementi a pinza. fig. 7 illustrates a diagram of the constraint reaction as the displacement of different gripper elements varies.

Il campo di applicazione del giunto è la 25 progettazione di edifici multipiano in acciaio. I principi di funzionamento del giunto sono validi per la connessione di travi e colonne a doppio “T” (es. IPE e HE) di varie dimensioni. A titolo di esempio, nel seguito si fa riferimento alla connessione tra una 30 colonna HEA 400 e una trave IPE 300 di acciaio S275. The field of application of the joint is the design of multi-storey buildings made of steel. The operating principles of the joint are valid for the connection of double “T” beams and columns (eg IPE and HE) of various sizes. By way of example, reference is made below to the connection between a 30 HEA 400 column and an IPE 300 beam made of S275 steel.

Questi profili sono stati ottenuti svolgendo un’analisi parametrica su diverse configurazioni in pianta e in elevato di una struttura a telaio con maglia di 8m x These profiles were obtained by carrying out a parametric analysis on different configurations in plan and in elevation of a frame structure with a mesh of 8m x

8m e 4m di altezza. Ai fini del dimensionamento, la struttura è stata ipotizzata per un edificio per uffici collocato in una zona ipotetica caratterizzata da carichi di neve e vento medi e un’accelerazione sismica<5>di 0.25 g. Sono stati inoltre ipotizzati un fattore di struttura q uguale a 4 (edifici in classe di duttilità media) e una rigidezza rotazionale iniziale Sj,ini uguale a 10EIb/Lb (essendo Ib il momento di inerzia principale della trave e Lb la sua lunghezza),<10>assumendo il giunto semirigido. È stato calcolato che il giunto è capace di trasferire circa l’80% del valore di momento dalla trave alla colonna. 8m and 4m high. For sizing purposes, the structure was assumed for an office building located in a hypothetical area characterized by average snow and wind loads and a seismic acceleration <5> of 0.25 g. We also hypothesized a structure factor q equal to 4 (buildings in average ductility class) and an initial rotational stiffness Sj, ini equal to 10EIb / Lb (Ib being the main moment of inertia of the beam and Lb its length), <10> assuming the semi-rigid joint. It has been calculated that the joint is capable of transferring about 80% of the moment value from the beam to the column.

Il giunto oggetto della presente invenzione illustrato in figura 1 e 2 connette una colonna in<15>acciaio 1 con una trave in acciaio 2 per mezzo di due elementi a sella 3 e due elementi diagonali 4. La colonna 1 presenta un’anima 10 e ali 11 e la trave 2 comprende un’anima 20 e ali 21, ed entrambe hanno una sezione a doppia T. The joint object of the present invention illustrated in Figures 1 and 2 connects a steel column 1 with a steel beam 2 by means of two saddle elements 3 and two diagonal elements 4. The column 1 has a core 10 and wings 11 and beam 2 comprises a core 20 and wings 21, and both have a double T section.

<20>Il giunto è fissato contemporaneamente alla colonna 1 e alla trave 2 accoppiandole tra loro grazie ad elementi a pinza 5. Il giunto comprende infatti piatti esterni 50 atti ad essere posti a contatto con lo sviluppo esterno delle ali 11 della colonna 1 o 25 delle ali 21 della trave 2, e ciascun piatto esterno è provvisto di due elementi a pinza 5 che si serrano sulle opposte ali rispetto all’anima sia per la colonna 1 sia per la trave 2. I piatti esterni 50 sono preferibilmente piastre in acciaio S355. Ciascun 30 elemento a pinza 5 è costituito dal piatto esterno 50 e da un piatto interno 51 atto ad entrare in contatto con la faccia interna dell’ala 11 o 21. I piatti esterni 50 ed i piatti interni 51 sono provvisti di fori <20> The joint is fixed at the same time to the column 1 and to the beam 2, coupling them together thanks to gripper elements 5. The joint in fact includes external plates 50 able to be placed in contact with the external extension of the wings 11 of the column 1 or 25 of the wings 21 of the beam 2, and each external plate is provided with two gripper elements 5 which clamp on the opposite wings with respect to the core for both the column 1 and the beam 2. The external plates 50 are preferably S355 steel plates . Each 30 gripper element 5 consists of the external plate 50 and an internal plate 51 able to come into contact with the internal face of the wing 11 or 21. The external plates 50 and the internal plates 51 are provided with holes

passanti di impegno per bulloni 8, così che il serraggio dei bulloni 8 causa il serraggio dell’elemento a pinza sull’ala 11 o 21. I fori sono disposti in modo tale per cui i bulloni 8 in condizione<5>di impegno sono disposti oltre il bordo libero dell’ala, in modo da non rendere necessaria la foratura della colonna 1 o della trave 2 per il passaggio dei bulloni 8. Ciascun piatto esterno 50 è pertanto collegato ad una coppia di piatti interni 51 atti ad<10>essere posti a contatto con lo sviluppo interno di entrambe le ali 21 o 11 rispettivamente della trave 2 o della colonna 1. throughs of engagement for bolts 8, so that the tightening of the bolts 8 causes the clamping of the gripper element on the wing 11 or 21. The holes are arranged in such a way that the bolts 8 in the engagement condition <5> are arranged beyond the free edge of the flange, so as not to make it necessary to drill the column 1 or beam 2 for the passage of the bolts 8. Each external plate 50 is therefore connected to a pair of internal plates 51 suitable to be placed in contact with the internal extension of both wings 21 or 11 respectively of beam 2 or column 1.

I due elementi a sella 3 sono costituiti da due piatti esterni 50 fissati tra loro in modo ortogonale<15>ed atti ad essere posti a contatto con lo sviluppo esterno delle ali 11 o 21 rispettivamente della colonna 1 e della trave 2. I due piatti esterni 50 che costituiscono gli elementi a sella 3 sono preferibilmente piastre in acciaio S355 saldate tra<20>loro. Ciascun elemento a sella 3 comprende una flangia di irrigidimento 30 fissata ad entrambi i piatti esterni 50 dell’elemento a sella 3 e disposta su un piano ortogonale ad entrambi tali piatti esterni 50. I due elementi a sella 3 sono disposti simmetricamente 25 rispetto all’asse longitudinale 23 della trave 2. The two saddle elements 3 consist of two external plates 50 fixed to each other in an orthogonal way <15> and able to be placed in contact with the external extension of the wings 11 or 21 respectively of the column 1 and of the beam 2. The two plates external elements 50 which constitute the saddle elements 3 are preferably S355 steel plates welded to each other. Each saddle element 3 comprises a stiffening flange 30 fixed to both external plates 50 of the saddle element 3 and arranged on a plane orthogonal to both such external plates 50. The two saddle elements 3 are arranged symmetrically 25 with respect to the longitudinal axis 23 of the beam 2.

Ciascun elemento diagonale 4 è costituito da un elemento tubolare 40 tozzo le cui opposte estremità sono collegate mediante cerniere 41 a piatti esterni 50 per il fissaggio rispettivamente alla trave 2 e alla 30 colonna 1. L’elemento tubolare 40 è preferibilmente un profilo tubolare in acciaio S275. Le cerniere 41 sono passanti per una serie di flange, preferibilmente di acciaio S460, saldate ai piatti esterni 50 Each diagonal element 4 is constituted by a stubby tubular element 40 whose opposite ends are connected by hinges 41 to external plates 50 for fixing respectively to the beam 2 and to the column 30 1. The tubular element 40 is preferably a tubular steel profile S275. The hinges 41 pass through a series of flanges, preferably of S460 steel, welded to the external plates 50

dell’elemento diagonale 4, essendo anche l’elemento tubolare 40 provvisto alle opposte estremità di flange di impegno nella cerniera 41. Anche i due elementi diagonali 4 sono disposti simmetricamente rispetto<5>all’asse longitudinale della trave 23, come gli elementi a sella 3. of the diagonal element 4, the tubular element 40 being also provided at the opposite ends with engagement flanges in the hinge 41. The two diagonal elements 4 are also arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the beam 23, like the elements a saddle 3.

Per ciascun piatto esterno 50 a contatto con la trave 2 o con la colonna 1 è previsto un corrispondente piatto esterno 50 posto simmetricamente rispetto<10>all’asse longitudinale 23 della trave 2 o all’asse longitudinale 13 della colonna 1 rispettivamente e tra ciascuna coppia di piatti interni 51 affacciati tra loro è previsto un manicotto di compressione 6 atto a comprimere ciascun piatto interno 51 sulla rispettiva<15>ala 11 o 21, come illustrato meglio in seguito in relazione alle figure 3 e 4. For each external plate 50 in contact with the beam 2 or with the column 1 there is a corresponding external plate 50 placed symmetrically with respect to <10> the longitudinal axis 23 of the beam 2 or the longitudinal axis 13 of the column 1 respectively and between each a pair of internal plates 51 facing each other, a compression sleeve 6 is provided which is suitable for compressing each internal plate 51 on the respective <15> wing 11 or 21, as better illustrated hereinafter in relation to Figures 3 and 4.

Sono infine previsti quattro piatti esterni 50 sul lato della colonna 1 opposto alla trave 2. Due di tali piatti esterni 50 cooperano mediante i manicotti di<20>compressione 6 con corrispondenti piatti esterni 50 dei due elementi a sella 3, mentre gli altri due piatti esterni 50 cooperano mediante i manicotti di compressione 6 con corrispondenti piatti esterni 50 dei due elementi diagonali 4. Sulla trave 2, invece, i due 25 elementi a sella 3 cooperano tra loro mediante manicotti 6 e similmente i due elementi diagonali 4 cooperano tra loro mediante manicotti 6. Finally, four external plates 50 are provided on the side of the column 1 opposite the beam 2. Two of these external plates 50 cooperate by means of the compression sleeves 6 with corresponding external plates 50 of the two saddle elements 3, while the other two plates external plates 50 cooperate by means of the compression sleeves 6 with corresponding external plates 50 of the two diagonal elements 4. On the beam 2, on the other hand, the two 25 saddle elements 3 cooperate with each other by means of sleeves 6 and similarly the two diagonal elements 4 cooperate with each other by means of sleeves 6.

La configurazione del giunto è pertanto tale per cui gli elementi a pinza 5 sono posti sulla trave 2 o 30 sulla colonna 1 sempre a coppia, simmetricamente rispetto all’asse longitudinale 23 o 13 rispettivamente della trave 2 o della colonna 1. L’efficacia del serraggio effettuato dai bulloni 8 tra i piatti esterni The configuration of the joint is therefore such that the clamp elements 5 are placed on the beam 2 or 30 on the column 1 always in pairs, symmetrically with respect to the longitudinal axis 23 or 13 respectively of the beam 2 or of the column 1. The effectiveness of the tightening carried out by the bolts 8 between the outer plates

50 e i piatti interni 51 è coadiuvata dal manicotto di compressione 6, che comprime i due piatti interni 51 affacciati tra loro sulla parte interna della rispettiva ala 21 o 11. 50 and the internal plates 51 is assisted by the compression sleeve 6, which compresses the two internal plates 51 facing each other on the internal part of the respective wing 21 or 11.

<5>La figura 3 illustra il fenomeno indesiderato dell’apertura dell’elemento a pinza 5 a causa dalla forza di serraggio dei bulloni 8. La forza di serraggio dei bulloni 8, infatti, fa sì che le estremità provviste di fori del piatto esterno 50 e del<10>corrispondente piatto interno 52 si avvicinino tra loro, mentre l’estremità opposta del piatto interno 51 si allontana dall’ala 21, come illustrato dalle frecce, dal momento che il bordo libero dell’ala 21 agisce da fulcro e trasforma il piatto interno 51 in una leva. <5> Figure 3 illustrates the undesired phenomenon of the opening of the gripper element 5 due to the tightening force of the bolts 8. The tightening force of the bolts 8, in fact, causes the ends provided with holes of the outer plate 50 and the corresponding inner plate 52 approach each other, while the opposite end of the inner plate 51 moves away from the wing 21, as illustrated by the arrows, since the free edge of the wing 21 acts as a fulcrum and transforms the internal plate 51 into a lever.

<15>La figura 4 illustra come l’impiego di manicotti 6 e di elementi distanziatori 7 risolva questo problema tecnico. Il manicotto 6 presenta almeno in parte una sezione a profilo esterno esagonale ed è provvisto alle opposte estremità di una filettatura destra/sinistra<20>in cui sono impegnate due rispettive barre filettate 61. Agendo sul manicotto 6 per porlo in rotazione, le opposte barre filettate 61 si allontanano tra loro esercitando una forza di compressione sui piatti interni 51 degli elementi a pinza 5. Ciascuna barra 25 filettata 61 del manicotto 6 è fissata ad una piastra di contatto 60 con un corrispondente piatto interno 51 per ripartire il carico del manicotto di compressione 6 uniformemente su ciascun piatto interno 51. Preferibilmente il manicotto 6 è in acciaio S355, 30 mentre le barre filettate 61 sono di classe 8.8. <15> Figure 4 illustrates how the use of sleeves 6 and spacer elements 7 solves this technical problem. The sleeve 6 has at least partly a section with a hexagonal external profile and is provided at the opposite ends with a right / left thread <20> in which two respective threaded bars 61 are engaged. By acting on the sleeve 6 to make it rotate, the opposite bars 61 move away from each other by exerting a compression force on the internal plates 51 of the gripper elements 5. Each threaded bar 25 61 of the sleeve 6 is fixed to a contact plate 60 with a corresponding internal plate 51 to distribute the load of the coupling sleeve. compression 6 uniformly on each internal plate 51. Preferably the sleeve 6 is made of steel S355, 30 while the threaded bars 61 are of class 8.8.

Tra i piatti interni 51 ed i corrispondenti piatti esterni 50, nella zona di bordo periferica rispetto alla trave 2 o alla colonna 1, sono previsti elementi Between the internal plates 51 and the corresponding external plates 50, in the peripheral edge area with respect to the beam 2 or to the column 1, elements are provided

distanziatori 7, atti ad impedire che le estremità provviste di fori del piatto esterno 50 e del corrispondente piatto interno 51 si avvicinino troppo tra loro causando l’apertura degli elementi a pinza 5<5>illustrata in figura 3. Gli elementi distanziatori sono preferibilmente barre di acciaio a sezione rettangolare, saldate al piatto interno 51 o al piatto esterno 50 dell’elemento a pinza 5. Vantaggiosamente, lo spessore degli elementi distanziatori è<10>corrispondente allo spessore dell’ala. spacers 7, designed to prevent the ends provided with holes of the outer plate 50 and of the corresponding inner plate 51 from getting too close to each other, causing the opening of the gripper elements 5 <5> illustrated in figure 3. The spacer elements are preferably bars of steel with a rectangular section, welded to the internal plate 51 or to the external plate 50 of the gripper element 5. Advantageously, the thickness of the spacer elements is <10> corresponding to the thickness of the wing.

Le figure 5 e 6 illustrano uno schema statico del funzionamento meccanico al collasso. Il giunto presenta diversi gradi di iperstaticità. Tuttavia, in un’ipotesi a favore di sicurezza, il dimensionamento delle sue<15>componenti è stato effettuato riducendo il sistema iperstatico ad un sistema isostatico limite, indicato in figura 5. Il sistema isostatico si basa sull’assunzione che, a collasso, una dei due elementi diagonali 4 e uno dei due elementi a sella 3 (quelli<20>in trazione, a seconda del segno del momento) stacchino gli elementi a pinza 5 dall’ala 21 e non siano quindi più in grado di trasferire alcuna forza. Quindi gli unici elementi che trasferiscono le forze sono l’elemento diagonale 4 compresso e uno dei due elementi 25 a sella 3, in particolare quello più vicino al suddetto elemento diagonale. In un’ottica di azioni cicliche, all’inversione del carico, il sistema resistente si ribalta, come illustrato in figura 6. Figures 5 and 6 illustrate a static diagram of the mechanical operation upon collapse. The joint exhibits various degrees of hyperstaticity. However, in a hypothesis in favor of safety, the sizing of its <15> components was carried out by reducing the hyperstatic system to a limit isostatic system, indicated in figure 5. The isostatic system is based on the assumption that, upon collapse, one of the two diagonal elements 4 and one of the two saddle elements 3 (those <20> in traction, depending on the sign of the moment) detach the gripper elements 5 from the wing 21 and are therefore no longer able to transfer any force . Therefore the only elements that transfer the forces are the compressed diagonal element 4 and one of the two saddle elements 25 3, in particular the one closest to the aforementioned diagonal element. With a view to cyclical actions, when the load is reversed, the resistant system overturns, as shown in figure 6.

Nel sistema, sono stati previsti due meccanismi 30 dissipativi, che possono essere progettati in alternativa o in contemporanea: la plasticizzazione di uno degli elementi diagonali 4 (quello compresso, In the system, two dissipative mechanisms 30 have been provided, which can be designed alternatively or simultaneously: the plasticization of one of the diagonal elements 4 (the compressed one,

verificato a stabilità) e l’attrito sugli elementi a pinza 5. checked for stability) and the friction on the gripper elements 5.

Il giunto è caratterizzato da una alta riparabilità: con riferimento al meccanismo di<5>dissipazione ad attrito, la riparazione comporta un riposizionamento dei piatti esterni 50 ed interni 51 degli elementi a pinza 4 e, al più, il riserraggio o la sostituzione dei bulloni 8. Nel caso della plasticizzazione dell’elemento diagonale 4 in<10>compressione, la riparazione può essere effettuata rimuovendo due soli bulloni 8, senza perdere la stabilità ai carichi verticali, che è garantita dagli elementi a sella 3. The joint is characterized by a high repairability: with reference to the <5> friction dissipation mechanism, the repair involves a repositioning of the external plates 50 and internal 51 of the clamp elements 4 and, at the most, the re-tightening or replacement of the bolts 8. In the case of the plasticization of the diagonal element 4 in <10> compression, the repair can be carried out by removing only two bolts 8, without losing the stability to vertical loads, which is guaranteed by the saddle elements 3.

Il giunto è stato dimensionato in conformità con<15>la normativa europea (EN 1993-1-8). Inoltre, sono state effettuate diverse analisi numeriche monotone incrementali in controllo di spostamento, adottando un materiale elasto-plastico definito sulla base di curve sperimentali, un coefficiente di attrito statico<20>modellato come “penalty” con coefficiente attrito pari a 0.30, e un serraggio dei bulloni del 70% della loro tensione di snervamento, ridotto ulteriormente del 40% per tenere conto di una perdita progressiva del precarico (ipotesi conservativa). The joint has been sized in accordance with <15> the European standard (EN 1993-1-8). Furthermore, several incremental monotonic numerical analyzes were carried out in displacement control, adopting an elasto-plastic material defined on the basis of experimental curves, a static friction coefficient <20> modeled as a "penalty" with a friction coefficient equal to 0.30, and a bolt tightening by 70% of their yield stress, further reduced by 40% to take into account a progressive loss of preload (conservative hypothesis).

25 In prima istanza è stato analizzato il comportamento di un elemento a pinza 5 soggetto a scorrimento orizzontale, in particolare un elemento a pinza 5 facente parte di un elemento a sella 3. La componente è stata analizzata per studiare il 30 comportamento generale di tutti gli elementi a pinza quando soggetti a scorrimento orizzontale. L’analisi è stata svolta incastrando il piatto esterno 50 dell’elemento a pinza 5 e assegnando uno spostamento 25 In the first instance the behavior of a gripper element 5 subject to horizontal sliding was analyzed, in particular a gripper element 5 which is part of a saddle element 3. The component was analyzed to study the general behavior of all the gripper elements when subject to horizontal sliding. The analysis was carried out by fitting the external plate 50 of the gripper element 5 and assigning a displacement

all’ala 21 della trave 2. È stato osservato che gli elementi a pinza 5, grazie al contributo dei manicotti 6, sono in grado di trasferire le forze di serraggio all’ala 21 della trave 2, che risulta compressa anche<5>dopo uno scorrimento di 5 mm. to the flange 21 of the beam 2. It has been observed that the gripper elements 5, thanks to the contribution of the sleeves 6, are able to transfer the clamping forces to the flange 21 of the beam 2, which is compressed even <5> after a sliding of 5 mm.

Nel diagramma forza-spostamento in figura 7 è riportato con la curva 91 il valore della reazione vincolare nel punto di applicazione dello spostamento al variare dello spostamento stesso. Come si può<10>notare, la reazione vincolare raggiunge un valore massimo di 310 kN per uno spostamento pari a 0.80 mm e mantiene tale valore costante per spostamenti maggiori. Poiché la forza di progetto, indicata dalla soglia 90, è pari a 250 kN, si può dedurre che non vi è scorrimento<15>relativo tra la trave 1 e gli elementi a pinza 5. In the force-displacement diagram in Figure 7, curve 91 shows the value of the constraint reaction at the point of application of the displacement as the displacement itself varies. As can be seen <10>, the constraint reaction reaches a maximum value of 310 kN for a displacement equal to 0.80 mm and maintains this value constant for greater displacements. Since the design force, indicated by the threshold 90, is equal to 250 kN, it can be deduced that there is no relative sliding <15> between the beam 1 and the gripper elements 5.

In seconda istanza è stato analizzato il comportamento di un elemento a pinza 5 sollecitato perpendicolarmente. La componente è stata analizzata per studiare il comportamento generale di tutti gli<20>elementi a pinza 5, quando soggetti ad uno spostamento ortogonale. L’analisi è stata svolta incastrando un’ala 11 della colonna 1 e assegnando uno spostamento ad un piatto saldato perpendicolarmente al piatto esterno 50 dell’elemento a pinza 5 sul lato della colonna 1 25 opposto alla trave 2. Secondly, the behavior of a gripper element 5 stressed perpendicularly was analyzed. The component was analyzed to study the general behavior of all <20> gripper elements 5, when subjected to an orthogonal displacement. The analysis was carried out by fitting a wing 11 of the column 1 and assigning a displacement to a plate welded perpendicular to the external plate 50 of the gripper element 5 on the side of the column 1 25 opposite to the beam 2.

La deformazione plastica equivalente che risulta da uno spostamento imposto di 6 mm indica che, per questo spostamento, la colonna 1 è plasticizzata nell’ala 11, ai due lati dell’anima 10. The equivalent plastic deformation resulting from an imposed displacement of 6 mm indicates that, due to this displacement, the column 1 is plasticized in the wing 11, on both sides of the core 10.

30 Nel diagramma forza-spostamento in figura 7 è riportato anche con la curva 93 il valore della reazione vincolare nel punto di applicazione dello spostamento al variare dello spostamento stesso. Come 30 In the force-displacement diagram in figure 7, curve 93 also shows the value of the constraint reaction at the point of application of the displacement as the displacement itself varies. How

si può notare, la reazione vincolare raggiunge un valore massimo di 480 kN per uno spostamento imposto pari a 12 mm, di molto superiore al valore della forza di progetto (250 kN), indicato dalla soglia 90. La<5>prima plasticizzazione si osserva per uno spostamento pari a 3 mm, come indicato dalla soglia 92, cui corrisponde un valore della reazione vincolare pari a 350 kN, anch’esso notevolmente superiore alla forza di progetto e allo scorrimento della trave. it can be seen that the constraint reaction reaches a maximum value of 480 kN for an imposed displacement equal to 12 mm, much higher than the value of the design force (250 kN), indicated by the threshold 90. The <5> first yielding is observed for a displacement equal to 3 mm, as indicated by threshold 92, which corresponds to a value of the constraint reaction equal to 350 kN, which is also considerably higher than the design force and the sliding of the beam.

<10>La figura 7 indica quindi chiaramente che la plasticizzazione della colonna 1, che è il meccanismo meno auspicato, avviene dopo lo scorrimento relativo tra l’elemento a pinza 5 e la trave 2 per perdita di attrito, che è il meccanismo auspicato. Entrambi i<15>meccanismi si attivano comunque per valori di forza superiori a quelli di progetto. <10> Figure 7 therefore clearly indicates that the plasticization of the column 1, which is the least desired mechanism, occurs after the relative sliding between the gripper element 5 and the beam 2 due to loss of friction, which is the desired mechanism. Both <15> mechanisms are activated in any case for force values higher than those of the design.

20 20

Claims

GIOVANNI BOTTINO ENABLED MANDATORY 1441 B CLAIMS 1. Connection joint of a steel beam (2) to a steel column (1), which beam <5> (2) and column (1) each have a core (20, 10) and wings (21 , 11) to form a double T section, which joint comprises a plurality of gripper elements (5), of which at least one gripper element (5) adapted to clamp onto at least one wing (21) of the beam (2 ) and <10> at least one gripper element (5) adapted to clamp onto at least one wing (11) of the column (1), characterized by the fact that comprises a plurality of external plates (50) adapted to be placed in contact with the external extension <15> of the wings (11, 21) of the column (1) or of the beam (2), in which each external plate (50) is provided with at least two said gripper elements (5), each gripper element (5) being constituted by the external plate (50) and by removable clamping means with a corresponding <20> internal plate (51), so that each external plate (50) is connected to a pair of internal plates (51) able to be placed in contact with the internal extension of both wings (21, 11) of the beam (2) or of the column (1), being provided one or 25 more saddle elements (3) consisting of two said external plates (50) fixed to each other in an orthogonal way and able to be placed in contact with the external extension of the wings (11, 21) respectively of the column (1) and of the beam (2). 30 2. Joint according to claim 1, in which the tightening means are bolts (8), the external plates (50) and the internal plates (51) being provided with through holes for engaging said bolts (8), which holes GIOVANNI BOTTINO ENABLED MANDATORY 1441 B are arranged in such a way that the bolts (8) in the engagement condition are arranged beyond the free edge of the wing (11, 21). 3. Joint according to claim 1 or 2, in which <5> for each external plate (50) in contact with the beam (2) or with the column (1) there is provided a corresponding external plate (50) placed symmetrically with respect to the longitudinal axis (23, 13) of the beam (2) or of the column (1) respectively, and between each pair of <10> internal plates (51) facing each other there is a compression sleeve (6) suitable for compressing each inner plate (51) on the respective wing (11, 21). 4. Joint according to claim 3, in which the sleeve (6) has at least partly a section with a hexagonal external profile and is provided at the opposite ends with a right / left thread in which two respective threaded rods (61 ). Joint according to claim 4, wherein each threaded rod (61) of the sleeve (6) is <20> fixed to a contact plate (60), which contact plate (60) is adapted to contact a corresponding internal plate (51). 6. Joint according to one or more of the preceding claims, in which spacer elements (7) are provided between one or more said internal plates 25 (51) and the corresponding external plates (50). Joint according to one or more of the preceding claims, wherein each saddle element (3) comprises at least one stiffening flange (30) 30 fixed to both external plates (50) which constitute the saddle element (3), which flange (30) is arranged on a plane orthogonal to both said external plates (50). GIOVANNI BOTTINO ENABLED MANDATORY 1441 B 8. Joint according to one or more of the previous claims, in which there are two saddle elements (3) arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis (23) of the beam (2). <5> 9. Joint according to one or more of the preceding claims, in which at least one diagonal element (4) is provided, the opposite ends of which are provided with external plates (50) for fixing respectively to the beam (1) and to the column (2). <10> 10. Joint according to claim 9, in which the diagonal element (4) comprises a tubular element (40). 11. Joint according to claim 10, in which the tubular element (40) is coupled to the external plates <15> (50) of the diagonal element (4) by means of hinges (41). 12. Joint according to one or more of claims 9 to 11, in which there are two diagonal elements (4) arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis <20> (23) of the beam (2). 13. Joint according to one or more of the preceding claims, in which one or more external plates (50) are provided on the side of the column (1) opposite the beam (2), which external plates (50) cooperate 25 by means of said compression (6) with corresponding external plates (50) of the saddle element (3) and / or of the diagonal element (4). 14. Steel frame of a building, comprising beams (2) and columns (1), which beams (2) and columns 30 (1) each have a core (20, 10) and wings (21, 11) to form a double T section, characterized in that GIOVANNI BOTTINO ENABLED MANDATORY 1441 B at least one beam (2) is coupled to at least one column (1) by means of a joint according to one or more of claims 1 to 13. _____________________________________________________ <5> P.I. Giovanni Bottino University of Genoa Authorized Agent Registered under No. 1441 B 10