IT201600094980A1 - Impalcato di piano costituito da travi composte o ibride di vario genere e solai ortotropi composti o ibridi, in lamiera grecata e calcestruzzo o in assito di legno e calcestruzzo o in lastre piane o nervate e calcestruzzo - Google Patents

Description

Impalcato di piano costituito da travi composte o ibride di vario genere e solai ortotropi composti o ibridi, in lamiera grecata e calcestruzzo o in assito di legno e calcestruzzo o in lastre piane o nervate e calcestruzzo.

PREMESSA.

La presente invenzione costituisce ampliamento e miglioramento delle domande di brevetto depositate il 08-03-2012 con numero CS2012A000013 ed il 06-11-2012 con numero CS2012A000037.

Sono stati infatti recepiti i suggerimenti delle aziende produttrici eliminando qualsiasi lavorazione sulle lamiere grecate di normale produzione.

E’ stata inoltre ridotta l’importanza strutturale dei profili distanziali installati sulla lamiera grecata in quanto il loro ruolo strutturale a scorrimento viene integrato e/o sostituito dalle staffe installate direttamente sulle travi portanti.

Pertanto i collegamenti meccanici tra profili distanziali e piano di sostegno possono essere sostituiti od integrati da:

- nastri biadesivi del tipo 3M VHB, correntemente impiegati per le giunzioni nella industria automobilistica,

- adesivi strutturali tixotropici spalmabili del tipo TIX 120 Wurth, con buona resistenza meccanica a strappo per trazione o taglio.

Il piano di sostegno del getto in calcestruzzo non è più limitato alle sole lamiere grecate ma prevede anche assiti in legno e lastre piane o nervate di qualsiasi genere.

Le travi d’impalcato potranno essere composte od ibride indipendentemente dall’orientamento in pianta, parallelo o normale alla direzione delle travi, della lamiera grecata o dell’assito in legno o delle lastre piane o nervate di qualsiasi genere.

Inoltre le staffe od i profili posti sulle travi consentono la connessione a scorrimento con la soletta anche se questa non è a contatto diretto della trave ma comunque distanziata.

CAMPO TECNICO DEL BREVETTO.

La presente invenzione tratta impalcati di piano costituiti da travi, composte o ibride (cioè composite o dette anche miste) di vario genere e solai ortotropi, composti o misti, in lamiera grecata e calcestruzzo o legno e calcestruzzo, realizzati con componenti a larga diffusione di mercato ma associati e connessi tra loro in modo tale che il prodotto risultante è fortemente innovativo per leggerezza, resistenza su grandi luci e portate elevate, rapidità di installazione, isolamento termico, riciclo di materiali isolanti ed economia generale dell’opera.

L'invenzione si caratterizza per gli originali sistemi di sostegno, posizionamento e bloccaggio delle armature compresse (barre di acciaio e reti elettrosaldate) poste al filo superiore del getto in calcestruzzo sia dei solai che delle travi degli impalcati di piano.

Anche le armature tese, a momento negativo, ai nodi delle travi portanti d’impalcato, conferiscono all’impalcato un notevole incremento delle resistenza strutturale per l’originale sistema di posizionamento del solaio in lamiera grecata o legno rispetto alle travi portanti, attraversamento delle travi portanti e successiva connessione alle travi portanti in acciaio, legno, c.a. od altri materiali.

Nella presente invenzione vengono previsti:

- a) staffe (3 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4), con sezioni ad Ω, U, C, L, T, Z etc. etc. (Fig. 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 e 15 oppure Fig. 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 e 23 oppure Fig. 24 e 25) laminate a caldo o profilate-pressopiegate a freddo in acciaio o estruse-profilatepressopiegate in alluminio, oppure sezioni piene in legno, in calcestruzzo, in materiali compositi (resine termoindurenti e fibre di vetro o carbonio), poste sulle travi portanti, per collegare il filo superiore delle travi portanti con le armature compresse e tese poste nella soletta, posizionandole, bloccandole, distanziandole dalla sottostante trave portante, atte a sostenere nella prima fase, durante il getto del calcestruzzo, il pedonamento degli operai, - b) profili (12a, 12b e 12c di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4), con sezioni ad Ω, U, C, L, T, Z etc. etc. (Fig. 26), laminate a caldo o profilate-pressopiegate a freddo in acciaio o estruseprofilate-pressopiegate in alluminio, oppure sezioni piene in legno, in calcestruzzo, in materiali compositi (resine termoindurenti e fibre di vetro o carbonio), posti sopra la lamiera grecata (2 di Fig. 1 e Fig. 2) o assito in legno (2 di Fig. 3 e Fig. 4) allo scopo di:

- b.1) mantenere la rete elettrosaldata (5 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4) distanziata dalla sottostante lamiera grecata (2 di Fig. 1 e Fig. 2) o assito in legno (2 di Fig. 3 e Fig. 4), - b.2) fare sostenere alla rete elettrosaldata (5 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4), durante la fase di getto del calcestruzzo (8 di Fig.1, Fig.2, Fig.3 e Fig.4), il pedonamento degli operai, - b.3) collegare la lamiera grecata (2 di Fig. 1 e Fig.2) o assito in legno (2 di Fig. 3 e Fig.4) alla rete elettrosaldata (5 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4).

- b.4) consentire alla rete elettrosaldata (5 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4) di resistere a rilevanti compressioni ortotrope durante la flessione del solaio in esercizio,

<->c<) armature superiori, compresse (10 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4) e tese (11 di Fig. 1, Fig.>

2, Fig. 3 e Fig. 4), poste sopra le travi ed installate nei profili di cui in a),

<->d<) rete elettrosaldata (5 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4), posta sopra la lamiera grecata (2 di>Fig. 1 e Fig. 2) o l’assito in legno (2 di Fig. 3 e Fig. 4), sostenuta dai profili (Fig. 26) di cui in b) ed eventualmente vincolata a questi.

Oltre a soddisfare le esigenze dei solai in lamiera grecata o legno e calcestruzzo ordinario é il più leggero sistema impalcato-solaio in calcestruzzo oggi realizzabile.

La presente invenzione consente di eliminare l’installazione dei chiodi saldati, tipo Nelson, o chiodi con perni infissi con cartucce a sparo, tipo Tecnaria, o profili stampati ad L , tipi Hilti, o di altri tipi, sulle ali delle travi sottostanti.

Infatti la collaborazione statica delle travi (1 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4) con le armature compresse-tese (10 ed 11 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4) della soletta e con il calcestruzzo (8 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4), si realizza avvitando contemporaneamente la lamiera grecata (2 di Fig.1 e Fig.2) o l’assito in legno (2 di Fig.3 e Fig.4) e le staffe (3 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4), descritti in a), alle travi (1 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4).

Pertanto l’operazione di montaggio è unica: non richiede altri materiali di apporto ed un successivo riposizionamento sulla stessa zona di solaio con spreco di manodopera.

Il sistema della presente invenzione è indicato nella costruzione di nuovi edifici e nella ristrutturazione di quelli vecchi in quanto consente di lasciare le vecchie travi in legno, eliminando i pesanti strati di riempimento tra tavolato e pavimento.

L’alleggerimento li rende l’impalcato ed il solaio da privilegiare negli interventi di miglioramento ed adeguamento antisismico oppure nella ricostruzione dopo eventi sismici in quanto diminuisce l’esposizione al rischio sismico.

La possibilità di usare elevate quantità di polistirolo-polistirene riciclati rende la presente invenzione la più idonea sia per la Green Building che per il risparmio energetico nonché l’impalcato di travi portanti con solaio in calcestruzzo più leggero oggi esistente.

La leggerezza consente di eliminare o diminuire le puntellature provvisorie installate sotto il solaio o sotto le travi d’impalcato, prima del getto in calcestruzzo, con ovvie economie di acquisto, trasporto, montaggio, smontaggio e magazzinaggio.

Ancora più importante è il beneficio conseguente alla eliminazione delle puntellature: - la costruzione degli edifici multipiano diventa molto veloce e meno costosa,

- la programmazione dei getti dei solai può avere qualsiasi ordine,

- se si getta per primo il solaio dell’ultimo piano il cantiere è in buona parte protetto dalla pioggia,

- di conseguenza i successivi getti possono avvenire anche con la pioggia rispettando i tempi contrattuali,

- i problemi di sicurezza del lavoro diminuiscono in quanto diminuisce la presenza di uominigiorno.

Un ulteriore vantaggio è dato dalla possibilità di ricostruire i solai laddove il piano sottostante è inaccessibile per l’installazione delle puntellature.

Nel caso in cui venga scelto il riscaldamento-raffrescamento a pavimento radiante, con pompa di calore, l’uso del calcestruzzo ultraleggero consente di aumentare l’isolamento termico del solaio aumentando lo spessore della soletta.

Non sarà più necessario limitarsi a 40-50 mm ma si potranno realizzare solette di 100-300 mm, in quanto il peso di tali solette ad alto spessore non è più un problema, data la leggerezza del calcestruzzo polistirenico.

In questo caso le solette di 100-300 mm consentono alla lamiera grecata di raggiungere portate e luci impossibili da realizzare con lamiere grecate e calcestruzzi ordinari, anche fino ad 11 metri di luce libera con i consueti carichi di civile abitazione.

Sussistono altri benefici come la rugosità superficiale che consente la buona presa dei pavimenti, la partizione antincendio tra i piani, il risparmio sul peso e sul costo delle strutture metalliche portanti nonché delle fondazioni.

Per solai in lamiera grecata che richiedano in zona compressa un calcestruzzo ordinario di resistenza superiore a 25 MPa, è possibile effettuare un primo getto in cls ultraleggero (fino all’asse neutro plastico) ed un secondo in cls ordinario, fino a coprire la rete elettrosaldata, come rappresentato alle Fig. 5a, 5b e 5c della Tav. 5.

La soluzione prevede travi portanti (1 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4) di impalcato in acciaio, legno, calcestruzzo con armatura ordinaria o precompresso, compositi, alluminio come raffigurato nelle Fig. 5, Fig. 6 e Fig. 7.

I solai in acciaio o legno sopra descritti potranno essere accoppiati indifferentemente a qualsiasi tipo di trave (1 di Fig. 5, Fig. 6 e Fig. 7) sopra elencata.

E’ da notare che le connessioni meccaniche tra i profili distanziali del solaio (12a, 12b e 12c di Fig. 1-2-3-4) e lamiera grecata (2 di Fig. 1-2) o assito in legno (2 di Fig. 3-4), oltre che resistere allo scorrimento alla Jouravsky, consentono di trasformare il solaio in un diaframma notevolmente rigido che ripartisce la spinta sismica sull’impalcato perimetrale di travi o muri, anche in assenza dei controventi di piano.

Il solaio in lamiera grecata o assito in legno potrà essere installato rispetto alle sezioni delle travi portanti (1 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4) secondo quattro criteri:

- 1) solaio passante di Fig.30: é appoggiato e passante sopra le travi portanti (1) senza interruzione della lamiera grecata (2 di Fig.1 e Fig.2) o dell’assito in legno (2 di Fig. 3 e Fig. 4),

- 2) solaio incassato di Fig. 31: é appoggiato sulle ali inferiori delle travi portanti (1) con interruzione della lamiera grecata (2 di Fig. 1 e Fig. 2) o dell’assito in legno (2 di Fig. 3 e Fig. 4),

- 3) solaio incassato di Fig. 32: é appoggiato su cantonali od altri profili, connessi alle travi portanti (1) con interruzione della lamiera grecata (2 di Fig. 1 e Fig. 2) o dell’assito in legno (2 di Fig. 3 e Fig. 4), il filo superiore della lamiera grecata o dell’assito in legno occupa qualsiasi posizione intermedia tra le due descritte ai punti 1) e 2) precedenti,

- 4) solaio incassato di Fig. 33: é appoggiato su cantonali od altri profili, connessi alle travi portanti (1) con interruzione della lamiera grecata (2 di Fig. 1 e Fig. 2) o dell’assito in legno (2 di Fig. 3 e Fig. 4), il filo superiore della lamiera grecata o dell’assito in legno è complanare al filo superiore della travi portanti (1). Il solaio in lamiera grecata o assito in legno potrà essere installato, rispetto alla pianta delle travi portanti (1 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4), in due direzioni:

- in direzione parallela alle travi portanti (1 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4),

- in direzione perpendicolare alle travi portanti (1 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4).

STATO DELL’ARTE.

Nella realizzazione di impalcati di trave-calcestruzzo la soletta viene collegata alle travi portanti (1 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4) con:

- connettori a piolo saldati, tipo Nelson,

- connettori a piolo e chiodi sparati, tipo Tecnaria,

- staffe ad L stampate in lamiera e chiodi sparati, tipo Hilti.

Nei solai in lamiera grecata e calcestruzzo ordinario il vantaggio strutturale apportato dalla resistenza a compressione del cls viene in buona parte sminuito dallo stesso peso proprio del calcestruzzo ordinario.

Si ricorda che i carichi variabili o utili sono presenti solo in percentuale statistica mentre quelli permanenti strutturali, come il solaio, sono sempre presenti.

Per evitare problemi di sconnessione e “galleggiamento” tra il getto in cls e la lamiera grecata o l’assito in legno, sono sempre state impiegate reti elettrosaldate eventualmente ancorate in vario modo alla lamiera grecata o all’assito in legno.

Artigianali e di scarsa efficacia sono i rimedi correntemente adottati: bacchette di ferro tondo, spezzoni di profilo, etc. etc.

Tali dispositivi restano comunque non collegati né alla lamiera grecata né alla soprastante rete elettrosaldata.

Tra i dispositivi di ancoraggio della rete elettrosaldata figurano:

- punti o bottoni di saldatura eseguiti manualmente, tra rete e lamiera grecata, con la rete elettrosaldata a contatto della lamiera grecata,

- staffe ad L fissate nel fondo del canale delle greche, con viti o chiodi sparati ai profilati della struttura in acciaio (di sostegno della lamiera grecata); a queste staffe ad L sarebbe poi saltuariamente possibile collegare la rete elettrosaldata con legatura manuale.

L’operazione di saldatura, con migliaia di punti o bottoni, altera localmente la protezione zincata della lamiera grecata.

Se la rete elettrosaldata è poggiata direttamente sulla lamiera grecata, si originano con costanza, a tratti alterni, come la sagomatura delle greche, zone di non avvolgimento dei tondini della rete elettrosaldata da parte del calcestruzzo; pertanto la rete elettrosaldata è mal collegata al getto in calcestruzzo.

Inoltre i pannelli di rete elettrosaldata durante il getto sono liberi di muoversi, pertanto vanno comunque legati con filo di ferro tra loro, per garantire le lunghezze di sovrapposizione tra i vari fogli.

Le reti elettrosaldate installate secondo l’attuale stato dell’arte:

- non contrastano le lesioni del calcestruzzo nella zona delle fibre tese superiori dove la lamiera grecata appoggia sulle travi ed è caratterizzata da un momento flettente negativo),

- non contrastano le lesioni da ritiro igrometrico del calcestruzzo,

- non formano assieme alla lamiera grecata il piano rigido così importante e ricercato nelle strutture antisismiche e richiesto dalle nuove norme tecniche.

I MECCANISMI STRUTTURALI DELL’INVENZIONE.

La presente invenzione realizza le resistenza strutturale del solaio e contemporaneamente delle travi d’impalcato con i seguenti meccanismi:

- 1) la rete elettrosaldata (5 di Fig.1-2-3-4) o altro genere di armature è di sezione adeguata per resistere, totalmente o in parte, alla forza di compressione orizzontale NSd,solaio che nasce nei solai, in mezzeria di luce o campata,

- 2) la rete elettrosaldata (5 di Fig. 1-2-3-4) garantisce tale prestazione strutturale in quanto posizionata al filo superiore del getto in calcestruzzo (8 di Fig.1-2-3-4), sotto il copriferro, - 3) i profili distanziali (12a, 12b e 12c di Fig.1-2-3-4), adeguatamente distribuiti sulla lamiera grecata (2 di Fig. 1-2) o sull’assito in legno (2 di Fig. 3-4), consentono la precisione di tale posizionamento,

- 4) i suddetti profili distanziali (12a, 12b e 12c di Fig. 1-2-3-4) possono resistere alle forze di scorrimento tra rete elettrosaldata (5 di Fig. 1-2-3-4) e lamiera grecata (2 di Fig. 1-2) od assito in legno (2 di Fig. 3-4), a scelta del Progettista Strutturale,

- 5) una parte della compressione orizzontale NSd,solaio, di cui al precedente punto 1), può essere assegnata alla soletta in calcestruzzo (8 di Fig. 1-2-3-4) (di qualsiasi genere: ordinario, leggero, ultraleggero), a scelta del Progettista Strutturale,

- 6) la forza verticale di taglio verticale VSd,solaio viene assorbita dalla lamiera grecata lamiera grecata (2 di Fig. 1-2) o dall’assito in legno (2 di Fig. 3-4), totalmente o in parte, a scelta del Progettista Strutturale,

- 7) una eventuale frazione della forza di taglio verticale VSd,solaiopuò essere assegnata al calcestruzzo (8 di Fig. 1-2-3-4), a scelta del Progettista Strutturale,

- 8) la forza orizzontale di scorrimento SSd,solaio, della soletta (8 di Fig. 1-2-3-4) e della rete elettrosaldata (5 di Fig. 1-2-3-4) rispetto alla lamiera grecata (2 di Fig. 1-2) od all’assito in legno (2 di Fig. 3-4), viene contrastata dai profili distanziali (3 di Fig. 1-2-3-4), posti sulle travi portanti d’impalcato (1 di Fig. 1-2-3-4), e dalle armature compresse (10 di Fig. 1-2-3-4) o tese (11 di Fig. 1-2-3-4), poste nella soletta (8 di Fig. 1-2-3-4) delle travi portanti (1 di Fig. 1-2-3-4),

- 9) le suddette armature (10-11 di Fig. 1-2-3-4) scorrono dentro i profili (3 di Fig. 1-2-3-4) posti sulle travi d’impalcato (1 di Fig. 1-2-3-4) e sono posizionate al filo superiore della soletta (8 di Fig. 1-2-3-4), sotto il copriferro,

- 10) tali armature compresse-tese (10-11 di Fig. 1-2-3-4) delle travi portanti d’impalcato (1 di Fig. 1-2-3-4), posizionate come descritto al precedente punto 9), sono verificabili, a scelta del Progettista Strutturale, come armature compresse-tese in semplice composizione statica con la trave portante oppure come armature compresse facenti parte di sezione ibrida di trave con soletta in calcestruzzo e relative armature compresse,

- 11) le staffe (3 di Fig.1-2-3-4), posti sulle travi d’impalcato (1 di Fig.1-2-3-4) hanno pertanto quattro funzioni strutturali:

- resistere alla forza orizzontale di scorrimento SSd,solaio, originata nel solaio,

- resistere alla forza orizzontale di scorrimento SSd,trave, perpendicolare alla precedente ed originata nella stessa trave d’impalcato (1 di Fig. 1-2-3-4) dai carichi del solaio, - resistere alla forza orizzontale di compressione NSd,trave, perpendicolare alla SSd,solaio, originata nella trave portante dal momento flettente indotto dal carico del solaio, - evitare l’instabilità delle stesse armature compresse (10 di Fig.1-2-3-4) in mezzeria di campata delle travi (1 di Fig. 1-2-3-4),

- 12) la forza verticale di taglio VSd,trave viene assorbita dalla trave (1 di Fig.1-2-3-4), totalmente o in parte, a scelta del Progettista Strutturale,

- 13) una eventuale frazione della forza verticale di taglio VSd,trave può essere assegnata al calcestruzzo (8 di Fig. 1-2-3-4), a scelta del Progettista Strutturale,

- 14) la sollecitazione di scorrimento SSd,solaio, originata nel solaio, può essere affidata ai profili distanziali (3 di Fig. 1-2-3-4), posti sulle travi d’impalcato (1 di Fig. 1-2-3-4); in tal modo i profili distanziali del solaio (12a, 12b e 12c di Fig.1-2-3-4) non debbono più resistere alla suddetta forza orizzontale di scorrimento SSd,solaio, di conseguenza possono essere connessi in modo semplice e veloce alla lamiera grecata anche con adesivi strutturali come ad esempio:

- 14.1) i nastri in schiuma acrilica del tipo 3M VHB, correntemente impiegati per le giunzioni nella industria automobilistica,

- 14.2) mastici spalmabili del tipo TIX 120 Wurth, con buona resistenza meccanica a strappo per trazione o taglio, come rappresentato per il profilo distanziale 12b di Fig. 1-2-3-4.

- 15) I momenti flettenti negativi nelle connessioni delle travi d’impalcato ai pilastri, sono inferiori a quelli dei solai in lamiera grecata e calcestruzzo ordinario; pertanto il Progettista Strutturale potrà scegliere travi di altezza inferiore:

- limitando od eliminando l’effetto shear-type,

- migliorando la Gerarchia delle Resistenze,

- ottenendo impalcati di travi più leggeri ed economici,

rispetto ai tradizionali impalcati di travi e solai in lamiera grecata e calcestruzzo ordinario.

- 16) Nel caso di adozione di soletta con calcestruzzi ultraleggeri è possibile progettare i nodi trave-pilastro a momento negativo:

- allo SLE con verifica elastica a schema composto di trave più armature (con armature continue poste sopra le travi, nel getto di calcestruzzo) passanti ai fianchi del pilastro e senza alcuna connessione allo stesso,

- allo SLU o SLV o SLC con verifica plastica a schema non composto bensì delle sole travi, rigidamente vincolate ai pilastri, in quanto il calcestruzzo ultraleggero si plasticizza subito (durante i primi cicli sismici) e non introduce apprezzabile rigidezza contro le pareti del pilastro, immerse nella soletta in calcestruzzo ultraleggero ed alternativamente compresse durante il sisma.

Tale doppia fase nella Progettazione Strutturale (elastica e poi plastica):

- elimina o limita ancor più l’effetto shear-type,

- ripete e migliora ulteriormente la verifica della Gerarchia delle Resistenze,

- consente impalcati di travi ancora più leggeri ed economici.

- 17) Le luci coperte dalle lamiere grecate risultano molto più ampie di quelle dei solai in lamiera grecata e calcestruzzo ordinario; in tal modo è possibile l’eliminazione delle travi secondarie, riducendosi lo schema strutturale del telaio spaziale degli edifici multipiano alle sole travi principali colleganti i pilastri, con economia di peso e lavorazioni nonché evitando altre soggezioni.

- IL RUOLO DEL CALCESTRUZZO ORDINARIO E DEI CALCESTRUZZI ULTRALEGGERI.

I calcestruzzi che possono essere impiegati per costituire solai ultraleggeri in lamiera grecata od in assito di legno, in relazione al loro peso, sono così classificabili:

- Calcestruzzi ordinari: peso specifico 2.300-2500 Kg/mc,

- Calcestruzzi leggeri: peso specifico 1.000-1800 Kg/mc,

- Calcestruzzi ultraleggeri: peso specifico 300-1000 Kg/mc.

Passando dai calcestruzzi ordinari a quelli ultraleggeri si ha la graduale sostituzione degli aggregati tradizionali (sabbia e ghiaia) con quelli di tipo più leggero.

Nei calcestruzzi leggeri gli aggregati di diametro maggiore sono sostituiti da perlite o argilla espansa o pvc espanso o vetro espanso o lattine schiacciate e ridotte a sferoidi, con la presenza ancora della sabbia.

Nei calcestruzzi ultraleggeri, detti così anche perché possono galleggiare sull’acqua, gli aggregati di diametro maggiore sono sostituiti da granuli di polistirene espanso sinterizzato, polistirolo espanso, sughero, truciolo di legno o pvc espanso o vetro espanso o lattine schiacciate e ridotte a sferoidi, etc. etc.

Gli espansi polistirolici e polistirenici possono essere anche di tipo riciclato, ricavati cioè da imballaggi o isolamenti ridotti in truciolo e granuli di forma varia.

Anzi sono preferibili in quanto hanno una forma che consente loro di “ingranare” meglio nella pasta cementizia ed evitare segregazioni con galleggiamento. Nei calcestruzzi ultraleggeri la sabbia resta nella fascia alta di peso, tra i 500 Kg/mc ed i 1.000 Kg/mc.

Lo scopo principale della sabbia è quello di consentire la lavorabilità del calcestruzzo ultraleggero da parte dei vibratori che, con brevissimi interventi, qua e là, di uno o due secondi ognuno, fanno rapidamente colare il calcestruzzo nei canali della lamiera grecata.

Sotto il peso di 500 Kg/mc, per confezionare i calcestruzzi ultraleggeri si usano solo acqua, tensioattivi schiumogeni, cemento, iperfluidificanti e granuli polistirolici-polistirenici.

Nel caso in cui si vogliano raggiungere le resistenze massime consentite per la categoria dei calcestruzzi ultraleggeri, occorre aggiungere fumo di silice ovvero silica fume, in sostanza biossido di silicio SiO2“amorfo” cioè privo di reticolo cristallino.

In tale forma l’ossido di silicio è estremamente reattivo a temperatura ambiente e si combina facilmente con l’idrossido di calcio secondario, prodotto residuo della reazione principale, ma incompleta, dei silicati idrati di calcio, formando ulteriori fibre o aghi microscopici di silicati idrati di calcio.

Tale reazione secondaria (in termini quantitativi e temporali) detta anche pozzolanica, consente di originare una struttura molto più fitta di aghi che si intrecciano tra loro dando luogo alle resistenze misurate tradizionalmente sui cubetti in prova libera di schiacciamento.

Inoltre le dimensioni del fumo di silice di pochi nanometri, consentono che esso si collochi all’interno della struttura dei silicati idrati di calcio, che presenta vuoti di alcune decine di nanometri, rendendo la struttura complessiva più fitta, impenetrabile e resistente.

Un altro vantaggio di tali calcestruzzi è la quantità medio-alta di CS (calciosilicati) che consente, una volta idratata, di sviluppare una notevole quantità di legami chimici nei confronti della lega Fe-Zn di cui è costituita la lamiera grecata dei solai originando una buona adesione strutturale.

Anche i calcestruzzi ultraleggeri, così come quelli ordinari, potranno essere additivati con fibre metalliche o sintetiche, di varia lunghezza e diametro, per elevarne la resistenza e la resilienza meccaniche.

Lo scorrimento viscoso dei calcestruzzi ultraleggeri è il più basso in assoluto tra tutti i solai realizzabili in calcestruzzo in quanto i rapporti acqua/cemento sono di circa 0,28-0,30.

Pertanto sono molto più stabili nel tempo dei calcestruzzi ordinari (realizzati con rapporti acqua/cemento 0,6-0,7).

I solai realizzati con tali calcestruzzi ultraleggeri non presentano gli stessi abbassamenti differiti.

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE, DELLE FIGURE E DI UN MODO PREFERITO DI REALIZZARE L’INVENZIONE.

L’impalcato della presente invenzione è rappresentato in Fig. 1-2.

La tipologia di staffe di collegamento alle travi portanti è rappresentato alle Fig. 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 e 15 oppure Fig. 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 e 23 oppure Fig. 24 e 25.

La tipologia di profili distanziali da collegare alla lamiera grecata per sostenere la rete elettrosaldata è rappresentata in Fig. 26.

Nella sequenza di installazione l’impalcato di travi ed il solaio sono costituiti da:

- 1: trave (1 di Fig. 1-2) di lucelt,

- 2: lamiera grecata (2 di Fig. 1-2),

<->3<: profili di ancoraggio (3 di Fig. 1-2) della lamiera grecata (2 di Fig. 1-2) alle travi (1 di Fig.>

1-2),

- 4: viti di ancoraggio (4 di Fig.1-2) dei profili (3 di Fig.1-2) alle travi (1 di Fig. 1-2), passanti la lamiera grecata (2 di Fig. 1-2),

- 12a, 12b e 12c: profili distanziali (12a, 12b e 12c di Fig. 1-2) a Ω, U, C, L, T, Z etc. etc.

incollati con adesivi strutturali o collegati meccanicamente o con tecnologie a fusione localizzata per rotazione e ricalcatura (tipo Formdrill) ed eventuale filettatura (tipo Flowdrill) alla lamiera grecata sottostante (2 di Fig. 1-2),

- 10-11: armature superiori (10 ed 11 di Fig. 1-2) compresse e tese o solo tese, collaboranti staticamente a momento positivo e negativo,

- 5: rete elettrosaldata (5 di Fig. 1-2) appoggiata sui profili (12a, 12b e 12c di Fig. 1-2) del solaio, ai suddetti vincolata meccanicamente, nonché appoggiata sui profili (3 di Fig. 1-2) della trave (1 di Fig. 1-2), come armatura superiore compressa e tesa, collaborante staticamente a momento positivo e negativo,

- 8: calcestruzzo (8 di Fig. 1-2), ordinario o leggero o ultraleggero,

Il profilo (3 di Fig. 1-2) svolge più funzioni strutturali:

- collegare a scorrimento le armature (10-11 di Fig. 1-2) alla trave (1 di Fig. 1-2) sottostante, elevando le caratteristiche statiche della trave composta risultante,

- collegare a scorrimento il calcestruzzo compresso (8 di Fig. 1-2) alla trave (1 di Fig. 1-2) sottostante, elevando le caratteristiche statiche della trave ibrida risultante,

- stabilizzare le armature (10 di Fig. 1-2), laddove compresse, contro possibili fenomeni di instabilità fuori piano,

- assorbire gli sforzi di scorrimento provenienti dal solaio, assieme alle armature (10-11 di Fig. 1-2).

I profili 12a, 12b e 12c di Fig. 1-2, sono caratterizzati dalle seguenti misure (Fig. 26): - B larghezza della base maggiore del profilo,

- b larghezza dei risvolti o della base minore del profilo,

<->H<altezza del profilo distanziale e di sostegno della rete elettrosaldata.>

Anche i profili 12a, 12b e 12c svolgono più funzioni strutturali:

- collegare a scorrimento la rete elettrosaldata (5 di Fig. 1-2) alla lamiera grecata sottostante (2 di Fig. 1-2), elevando le caratteristiche statiche del solaio composto risultante,

- collegare a scorrimento il calcestruzzo compresso (8 di Fig. 1-2) alla lamiera grecata sottostante (2 di Fig. 1-2), elevando le caratteristiche statiche del solaio ibrido risultante, - stabilizzare le armature compresse della rete elettrosaldata (5 di Fig. 1-2) contro possibili fenomeni di instabilità fuori piano

Il sistema fin qui descritto si presta ottimamente al migliore utilizzo possibile delle resistenze di compressione comunque raggiungibili anche dai calcestruzzi leggeri ed ultraleggeri, così come definiti e classificati dalle UNI-EN 206, potendo utilizzare le modeste ma non trascurabili resistenze di compressione dei calcestruzzi ultraleggeri, previste dalle UNI-EN 206, per la specificità del meccanismo individuato dal presente brevetto: la flessione dell’intero solaio determina spinte di compressione nel calcestruzzo (8 di Fig.1-2), in mezzeria.

Tali spinte, raccolte anche tramite la rete elettrosaldata (5 di Fig.1-2), vengono trasferite ai profili (3 di Fig. 1-2) posti sulla trave (1 di Fig. 1-2).

Nella presente versione preferita dell’invenzione, l’installazione delle barre di acciaio, funzionanti come armature compresse sulle staffe (3 di Fig. 1-2), è facilitata dal fatto che le staffe possiedono all’estradosso delle cave (Fig. 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 e 15) anziché dei fori (Fig. 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 e 23).

In questo caso, per bloccare le armature compresse e completarne strutturalmente l’installazione, è necessario inserire dei profili piatti (13 di Fig. 8, 9, 11, 12, 13, 14 e 15) sotto le ali superiori delle staffe (3 di Fig. 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 e 15) per impedire alle armature compresse in acciaio (10-11 di Fig, 8, 9, 12, 13 e 15 ) di potersi sollevare, distaccare od instabilizzarsi a carico di punta.

L’invenzione prevede anche l’impiego di profili tondi, anziché piatti, da inserire sotto le ali superiori delle staffe (3 di Fig. 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 e 15), ma in questo caso verrebbe penalizzata la prestazione strutturale delle armature compresse che si troverebbero più vicine all’asse neutro plastico.

ORIGINALITA’ DEL COMPORTAMENTO STRUTTURALE DELLE TRAVI D’IMPALCATO NEL MODO BREVETTUALE PREFERITO.

In tale caso le travi d’impalcato del brevetto sono caratterizzate dall’avere i solai in lamiera grecata o legno, passanti sopra la trave, cioè appoggiati sul filo superiore della trave e non contenuti nello spessore della trave.

In tal caso l’elemento caratterizzante il comportamento strutturale è costituito dalla altezza realizzabile per le travi composte od ibride, dell’impalcato.

Tale altezza è costituita dalle tre altezze componenti:

- l’altezza della trave,

- l’altezza della lamiera grecata,

- l’altezza della soletta.

Dai calcoli eseguiti è risultato che l’impiego del calcestruzzo ordinario penalizza portate e luce della trave composta od ibrida mentre l’impiego del calcestruzzo ultraleggero consente portate e luci superiori.

Ciò accade in quanto nella verifica agli SLU la resistenza inferiore o limite è quella a trazione della trave in acciaio essendo sovrabbondante la resistenza a compressione fornita dalle armature compresse e/o dal calcestruzzo compresso.

Se il Progettista Strutturale dovesse scegliere di non avvalersi della collaborazione statica del calcestruzzo compresso la sua funzione si ridurrebbe al mero ruolo di “filler” per costituire il piano di posa del pavimento: in tali condizioni l’impiego del calcestruzzo ordinario sarebbe uno spreco strutturale ed un inutile appesantimento delle masse sismiche.

IL GETTO E L’INDURIMENTO DEL CALCESTRUZZO ULTRALEGGERO.

Nel caso di solai in lamiera grecata di luce medio-grande l’impiego dei calcestruzzi ultraleggeri evita l’installazione delle puntellature provvisorie in quanto l’abbassamento risulta inferiore del 70 % rispetto ai solai in calcestruzzo ordinario.

La rete elettrosaldata (5 di di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4) ha la funzione di limitare il ritiro del calcestruzzo (8 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4), evitare le lesioni superficiali del massetto e la separazione del calcestruzzo (8 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4) dalla lamiera grecata (2 di Fig. 1-2) o dall’assito in legno (2 di Fig. 3-4).

La rete elettrosaldata (5 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4) sostiene, con modesta inflessione tra i profili distanziali (12a, 12b e 12c di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4), la prima squadra di operai, che avanza distribuendo e vibrando il cls sul solaio, e la seconda squadra, che staggia il calcestruzzo (8 di Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 e Fig. 4).

L’operazione di vibratura e poi staggiatura del calcestruzzo ultraleggero è particolarmente produttiva e veloce, per le doti di leggerezza e spandibilità del cls ultraleggero, riducendo la fatica degli operai, i tempi di staggiatura e le malattie professionali (dito bianco) legate alla vibratura dei calcestruzzi in cantiere.

Successivamente all’indurimento del calcestruzzo una leggera e veloce sfiammatura a gas propano consente di fare evaporare i granuli di polistirene eventualmente affiorati in superficie. Si originano così migliaia di vaiolature e vacuoli.

Questa preparazione rende il solaio molto ruvido ed offre un ottimo aggrappaggio alla malta o collante di sottofondo delle piastrelle od altro pavimento.

Il sistema fin qui descritto conserva tutte le validità funzionali e strutturali anche nel caso di getti di calcestruzzi ordinari.

Migliora la resistenza a scorrimento dei solai tradizionali in lamiera grecata e calcestruzzo ordinario progettati in sistema misto acciaio-cls, soprattutto per le grandi luci di solaio in lamiera grecata-cls.

Il trovato, bene inteso, non si limita alla rappresentazione data dalla figure, ma può ricevere perfezionamenti e modifiche dall'uomo del mestiere senza uscire peraltro dal quadro del brevetto.

La presente invenzione consente numerosi vantaggi e di superare difficoltà che non<potevano essere vinte con i sistemi attualmente in commercio.>

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impalcato di piano costituito da travi composte o ibride di vario genere e solai ortotropi composti o ibridi, in lamiera grecata e calcestruzzo o in assito di legno e calcestruzzo o in lastre piane o nervate e calcestruzzo, realizzati con componenti associati e connessi tra loro, caratterizzato dal fatto che: - sulle travi degli impalcati di piano sono installate delle staffe o profili che sostengono armature, concentrate sopra le travi, tutti posti nel getto in calcestruzzo, - sulla lamiera grecata o sull’assito di legno o su lastre piane o nervate sono disposti profili che sostengono armature, diffuse sulla superficie del solaio, tutti posti nel getto in calcestruzzo, - le armature poste sulle travi e quelle poste sul solaio sono distanziate tramite le staffe ed i profili di sostegno, rispettivamente dalle travi e dal solaio, - le armature poste sulle travi e quelle poste sul solaio possiedono un adeguato copriferro.
2. 2. Impalcato di piano, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le staffe o profili installati sulle travi degli impalcati di piano hanno sezioni a Ω, U, C, L, T.
3. 3. Impalcato di piano, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che i profili di sostegno dell’armatura disposti su lamiera grecata, su assito in legno o su lastre piane o nervate hanno sezioni a Ω, U, C, L, T, Z.
4. 4. Impalcato di piano, secondo la rivendicazione 1 o 3, caratterizzato dal fatto che i profili di sostegno dell’armatura disposti su lamiera grecata, su assito di legno o su lastre piane o nervate sono fissati al sottostante piano di sostegno con adesivi strutturali o con collegamenti meccanici o con tecnologie a fusione localizzata.
5. 5. Impalcato di piano, secondo una qualsiasi rivendicazione da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che il calcestruzzo che ricopre le armature, sia delle travi che del solaio, è un calcestruzzo leggero con peso specifico tra 1000-1800 Kg/mc.
6. 6. Impalcato di piano, secondo una qualsiasi rivendicazione da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che il calcestruzzo che ricopre le armature, sia delle travi che del solaio, è un calcestruzzo ultraleggero con peso specifico tra 300-1000 Kg/mc.