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Cerniera

Definizione – Etimologia

Vincolo o connessione che consente la rotazione, ma che impedisce ogni traslazione di un elemento dal punto vincolato.

Generalità

Nelle macchine le cerniere consentono, in genere, rotazioni senza impedimenti o attriti e talvolta sono realizzate con sfere (cuscinetto a sfere). Nelle strutture dell’architettura, la cerniera è un vincolo che non reagisce in modo sostanziale al momento flettente (in corrispondenza di una cerniera il momento è nullo) e che, nella maggior parte dei casi, consente solo rotazioni minime. Nel caso di strutture piane, la cerniera è un vincolo doppio, in quanto blocca due gradi di libertà (impedisce le due traslazioni e reagisce con due forze). Per le strutture spaziali, esistono cerniere sferiche (vincolo triplo, in cui solo le traslazioni sono impedite) e cerniere cilindriche (vincolo quintuplo, in cui sono impedite tre traslazioni e due rotazioni). Esistono cerniere interne che collegano due o più elementi strutturali e cerniere esterne che collegano elementi a terra.
Nelle strutture in calcestruzzo armato, il vincolo di cerniera può essere realizzato in vari modi. Ad esempio, la cerniera Mesnager è realizzata tramite una consistente diminuzione della sezione resistente (diminuzione del momento d’inerzia), peraltro rinforzata con un sensibile incremento delle barre metalliche. Altri tipi di cerniera sono realizzati interponendo fra gli elementi da collegare lastre di piombo o di neoprene (selle Gerber per ponti) oppure ancora di conglomerato (cerniera Freyssinet).
Nelle strutture in acciaio, le cerniere sono talvolta realizzate con l’ausilio di perni, in modo da consentire anche sensibili rotazioni e movimenti per compensare le deformazioni termiche, come nelle grandi costruzioni ad arco a tre cerniere del XIX secolo (ad esempio, nella Galerie des machines e nella più tarda stazione ferroviaria di Milano). Nelle strutture reticolari, i nodi vengono generalmente assimilati a cerniere anche se non consentono rotazioni.

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