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Spiegazione delle piastre portanti: tipi, materiali, dimensioni e selezione dei dispositivi di fissaggio


Cosa fa effettivamente una piastra portante

Una piastra portante è una piastra in acciaio posta tra un carico concentrato e un supporto più morbido. In una base di colonna, la reazione della colonna viene diffusa attraverso la piastra su un piedistallo di cemento; in una sede di trave, la piastra prende la reazione finale e la distribuisce su un'area portante di muratura o calcestruzzo più ampia. Il risultato pratico è una pressione sui cuscinetti inferiore, un percorso di carico più piatto e una connessione che non schiaccia il supporto.

La verifica strutturale di base è semplice: la sollecitazione portante sull'area della piastra deve rimanere al di sotto della sollecitazione portante ammissibile del supporto. Se la piastra è sottodimensionata il calcestruzzo può frantumarsi e fessurarsi; se è troppo sottile la piastra flette e il carico si concentra nel punto più rigido. Ecco perché gli ingegneri considerano sia le dimensioni che lo spessore di una piastra portante come parte dello stesso progetto di connessione.

Tabella 1. Usi tipici delle piastre portanti nelle connessioni in acciaio strutturale.
Applicazione Carica percorso Fissaggio tipico
Piastre base colonna Carico assiale della colonna sul piedistallo in cemento Bulloni di ancoraggio, dadi esagonali pesanti, rondelle
Piastre portanti trave Reazione dell'estremità della trave alla muratura o al calcestruzzo Tirafondi, barre filettate, spessori
Piastre portanti del ponte Reazione della trave attraverso l'appoggio sul pilastro Bulloni ad alta resistenza, tirafondi, prigionieri
Attrezzature e piastre piedistallo Carico della macchina sulla fondazione Dadi di livellamento, bulloni di ancoraggio, dadi di bloccaggio

Tipi comuni di piastre portanti

Le piastre portanti compaiono in molte connessioni, ma l'intento progettuale è lo stesso: creare una superficie portante stabile e trasferire il carico senza sovraccaricare il materiale di supporto.

Piastre base colonna

Piastre base colonna are the most familiar type of bearing plate. They transfer axial load, and sometimes bending, from a steel column into a concrete footing or pedestal. The plate is typically welded to the column and held down with anchor bolts, shims, and leveling nuts. Edge distance and bolt pattern need to align with concrete cover and embedment requirements so the anchorage remains effective.

Piastre portanti travi e muratura

Le piastre portanti della trave vengono utilizzate quando una trave strutturale poggia su una parete in muratura, un muro di cemento o una staffa in acciaio. La piastra deve essere sufficientemente lunga e larga da evitare lo schiacciamento della muratura o del calcestruzzo all'estremità della trave. Alcuni dettagli regionali utilizzano il termine piastra in muratura per lo stesso componente; la differenza sta principalmente nell'ipotesi di carico piuttosto che nella forma.

Piastre portanti e suole del ponte

Le applicazioni sui ponti utilizzano piastre portanti più pesanti perché le reazioni finali sono elevate e si verifica una certa rotazione in corrispondenza del cuscinetto. Le piastre suola sotto una trave, le piastre in muratura sopra il pilastro e le piastre portanti intermedie lavorano insieme per distribuire il carico e accogliere il movimento. La bullonatura è solitamente pretensionata in modo che lo scorrimento non controlli la connessione. Per le connessioni a piastra installate sul campo in cui il controllo della coppia è difficile, Bulloni twist-off ad alta resistenza ASTM F1852 A325 sono un modo pratico per confermare la pretensione dall'estremità scanalata.

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Materiali, rivestimenti e dimensionamento

Tipi di acciaio e protezione superficiale

La maggior parte delle piastre dei cuscinetti sono tagliate dalla piastra ASTM A36 perché è saldabile ed economica. Il grado A572 50 viene selezionato laddove una maggiore resistenza consente una piastra più sottile, mentre l'acciaio resistente agli agenti atmosferici come A588 è adatto a ponti e strutture esterne. La zincatura è la protezione più comune per le lamiere a vista; lo stesso rivestimento dovrebbe essere specificato per i bulloni e i dadi di ancoraggio in modo che lo spessore del rivestimento e le prestazioni galvaniche siano coerenti.

  • ASTM A36 per edilizia generale e sedili a trave semplice.
  • A572 Grado 50 per reazioni pesanti e spessore della piastra ridotto.
  • A588 per ponte resistente agli agenti atmosferici e dettagli esterni.
  • Acciaio inossidabile 304 o 316 per ambienti marini, chimici e di lavorazione alimentare.

Come controllare dimensioni e spessore

Una progettazione razionale inizia con l'area portante richiesta: dividere la reazione fattorizzata per la sollecitazione portante ammissibile sul calcestruzzo o sulla muratura. Quindi stabilire la distanza non supportata sulla piastra, solitamente la distanza dalla faccia della colonna o della flangia della trave al bordo della piastra, e verificare la flessione della piastra. I dettagli pratici contano tanto quanto i calcoli: la piastra deve essere piana entro tolleranze ragionevoli, il piano della malta deve essere continuo e i fori dei bulloni di ancoraggio devono essere punzonati o forati per il diametro effettivo del bullone, non sovradimensionati oltre il limite della normativa applicabile.

Elementi di fissaggio che fanno funzionare una piastra portante

Una piastra portante è utile tanto quanto il suo ancoraggio. I bulloni di ancoraggio resistono ai carichi di sollevamento, taglio e montaggio; i dadi esagonali pesanti e le rondelle distribuiscono la forza di serraggio su un'area più ampia; i bulloni ad alta resistenza gestiscono i controlli di taglio e scorrimento nei punti in cui le piastre sono giuntate o collegate ad elementi adiacenti.

Per gli ancoraggi gettati in opera, Bulloni di ancoraggio zincati ASTM F1554 sono un punto di partenza coerente. Sono disponibili in Grado 36 e Grado 55 e forniscono la duttilità necessaria per le barre di ancoraggio piegate, oltre alla saldabilità necessaria quando una piastra viene saldata all'ancora anziché solo avvitata.

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Una volta fissata la disposizione dell'ancoraggio, non fare affidamento su hardware sottodimensionato o non corrispondente. Una barra di ancoraggio zincata necessita di un dado esagonale pesante con sufficiente impegno della filettatura, mentre un bullone strutturale ad alta resistenza necessita di rondelle piatte sotto l'elemento tornito. Prima di inviare bulloni ad alta resistenza in cantiere, verificare i requisiti AISC o ASTM applicabili. Una revisione mirata di requisiti di installazione e test di bulloni ad alta resistenza aiuta a prevenire errori di precarico e di ispezione nei collegamenti delle piastre dei cuscinetti.

Approvvigionamento di piastre portanti e relativi pacchetti di elementi di fissaggio

L'approvvigionamento di una piastra portante solitamente si divide in due flussi di fornitura: il produttore dell'acciaio fornisce la piastra e il fornitore di elementi di fissaggio fornisce gli ancoraggi, i dadi, le rondelle e talvolta i bulloni sul campo. Questa divisione crea un problema comune: i fori delle piastre e i bulloni arrivano da fonti diverse con diversi spessori o tolleranze del rivestimento. Un modo pratico per ridurre tale rischio è acquistare il pacchetto completo di dispositivi di fissaggio da un unico produttore in grado di abbinare materiali, marchi di qualità, placcatura e documentazione.

Per modelli di ancoraggio non standard, piastre di grandi dimensioni, materiali insoliti o imballaggi speciali, è necessario il supporto diretto del produttore. Un produttore di elementi di fissaggio con una produzione flessibile può sviluppare barre di ancoraggio personalizzate, corrispondenti dadi esagonali pesanti e rivestimenti approvati senza modificare la geometria della filettatura o sovraccaricare il materiale. Per tempi di consegna e documentazione specifici del progetto, contattare il fornitore degli elementi di fissaggio prima di gettare le barre di ancoraggio . Molti problemi strutturali vengono evitati quando i dettagli della piastra e il pacchetto di elementi di fissaggio vengono esaminati insieme, ed è anche lì servizi di produzione di elementi di fissaggio personalizzati e OEM/ODM diventare prezioso.