IT201800005053A1 - BRACING BODY FOR BUILDINGS AND BUILDING STRUCTURE EQUIPPED WITH THIS BRACING BODY - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
del brevetto per invenzione industriale dal titolo: of the patent for industrial invention entitled:
“ORGANO DI CONTROVENTATURA PER EDIFICI E STRUTTURA DI EDIFICIO PROVVISTA DI TALE ORGANO DI CONTROVENTATURA” "BRACING BODY FOR BUILDINGS AND BUILDING STRUCTURE EQUIPPED WITH THIS BRACING BODY"
La presente invenzione è relativa ad un organo di controventatura per edifici e ad una struttura di edificio provvista di tale organo di controventatura. The present invention relates to a bracing member for buildings and to a building structure provided with such a bracing member.
Più in dettaglio, la presente invenzione è relativa ad un organo di controventatura per capannoni prefabbricati in cemento armato, impiego a cui la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità. More in detail, the present invention relates to a bracing member for prefabricated reinforced concrete sheds, a use to which the following discussion will make explicit reference without thereby losing generality.
Com’è noto, la struttura portante dei capannoni prefabbricati in cemento armato è composta essenzialmente da una serie di file di pilastri in cemento armato, che si innalzano dal suolo in direzione sostanzialmente verticale; e da un grande tetto che appoggia direttamente sulla sommità dei pilastri. As is known, the supporting structure of prefabricated reinforced concrete sheds is essentially composed of a series of rows of reinforced concrete pillars, which rise from the ground in a substantially vertical direction; and a large roof that rests directly on the top of the pillars.
A sua volta, il tetto è solitamente composto da una serie di lunghi architravi orizzontali, che sono realizzati in cemento armato e sono disposti in appoggio sulle estremità superiori dei pilastri, in modo tale da essere paralleli ed affiancati tra loro; e da una serie di travi di copertura trasversali, solitamente realizzate in cemento armato, che si estendono a ponte tra due architravi adiacenti orizzontalmente e perpendicolarmente agli assi longitudinali degli stessi architravi, e sono disposte una parallela ed accostata all’altra in modo tale da chiudere senza soluzione di continuità l’area soprastante gli architravi. In turn, the roof is usually composed of a series of long horizontal architraves, which are made of reinforced concrete and are arranged in support on the upper ends of the pillars, in such a way as to be parallel and side by side; and a series of transverse roof beams, usually made of reinforced concrete, which extend as a bridge between two adjacent architraves horizontally and perpendicular to the longitudinal axes of the same architraves, and are arranged one parallel and next to the other in such a way as to close the area above the architraves is seamless.
Alcuni capannoni prefabbricati in cemento armato, in aggiunta, sono dotati anche di una serie di intelaiature rigide di controventatura che hanno la funzione di aumentare la resistenza strutturale della struttura portante dell’ edificio alle sollecitazioni orizzontali, come quelle causate dal vento che spinge sulle pareti esterne dell’edificio. Some prefabricated reinforced concrete sheds, in addition, are also equipped with a series of rigid bracing frames that have the function of increasing the structural resistance of the load-bearing structure of the building to horizontal stresses, such as those caused by the wind that pushes on the external walls. of the building.
Più in dettaglio, ciascuna intelaiatura rigida di controventatura è interposta tra due pilastri consecutivi di una fila di pilastri, in modo tale da contrastare le spinte trasversali agenti sulle estremità superiori dei pilastri. More in detail, each rigid bracing frame is interposed between two consecutive pillars of a row of pillars, in such a way as to counteract the transverse thrusts acting on the upper ends of the pillars.
Le intelaiature di controventatura più comuni hanno una struttura ad X e sono formate da due aste o tiranti rettilinei in materiale metallico che hanno l’estremità inferiore ancorata saldamente alla base ciascuno di un rispettivo primo pilastro, si estendono obliquamente e specularmente da un pilastro all’altro in modo tale da incrociarsi a metà campata, ed hanno infine l’estremità superiore ancorata saldamente alla sommità del pilastro opposto in modo tale da impedire/limitare le oscillazioni di quest’ultimo. The most common bracing frames have an X-shaped structure and are formed by two straight rods or tie rods in metal material which have the lower end firmly anchored to the base each of a respective first pillar, extend obliquely and specularly from a pillar to the other in such a way as to cross in the middle of the span, and finally have the upper end firmly anchored to the top of the opposite pillar in such a way as to prevent / limit the oscillations of the latter.
Pur contribuendo in modo significativo alla stabilità dell’edificio, le attuali intelaiature rigide di controventatura peggiorano il comportamento dinamico dell’edificio in risposta ad eventi sismici di tipo ondulatorio, con tutti i problemi che questo comporta. While contributing significantly to the stability of the building, the current rigid bracing frames worsen the dynamic behavior of the building in response to wave-type seismic events, with all the problems that this entails.
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare delle strutture di controventatura che migliorino il comportamento dinamico dell’edificio in risposta ad eventi sismici di tipo ondulatorio. The purpose of the present invention is to create bracing structures that improve the dynamic behavior of the building in response to wave-type seismic events.
In accordo con questi obiettivi, secondo la presente invenzione viene realizzato un organo di controventatura per edifici come definito nella rivendicazione 1 e preferibilmente, ma non necessariamente, in una qualsiasi delle rivendicazioni da essa dipendenti. In accordance with these objectives, according to the present invention a bracing member for buildings is provided as defined in claim 1 and preferably, but not necessarily, in any of the claims dependent on it.
Secondo la presente invenzione viene inoltre realizzata una struttura di edificio come definita nella rivendicazione 14 e preferibilmente, ma non necessariamente, in una qualsiasi delle rivendicazioni da essa dipendenti. According to the present invention, a building structure is also realized as defined in claim 14 and preferably, but not necessarily, in any of the claims dependent on it.
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:
- la figura 1 è una vista prospettica e schematica, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, di una struttura di edificio dotata di un organo di controventatura realizzato secondo i dettami della presente invenzione; - figure 1 is a perspective and schematic view, with parts in section and parts removed for clarity, of a building structure equipped with a bracing member made according to the dictates of the present invention;
- la figura 2 è una vista prospettica della parte superiore dell’organo di controventatura illustrato in figura 1; - figure 2 is a perspective view of the upper part of the bracing member illustrated in figure 1;
- la figura 3 è una vista prospettica di un braccio o tirante dell’organo di controventatura illustrato nelle figure 1 e 2, con parti in trasparenza e parti asportate per chiarezza; - Figure 3 is a perspective view of an arm or tie rod of the bracing member illustrated in Figures 1 and 2, with parts in transparency and parts removed for clarity;
- la figura 4 è una vista laterale del braccio o tirante illustrato in figura 3, sezionato lungo il piano di mezzeria e con parti asportate per chiarezza; mentre Figure 4 is a side view of the arm or tie rod illustrated in Figure 3, sectioned along the center plane and with parts removed for clarity; while
- la figura 5 è una vista prospettica di una seconda forma di realizzazione del braccio o tirante illustrato nelle figure 3 e 4, con parti in trasparenza e parti asportate per chiarezza. Figure 5 is a perspective view of a second embodiment of the arm or tie rod illustrated in Figures 3 and 4, with parts in transparency and parts removed for clarity.
Con riferimento alla figure 1 e 2, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un organo di controventatura adatto ad essere interposto tra due pilastri di supporto sostanzialmente complanari tra loro, per contrastare le spinte trasversali agenti sulle estremità superiori degli stessi pilastri. Preferibilmente i due pilastri di supporto sono inoltre rettilinei e/o sostanzialmente verticali. With reference to Figures 1 and 2, the number 1 indicates as a whole a bracing member suitable to be interposed between two supporting pillars substantially coplanar with each other, to counteract the transverse thrusts acting on the upper ends of the pillars. Preferably, the two supporting pillars are furthermore straight and / or substantially vertical.
Più in dettaglio, l’organo di controventatura 1 è particolarmente adatto ad essere interposto tra due pilastri di supporto della struttura portante 100 di un edificio, per contrastare le spinte trasversali agenti sulle estremità superiori degli stessi pilastri. Preferibilmente i pilastri di supporto sono inoltre realizzati in cemento armato, e si innalzano dal suolo in direzione preferibilmente sostanzialmente verticale. More in detail, the bracing member 1 is particularly suitable for being interposed between two supporting pillars of the supporting structure 100 of a building, to counteract the transverse thrusts acting on the upper ends of the same pillars. Preferably, the supporting pillars are also made of reinforced concrete, and rise from the ground preferably in a substantially vertical direction.
Nell’esempio illustrato, in particolare, l’organo di controventatura 1 è preferibilmente interposto tra due pilastri di supporto 101 adiacenti della struttura portante 100 di un capannone in cemento armato o altro edificio prefabbricato di grandi dimensioni. In the example illustrated, in particular, the bracing member 1 is preferably interposed between two adjacent support pillars 101 of the supporting structure 100 of a reinforced concrete shed or other large prefabricated building.
In altre parole, la struttura portante 100 preferibilmente comprende: una pluralità di pilastri di supporto 101 sostanzialmente rettilinei e preferibilmente realizzati in cemento armato, che si innalzano in direzione sostanzialmente verticale da un basamento 102 preferibilmente realizzato in cemento armato, e sono preferibilmente distribuiti sul basamento 102 in file parallele ed affiancate tra loro; e preferibilmente un tetto di copertura 103 che si estende orizzontalmente ad una altezza prestabilita dal suolo, o meglio dal basamento 102, ed appoggia direttamente sui pilastri 101. In other words, the supporting structure 100 preferably comprises: a plurality of substantially straight support pillars 101 and preferably made of reinforced concrete, which rise in a substantially vertical direction from a base 102 preferably made of reinforced concrete, and are preferably distributed on the base 102 in parallel and side by side rows; and preferably a covering roof 103 which extends horizontally at a predetermined height from the ground, or better from the base 102, and rests directly on the pillars 101.
Più in dettaglio, il tetto 103 è preferibilmente disposto in appoggio sulle estremità superiori dei pilastri di supporto 101. More in detail, the roof 103 is preferably arranged to rest on the upper ends of the support pillars 101.
Preferibilmente il tetto 103 a sua volta comprende: una serie di architravi 104 (un solo architrave è illustrato in figura 1) preferibilmente realizzati in cemento armato, che sono disposti in appoggio sulle estremità superiori dei pilastri di supporto 101, preferibilmente in posizione sostanzialmente orizzontale, in modo tale da essere a coppie paralleli ed affiancati tra loro; ed una serie di travi di copertura trasversali 105 preferibilmente realizzate in cemento armato, che si estendono a ponte tra due architravi 104 adiacenti preferibilmente rimanendo sostanzialmente orizzontali e/o perpendicolari agli assi longitudinali degli stessi architravi 104, e sono disposte una parallela ed accostata all’altra in modo tale da chiudere sostanzialmente senza soluzione di continuità l’area soprastante gli architravi 104. Preferably the roof 103 in turn comprises: a series of lintels 104 (a single lintel is illustrated in Figure 1) preferably made of reinforced concrete, which are arranged to rest on the upper ends of the support pillars 101, preferably in a substantially horizontal position, in such a way as to be in pairs parallel and side by side; and a series of transverse roof beams 105 preferably made of reinforced concrete, which extend as a bridge between two adjacent lintels 104, preferably remaining substantially horizontal and / or perpendicular to the longitudinal axes of the same lintels 104, and are arranged one parallel and adjacent to the other in such a way as to substantially seamlessly close the area above the lintels 104.
L’organo di controventatura 1 è quindi atto ad essere interposto tra due pilastri di supporto 101 consecutivi di una stessa fila di pilastri della struttura portante 100, ed è atto ad aumentare la resistenza strutturale della struttura portante 100 alle spinte orizzontali agenti sulle estremità superiori dei pilastri di supporto 101 parallelamente al piano di giacitura degli stessi pilastri. The bracing member 1 is therefore able to be interposed between two consecutive support pillars 101 of the same row of pillars of the supporting structure 100, and is able to increase the structural resistance of the supporting structure 100 to the horizontal thrusts acting on the upper ends of the support pillars 101 parallel to the plane of the same pillars.
Con riferimento alle figure 1 e 2, l’organo di controventatura 1 in particolare comprende una serie di bracci o tiranti di collegamento di lunghezza prefissata e tra loro sostanzialmente complanari, che sono preferibilmente realizzati in materiale metallico, e sono collegati in modo rigido tra loro in modo tale da formare una struttura a raggiera, che è atta ad essere disposta/interposta tra i due pilastri di supporto 101 rimanendo sostanzialmente complanare agli stessi pilastri 101, ed è atta ad essere fissata saldamente alle basi ed alle estremità superiori degli stessi pilastri di supporto 101. With reference to Figures 1 and 2, the bracing member 1 in particular comprises a series of connecting arms or tie rods having a predetermined length and substantially coplanar with each other, which are preferably made of metallic material, and are rigidly connected to each other. in such a way as to form a radial structure, which is able to be arranged / interposed between the two support pillars 101 remaining substantially coplanar to the same pillars 101, and is able to be firmly fixed to the bases and to the upper ends of the same pillars of support 101.
In altre parole, le estremità distali dei bracci o tiranti di collegamento della struttura a raggiera sono strutturate in modo tale da essere ancorate o ancorabili in modo rigido e stabile ai pilastri di supporto 101 immediatamente prospicienti, preferibilmente sostanzialmente in corrispondenza delle basi o delle estremità superiori dei medesimi pilastri di supporto 101. In other words, the distal ends of the connecting arms or tie rods of the radial structure are structured in such a way as to be anchored or anchored in a rigid and stable way to the immediately facing support pillars 101, preferably substantially in correspondence with the bases or upper ends. of the same supporting pillars 101.
Più in dettaglio l’organo di controventatura 1 preferibilmente comprende almeno una prima ed una seconda coppia di bracci o tiranti di collegamento 2 e 3 di lunghezza prefissata e tra loro sostanzialmente complanari, che sono preferibilmente realizzati in materiale metallico, e sono collegati in modo rigido tra loro in modo tale da formare una struttura a raggiera 4 a forma sostanzialmente di X, che è atta ad essere disposta/interposta tra i due pilastri di supporto 101 rimanendo sostanzialmente complanare agli stessi pilastri 101, ed è atta ad essere fissata saldamente alle basi ed alle estremità superiori degli stessi pilastri di supporto 101. More in detail, the bracing member 1 preferably comprises at least a first and a second pair of connecting arms or tie rods 2 and 3 of predetermined length and substantially coplanar with each other, which are preferably made of metallic material, and are rigidly connected between them in such a way as to form a radial structure 4 in the shape of a substantially X, which is able to be arranged / interposed between the two support pillars 101 remaining substantially coplanar to the same pillars 101, and is able to be firmly fixed to the bases and at the upper ends of the same support pillars 101.
Preferibilmente la struttura a raggiera 4 a forma sostanzialmente di X è quindi dotata di due bracci di collegamento superiori 2 e di due bracci di collegamento inferiori 3. Preferably, the substantially X-shaped radial structure 4 is therefore equipped with two upper connecting arms 2 and two lower connecting arms 3.
Le estremità distali 2a dei due bracci di collegamento superiori 2 sono preferibilmente atte ad essere saldamente ancorate ciascuna alla estremità superiore di un rispettivo pilastro di supporto 101. Le estremità distali 3a dei due bracci di collegamento inferiori 3, invece, sono preferibilmente atte ad essere saldamente ancorate ciascuna alla base di un rispettivo pilastro di supporto 101. The distal ends 2a of the two upper connecting arms 2 are preferably adapted to be firmly anchored each to the upper end of a respective support pillar 101. The distal ends 3a of the two lower connecting arms 3, on the other hand, are preferably adapted to be firmly each anchored to the base of a respective support pillar 101.
Con riferimento alle figure 1 e 2, inoltre i singoli bracci di collegamento 2, 3 della struttura a raggiera 4 sono preferibilmente degli elementi separati e distinti uno dall’altro, e sono preferibilmente incernierati di testa tra loro. With reference to figures 1 and 2, furthermore, the individual connecting arms 2, 3 of the radial structure 4 are preferably separate and distinct elements from each other, and are preferably hinged to each other.
Più in dettaglio i bracci di collegamento 2, 3 della struttura a raggiera 4 sono preferibilmente incernierati di testa in modo tale da poter ruotare attorno ad uno stesso asse di riferimento A che è sostanzialmente perpendicolare al piano di giacitura dei bracci di collegamento 2 e 3, ossia sostanzialmente perpendicolare al piano di giacitura della struttura a raggiera 4. More in detail, the connecting arms 2, 3 of the radial structure 4 are preferably hinged at the head in such a way as to be able to rotate around the same reference axis A which is substantially perpendicular to the plane of positioning of the connecting arms 2 and 3, that is substantially perpendicular to the plane of position of the radial structure 4.
Nell’esempio illustrato, in particolare, i bracci di collegamento 2 e 3 sono preferibilmente incernierati di testa tra loro mediante un perno trasversale 5 preferibilmente realizzato in materiale metallico, che si estende coassiale all’asse A ed è atto ad impegnare, preferibilmente in modo passante, le estremità prossimali di tutti i bracci di collegamento 2 e 3 della struttura a raggiera 4. In the example illustrated, in particular, the connecting arms 2 and 3 are preferably head hinged to each other by means of a transverse pin 5 preferably made of metal material, which extends coaxially to axis A and is able to engage, preferably in a manner passing, the proximal ends of all the connecting arms 2 and 3 of the radial structure 4.
Più in dettaglio, con riferimento alle figure 2, 3 e 4, nell’esempio illustrato ciascun braccio di collegamento 2, 3 della struttura a raggiera 4 è preferibilmente dotato di almeno una coppia di alette piastriformi sporgenti, parallele ed affacciate tra loro, che si estendono a sbalzo dalla estremità prossimale del braccio rimanendo localmente parallele al piano di giacitura dei bracci di collegamento 2, 3, ossia al piano di giacitura della struttura a raggiera 4, e sono preferibilmente atte ad interporsi/intercalarsi alle alette piastriformi delle estremità prossimali degli altri bracci di collegamento 2, 3 della struttura a raggiera 4. More in detail, with reference to Figures 2, 3 and 4, in the illustrated example each connecting arm 2, 3 of the radial structure 4 is preferably equipped with at least one pair of protruding plate-like fins, parallel and facing each other, which are projecting from the proximal end of the arm remaining locally parallel to the plane of the connection arms 2, 3, that is to the plane of the radial structure 4, and are preferably adapted to interpose / intercalate the plate-like fins of the proximal ends of the others connecting arms 2, 3 of the radial structure 4.
Preferibilmente il perno trasversale 5 invece impegna in modo passante ed assialmente girevole le alette piastriformi presenti sulle estremità prossimali di tutti i bracci di collegamento 2 e 3 della struttura a raggiera 4. Preferably, the transverse pin 5, on the other hand, engages in a through and axially rotatable way the plate-like fins present on the proximal ends of all the connecting arms 2 and 3 of the radial structure 4.
In aggiunta a quanto sopra scritto, almeno uno e preferibilmente entrambi i bracci o tiranti di collegamento superiori 2 della struttura a raggiera 4 hanno una struttura rigida selettivamente deformabile in modo elastoplastico parallelamente all’asse longitudinale L del braccio in coincidenza di un evento sismico di magnitudo maggiore od uguale ad un valore prefissato. All’opposto almeno uno e preferibilmente entrambi i bracci o tiranti di collegamento inferiori 3 hanno una struttura rigida sostanzialmente inestensibile. In addition to the above, at least one and preferably both upper connecting arms or tie rods 2 of the radial structure 4 have a rigid structure selectively deformable in an elastoplastic way parallel to the longitudinal axis L of the arm coinciding with a seismic event of magnitude greater than or equal to a predetermined value. On the other hand, at least one and preferably both the lower connecting arms or tie rods 3 have a rigid structure that is substantially inextensible.
Più in dettaglio, con particolare riferimento alle figure 1 e 2, almeno uno e preferibilmente ciascun braccio di collegamento inferiore 3 della struttura a raggiera 4 è preferibilmente sostanzialmente rettilineo, e preferibilmente comprende: un profilato rettilineo 6 rigido e sostanzialmente inestensibile, preferibilmente con sezione ad I o H, che è realizzato in materiale metallico ed ha una lunghezza assiale sostanzialmente uguale alla lunghezza complessiva del braccio di collegamento inferiore 3; ed opzionalmente anche una staffa di ancoraggio 7 che è preferibilmente realizzata in materiale metallico, ed è fissata/collegata in modo rigido ad una prima estremità assiale del profilato rettilineo 6 preferibilmente tramite saldatura, ed a sua volta è atta ad essere saldamente ancorata direttamente sul prospiciente pilastro di supporto 101, grosso modo in corrispondenza della base del pilastro, preferibilmente tramite viti passanti o tirafondi di tipo noto. More in detail, with particular reference to Figures 1 and 2, at least one and preferably each lower connecting arm 3 of the radial structure 4 is preferably substantially rectilinear, and preferably comprises: a rigid and substantially inextensible rectilinear section 6, preferably with a cross-section I or H, which is made of metallic material and has an axial length substantially equal to the overall length of the lower connecting arm 3; and optionally also an anchoring bracket 7 which is preferably made of metallic material, and is rigidly fixed / connected to a first axial end of the straight section 6 preferably by welding, and in turn is able to be firmly anchored directly on the facing side support pillar 101, roughly in correspondence with the base of the pillar, preferably by means of through screws or log bolts of a known type.
Preferibilmente il braccio di collegamento inferiore 3 inoltre include anche una coppia di piastre di accoppiamento 8 parallele ed affacciate tra loro, che sono preferibilmente realizzate in materiale metallico e sono fissate in modo rigido sul corpo del profilato rettilineo 6 preferibilmente tramite saldatura, in modo tale da sporgere a sbalzo dalla seconda estremità del profilato rettilineo 6 parallelamente al piano di mezzeria del profilato, per formare le alette piastriformi sporgenti destinate ad essere impegnate dal perno trasversale 5. Preferably, the lower connecting arm 3 also includes a pair of parallel and mutually facing coupling plates 8, which are preferably made of metallic material and are rigidly fixed on the body of the straight section 6, preferably by welding, in such a way as to projecting from the second end of the rectilinear section 6 parallel to the center plane of the section, to form the protruding plate-like tabs intended to be engaged by the transverse pin 5.
In una diversa forma di realizzazione, tuttavia, il profilato rettilineo 6 può essere sostituito da un cannotto tubolare rettilineo preferibilmente a sezione quadra. In a different embodiment, however, the rectilinear section 6 can be replaced by a rectilinear tubular sleeve, preferably with a square section.
Con riferimento alle figure 2, 3 e 4, almeno uno e preferibilmente ciascun braccio di collegamento superiore 2 della struttura a raggiera 4 invece comprende: due profilati rettilinei 10 e 11 rigidi e sostanzialmente inestensibili, preferibilmente realizzati in materiale metallico, che si estendono parallelamente all’asse longitudinale L del braccio e sono reciprocamente accoppiati in modo tale da poter scorrere/traslare uno rispetto all’altro parallelamente allo stesso asse longitudinale L del braccio; ed uno o più dispositivi di collegamento 12 a comportamento elastoplastico, che si estendono a ponte tra i profilati rettilinei 10 e 11 in modo tale da collegare i due profilati stabilmente tra loro, e sono strutturati in modo tale da deformarsi in modo elastoplastico durante ogni spostamento assiale dei profilati rettilinei 10 e 11 uno rispetto all’altro dissipando energia. With reference to Figures 2, 3 and 4, at least one and preferably each upper connecting arm 2 of the radial structure 4 instead comprises: two rigid and substantially inextensible straight sections 10 and 11, preferably made of metallic material, which extend parallel to the longitudinal axis L of the arm and are mutually coupled in such a way as to be able to slide / translate with respect to each other parallel to the same longitudinal axis L of the arm; and one or more connecting devices 12 with elastoplastic behavior, which extend as a bridge between the straight profiles 10 and 11 in such a way as to connect the two profiles stably together, and are structured in such a way as to deform in an elastoplastic way during each movement axial of the straight sections 10 and 11 with respect to each other, dissipating energy.
Più in dettaglio, il/ciascun braccio di collegamento superiore 2 è preferibilmente dotato di almeno una coppia di dispositivi di collegamento 12 a comportamento elastoplastico, i quali sono preferibilmente disposti in posizione sostanzialmente speculare da bande opposte dell’asse longitudinale L del braccio. More in detail, the / each upper connection arm 2 is preferably equipped with at least one pair of connection devices 12 with elastoplastic behavior, which are preferably arranged in a substantially specular position from opposite bands of the longitudinal axis L of the arm.
In aggiunta il/ciascun dispositivo di collegamento 12 preferibilmente include almeno un cavallotto deformabile 13 in materiale metallico, che ha una prima estremità solidale al profilato rettilineo 10 ed una seconda estremità solidale al profilato rettilineo 11 in modo tale da collegare i due profilati stabilmente tra loro, ed è strutturato/dimensionato in modo tale da potersi deformare in modo elastoplastico durante qualsiasi spostamento assiale dei profilati rettilinei 10 e 11 uno rispetto all’altro. In addition, the / each connecting device 12 preferably includes at least one deformable U-bolt 13 made of metal material, which has a first end integral with the straight section 10 and a second end integral with the straight section 11 in such a way as to connect the two sections stably together. , and is structured / dimensioned in such a way as to be able to deform in an elastoplastic way during any axial displacement of the rectilinear sections 10 and 11 with respect to each other.
Più in dettaglio, il/ciascun cavallotto deformabile 13 in materiale metallico si estende a ponte tra il profilato rettilineo 10 ed il profilato rettilineo 11, ed è strutturato/dimensionato in modo tale da potersi deformare in modo elastoplastico durante qualsiasi spostamento assiale dei profilati rettilinei 10 e 11 uno rispetto all’altro. More in detail, the / each deformable U-bolt 13 made of metal material extends as a bridge between the rectilinear section 10 and the rectilinear section 11, and is structured / dimensioned in such a way as to be able to deform in an elastoplastic way during any axial movement of the rectilinear sections 10 and 11 relative to each other.
Tuttavia il dispositivo di collegamento 12 è dimensionato in modo tale che la deformazione elastoplastica del o dei cavallotti deformabili 13, e quindi lo spostamento assiale dei profilati rettilinei 10 e 11, possa avvenire solamente in coincidenza con un evento sismico in modo tale da dissipare l’energia sismica, ovvero l’energia cinetica trasmessa ai profilati rettilinei 10 e 11, nella deformazione elastoplastica del componente. However, the connection device 12 is dimensioned in such a way that the elastoplastic deformation of the deformable U-bolts 13, and therefore the axial displacement of the rectilinear sections 10 and 11, can only occur in coincidence with a seismic event in such a way as to dissipate the seismic energy, or the kinetic energy transmitted to the straight sections 10 and 11, in the elastoplastic deformation of the component.
In altre parole, il o i cavallotti deformabili 13 sono dimensionati in modo tale da deformarsi in modo elastoplastico solamente in presenza di sollecitazioni meccaniche la cui intensità eccede una soglia minima prefissata, tipica degli eventi sismici con magnitudo preferibilmente superiore a 4 gradi della scala Richter. In other words, the deformable U-bolt (s) 13 are sized in such a way as to deform in an elastoplastic way only in the presence of mechanical stresses whose intensity exceeds a predetermined minimum threshold, typical of seismic events with a magnitude preferably greater than 4 degrees on the Richter scale.
Con riferimento alle figure 1, 2, 3 e 4, preferibilmente il profilato rettilineo 10 ha inoltre una forma tubolare ed il profilato rettilineo 11 è inserito parzialmente nel profilato rettilineo 10 in modo assialmente scorrevole. With reference to figures 1, 2, 3 and 4, preferably the rectilinear section 10 also has a tubular shape and the rectilinear section 11 is partially inserted in the rectilinear section 10 in an axially sliding manner.
Più in dettaglio, il profilato rettilineo 11 ha preferibilmente una sezione trasversale sostanzialmente complementare a quella del profilato tubolare rettilineo 10. More in detail, the rectilinear section 11 preferably has a cross section substantially complementary to that of the rectilinear tubular section 10.
Preferibilmente il profilato rettilineo 10 è inoltre adiacente al perno trasversale 5, mentre il profilato rettilineo 11 è adiacente alla estremità superiore del pilastro di supporto 101. Preferably, the rectilinear section 10 is also adjacent to the transverse pin 5, while the rectilinear section 11 is adjacent to the upper end of the support pillar 101.
Nell’esempio illustrato, in particolare, i profilati rettilinei 10 e 11 sono preferibilmente costituiti da due cannotti rettilinei di lunghezza prefissata, preferibilmente a sezione quadrata o rettangolare e preferibilmente realizzati in materiale metallico, che sono accoppiati tra loro in modo telescopico. In the example shown, in particular, the straight sections 10 and 11 are preferably made up of two straight tubes of predetermined length, preferably with a square or rectangular section and preferably made of metal material, which are coupled together in a telescopic way.
In aggiunta ciascun braccio di collegamento superiore 2 è preferibilmente dotato di due coppie di dispositivi di collegamento 12 a comportamento elastoplastico, che sono spaziate una di seguito all’altra lungo l’asse longitudinale L del braccio. Preferibilmente i dispositivi di collegamento 12 a comportamento elastoplastico di ciascuna coppia di dispositivi sono inoltre disposti in posizione sostanzialmente speculare da bande opposte dell’asse longitudinale L del braccio. In addition, each upper connection arm 2 is preferably equipped with two pairs of connection devices 12 with elastoplastic behavior, which are spaced one after the other along the longitudinal axis L of the arm. Preferably, the connecting devices 12 with elastoplastic behavior of each pair of devices are also arranged in a substantially specular position on opposite bands of the longitudinal axis L of the arm.
Con particolare riferimento alle figure 2, 3 e 4, preferibilmente il/ciascun dispositivo di collegamento 12 in aggiunta comprende: un cursore mobile 20, che è rigidamente solidale al profilato rettilineo 11, e sporge a sbalzo all’esterno del profilato tubolare rettilineo 10 impegnando in modo scorrevole una corrispondente fenditura rettilinea 21 che si estende lungo la parete laterale del profilato tubolare rettilineo 10, parallelamente all’asse longitudinale dello stesso profilato tubolare rettilineo 10, ossia parallelamente all’asse longitudinale L del braccio; ed uno o più cavallotti deformabili 13 in materiale metallico, che sono disposti parallelamente alla fenditura rettilinea 21, ed hanno una prima estremità solidale al corpo del cursore mobile 20 ed una seconda estremità solidale al corpo del profilato tubolare rettilineo 10, in modo tale da potersi stirare o inarcare in modo elastoplastico in conseguenza di qualsiasi spostamento del cursore mobile 20 lungo la fenditura rettilinea 21 del profilato tubolare rettilineo 10. With particular reference to Figures 2, 3 and 4, preferably the / each connection device 12 additionally comprises: a movable slider 20, which is rigidly integral with the straight section 11, and protrudes from the outside of the rectilinear tubular section 10 engaging in a sliding manner a corresponding rectilinear slit 21 which extends along the side wall of the rectilinear tubular section 10, parallel to the longitudinal axis of the same rectilinear tubular section 10, ie parallel to the longitudinal axis L of the arm; and one or more deformable U-bolts 13 made of metal material, which are arranged parallel to the rectilinear slit 21, and have a first end integral with the body of the movable slider 20 and a second end integral with the body of the rectilinear tubular section 10, so as to be able to stretch or bend in an elastoplastic way as a consequence of any movement of the movable cursor 20 along the rectilinear slit 21 of the rectilinear tubular section 10.
Più in dettaglio, il/ciascun dispositivo di collegamento 12 è preferibilmente dotato di almeno due cavallotti deformabili 13, che sono disposti da bande opposte del cursore mobile 20, sostanzialmente paralleli alla fenditura rettilinea 21, in modo tale che ciascuno di essi abbia una prima estremità collegata in modo rigido al corpo del cursore mobile 20, ed una seconda estremità collegata in modo rigido al corpo del profilato tubolare rettilineo 10 oltre l’estremità della fenditura rettilinea 21, in modo tale da potersi stirare o inarcare in modo elastoplastico ed in modo complementare durante qualsiasi spostamento/traslazione del cursore mobile 20 lungo la fenditura rettilinea 21. More in detail, the / each connection device 12 is preferably equipped with at least two deformable U-bolts 13, which are arranged on opposite bands of the movable cursor 20, substantially parallel to the rectilinear slot 21, so that each of them has a first end rigidly connected to the body of the movable slider 20, and a second end rigidly connected to the body of the rectilinear tubular section 10 beyond the end of the rectilinear slot 21, in such a way as to be able to stretch or bend in an elastoplastic and complementary way during any movement / translation of the movable cursor 20 along the rectilinear slot 21.
Ovviamente, i cavallotti deformabili 13 possono avere forme e/o sezioni diverse tra loro, o essere realizzati con materiali metallici diversi tra loro, in modo tale da poter regolare la capacità di dissipazione dell’energia cinetica dei profilati rettilinei 10 e 11 sfruttando il diverso ciclo isteretico dei cavallotti deformabili 13. Obviously, the deformable U-bolts 13 can have different shapes and / or sections, or be made with different metallic materials, in such a way as to be able to regulate the dissipation capacity of the kinetic energy of the rectilinear sections 10 and 11 by exploiting the different hysteretic cycle of the deformable jumpers 13.
Nell’esempio illustrato, in particolare, ciascun cavallotto deformabile 13 preferibilmente comprende almeno una piattina metallica nastriforme 22 di congruo spessore, che è piegata sostanzialmente a forma di C e si estende sostanzialmente parallela alla fenditura rettilinea 21, o meglio all’asse longitudinale L del braccio, in modo tale da avere una prima estremità solidale al corpo del cursore mobile 20 ed una seconda estremità solidale al corpo del profilato tubolare rettilineo 10. In the example illustrated, in particular, each deformable U-bolt 13 preferably comprises at least one ribbon-like metal strip 22 of suitable thickness, which is bent substantially in the shape of a C and extends substantially parallel to the rectilinear slit 21, or better to the longitudinal axis L of the arm, in such a way as to have a first end integral with the body of the movable slider 20 and a second end integral with the body of the rectilinear tubular section 10.
Più in dettaglio, con particolare riferimento alle figure 2 e 3, nell’esempio illustrato ciascun cavallotto deformabile 13 preferibilmente include due o più piattine metalliche nastriformi 22 disposte parallele ed affiancate tra loro. More in detail, with particular reference to Figures 2 and 3, in the illustrated example each deformable U-bolt 13 preferably includes two or more ribbon-like metal strips 22 arranged parallel and side by side.
Preferibilmente ciascun cavallotto deformabile 13 in aggiunta comprende anche due piastre di ancoraggio laterali che sono atte ad essere fissate saldamente una in battuta sul profilato rettilineo 10 e l’altra in battuta sul cursore mobile 20 preferibilmente tramite viti di ancoraggio trasversali, e la o le piattine metalliche nastriformi 22 del cavallotto deformabile 13 si estendono a ponte tra tali piastre di ancoraggio. Preferably, each deformable U-bolt 13 in addition also comprises two lateral anchoring plates which are able to be firmly fixed, one abutment on the straight section 10 and the other abutment on the movable slider 20 preferably by means of transverse anchoring screws, and the flat or strips metal strips 22 of the deformable U-bolt 13 extend as a bridge between these anchoring plates.
Preferibilmente la o le piattine metalliche nastriformi 22 sono inoltre realizzate in pezzo unico con le due piastre di ancoraggio laterali. Preferably, the ribbon-like metal strip or strips 22 are also made in a single piece with the two lateral anchoring plates.
Più in dettaglio, con riferimento alle figure 3 e 4, nell’esempio illustrato il/ciascun dispositivo di collegamento 12 a comportamento elastoplastico è preferibilmente dotato di una piastra di ancoraggio centrale 23 che è fissata in modo rigido sulla sommità del cursore mobile 20 preferibilmente tramite viti passanti trasversali 24; e di due piastre di ancoraggio laterali 25 che sono disposte da bande opposte della piastra di ancoraggio centrale 23 ciascuna ad una distanza prefissata da una corrispondente estremità della fenditura rettilinea 21, e sono fissate in battuta sulla superficie esterna del profilato tubolare rettilineo 10 preferibilmente tramite viti passanti trasversali 26. More in detail, with reference to Figures 3 and 4, in the illustrated example the / each connection device 12 with elastoplastic behavior is preferably equipped with a central anchoring plate 23 which is rigidly fixed on the top of the movable cursor 20 preferably by means of transverse through screws 24; and of two lateral anchoring plates 25 which are arranged on opposite bands of the central anchoring plate 23 each at a predetermined distance from a corresponding end of the rectilinear slot 21, and are fixed abutment on the external surface of the rectilinear tubular section 10 preferably by means of screws transverse loops 26.
Preferibilmente le piattine metalliche nastriformi 22 di ciascun cavallotto deformabile 13, a loro volta, si estendono a ponte tra la piastra di ancoraggio centrale 23 ed una corrispondente piastra di ancoraggio laterale 25. Preferably, the ribbon-like metal strips 22 of each deformable U-bolt 13, in turn, extend as a bridge between the central anchoring plate 23 and a corresponding lateral anchoring plate 25.
In altre parole i due cavallotti deformabili 13 del dispositivo di collegamento 12 a comportamento elastoplastico sono preferibilmente realizzati in pezzo unico. In other words, the two deformable U-bolts 13 of the connection device 12 with elastoplastic behavior are preferably made in a single piece.
In aggiunta, con particolare riferimento alle figure 1 e 2, almeno uno e preferibilmente ciascun braccio di collegamento superiore 2 della struttura a raggiera 4 preferibilmente comprende anche una staffa di ancoraggio 27 che è infulcrata o comunque fissata in modo rigido sulla estremità del profilato rettilineo 11 opposta al profilato rettilineo 10, preferibilmente tramite un perno o bullone passante trasversale 28, ed a sua volta è atta ad essere saldamente ancorata direttamente sul prospiciente pilastro di supporto 101, grosso modo in corrispondenza della estremità superiore del pilastro, preferibilmente tramite viti passanti o tirafondi di tipo noto. In addition, with particular reference to Figures 1 and 2, at least one and preferably each upper connecting arm 2 of the radial structure 4 preferably also comprises an anchoring bracket 27 which is pivoted or in any case rigidly fixed on the end of the straight section 11 opposite to the straight section 10, preferably by means of a pin or transversal bolt 28, and in turn is able to be firmly anchored directly on the facing support pillar 101, roughly at the upper end of the pillar, preferably by means of passing screws or log bolts of a known type.
Con particolare riferimento alle figure 3 e 4, preferibilmente il braccio di collegamento superiore 2 infine comprende anche: un coperchio piastriforme 29 che è preferibilmente realizzato in materiale metallico, ed è fissato in modo rigido sul profilato tubolare rettilineo 10, a chiusura dell’imboccatura posteriore del profilato; ed una coppia di piastre di accoppiamento 30 parallele ed affacciate tra loro, che sono preferibilmente realizzate in materiale metallico e sono fissate di costa sul corpo del coperchio piastriforme 29 preferibilmente tramite saldatura, in modo tale da sporgere a sbalzo dal profilato tubolare rettilineo 10 parallelamente al piano di mezzeria del profilato, per formare le alette piastriformi sporgenti destinate ad essere impegnate dal perno trasversale 5. With particular reference to Figures 3 and 4, preferably the upper connection arm 2 finally also comprises: a plate-like cover 29 which is preferably made of metal material, and is rigidly fixed on the straight tubular section 10, closing the rear opening of the profile; and a pair of coupling plates 30 parallel and facing each other, which are preferably made of metallic material and are fixed at the edge on the body of the plate-like cover 29, preferably by welding, so as to protrude from the straight tubular section 10 parallel to the center plane of the profile, to form the protruding plate-like fins intended to be engaged by the transverse pin 5.
Il funzionamento dell’organo di controventatura 1 è facilmente desumibile da quanto sopra scritto. The operation of the bracing member 1 can be easily deduced from what is written above.
I bracci di collegamento inferiori 3 della struttura a raggiera 4 formano, assieme al basamento 102, una intelaiatura reticolare rigida di forma sostanzialmente triangolare, che mantiene il mozzo centrale della struttura a raggiera 4 immobile nello spazio. The lower connecting arms 3 of the radial structure 4 form, together with the base 102, a rigid reticular framework having a substantially triangular shape, which keeps the central hub of the radial structure 4 immobile in space.
I due bracci di collegamento superiori 2 della struttura a raggiera 4, invece, si comportano come elementi rigidi monolitici fin tanto che le sollecitazioni meccaniche che si scaricano sui bracci di collegamento superiori 2 sono inferiori ad un valore limite prefissato, che è funzione delle caratteristiche dimensionali dei dispositivi di collegamento 12 presenti sul braccio. The two upper connecting arms 2 of the radial structure 4, on the other hand, behave like rigid monolithic elements as long as the mechanical stresses that are discharged on the upper connecting arms 2 are lower than a predetermined limit value, which is a function of the dimensional characteristics of the connection devices 12 on the arm.
Ciascun cavallotto deformabile 13, infatti, si comporta come un elemento rigido indeformabile fin tanto che le sollecitazioni meccaniche che si scaricano sui profilati rettilinei 10 e 11 non sono in grado di deformare in modo elastoplastico lo stesso cavallotto deformabile 13. Each deformable U-bolt 13, in fact, behaves like a non-deformable rigid element as long as the mechanical stresses that are discharged on the straight profiles 10 and 11 are not able to deform the deformable U-bolt 13 in an elastoplastic way.
In altre parole, in presenza di sollecitazioni meccaniche di valore medio basso, i dispositivi di collegamento 12 a comportamento elastoplastico collegano i due profilati rettilinei 10 e 11 in modo rigido tra loro, consentendo quindi all’organo di controventatura 1 di contrastare le spinte orizzontali agenti sulle estremità superiori dei pilastri di supporto 101. In other words, in the presence of mechanical stresses of medium-low value, the connecting devices 12 with elastoplastic behavior connect the two straight sections 10 and 11 rigidly to each other, thus allowing the bracing member 1 to counteract the horizontal thrusts acting on the upper ends of the support pillars 101.
In presenza di un evento sismico, invece, le sollecitazioni meccaniche che si scaricano sui dispositivi di collegamento 12, sono talmente elevate da deformare in modo elastoplastico il o i cavallotti deformabili 13. Come conseguenza i dispositivi di collegamento 12 consentono ai profilati rettilinei 10 e 11 di muoversi uno rispetto all’altro, permettendo alle estremità superiori dei pilastri di supporto 101, e quindi alla parte sopraelevata della struttura portante 100 dell’edificio, di oscillare liberamente rispetto al basamento 102. In the presence of a seismic event, on the other hand, the mechanical stresses that are discharged on the connection devices 12 are so high as to deform the deformable U-bolts 13 in an elastoplastic way. As a consequence, the connection devices 12 allow the straight sections 10 and 11 to move relative to each other, allowing the upper ends of the supporting pillars 101, and therefore the raised part of the supporting structure 100 of the building, to oscillate freely with respect to the base 102.
In altre parole, in presenza di un evento sismico l’organo di controventatura 1 conferisce alla struttura portante 100 un comportamento dinamico paragonabile a quello di una struttura portante priva di intelaiature rigide di controventatura. In other words, in the presence of a seismic event, the bracing member 1 gives the load-bearing structure 100 a dynamic behavior comparable to that of a load-bearing structure without rigid bracing frames.
Inoltre, la deformazione elastoplastica dei dispositivi di collegamento 12 richiede una quantità di energia molto elevata, per cui la struttura portante 100 è in grado di assorbire/dissipare una maggior quantità di energia sismica prima di collassare. Furthermore, the elastoplastic deformation of the connecting devices 12 requires a very high amount of energy, so that the supporting structure 100 is able to absorb / dissipate a greater amount of seismic energy before collapsing.
Prove sperimentali hanno infatti evidenziato che il posizionamento di un congruo numero di organi di controventatura 1 nella struttura portante 100 migliora sensibilmente la risposta dinamica della struttura portante 100 ad un sisma di tipo ondulatorio, riducendo le sollecitazioni meccaniche in corrispondenza delle basi dei pilastri di supporto 101. La capacità di resistere alle sollecitazioni sismiche di una struttura portante 100 in cemento armato equipaggiata con un congruo numero di organi di controventatura 1, pertanto, risulta essere sensibilmente superiore a quella di una normale struttura portante in cemento armato. In fact, experimental tests have shown that the positioning of an adequate number of bracing members 1 in the supporting structure 100 significantly improves the dynamic response of the supporting structure 100 to a wave-like earthquake, reducing the mechanical stresses in correspondence with the bases of the supporting pillars 101. The capacity of resisting the seismic stresses of a reinforced concrete bearing structure 100 equipped with an adequate number of bracing members 1, therefore, is significantly higher than that of a normal reinforced concrete bearing structure.
I vantaggi connessi alla particolare struttura dell’ organo di controventatura 1 sono notevoli. The advantages associated with the particular structure of the bracing member 1 are considerable.
In primo luogo, l’installazione di un congruo numero di organi di controventatura 1 nella struttura portante 100 di un capannone prefabbricato in cemento armato, consente di ridurre in modo significativo i rischi di crollo del tetto 103, aumentando contemporaneamente la capacità dell’edificio di resistere ad un evento sismico. In the first place, the installation of an adequate number of bracing members 1 in the supporting structure 100 of a prefabricated reinforced concrete shed, allows to significantly reduce the risk of collapse of the roof 103, simultaneously increasing the building capacity of resist a seismic event.
In aggiunta, l’organo di controventatura 1 ha costi di produzione e di installazione particolarmente ridotti, consentendo quindi di aumentare la resistenza sismica di un capannone prefabbricato in cemento armato o altro edificio a costi contenuti. In addition, the bracing member 1 has particularly low production and installation costs, thus allowing to increase the seismic resistance of a prefabricated reinforced concrete shed or other building at low cost.
Risulta infine chiaro che all’organo di controventatura 1 e/o alla struttura portante 100 possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito della presente invenzione. Finally, it is clear that modifications and variations can be made to the bracing member 1 and / or to the supporting structure 100 without thereby departing from the scope of the present invention.
Per esempio, con riferimento alla figura 5, in una forma di realizzazione semplificata i dispositivi di collegamento 12 a comportamento elastoplastico sono privi del cursore mobile 20, e sono posizionati in corrispondenza dell’imboccatura del profilato tubolare rettilineo 10, preferibilmente in posizione speculare da bande opposte dell’asse longitudinale L del braccio, in modo tale che ciascun cavallotto deformabile 13 si estenda a ponte direttamente tra il profilato rettilineo 10 ed il profilato rettilineo 11. For example, with reference to Figure 5, in a simplified embodiment the connection devices 12 with elastoplastic behavior are without the movable cursor 20, and are positioned at the mouth of the rectilinear tubular section 10, preferably in a mirror-like position by bands opposite the longitudinal axis L of the arm, so that each deformable U-bolt 13 extends as a bridge directly between the straight section 10 and the straight section 11.
In altre parole, in questa forma di realizzazione ciascun cavallotto deformabile 13 preferibilmente comprende: due piastre di ancoraggio 40 e 41 che sono fissate saldamente in battuta una sul profilato rettilineo 10 e l’altra sul profilato rettilineo 11, preferibilmente tramite viti di ancoraggio trasversali 42; ed una o più piattine metalliche nastriformi 43 di congruo spessore, ciascuna delle quali è piegata sostanzialmente a forma di C e si estende a ponte tra le piastre di ancoraggio 40 e 41 sostanzialmente parallela all’asse longitudinale L del braccio. In other words, in this embodiment each deformable U-bolt 13 preferably comprises: two anchoring plates 40 and 41 which are firmly fixed in abutment, one on the straight section 10 and the other on the straight section 11, preferably by means of transverse anchoring screws 42 ; and one or more ribbon-like metal strips 43 of suitable thickness, each of which is bent substantially in the shape of a C and extends as a bridge between the anchoring plates 40 and 41 substantially parallel to the longitudinal axis L of the arm.
Preferibilmente le piattine metalliche nastriformi 43 sono inoltre realizzate in pezzo unico con le piastre di ancoraggio 40 e 41. Preferably, the ribbon-like metal strips 43 are also made in a single piece with the anchoring plates 40 and 41.
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