IT201800007621A1 - Sistema di contenimento e/o rinforzo di strutture in legno - Google Patents

Description

SISTEMA DI CONTENIMENTO E/O RINFORZO DI STRUTTURE IN

LEGNO

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di contenimento e/o rinforzo di strutture in legno.

Il campo di applicazione del presente sistema è quello delle coperture degli edifici, in particolare delle coperture in legno.

Le coperture sono gli elementi di chiusura sommitale degli edifici e come tali sono sempre state concepite esclusivamente per ricevere i carichi statici/verticali derivanti dal peso proprio e dai carichi accidentali, come ad esempio la neve. In funzione della geometria possono esistere coperture piane, a volta, a cupola, a padiglione o a falda inclinata e ognuna di queste definisce una configurazione statica univoca in grado di trasferire le azioni derivanti dai carichi, alle strutture portanti verticali sottostanti.

Con questo presupposto di progettazione originaria, la maggior parte delle coperture presenti negli edifici presenti sui vari territori nazionali presentano problematiche nella risposta alle azioni sismiche/orizzontali, nei confronti delle quali soprattutto per alcune tipologie, non sono stati attuati particolari accorgimenti costruttivi.

Gli studi e l'esperienza maturate sul campo alla ricerca di patologie e vulnerabilità all'interno degli edifici ha portato alla conoscenza di diffuse problematiche relative alle suddette coperture.

Riguardo alle azioni orizzontali sulle coperture, esse possono avere origine sismica (istantanee e concentrate in un periodo di tempo breve), oppure statica (durature e costanti nel tempo).

Ovviamente le coperture piane non hanno alcuna componente orizzontale di sforzo da trasferire, mentre quelle a volta, a cupola o a padiglione sono state già originariamente concepite per rispondere alle spinte orizzontali. Situazione più variegata emerge nelle coperture a falda inclinata dove le componenti orizzontali dei carichi statici in alcuni casi non sono adeguatamente auto-equilibrate e di conseguenza trasferiscono parte della sollecitazione alle strutture verticali.

Fatte queste premesse, è evidente che se la sollecitazione che investe una copertura è indipendente dalla tipologia costruttiva con cui è realizzata, diversamente la risposta all'azione, e quindi la resistenza, dipende prevalentemente da alcuni fattori intrinseci alla copertura stessa:

• geometria e dimensionamento;

■ configurazione statica;

· connessioni e collegamenti con la struttura verticale;

• materiale impiegato e stato manutentivo.

Concentrandosi da qui principalmente sulle coperture a falda inclinata cercheremo di individuare le possibili problematiche legate a questi aspetti strutturali e non strutturali, quando trascurate.

In particolare, la configurazione statica di una copertura a falda inclinata può indurre la formazione di spinte orizzontali che si massimizzano nella parte inferiore della copertura in corrispondenza del collegamento con la struttura portante. L'equilibrio o il contrasto di questa spinta deve essere garantita attraverso l'introduzione di adeguati presidi che possono essere di due tipologie:

• continui: sono solitamente realizzati con cordolature perimetrali in cemento armato o acciaio che, se correttamente dimensionate, sono in grado di contenere le spinte e di autoequilibrarle;

• concentrati: solitamente realizzati mediante l'introduzione di tiranti che nella maggior parte dei casi sono realizzati in acciaio, in calcestruzzo o in legno.

I tiranti in acciaio sono quelli di maggiore diffusione, per la semplicità di messa in opera e per la resistenza caratteristica del materiale che lo rende particolarmente adatto. All'utilizzo dì tiranti in acciaio spesso si associano cordoli in calcestruzzo o acciaio o capriate lignee.

I tiranti in calcestruzzo sono esclusivamente utilizzati nella realizzazione di travi reticolari in calcestruzzo armato, e anch'essi prevedono l'impiego di cordoli perimetrali in calcestruzzo armato.

I tiranti in legno sono esclusivamente utilizzati nella realizzazioni di capriate in legno e per loro natura non convivono quasi mai con cordoli perimetrali, soprattutto se non di recente costruzione.

Lasciando da parte ogni discorso relativo al degrado dei materiali, che tratteremo in seguito, è chiaro che il problema delle spinte orizzontali da contrastare riguarda maggiormente le coperture in legno. In particolare è emerso che in alcune configurazioni la posizione dei tiranti non è in grado dì contenere interamente le spinte, mentre in altri casi l'assenza di elementi tiranti correttamente inseriti rende la copertura spingente.

Il dimensionamento della struttura è determinato sulla base delle prescrizioni indicate nelle normative vigenti al momento della progettazione e dipende da innumerevoli fattori. Con il passare del tempo e l'evoluzione della normativa alcune strutture potrebbero risultare sottodimensionate, se confrontate alle normative odierne. Dal punto di vista strutturale gli elementi portanti di una copertura in legno sono dimensionati nei confronti dei carichi verticali in modo da resistere alle sollecitazioni derivanti dagli elementi che completano il manto di copertura (peso proprio) e dai sovraccarichi accidentali dovuti prevalentemente ai carichi da neve. Nel caso di coperture in legno a falde inclinate, l'orditura portante principale è costituita solitamente da capriate ed il dimensionamento delle sezioni in legno dipende molto dalla geometria, cioè dalla pendenza, dalla luce coperta, dall'interasse tra le capriate e dalle scelte progettuali definite in fase di costruzione. Nella figura 1 riportata relativa allo stato della tecnica, si definiscono i principali elementi che costituiscono una capriata semplice 10, anche se numerose varianti geometriche possono essere introdotte per risolvere configurazioni specifiche. Questa configurazione di capriata prevede due coppie di elementi compressi, puntoni 11 e saette 12, e due elementi tesi denominati come monaco 13 e catena 14. Negli elementi compressi le fibre del legno, se eccessivamente sollecitate, provocano l'apertura di fessure longitudinali o lungo percorsi preferenziali che seguono le venature del legno. Per gli elementi tesi, nella catena 14 le fibre possono sfilarsi o lesionarsi, se eccessivamente sollecitate a trazione. Nel monaco 13 esso può rischiare di instabilizzarsi fuori piano nel caso di sollecitazioni fuori piano impresse alla capriata. Per questo motivo la maggior parte delle coperture prevede l'utilizzo di correnti (o terzere) 15 che collegano tra loro le capriate mantenendole equidistanti almeno nella parte sommitale. In realtà il dimensionamento nei confronti delle sollecitazioni orizzontali, fuori piano, è spesso trascurato e lasciato all'attrito tra gli elementi lignei collegati (puntoni 11 e correnti 15).

Le capriate 10 sono elementi architettonici in legno formati da una travatura reticolare, in cui una travatura reticolare è una struttura composta da un insieme di travi complanari vincolate ai nodi. In tal modo le varie travi in legno sono connesse tra loro e collegate agli elementi verticali della struttura. Le connessioni tra gli elementi tesi e compressi costituiscono le parti più delicate perché devono trasmettere le sollecitazioni di compressione e trazione in modo da mantenere in equilibrio statico la capriata.

E' in questo senso che si usa nel seguito la definizione o la dizione "trave", quale elemento ligneo di una travatura reticolare quale una capriata.

Inoltre, le connessioni, se non correttamente eseguite possono portare alla disgregazione. Staffe 16 e grappe metalliche 17, incastri e perni nel legno sono solo alcuni dei possibili dispositivi utilizzati per le connessioni interne alla capriata. L'allentamento o il degrado delle connessioni possono determinare una deformazione eccessiva della capriata o concorrere a modificare lo stato tensionale originario.

Il collegamento alla struttura verticale portante costituisce un ulteriore punto critico nella conservazione della capriata lignea. Solitamente si tratta di collegamenti tra materiali differenti per caratteristiche di resistenza meccanica, di umidità relativa, di temperatura e di dilatazione termica che devono convivere quotidianamente. Anche questi collegamenti possono essere eseguiti in vari modi, ma in ogni caso devono garantire il corretto trasferimento delle azioni orizzontali e verticali tra la copertura e la struttura sottostante. I rischi connessi a questi collegamenti sono prevalentemente di scorrimento e riduzione dell'appoggio a seguito di sollecitazioni orizzontali esterne non previste {evento sismico) che, possono portare al crollo della capriata. Lo scorrimento dell'appoggio può avvenire anche per cause interne alla capriata nel caso in cui la catena non sia più in grado di contrastare le spinte della copertura perché degradata o lasca lungo lo sviluppo longitudinale.

In un edificio, le coperture per loro natura sono la parte più esposta alle intemperie e all'usura del tempo. L'assenza di una costante manutenzione può portare alla formazione di infiltrazioni e percolamenti che, se trascurati, causano degrado dei materiali che la costituiscono.

Nel caso di coperture sorrette da capriate in legno è evidente che la sensibilità a questi agenti esterni è maggiore rispetto ad altri materiali.

Il legno è un materiale di natura organica e per tale motivo, può essere sottoposto ad un processo di deterioramento in cui agenti di varia natura alterano la sua struttura con conseguente modifica, nel corso del tempo, delle sue proprietà fisico-meccaniche. Il degrado può essere causato da fattori abiotici o da fattori biotici; in quest'ultimo caso si parla di biodegradamento o degrado biologico.

Responsabili del degrado abiotico sono le radiazioni luminose, le alte temperature, il fuoco e gli agenti chimici. Questa tipologia di degrado non riveste una notevole importanza per quanto riguarda le strutture in opera, in quanto il deterioramento del legno avviene solo superficialmente e avanza con una velocità minima. Anche in caso del fuoco, ovvero quando il legno brucia, il processo di carbonizzazione della superficie legnosa è attivo nella parte esterna e procede verso l'interno ad una velocità nota, determinata sperimentalmente, di circa 0.7 mm/min. La parte interna del manufatto ligneo, che risulta incombusta, mantiene intatte tutte le sue caratteristiche meccaniche.

Quando si parla di degrado biologico si fa riferimento principalmente a un degrado causato da insetti e funghi xilofagi. Concetto importante associato al degrado, sia come entità che come velocità di avanzamento, è la durabilità naturale del legno.

L'eccessiva umidità o la presenza di acqua, riduce la durabilità naturale del legno e soprattutto nei punti più sollecitati, può compromettere la stabilità della copertura. Il degrado del materiale è condizionato anche dalla esposizione e dall'orientamento cardinale e la riduzione della sezione resistente della trave può portare alla rottura dell'appoggio e al conseguente crollo della capriata.

La cattiva manutenzione, oltre a condizionare la durabilità naturale del legno, può generare altre problematiche più legate all'equilibrio statico.

I sistemi di consolidamento delle capriate e dei tetti in legno in generale, trovano soluzioni artigianali che si basano su esperienze empiriche sia in ambito di progettazione che di realizzazione.

Le problematiche principali che si evidenziano nei sistemi empirici artigianali sono dovute principalmente a due fattori, la realizzazione di forature e l'installazione di piastre piane.

La realizzazione di forature può causare diverse problematiche:

1. difficoltà nel trasferimento degli sforzi dalla vite di fissaggio al legno. A seconda della posizione del foro eseguito, vi sarà una diversità nel trasferimento delle azioni agenti. Il foro potrebbe risultare in corrispondenza di nodi o fessure generando difficoltà nel trasferimento delle sollecitazioni.

Senza chiodature e bullonature del nucleo della sezione del legno è quindi possibile evitare sollecitazioni di taglio interne poste quasi sempre nel verso delle fibre; 2. incremento della velocità di invecchiamento e deterioramento del legno causato dall'ingresso di acqua e/o umidità all'interno del foro provocando marcescenze e conseguente decadimento delle proprietà resistenti; 3. possibilità di penetrazione agenti biotici, attraverso il foro eseguito, di funghi e /o insetti quali tarme che aggrediscono il nucleo resistente del legno; 4. non verificabilità della capacità di resistenza dei fissaggi vite/legno sotto l'effetto della tesatura delle funi in quanto ogni connessione è differente per localizzazione rispetto al nucleo del legno, condizione delle venature e inclinazione rispetto alla tesatura.

Va inoltre considerato che nel caso di edificio vincolato dal punto di vista storico e dei Beni Culturali, gli interventi di consolidamento non ammettono forature perché devono garantire che l'intervento sia reversibile.

L'installazione delle piastre piane di supporto, senza uno studio preliminare, può invece causare:

1 . formazione di ampie zone di aderenza tra le piastre ed il legno che impediscono la traspirabilità della condensa stagionale/giorno notte che si crea in base alla percentuale di umidità presente nell'ambiente. Di conseguenza, l'umidità e la condensa creatasi accelerano la formazione di marcescenze deteriorando il legno;

2. una realizzazione artigianale implica la mancanza di un accurato dimensionamento, con assenza di verifiche a taglio o trazione pre-installazione e con uno specifico tipo di acciaio, non potendo di conseguenza stimarne la resistenza a taglio e trazione nelle condizioni di messa in opera;

3. l'adattabilità in loco delle piastre al supporto ed eventuali saldature in loco di accessori quali ad esempio golfari e squadrette, potrebbero innescare trasferimenti di induzione termica dal metallo al legno, con possibile innesco di incendi;

4. senza un'accurata definizione dello stato di fatto, e quindi di un'idonea progettazione, ne potrebbe conseguire un errato posizionamento dei sistemi di rinforzo. Di conseguenza potrebbero innescarsi variazioni del comportamento strutturale entrando così in contrasto con le NTC18 che prevedono verifiche e modellazioni della struttura;

5. vincoli eccessivi, posizionati in punti strategici e realizzati con componenti troppo rigidi, possono comportare un impedimento al naturale comportamento della struttura.

La progettazione di un sistema non può dunque prescindere da un'attenta analisi delle vulnerabilità riscontrate negli edifici.

Tutto quanto sin qui esposto mostra quali siano le problematiche emergenti dalle strutture dì questa tipologia.

Scopo generale della presente invenzione è quello di realizzare un sistema in grado di risolvere e superare gli inconvenienti sopra citati della tecnica nota in una maniera estremamente semplice, economica e particolarmente funzionale.

Altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema che non preveda forature o installazione di piastre piane che comportano i problemi in precedenza citati.

Altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema che riduca e elimini spinte non contrastate in copertura, nel piano della capriata ed ortogonalmente ad esse.

Ancora un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema che contrasti efficacemente meccanismi locali di indebolimento della struttura in legno.

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema che consolidi in generale la struttura e la rinforzi adeguatamente.

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema che permetta una molteplice possibilità di posizionamento di fissaggio di accessori senza forature né saldature in luogo e un adattamento alla necessità del momento.

Gli scopi suddetti sono conseguiti da un sistema realizzato secondo la rivendicazione indipendente 1 e le sottorivendicazioni che seguono.

Le caratteristiche strutturali e funzionali del presente trovato ed i suoi vantaggi nei confronti della tecnica conosciuta risulteranno ancora più chiari ed evidenti da un esame della descrizione seguente, riferita ai disegni schematici allegati, che mostrano un esempio di attuazione del trovato stesso. Nei disegni:

- la figura 1 è una vista in alzata di una capriata in legno dello stato della tecnica che mostra buona parte dei suoi possibili componenti;

- la figura 2 è una vista prospettica di un sistema secondo il trovato, parzialmente montato, quando applicato ad un puntone di una capriata, parzialmente mostrata;

- la figura 3 è una vista prospettica di un sistema secondo il trovato, montato, quando applicato a due puntoni di una capriata, con tirante integrativo e confinamento rotazione fuori del piano del monaco per contrastare spinte verticali;

- la figura 4 è una vista prospettica di un sistema secondo il trovato, quando applicato a una copertura mostrante la configurazione dei tiranti in presenza di quattro falde e quattro spinte;

- la figura 5 è una vista prospettica di un sistema secondo il trovato, quando applicato a un nodo puntoni e monaco con confinamento rotazione fuori del piano del monaco per contenere la scomposizione del nodo e disallineamento;

- la figura 6 è una vista prospettica di un sistema secondo il trovato, quando applicato tra capriate parallele per irrigidimento di falda e collegamento che impedisce il ribaltamento e con tiranti disposti a crociera per contenimento spinte laterali;

- la figura 7 è una vista prospettica di un sistema secondo il trovato, quando applicato tra capriate adiacenti per collegamento trasversale e perimetrale in aiuto a connessioni lignee;

- la figura 8 è una vista prospettica di un sistema secondo il trovato, montato e applicato ad una capriata per il ripristino della resistenza flessionale dei puntoni della capriata medesima che modifica l'aspetto statico strutturale;

- le figure 9 e 10 mostrano una vista prospettica ingrandita di un semiguscio con applicata una vite a testa quadra per il bloccaggio in un foro e per ricevere un accessorio.

Con riferimento alle figure da 2 a 8 in generale viene illustrato in varie applicazioni un sistema di contenimento e/o rinforzo di strutture in legno, ad esempio una capriata 10, in cui la struttura è costituita da travi in legno operativamente intercollegate tra loro.

Il sistema comprende almeno due dispositivi 20, in cui ciascun dispositivo 20 è costituito da due semigusci 21 fissati insieme in opera tramite elementi di bloccaggio reciproco in vari modi così da abbracciare una rispettiva sezione complementare di un elemento ligneo definito in precedenza come "trave". In particolare una "trave" è individuabile in un puntone 11, in un monaco 13, una catena 14, ecc. Tali semigusci 21 quando accoppiati individuano quelli che si possono chiamare "bracciali" che abbracciano una sezione di una "trave" o elemento ligneo. Nell'esempio ciascun semiguscio 21 presenta una forma a C preforata ad abbracciare una metà della "trave" della struttura interessata dalla collocazione di almeno una parte del sistema del presente trovato. I due semigusci con sezione a C sono così disposti affacciati tra loro in modo da portare rispettive estremità prossime e avvicinate tra loro.

Ciascun dispositivo 20 è inoltre provvisto di mezzi di fissaggio e/o rinvio di cavi di tensionamento 22 tesi tra gli almeno due dispositivi 20 collocati in opera (vedere ad esempio figura 3).

Il sistema di contenimento e/o rinforzo di strutture in legno secondo il trovato individua così un sistema multifunzionale di contenimento e/o rinforzo delle capriate in legno 10. Gli esempi mostrano come i due semigusci 21 siano individuati principalmente da flange accoppiate in acciaio, opportunamente sagomate e preforate, che in opera abbracciano le sezioni lignee della capriata 10. Questi semigusci o flange 21 consentono 1'introduzione di un sistema resistente parallelo a quello attivo. I semigusci o flange 21 accoppiati sono resi solidali, ad esempio in figura 2, tramite specifici elementi di bloccaggio reciproco quali viti 23, rondelle 24, dadi 25, e altri accessori vari inseribili in una serie di forature 26, 27, 28, preformate in detti semigusci o flange 21. Tali semigusci o flange 21 sono ad esempio stampate in lamiera metallica o ricavate da fusione o altra lavorazione meccanica e possono avere in una ulteriore forma esemplificativa una sezione ad omega capovolta. In figura 2 un semiguscio o flangia 21, esploso rispetto ad una sezione o porzione di puntone 11, presenta una forma a C sagomata ad abbracciare una metà della "trave" della struttura. I due semigusci 21 sono disposti affacciati tra loro così da portare rispettive estremità estremamente prossime e avvicinate. Ciascun semiguscio 21 presenta ad esempio una parte intermedia piana 211, dotata di una pluralità di fori 28. I fori 28 sono previsti anche in due ali 212, che si estendono dalla parte intermedia piana 211. Sì possono anche prevedere smussature angolari di collegamento 213 tra la parte intermedia piana 211 e ciascuna delle due ali 212, anch'esse provviste di fori 28.

Tali ali 212 possono ulteriormente estendersi in appendici a squadra 214 dotate sia di fori asolati 26 sia di fori 27 più larghi per il passaggio di cavi 22 che di eventuali ulteriori fori 28 identici a quelli delle altre parti, se necessari.

In ogni caso, indipendentemente dalla forma della loro sezione i semigusci 21 si estendono in appendici a squadra 214 dotate di fori atti a ricevere i citati elementi di bloccaggio reciproco.

La figura 2 mostra un primo lato di un dispositivo 20 quando applicato in opera alla sezione di un primo puntone 11 facente parte della capriata 10.

La stessa figura 2 da un altro lato mostra un primo semiguscio 21 appoggiato sulla sezione di un secondo puntone 11 così da abbracciarlo parzialmente e pronto a ricevere l'accoppiamento in posizione di un secondo semiguscio 21 mostrato esploso. Identicamente esplosi sono raffigurati viti 23, rondelle 24 e dadi 25 che costituiscono elementi di bloccaggio reciproco dei semigusci 21 in opera.

La figura 2 mostra inoltre come ad esempio nella parte intermedia piana 211 di un semiguscio o flangia 21, in questo esempio quello esploso, in un foro 28 si collochi un ulteriore vite 29 di diversa tipologia atta ad accoppiarsi con un golfare 30.

La figura 3, in una vista prospettica, mostra una disposizione simile a quella di figura 2 quando completata di un sistema secondo il trovato, montato. Tale sistema risulta disposto su due puntoni 11 di una capriata 10, ove su ciascun puntone 11 è applicato un dispositivo 20 dotato su ciascuna parte intermedia piana 211 di ciascun semiguscio o flangia 21 un golfare 30. E' così possibile disporre nel sistema un cavo di tensionamento 22 costituente un tirante integrativo. Il cavo di tensionamento 22 è fatto passare nei golfari 30 e nei fori 27 più larghi delle appendici a squadra 214 dei semigusci o flange 21 costituenti ciascun dispositivo 20. Si realizzano in tal modo mezzi di fissaggio e/o rinvio del cavo di tensionamento 22 allorquando a chiusura è disposto un tenditore 31 previsto alle estremità del cavo di tensionamento 22. In questo modo il cavo di tensionamento 22 o tirante integrativo è confinato fuori del piano del monaco 13 ed è vantaggioso per contrastare spinte verticali presenti. Un tale sistema secondo il trovato raggiunge quindi lo scopo di superare tutti i limiti dei sistemi empirici artigianali fin qui adottati dell'arte nota in quanto: - evitare forature delle parti in legno;

- riduce ed elimina le spinte non contrastate in copertura;

- impedire l'insorgere di meccanismi di collasso; - contrasta meccanismi locali; e

- consolida e rinforza la struttura esistente a cui è stato applicato.

Già da questo primo esempio di figure 2 e 3 si è vista quale sia la versatilità del sistema e dei singoli elementi che lo costituiscono. Infatti è agevole comprendere come con un'unica tipologia di componente -il semiguscio o flangia - sia possibile ovviare a più problematiche presenti sulle coperture. Questo grazie alla possibilità di poter collocare il dispositivo 20, costituito da due semigusci 21 fissati insieme in opera, in punti diversi, senza la necessità di verificarne versi e/o orientamenti.

Un sistema secondo il trovato si rileva come sia in grado di conservare la intera struttura esistente senza comprometterne e/o ridurne le caratteristiche meccaniche, anche al fine di garantirne una durabilità nel tempo.

Grazie all'assenza di qualunque foratura degli elementi strutturali, il sistema sarà completamente reversibile o amovibile (se necessario). E' questo un aspetto particolarmente rilevante per gli edifici di carattere storico/artistico, il tutto rendendo comunque possibile garantirne le caratteristiche di resistenza originarie non indebolendone la sezione dei vari componenti originari della struttura in legno.

Ulteriormente, grazie alla non esecuzione di fori viene esclusa a priori la formazione di marcescenze locali, senza la necessità di ricorrere a resine epossidiche. Inoltre, i fori 28 in particolare realizzati su ciascun semiguscio 21 individuano fori di aerazione che evitano la formazione di condensa ed attacchi biotici che avvengono nelle attuali piastre piane di arte nota. E questo grazie alla semplice collocazione di dispositivi 20 in corrispondenza di zone ammalorate o indebolite per i diversi inconvenienti citati in precedenza.

Si è visto poi come attraverso 1'inserimento di un tirante (figura 3), realizzato grazie all'utilizzo di un cavi 22 di acciaio in grado di garantirne una certa duttilità, sarà possibile contenere le spinte esercitate dai carichi gravanti in copertura.

Il dispositivo 20 potrà essere vincolato, a seconda delle esigenze, come ad esempio la pendenza del tetto e la tipologia la sezione, in diversi punti delle parti della struttura, garantendone così una certa versatilità. La figura 4 mostra una copertura a quattro falde nella quale viene usato un sistema secondo il trovato, ove per elementi uguali sono indicati i medesimi numeri di riferimento citati in precedenza. Infatti la figura 4 mostra una configurazione dei tiranti, in forma di due cavi 22 di acciaio, in presenza di quattro falde e quattro spinte.

In tal modo si rileva come la previsione di quattro dispositivi 20 collocati sui quattro puntoni 11 della copertura consente il posizionamento di due tiranti incrociati in forma di cavi 22. Anche in questo caso ciascuno dei quattro dispositivi 20 prevede due semigusci 21, fissati insieme in opera tramite elementi di bloccaggio reciproco così da abbracciare una rispettiva sezione complementare di un puntone 11.

Ciascun dispositivo 20 è inoltre provvisto di mezzi di fissaggio e/o rinvio di cavi di tensionamento 22 tesi tra almeno due dispositivi 20 collocati in opera, ove i cavi 22 passano da golfari 30 e fori 27 e le loro estremità sono unite da un tenditore 31.

La realizzazione di uno o più tiranti, assenti in alcune tipologie di coperture, porta così al contenimento delle spinte evitando che questo compito sia demandato alla sola forza di attrito tra i travetti e alla muratura perimetrale.

Attraverso il sistema proposto si rileva come non vengono posizionate piastre piane o squadrette, in uso invece nello stato della tecnica, in corrispondenza delle connessioni, che sono quindi libere da ogni vincolo. In particolare la figura 5 illustra in un esempio come il sistema secondo il trovato possa essere applicato a un nodo comprendente due puntoni 11 e un monaco 13.

Anche in questo esempio per elementi uguali sono indicati i medesimi numeri di riferimento citati in precedenza. Il sistema del trovato consolida un nodo puntoni 11 -monaco 13 con confinamento della rotazione fuori del piano della capriata per contenere la scomposizione del nodo e/o il disallineamento di sue parti.

In queste specifico esempio si prevedono dispositivi 20 collocati sia sui due puntoni 11 della capriata 10 che sul monaco 13. E anche in questo caso ciascuno dei tre dispositivi 20 prevede due semigusci 21, fissati insieme in opera tramite elementi di bloccaggio reciproco così da abbracciare una rispettiva sezione complementare di un rispettivo puntone 11 e di un rispettivo monaco.

Ciascun dispositivo 20 è inoltre provvisto di mezzi di fissaggio e/o rinvio di un unico cavo, o a cavi multipli, di tensionamento 22 che viene teso tra i tre dispositivi 20 collocati in opera. Naturalmente il cavo 22 passano da golfari 30 e fori 27 e le sue estremità sono unite da un tenditore 31.

La disposizione di un sistema secondo il trovato e dunque anche di dispositivi 20 consente di poter prevedere ulteriori elementi di fissaggio e/o rinforzo. La figura 5 mostra come si possa disporre anche una asta 33 provvista di fori distanziati 34 fissata tramite bulloni 35. Tali bulloni 35 sono inseriti sia nei fori distanziati 34 dell'asta 33 che soprattutto in uno dei numerosi fori 28 presenti nei semigusci 21 di due dispositivi collocati sui puntoni 11.

In tal modo il rinforzo e il consolidamento risulta ulteriormente migliorato e nel nodo puntoni 11/monaco 13 si riesce anche a garantire una riduzione agli effetti di rotazioni fuori piano del monaco 13. Si rileva inoltre come grazie a questo sistema non verrà irrigidito eccessivamente l'elemento strutturale e in sintesi avviene un notevole miglioramento delle connessioni in genere.

I semigusci con la sopracitata conformazione possono avere dimensioni differenti così da soddisfare esigenze di svariati tipi di elementi di legno. Identicamente possono avere sezioni diverse da quelle illustrate purché soddisfino e presentino la caratteristica di abbracciare una sezione complementare di un elemento in legni quale una trave, un puntone, un monaco, ecc.

Infatti, il singolo semiguscio potrà essere adattato ad ogni elemento strutturale di copertura, a seconda della dimensione, determinandone ogni qual volta, attraverso standard prestabiliti in funzione delle forze agenti, le caratteristiche ottimali.

Si è già detto che il legno con il passare del tempo può subire dei rilassamenti che possono dipendere da diversi fattori quali la stagionatura, la tipologia e le condizioni termoigrometriche dell'ambiente in cui viene posato, sia al momento della realizzazione che nel periodo successivo alla messa in opera. Attraverso il sistema del presente trovato è possibile il monitoraggio del cavo o fune di acciaio, che verrà teso secondo parametri prestabiliti, potendone registrare eventuali variazioni di tensione rispetto ai parametri originari ottimali.

E quale ulteriore pregio, il sistema del trovato consente di evitare ogni adattamento in loco, riducendo al minimo il rischio di eventuali danni sull'edificio, come ad esempio l'innesco di incendi.

L'intervento con il sistema del trovato viene realizzato senza la rimozione totale o parziale della capriata e delle relative strutture sovrastanti e di conseguenza l'uso di puntelli regolabili o impalcature a sostegno delle parti gravanti su essa, consentendo risparmi in termini di tempi e costi.

La figura 6 mostra come con il sistema del trovato sia possibile realizzare un irrigidimento di falda.

Anche in questo caso per elementi uguali sono indicati i medesimi numeri di riferimento citati in precedenza. Si rileva allora come sia possibile realizzare dei collegamenti trasversali di falda per collegare diverse capriate 10 tra loro e anche collegamenti lungo il perimetro di appoggio in corrispondenza della muratura per conferire maggiore rigidezza al diaframma di piano (vedere figura 7).

In particolare la figura 6 mostra come sia possibile disporre tiranti a crociera in forma di cavi 22 che si incrociano e si estendono da una capriata 10 a quella successiva adiacente parallela.

In ausilio si possono disporre anche golfari 30 solidali alla preesistente struttura lignea così da sopportare le spinte laterali in caso di evento sismico con il sistema del trovato.

La figura 7 mostra una disposizione di cavi di tensionamento 22 paralleli tra due capriate 10 che si collocano in aiuto alle connessioni lignee o correnti. Sui puntoni 11 e sulle catene o travi 14 si dispongono dispositivi 20 con rispettivi mezzi di fissaggio e/o rinvio di cavi di tensionamento 22 tesi tra almeno due dispositivi 20 collocati in opera, ove ì cavi 22 passano da golfari 30 e ove le estremità dei cavi 22 sono bloccate da grilli o morsetti 36. Si possono inoltre disporre aste 33 provvista di fori distanziati 34 fissate tramite bulloni 35 per il rinforzo dei nodi.

Ancora quale esempio, la figura 8 mostra un rinforzo flessionale. Nel caso in cui le sezioni dei puntoni 11 risultino sottodimensionate o con una sezione resistente specifica non adeguata alle condizioni di carico previste dalla norma è possibile integrare i dispositivi del trovato multifunzionali in modo da consolidare le sezioni più sollecitate flessionalmente e ripristinare l'equilibrio statico della capriata 10. Inoltre la figura 8 mostra come oltre alle aste 33 posizionabili tra semigusci 21 di dispositivi 20 differenti, disposti su "travi" o elementi lignei differenti della struttura, possano anche usarsi supporti sagomati 37 collocabili tra un dispositivo e direttamente una "trave" come in precedenza definita, o elemento ligneo.

In questo esempio il supporto sagomato 37 può prevedere un'asta 38 una cui prima estremità è inseribile tra due semigusci 21 di un dispositivo 20. L'altra estremità è dotata di una forcella o sella capovolta 39 che viene posta anch'essa ad abbracciare e sostenere una sezione di "trave" o elemento ligneo della struttura. La forcella o sella capovolta 39 sagomata e ad esempio stampata come un semiguscio presenta ad esempio una serie di fori 28 per eventuali accessori necessari.

Le figure 9 e 10 mostrano una vista prospettica ingrandita di un semiguscio 21 dotato di una serie di fori 28 a forma quadra che servono vantaggiosamente per alloggiare un sottotesta quadro con piastra sagomata 40 disposto ad esempio nella vite a testa tonda 29 mostrata anche in figura 2.

La stabile collocazione della vite 29 nel foro 28 è garante di un incastro tra le parti e della possibilità di collocare una serie di differenti accessori e ausili meccanici

Inoltre si può prevedere la disposizione di due tenditori 31 così da poter svolgere azioni adeguate nei vari punti del sistema del trovato.

Si è notato dai vari esempi proposti come grazie al sistema e al dispositivo secondo il presente trovato sia possibile l'uso di una serie di accessori.

Infatti, grazie alla versatilità del dispositivo 20 e dei suoi semigusci o flange 21 è possibile associarvi diversi accessori senza la necessità di una riprogettazione del sistema.

Questi possono essere redance per cavi, tenditori quali ad esempio quelli indicati con 31, golfari 30, grilli 36, anelli di vario tipo, pulegge, ecc.

Ulteriore pregio del sistema consiste nel fatto che l'introduzione di elementi metallici nelle connessioni critiche di un sistema ligneo conferisce a quest'ultimo caratteristiche di duttilità di cui è naturalmente privo. Tale duttilità può migliorare la riposta del sistema nei componenti di sollecitazione eccezionali quali le azioni sismiche.

A margine delle potenzialità di applicazioni del sistema e del dispositivo multifunzionale di rinforzo delle capriate in legno ne deriva anche una procedura di intervento per la messa in sicurezza delle capriate in legno 10 che può essere effettuata attraverso lo sviluppo di una serie di fasi quali le seguenti.

Può essere dapprima svolta una fase di verifica accessibilità/sicurezza del sottotetto interessato.

Naturalmente, a priori viene verificata l'accessibilità nonché la possibilità di intervenire in condizioni di sicurezza, in parallelo o seguita da un rilievo e sopralluogo della struttura interessata.

Si procede poi ad una fase di rilievo delle geometrie e delle dimensioni delle capriate e degli elementi di copertura in modo da determinarne lo stato di fatto. È vantaggioso svolgere anche una analisi dello stato di conservazione della struttura con verifica dello stato di conservazione della capriata attraverso un'indagine diagnostica (del tipo Resistograph e misure di umidità). Segue un progetto e studio di fattibilità di intervento sulla struttura interessata.

Dopo una fase di verifica della necessità di contenere le spinte e/o della messa in sicurezza delle connessioni, nonché della realizzazione di controventature, si procede con la classificazione delle capriate a seconda delle caratteristiche geometriche.

Si determina analiticamente il peso gravante sulla copertura, nonché su ogni singolo elemento, tenendo conto dei carichi accidentali come neve e vento e si progetta di conseguenza il tipo di intervento che dovrà essere eseguito.

Una volta determinati, attraverso un calcolo analitico, i parametri ottimali di progetto di tesatura dei cavi o delle funi, questi verranno verificati in loco attraverso un apposito strumento. I valori di progetto e delle successive letture saranno riportati su un apposito "libretto delle misure" verificando eventuali allentamenti o irrigidimenti.

Segue un rilascio di un certificato di idoneità statica della copertura grazie anche ad una modifica dell'aspetto statico strutturale.

A completamento dell'intervento effettuato, viene rilasciato un certificato di idoneità statica della copertura, riportando i miglioramenti apportati come ad esempio l'annullamento delle spinte, il miglioramento delle connessioni o la realizzazione di controventature, il tutto associato ad un certificato di regolare esecuzione, alle prove di laboratorio effettuate sui componenti installati ed agli elaborati grafici esecutivi.

Sono dunque evidenti i vantaggi di un sistema e di un dispositivo secondo il presente trovato.

Naturalmente, le forme per la realizzazione di un sistema e di un dispositivo del trovato possono essere diverse da quelle mostrate a solo titolo di esempio non limitativo nei disegni, come pure diversi possono essere i materiali e le modalità di assemblaggio.

E' così conseguito lo scopo menzionato al preambolo della descrizione.

L'ambito di tutela della presente invenzione è definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di contenimento e/o rinforzo di strutture in legno adatto ad essere usato in una struttura costituita da travi o elementi in legno (11, 13) operativamente intercollegate tra loro, quale ad esempio una capriata (10), caratterizzato dal fatto di comprendere almeno due dispositivi (20) ove ciascun dispositivo (20) è costituito da due semigusci (21) fissati insieme in opera tramite elementi di bloccaggio reciproco così da abbracciare una rispettiva sezione complementare di una trave o elemento in legno (11, 13), detti almeno due dispositivi (20) essendo provvisti di mezzi di fissaggio e/o rinvio di cavi di tensionamento (22) tesi tra detti almeno due dispositivi (20) collocati in opera.
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti semigusci (21) di un dispositivo (20) presentano una sezione a C e sono disposti affacciati ad abbracciare detta sezione di una trave (11, 13).
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti due semigusci (21) con sezione a C sono disposti affacciati tra loro in modo da portare rispettive estremità prossime e avvicinate tra loro.
4. 4. Sistema secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti due semigusci (21) presentano una serie di forature (26, 27, 28).
5. 5. Sistema secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti due semigusci (21) sono stampati in lamiera metallica o ricavati da fusione o altra lavorazione meccanica.
6. 6. Sistema secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti due semigusci (21) si estendono in appendici a squadra (214) dotate di fori atti a ricevere detti elementi di bloccaggio reciproco.
7. 7. Sistema secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che ciascun di detti due semigusci (21) presenta una parte intermedia piana (211), dotata di una pluralità di fori (28).
8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta parte intermedia piana (211) di detti due semigusci (21) si estende in ali (212).
9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che si prevedono smussature angolari di collegamento (213) tra detta parte intermedia piana (211) e ciascuna delle due ali (212), anch'esse provviste di fori (28).
10. 10. Sistema secondo la rivendicazione 8 o 9, caratterizzato dal fatto che dette due ali (212) si estendono in appendici a squadra (214) dotate sia di fori asolati (26) sia di fori (27) più larghi per il passaggio di cavi (22) che di eventuali ulteriori fori (28) identici a quelli della parte intermedia piana (211).
11. 11. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti due semigusci (21) hanno una sezione ad omega capovolta.
12. 12. Sistema secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti elementi di bloccaggio reciproco tra detti due semigusci {21) sono viti (23), rondelle (24), dadi (25), e altri accessori vari inseribili in una serie di forature (26, 27, 28) di detti due semigusci (21).
13. 13. Sistema secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di fissaggio e/o rinvio di cavi di tensionamento (22) comprendono redance per cavi, golfari (30), grilli (36), anelli, pulegge e fori (27) di detti due semigusci (21).
14. 14. Dispositivo da usare in un sistema di contenimento e/o rinforzo di strutture in legno comprendente due semigusci (21) fissati insieme in opera tramite elementi di bloccaggio reciproco così da abbracciare una rispettiva sezione complementare di una trave (11, 13), detti almeno due dispositivi (20) essendo provvisti di mezzi di fissaggio e/o rinvio di cavi di tensionamento (22) tesi tra detti almeno due dispositivi (20) collocati in opera.
15. 15. Sistema secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti due semigusci (21) presentano almeno alcune forature (28) avente sezione quadra per ricevere viti (29) dotate di sottotesta quadro con piastrina sagomata (40).