ITVI20110204A1

ITVI20110204A1 - MECHANICAL FIXING SYSTEM, WHICH USES LAMINS OR WASHERS

Info

Publication number: ITVI20110204A1
Application number: IT000204A
Authority: IT
Inventors: Alessandro Pisanu
Original assignee: Green Place En S R L
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-01-28

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il presente trovato riguarda un sistema di fissaggio meccanico, che utilizza lamine o rondelle, del tipo che presenta elementi strutturali da fissare mediante bulloni e dadi o simili ed in cui tali rondelle o lamine si pongono in contatto con una delle superfici degli elementi in cui viene inserito il gambo della vite o del bullone. The present invention relates to a mechanical fixing system, which uses plates or washers, of the type which has structural elements to be fixed by means of bolts and nuts or the like and in which said washers or plates come into contact with one of the surfaces of the elements in which it is inserted the shank of the screw or bolt.

Com’è noto i collegamenti mobili fra due elementi strutturali vengono per lo più eseguiti attraverso il fissaggio con viti e bulloni. As is known, the mobile connections between two structural elements are mostly carried out through fixing with screws and bolts.

E’ noto ai tecnici del ramo che tali collegamenti vengono spesso effettuati pretensionando i bulloni stessi, al fine di ottenere un collegamento che impedisca lo scorrimento reciproco fra le parti unite, attraverso l'attrito: questo sia nel campo dell'ingegneria meccanica (costruzione di macchine di qualsiasi tipo), che in quello dell'ingegneria civile (costruzioni metalliche e miste, con giunti bullonati). It is known to those skilled in the art that such connections are often made by pretensioning the bolts themselves, in order to obtain a connection that prevents mutual sliding between the joined parts, through friction: this is in the field of mechanical engineering (construction of machines of any type), and in civil engineering (metal and mixed constructions, with bolted joints).

E' anche noto che nel settore del'ingegneria civile, in campo sismico, la progettazione viene eseguita tenendo conto dei giunti cosiddetti “plastici”, cioè in grado di deformarsi (e sacrificarsi) dissipando l energia del sisma senza per questo portare al collasso immediato la struttura, che va comunque demolita e ricostruita dopo la plasticizzazione dei giunti stessi. It is also known that in the civil engineering sector, in the seismic field, the design is carried out taking into account the so-called "plastic" joints, that is able to deform (and sacrifice themselves) dissipating the energy of the earthquake without leading to immediate collapse the structure, which in any case must be demolished and rebuilt after the plasticization of the joints themselves.

E’ inoltre noto che tutto ciò finora esposto si basa sulla conoscenza il più esatta possibile del precarico dei bulloni e, per quanto riguarda i giunti plastici, della conoscenza della quantità di energia dissipata. It is also known that all of the above is based on the most exact knowledge possible of the preloading of the bolts and, as regards the plastic joints, of the knowledge of the amount of energy dissipated.

Allo stato attuale dell'arte, i bulloni vengono per lo più pretensionati attraverso l'utilizzo dì chiavi dinamometriche, in grado di misurare con esattezza sufficiente, dopo taratura, la coppia di serraggio, che è direttamente proporzionale al precarico attraverso il coefficiente di attrito, che però è spesso noto solo in modo approssimativo. In the current state of the art, the bolts are mostly pre-tensioned through the use of torque wrenches, capable of measuring with sufficient accuracy, after calibration, the tightening torque, which is directly proportional to the preload through the coefficient of friction, which, however, is often known only in an approximate way.

La mancanza di conoscenza dell'esatto valore del coefficiente di attrito porta a dover fare ipotesi sul reale pretensionamento dei bulloni, comportando molti problemi fra i quali: la rottura di bulloni quando essi sono troppo pretensionati, l'insufficienza della tenuta quando lo sono poco, il sovradimensionamento necessario per evitare possibili rotture, l'impossibilità di determinare l'energia dissipata in uno scorrimento relativo tra le superfici, essendo ignota la forza di contatto fra di esse, l'impossibilità di conoscere l'esatta resistenza di un giunto, l'impossibilità di operare una manutenzione periodica al tensionamento dei giunti di strutture metalliche senza avere conoscenza, giunto per giunto, dei coefficienti di attrito. The lack of knowledge of the exact value of the friction coefficient leads to having to make assumptions about the real pretensioning of the bolts, leading to many problems including: the breakage of bolts when they are too pretensioned, the insufficiency of the seal when they are not so much, the oversizing necessary to avoid possible breakages, the impossibility of determining the energy dissipated in a relative sliding between the surfaces, the contact force between them being unknown, the impossibility of knowing the exact resistance of a joint, the impossibility of carrying out periodic maintenance on the tensioning of the joints of metal structures without having knowledge, joint by joint, of the friction coefficients.

Attualmente il mercato inizia a proporre bulloni “pretarati”, differenti per diametro, lunghezza e materiale, ognuno con coefficiente di attrito certificato e noto, scritto sulla singola confezione e variabile lotto per lotto, con evidente complicazione sia per la produzione, che per l'utilizzo e la manutenzione dei giunti bullonati. Currently the market is starting to offer "pre-calibrated" bolts, different in diameter, length and material, each with a certified and known coefficient of friction, written on the individual package and variable lot by lot, with obvious complications both for production and for the use and maintenance of bolted joints.

Scopo del presente trovato è quello di eliminare i suddetti ed altri inconvenienti, fornendo un sistema semplice ed immediato per rendere noto e costante il coefficiente di attrito negli organi di collegamento, eliminando così tutte le incertezze sulle forze in gioco, facilitando la manutenzione, rendendo possibile la previsione dell'energia dissipata dallo scorrimento di un giunto e quindi l'eventuale sostituzione degli odierni giunti plastici con giunti dissipativi che non si rompono col sisma, ma che possono consentire la semplice manutenzione dopo l'evento, senza richiedere la successiva demolizione dello stabile; tutto questo secondo le caratteristiche di cui alle rivendicazioni indipendenti. Altre caratteristiche del trovato sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti. The purpose of the present invention is to eliminate the aforementioned and other drawbacks, providing a simple and immediate system for making the friction coefficient in the connecting members known and constant, thus eliminating all uncertainties about the forces involved, facilitating maintenance, making it possible the prediction of the energy dissipated by the sliding of a joint and therefore the possible replacement of today's plastic joints with dissipative joints that do not break with the earthquake, but that can allow simple maintenance after the event, without requiring the subsequent demolition of the building ; all this according to the characteristics of the independent claims. Other characteristics of the invention are the subject of the dependent claims.

I vantaggi che derivano dal presente trovato consistono essenzialmente nel fatto che la conoscenza del coefficiente di attrito in maniera esatta porta a conoscere esattamente il valore delle forze che vengono applicate nelle unioni bullonate; ciò evita la rottura di bulloni per eccessivo pretensionamento; così come si evita l'insufficienza del collegamento. Si possono inoltre prevedere quantitativamente i fenomeni dissipativi nei giunti, rendendo così le costruzioni più sicure, facili da mantenere, durature. Infine la dissipazione avviene in campo elastico e può avvenire anche più volte durante lo stesso sisma. Utilizzando materiali inossidabili, o comunque resistenti agli agenti atmosferici, per le lamine e le rondelle, si garantisce la costanza nel tempo del coefficiente di attrito e quindi il facile ripristino del tensionamento esatto dei giunti. Tutti questi vantaggi vengono ottenuti in maniera semplice ed economica. The advantages deriving from the present invention essentially consist in the fact that the knowledge of the friction coefficient in an exact manner leads to knowing exactly the value of the forces that are applied in the bolted joints; this avoids the breakage of bolts due to excessive pre-tensioning; as well as avoiding the insufficiency of the connection. It is also possible to quantitatively predict dissipative phenomena in the joints, thus making the constructions safer, easier to maintain and durable. Finally, dissipation occurs in the elastic field and can also occur several times during the same earthquake. Using stainless materials, or in any case resistant to atmospheric agents, for the plates and washers, the constancy of the friction coefficient over time is guaranteed and therefore the easy restoration of the exact tensioning of the joints. All these advantages are obtained in a simple and economical way.

L’originalità e funzionalità del trovato verranno meglio comprese da ogni tecnico del ramo mediante la descrizione che segue, con l’ausilio degli annessi disegni, che ne mostrano delle soluzioni attuati ve, ma non esaustive o limitative: The originality and functionality of the invention will be better understood by every technician in the art by means of the following description, with the aid of the attached drawings, which show practical solutions, but not exhaustive or limiting:

- nella fig. 1 (tav. I) è illustrata una delle rondelle utilizzabili nel dispositivo di cui al trovato, con evidenziata la faccia avente il coefficiente di attrito maggiore; - in fig. 1 (table I) shows one of the washers that can be used in the device according to the invention, with the face having the highest friction coefficient highlighted;

- la fig. 2 illustra la medesima rondella, in cui è evidenziata la faccia con coefficiente di attrito minore; - fig. 2 shows the same washer, in which the face with the lowest coefficient of friction is highlighted;

- la fig. 3 (tav. II) illustra un esempio del sistema di fissaggio di cui al trovato; - fig. 3 (table II) illustrates an example of the fixing system according to the invention;

- la fig. 4 illustra un esempio di giunto composto come in fig. 3, che presenta, in particolare, una coppia di flange sovrapposte; - fig. 4 illustrates an example of a compound joint as in fig. 3, which has, in particular, a pair of superimposed flanges;

- nella flg. 5 (tav. Ili) è illustrato un esempio del sistema di fissaggio come in figura 3, ma in cui sono presenti anche due flange sovrapposte, con caratteristiche diverse rispetto a quelle di fig. 4; - in flg. 5 (table III) shows an example of the fixing system as in figure 3, but in which there are also two superimposed flanges, with different characteristics compared to those of fig. 4;

- la fig. 6 illustra un esempio di giunto composto come in figura 5; - fig. 6 illustrates an example of a compound joint as in figure 5;

- la fig. 7 (tav. IV) illustra un esempio di utilizzazione del dispositivo di cui al trovato, che prevede una colonna ed una trave reciprocamente unite mediante un giunto; - fig. 7 (table IV) illustrates an example of use of the device according to the invention, which provides a column and a beam mutually joined by means of a joint;

- La fig. 8 (tav. V) illustra una sezione trasversale di quanto illustrato in fig. - Fig. 8 (table V) shows a cross section of what is illustrated in fig.

7; 7;

- La fig. 9 (tav. VI) illustra un’ulteriore modalità di applicazione del dispositivo di cui al trovato, simile a quella illustrata in fig. 7. - Fig. 9 (table VI) illustrates a further method of application of the device according to the invention, similar to that illustrated in fig. 7.

In particolare nella fig. 1 è illustrata una rondella 1 le cui due facce presentano una diversa rugosità e quindi un diverso coefficiente d’attrito. Secondo il trovato è previsto che almeno il valore del coefficiente di attrito minore debba essere noto con precisione. In particolare in tale figura è evidenziata la faccia 2 con coefficiente di attrito maggiore. Tale faccia può essere ottenuta con qualsiasi tipo di lavorazione meccanica, chimica o elettrica. Viceversa, nella fig. 2 è illustrata la medesima rondella 1, con evidenziata la faccia 3 avente coefficiente di attrito minore fra le due facce. Anche in questo caso, tale faccia può essere ottenuta con qualsiasi tipo di lavorazione meccanica, chimica o elettrica. In particular in fig. 1 shows a washer 1 whose two faces have a different roughness and therefore a different coefficient of friction. According to the invention, it is envisaged that at least the value of the lower friction coefficient must be precisely known. In particular, this figure shows the face 2 with a higher friction coefficient. This face can be obtained with any type of mechanical, chemical or electrical processing. Conversely, in fig. 2 illustrates the same washer 1, with the face 3 having a lower friction coefficient between the two faces highlighted. Also in this case, this face can be obtained with any type of mechanical, chemical or electrical processing.

Nella fig. 3 è illustrato un esempio del sistema di fissaggio secondo il trovato, che in questo caso comprende dei bulloni 4, delle rondelle 1 con facce a diverso coefficiente di attrito, le facce 2 aventi coefficiente di attrito maggiore essendo poste a contatto con il bullone 4 e la flangia 5 disposta superiormente, in modo da esser certi che il movimento relativo sia noto e sarà tra le due facce ad attrito minore, in contatto reciproco. Nella stessa figura sono visibili la flangia inferiore 6, una rondella 7 di tipo convenzionale ed un dado 8 di tipo convenzionale, oppure a basso coefficiente di attrito. Se esso è di tipo convenzionale, all’atto del montaggio il filetto sarà vantaggiosamente ingrassato, in modo da renderne trascurabile l’attrito, al fine di mantenere sostanzialmente nota la coppia di reazione all 'avvitamento e quindi il precarico effettivo. In fig. 3 shows an example of the fastening system according to the invention, which in this case comprises bolts 4, washers 1 with faces having a different coefficient of friction, the faces 2 having a higher friction coefficient being placed in contact with the bolt 4 and the flange 5 arranged above, so as to be certain that the relative movement is known and will be between the two faces with less friction, in mutual contact. The same figure shows the lower flange 6, a washer 7 of the conventional type and a nut 8 of the conventional type, or with a low coefficient of friction. If it is of the conventional type, at the time of assembly the thread will be advantageously greased, so as to make the friction negligible, in order to substantially keep the reaction torque on screwing and therefore the actual preload known.

Nella fig. 4 è illustrato un esempio di giunto composto come in fig. 3 ed in particolare si vedono due flange 5, 6 complete, eccettuato un settore in cui la rimozione virtuale ci permette di visualizzare in modo più accurato lo schema di montaggio; in particolare è evidenziata la faccia 2 della rondella 1 a contatto col bullone 4, non visibile in fig. 3. In questo tipo di giunto è possibile precaricare le viti con forza nota dal momento che è noto il coefficiente di attrito fra le facce 3, in reciproco contatto, delle rondelle 1; non ci è viceversa nota la coppia o la forza di inizio del moto relativo di strisciamento fra le flange 5 e 6, poiché ci è ignoto il relativo coefficiente di attrito. In fig. 4 shows an example of a compound joint as in fig. 3 and in particular two complete flanges 5, 6 can be seen, except for one sector in which virtual removal allows us to view the assembly diagram more accurately; in particular, the face 2 of the washer 1 in contact with the bolt 4, not visible in fig. 3. In this type of joint it is possible to preload the screws with a known force since the coefficient of friction between the faces 3, in mutual contact, of the washers 1 is known; On the other hand, we do not know the torque or the starting force of the relative sliding motion between the flanges 5 and 6, since the relative friction coefficient is unknown to us.

Nella fig. 5 viene viceversa illustrato un sistema di fissaggio come in fig. 3, in cui sono però presenti due lamine 9 fra le flange 5 e 6. Dette lamine presentano facce a diverso coefficiente di attrito come le rondelle 1 e vengono anch’esse montate con le facce ad attrito minore e noto in contatto reciproco, mentre le facce 10 aventi coefficienti di attrito maggiore, noto o ignoto, vengono poste in contatto con le flange 5 e 6. In fig. 5, on the other hand, a fastening system is illustrated as in fig. 3, in which however there are two plates 9 between the flanges 5 and 6. Said plates have faces with a different coefficient of friction like the washers 1 and are also mounted with the faces with lesser known friction in mutual contact, while the faces 10 having a higher coefficient of friction, known or unknown, are placed in contact with the flanges 5 and 6.

In questo modo diventa nota in modo sostanzialmente esatto, oltre al precarico delle viti, anche la forza o la coppia che è necessario applicare per far scorrere reciprocamente le flange 5 e 6. Si tenga presente che la forma circolare delle flange non è limitativa ed esse possono in particolare assumere qualunque forma. In this way it becomes known in a substantially exact way, in addition to the preload of the screws, also the force or the torque that must be applied to make the flanges 5 and 6 slide reciprocally. It should be noted that the circular shape of the flanges is not limiting and they in particular they can take any form.

Nella fig. 6 è illustrato un esempio di giunto composto in fig. 5, in cui si vedono le due flange complete 5 e 6, eccettuato un settore in cui la rimozione virtuale ci permette di visualizzare in modo più accurato lo schema di montaggio. In particolare è evidenziata la faccia 10 della lamina 9 posta a contatto con la flangia 5, che non era possibile vedere in fig. 5. In questo tipo di giunto è possibile precaricare viti con forza nota, dal momento che conosciamo il coefficiente di attrito fra le facce 3, in contatto reciproco, delle rondelle 1. E’ anche nota la coppia o la forza d’inizio del moto relativo di strisciamento reciproco tra le flange 5 e 6 (che trascinano a loro modo le lamine 9), dal momento che ci è noto il coefficiente di attrito minore delle facce, a contatto reciproco, delle lamine 9. In fig. 6 shows an example of a compound joint in fig. 5, in which the two complete flanges 5 and 6 are seen, except for a sector in which the virtual removal allows us to view the assembly diagram more accurately. In particular, the face 10 of the lamina 9 placed in contact with the flange 5, which was not possible to see in fig. 5. In this type of joint it is possible to preload screws with a known force, since we know the friction coefficient between the faces 3, in mutual contact, of the washers 1. The torque or the starting force of the motion is also known relative reciprocal sliding between the flanges 5 and 6 (which in their way drag the plates 9), since we know the lower friction coefficient of the faces, in mutual contact, of the plates 9.

Nella fig. 7 è illustrato un esempio di utilizzazione del trovato, in cui è prevista una colonna 11 ed una trave 12 unite reciprocamente mediante un giunto composto da un supporto 13, nonché un elemento di giunzione 15, due lame 17 con facce aventi diverso coefficiente di attrito, montate come al solito con le facce 18 aventi coefficiente di attrito maggiore a contatto con l’elemento 15 di giunzione e con la trave 12, mentre le facce aventi coefficiente di attrito minore sono poste in contatto reciproco, in modo che lo strisciamento avvenga con valori di forza e coppia noti. Sono inoltre visibili un’asola 16, da cui il bullone è stato rimosso per poter vedere l’asola stessa, che ha il compito di lasciar ruotare il giunto intorno all’asse 14 di rotazione. Lo stesso elemento 15 di giunzione può essere montato anche nel lato nascosto della trave, imbullonato o saldato. L’elemento di supporto 13 può mancare, nel tal caso l’asse di rotazione può essere costituito da un perno con asse parallelo ad uno dei bulloni visibili in figura e con le asole dimensionate od orientate in modo da consentire la rotazione attorno al perno stesso. Le forze e le coppie sono comunque note, dal momento che ciò viene assicurato grazie al contatto tra superfici a coefficiente di attrito noto e grazie alla conoscenza del precarico dei bulloni, sempre grazie al sistema di fissaggio a coefficiente di attrito noto. In fig. 7 illustrates an example of use of the invention, in which there is provided a column 11 and a beam 12 mutually joined by a joint consisting of a support 13, as well as a joint element 15, two blades 17 with faces having different coefficient of friction, mounted as usual with the faces 18 having a higher friction coefficient in contact with the junction element 15 and with the beam 12, while the faces with a lower friction coefficient are placed in mutual contact, so that the sliding occurs with values of known strength and torque. A slot 16 is also visible, from which the bolt has been removed in order to see the slot itself, which has the task of letting the joint rotate around the axis 14 of rotation. The same connecting element 15 can also be mounted on the hidden side of the beam, bolted or welded. The support element 13 may be missing, in this case the rotation axis may consist of a pin with axis parallel to one of the bolts visible in the figure and with the slots sized or oriented so as to allow rotation around the pin itself. . The forces and torques are in any case known, since this is ensured thanks to the contact between surfaces with a known coefficient of friction and thanks to the knowledge of the preload of the bolts, again thanks to the fastening system with a known coefficient of friction.

Nella fìg. 8 è illustrato il medesimo sistema di fig. 7, visto in sezione, in cui sono evidenziati una colonna 1, una trave 12, un elemento di giunzione 15, un ulteriore elemento di giunzione 20 saldato, quattro lamine 17 con facce aventi diverso coefficiente di attrito, come al solito montate in modo che le facce 18 a rugosità maggiore siano poste in contatto con gli elementi 11 e 20 di giunzione e con la trave 12, mentre le facce 19 aventi coefficiente di attrito minore, sono poste in contatto reciproco, in modo che il loro strisciamento reciproco avvenga con valori di forza e coppia noti. Sono inoltre visibili i dadi 8 ed i bulloni 4, montati sempre con rondelle 1 aventi le facce 12 a maggiore coefficiente di attrito disposte in modo opposto e quelle con minore coefficiente di attrito disposte in modo adiacente, affinché il precarico sia noto. In fig. 8 shows the same system of fig. 7, seen in section, in which a column 1, a beam 12, a joint element 15, a further joint element 20 welded, four plates 17 with faces having different coefficient of friction are highlighted, as usual mounted so that the faces 18 with greater roughness are placed in contact with the junction elements 11 and 20 and with the beam 12, while the faces 19 with a lower friction coefficient are placed in reciprocal contact, so that their reciprocal sliding occurs with values of known strength and torque. Also visible are the nuts 8 and the bolts 4, always mounted with washers 1 having the faces 12 with a higher coefficient of friction arranged in the opposite way and those with a lower coefficient of friction arranged adjacent, so that the preload is known.

La fig. 9 illustra il medesimo sistema di cui alla fìg. 7, in cui sono evidenziati una colonna 11, una trave 12, un giunto saldato 20, la faccia 18 avente coefficiente di attrito maggiore essendo posta con l’elemento 20 di giunzione. È inoltre visibile un’asola 16 che, assieme con quelle presenti al di sotto di ogni bullone, garantisce al giunto la possibilità di ruotare attorno all’asse 14. Fig. 9 illustrates the same system as in fig. 7, in which a column 11, a beam 12, a welded joint 20 are highlighted, the face 18 having a higher friction coefficient being placed with the joining element 20. A slot 16 is also visible which, together with those present under each bolt, guarantees the joint the ability to rotate around axis 14.

Ridotta alla sua struttura essenziale, e con riferimento alle figure degli allegati disegni, un sistema di fissaggio a coefficiente di attrito noto, realizzato in conformità al presente trovato, comprende: Reduced to its essential structure, and with reference to the figures of the attached drawings, a fastening system with a known coefficient of friction, made in accordance with the present invention, comprises:

mezzi per ottenere un predeterminato valore di precarico nei collegamenti bullonati, con le rondelle o le lamine, realizzate in modo da avere le facce a diverso coefficiente di attrito di cui almeno il minore noto, montate a coppie con affacciati reciprocamente, i lati aventi coefficienti di attrito minore; means for obtaining a predetermined value of preload in the bolted connections, with the washers or the plates, made in such a way as to have the faces with different coefficients of friction of which at least the lesser is known, mounted in pairs with mutually facing, the sides having coefficients of less friction;

mezzi per avere la certezza di dove avverrà lo scorrimento relativo fra le facce del giunto e quali siano le forze e l'energia necessarie a tale scorrimento, utilizzando coppie di elementi montati con i lati a minore e noto coefficiente di attrito reciprocamente affacciati. means for having the certainty of where the relative sliding between the faces of the joint will take place and what are the forces and energy necessary for this sliding, using pairs of elements mounted with the sides having the lowest and known coefficient of friction facing each other.

Vantaggiosamente le rondelle 1 presentano le due facce con una diversa rugosità e quindi un diverso coefficiente di attrito, di cui almeno il valore minore deve essere noto: tale differenza è ottenibile con un qualsiasi tipo di lavorazione meccanica, chimica, elettrica diversa sulle due facce: tali rondelle vengono montate a coppie, con le facce ad attrito minore una di fronte all'altra. Il filetto del dado 8 viene opportunamente lubrificato all’atto del montaggio, in modo da rendere sostanzialmente trascurabile il suo contributo all'attrito: la coppia resistente sarà così determinata solamente dal coefficiente di attrito delle facce delle rondelle che sono a contatto reciprocamente, e che sono quelle che scorrono l'una rispetto all'altra in quanto presentano un basso coefficiente di attrito: in questo modo rimane esattamente quantificato il valore del precarico del bullone per ogni coppia di serraggio applicata. Advantageously, the washers 1 have the two faces with a different roughness and therefore a different friction coefficient, of which at least the lower value must be known: this difference can be obtained with any type of mechanical, chemical, electrical processing different on the two faces: these washers are mounted in pairs, with the lower friction faces facing each other. The thread of the nut 8 is suitably lubricated at the time of assembly, so as to make its contribution to friction substantially negligible: the resistant torque will thus be determined only by the friction coefficient of the faces of the washers which are in contact with each other, and which they are those that slide with respect to each other as they have a low coefficient of friction: in this way the value of the bolt preload remains exactly quantified for each tightening torque applied.

Vantaggiosamente il sistema di fissaggio a flangia presenta, come in figura 6, due lamine 9 fra le flange 5 e 6, lamine che hanno facce a diverso coefficiente di attrito come le rondelle 1, e che vengono anch'esse montate con le facce ad attrito minore e noto in contatto reciprocamente, mentre le facce 10 con coefficiente di attrito maggiore, noto od ignoto, sono poste a contatto con le flange 5 e 6. In questo modo diventano note in maniera sostanzialmente esatta, oltre al precarico delle viti, anche la forza o la coppia che è necessario siano applicate per far scorrere reciprocamente le flange 5 e 6. La miglior conoscenza delle forze in gioco è vantaggiosa in qualsiasi tipo di progettazione, in qualsiasi campo. La forma circolare delle flange non è limitativa, può essere qualunque ed anche presentare forme diverse sopra e sotto. Advantageously, the flange fastening system has, as in figure 6, two sheets 9 between the flanges 5 and 6, which have faces with a different coefficient of friction like the washers 1, and which are also mounted with friction faces. lesser and known in contact with each other, while the faces 10 with a higher coefficient of friction, known or unknown, are placed in contact with the flanges 5 and 6. In this way, in addition to the preload of the screws, also the force or torque that is necessary are applied to slide the flanges 5 and 6 together. The best knowledge of the forces involved is advantageous in any type of design, in any field. The circular shape of the flanges is not limiting, it can be any and also have different shapes above and below.

Vantaggiosamente nella costruzione di strutture metalliche portanti, anche ad uso civile, il giunto (figg. 7, 8, 9) posto fra da una colonna 11 ed una trave 12 è composto da un supporto 13, un elemento di giunzione 15, da due lamine 17 con facce a diversi coefficienti di attrito, montate con le facce 18 con coefficiente di attrito maggiore a contatto con l'elemento 15 di giunzione e con la trave 12, mentre le facce a minore coefficiente di attrito sono in contatto reciprocamente, in modo che lo strisciamento avvenga necessariamente lì e con valori di forza e coppia noti. Gli elementi di giunzione e le lamine presentano delle asole 16, che hanno il compito di lasciar ruotare il giunto intorno all'asse 14 di rotazione. In questo modo si ottiene un valore molto ben approssimato della resistenza del giunto, ma soprattutto si conosce esattamente quanta energia viene dissipata nel movimento relativo, essendo note sia forze che spostamenti e si può quindi dimensionare un giunto dissipativo in campo elastico, che si comporta come una cerniera per valori di progettazione noti delle forze in gioco e che all'interno delle sollecitazioni di progetto può essere ripristinato dopo un sisma senza la necessità di demolizione della struttura stessa. Inoltre, data la sua caratteristica di elasticità, all'interno dello stesso fenomeno sismico il sistema può dissipare energia anche più volte, potendo tornare in parte o totalmente in posizione in maniera autonoma e mettendosi quindi in condizione di dissipare energia anche durante scosse successive, cosa che un giunto plastico evidentemente non può fare perché, una volta deformatosi, non ritorna in posizione. L' elemento 15 di giunzione può essere montato anche nel lato nascosto della trave 12, simmetrico o di forma differente, imbullonato o saldato. Advantageously in the construction of load-bearing metal structures, also for civil use, the joint (figs. 7, 8, 9) placed between a column 11 and a beam 12 is composed of a support 13, a junction element 15, of two sheets 17 with faces with different friction coefficients, mounted with faces 18 with higher friction coefficient in contact with the joining element 15 and with the beam 12, while the faces with lower friction coefficient are in contact with each other, so that sliding necessarily takes place there and with known force and torque values. The joining elements and the plates have slots 16, which have the task of letting the joint rotate around the rotation axis 14. In this way, a very well approximated value of the joint resistance is obtained, but above all it is known exactly how much energy is dissipated in the relative movement, since both forces and displacements are known and it is therefore possible to size a dissipative joint in the elastic range, which behaves as a hinge for known design values of the forces involved and which within the design stresses can be restored after an earthquake without the need to demolish the structure itself. Furthermore, given its characteristic of elasticity, within the same seismic phenomenon the system can dissipate energy even several times, being able to return in part or totally to its position autonomously and thus putting itself in a position to dissipate energy even during subsequent shocks, which that a plastic joint obviously cannot do because, once deformed, it does not return into position. The joining element 15 can also be mounted on the hidden side of the beam 12, symmetrical or of a different shape, bolted or welded.

Vantaggiosamente l'elemento di supporto 13 nel giunto di figure 7, 8, 9 può mancare, nel qual caso l'asse di rotazione può essere costituito da un perno con asse parallelo ad uno dei bulloni di figura o anche da un bullone e le asole possono essere dimensionate ed orientate in modo da consentire la rotazione intorno al perno stesso: le forze e le coppie sarebbero comunque note, perché ciò viene assicurato dal contatto fra le lamine con superfìci a coefficiente di attrito noto, oggetto del presente trovato e dalla conoscenza del precarico dei bulloni, sempre grazie al sistema di fissaggio a coefficiente di attrito noto. Advantageously, the support element 13 in the joint of figures 7, 8, 9 can be missing, in which case the rotation axis can be constituted by a pin with axis parallel to one of the bolts in the figure or also by a bolt and the slots can be sized and oriented in such a way as to allow rotation around the pin itself: the forces and torques would in any case be known, because this is ensured by the contact between the plates with surfaces having a known coefficient of friction, which is the subject of the present invention and the knowledge of the preload of the bolts, again thanks to the fastening system with a known coefficient of friction.

Vantaggiosamente le rondelle e le lamine, che presentano le due facce che hanno una diversa rugosità e quindi un diverso coefficiente di attrito, sono costruite con acciaio inossidabile od altro materiale stabile nel tempo e resistente agli agenti atmosferici, in modo da rendere possibile nel tempo un corretto ritensionamento del giunto. Advantageously, the washers and plates, which have the two faces that have a different roughness and therefore a different friction coefficient, are made of stainless steel or other material that is stable over time and resistant to atmospheric agents, so as to make it possible over time correct re-tensioning of the joint.

Vantaggiosamente le rondelle e le lamine hanno le due facce facilmente distinguibili reciprocamente alla vista e/o al tatto, attraverso colorazione totale o parziale della faccia più rugosa e/o ottenimento di intagli e forme visibili fino sui bordi a giunti montati, in modo che chiunque possa verificare visivamente e velocemente il corretto posizionamento degli elementi caratterizzanti. Advantageously, the washers and the plates have the two faces easily distinguishable from each other by sight and / or touch, through total or partial coloring of the more wrinkled face and / or obtaining notches and shapes visible up to the edges with assembled joints, so that anyone can visually and quickly verify the correct positioning of the characterizing elements.

Si precisa che i particolari di esecuzione possono comunque variare in maniera equivalente nella forma, dimensione, disposizione degli elementi, natura dei materiali impiegati, senza peraltro uscire dall’ambito dell’idea di soluzione adottata e perciò restando nei limiti della tutela accordata dal presente brevetto per invenzione. It should be noted that the details of execution can in any case vary in an equivalent manner in the shape, size, arrangement of the elements, nature of the materials used, without however departing from the scope of the idea of the solution adopted and therefore remaining within the limits of the protection granted by this patent by invention.

Claims

CLAIMS 1) MECHANICAL FIXING SYSTEM, WHICH USES LAMINES OR WASHERS, of the type that has structural elements to be fixed by means of screws (4), bolts, nuts (8) and the like, called washers or plates by contacting one of the surfaces of the elements in the shank of the screw or bolt is inserted, said system being characterized by the fact that the washers (1) or the plates are always used in superimposed pairs, which have two faces (2, 3) having different friction coefficients, of which at least the lesser is known with precision, these elements being arranged so that the faces (3) having a lower friction coefficient are in mutual contact.

2) SYSTEM, according to claim 1, characterized by the fact that in the construction of load-bearing metal structures, also for civil use, the joint between a column (11) and a beam (12) is composed of a support (13), a junction element (15), from two plates (17) with faces having different friction coefficient, mounted with the faces (18) with higher friction coefficient in contact with the junction element (15) and with the beam (12 ), while the faces with a lower friction coefficient are placed in mutual contact, so that the sliding necessarily takes place there and with known force and torque values, it being provided that the joining elements and the plates have slots (16) which have the task of letting the joint rotate around the rotation axis (14), the joining element (15) being able to be mounted also on the hidden side of the beam (12), symmetrical or of a different shape, bolted or welded.

3) SYSTEM, according to claim 2, characterized by the fact that the support (13) is missing in the joint, the rotation axis being constituted by a pin with axis parallel to one of the bolts, the slots being sized and oriented so as to allow rotation around the pin itself.

4) SYSTEM, according to claim 1, of the type in which a nut (8) is used, it being provided that said nut is lubricated upon assembly, so as to make its contribution to friction substantially negligible.

5) SYSTEM, according to claim 1, of the type in which a pair of flanges (5, 6) is provided, between which two plates (9) are interposed, said plates (9) having a different friction coefficient and being mounted with the faces having a known and lower friction coefficient in mutual contact, while the faces (10), having a higher friction coefficient (known or unknown), are placed in contact with the flanges (5, 6), resulting in this way known in a substantially exact manner, in addition to the preloading of the screws, also the force and the torque that must be applied to make said flanges (5, 6) slide reciprocally.

6) SYSTEM, according to claim 1, characterized in that the washers and plates, which have the two faces having a different coefficient of friction, are made of stainless steel or other material that is stable over time or resistant to atmospheric agents.

7) SYSTEM, according to claim 1, characterized by the fact that the washers and the plates have the two faces having a different coefficient of friction which can be mutually distinguished by sight and / or touch, by means of a total or partial coloring of the face having a greater coefficient of friction friction and / or obtaining a cut and shapes visible up to the edges with mounted joints.