IT201900013119A1 - Struttura di solaio e parete portante di edificio antisismico - Google Patents

Description

Descrizione

Le putrelle in acciaio da circa due secoli sono largamente utilizzate per la costruzione di pareti e solai.

Putrelle verticali ( pilastri ) e putrelle orizzontali ( travi ) formano l'ossatura di pareti portanti.

Elementi trasversali, posati sulle putrelle orizzontali, formano i solai. A loro volta le putrelle poggiano su pareti portanti.

Le putrelle comunemente utilizzate per i solai sono profilati di acciaio con l'anima centrale verticale e due flange orizzontali una superiore e l'altra inferiore.

Anche elementi strutturali di pareti portanti spesso sono putrelle in acciaio simili a quelle dei solai. La struttura, rivendicata dalla rivendicazione principale, si può pensare sia costituita da sole putrelle. Le flange delle putrelle da una parte sono idealmente unite fra loro a formare un'unica grande flangia estesa quanto tutta la struttura e simmetricamente. dalla parte opposta rispetto alle anime, le flange sono idealmente unite fra loro a formare una seconda grande singola flangia estesa quanto tutta la struttura.

Le anime delle putrelle cosi immaginate, nella rivendicazione 1 sono denominate coste (1) e le loro flange unite sono denominate lastre (6) disposte simmetricamente rispetto alle coste (1).

Nel caso che la struttura sia un solaio, una lastra (6) è sottostante le coste (1) e l'opposta lastra (6) è soprastante le coste (1)

Le superfici lunghe e strette (2) sul lato inferiore delle coste (1) sono saldamente congiunte alle lamiere (3) sottostanti, il che significa che le coste (1) sono saldate o imbullonate o chiodate sulle lamiere (3) sottostanti.

La lamiera (3) sottostante può essere una sola, nel caso sia tanto estesa quanto tutto il solaio.

Nel caso, certamente più frequente, che una sola lamiera (3), commercialmente reperibile, non sia sufficientemente estesa, allora più di una lamiera (3) viene congiunta alle superfici lunghe e strette (2) inferiori delle coste (1) in modo che grossomodo tutta la superficie lunga e stretta (2) inferiore di ogni costa (1) sia congiunta ad almeno una lamiera sottostante (3).

“Grossomodo tutta” sta per quasi tutta, nel senso che quasi tutta la superficie lunga e stretta (2) inferiore di ogni costa (1) è saldata, imbullonata o chiodata insieme con le lamiere (3) sottostanti salvo piccole zone di ispezione o per l'accesso ad elementi di giunzione.

In modo simile le superfici lunghe e strette (2) superiori delle coste (1) sono congiunta alle lamiere (3) soprastanti.

Direttamente o tramite le coste (1), tutte le lamiere (3) sottostanti sono saldate, imbullonate o chiodate fra loro a formare la lastra (6) sottostante.

Direttamente o tramite le coste (1), tutte le lamiere (3) soprastanti sono saldate, imbullonate o chiodate fra loro a formare la lastra (6) soprastante.

Il solaio cosi realizzato, cavo al suo interno e contenente solo le sottili coste (1), è leggero e robusto. Nelle sue cavità possono essere messi materiali leggeri ed isolanti ed eventuali condotti in dimensioni e quantità contenute in modo da non diminuire la solidità strutturale del solaio.

La struttura così ottenuta può essere isolata acusticamente e termicamente e rivestita con rivestimenti di ogni genere.

La rivendicazione 8 rivendica esplicitamente che le coste (1) si intersechino.

La rivendicazione 1 semplicemente non esclude che le coste (1) si intersechino.

Quando il solaio è gravato di pesi, le lamiere (3) soprastanti distribuiscono il carico sulle coste (1) ed anche le lamiere (3) sottostanti, sollecitate a trazione, contribuiscono alla diffusione dei carichi nelle coste (1).

Un risultato non secondario, che deriva dalla intersecazione delle coste (1) fra loro e dalla loro congiunzione con le lamiere (3) sottostanti e soprastanti, è il fatto che le coste (1) rimangono verticali quando il solaio è caricato da pesi e sopratutto quando l'edificio è sottoposto a forze esterne ed, in particolare, a scosse sismiche.

Nel caso che la struttura sia verticale e funga da parete portante, essa è simile alla struttura orizzontale che funge da solaio, ma le lamiere (3) e le lastre (6), sono disposte verticalmente da un lato e dall'altro delle coste (1).

Le coste (1) verticali possono avere spessori maggiori rispetto a quelle non verticali.

Ad esclusione delle coste (1) orizzontali, tutte le altre coste (1) insieme con le lastre (6) contribuiscono a sostenere i pesi che complessivamente gravano sulla struttura verticale.

La struttura, indeformabile e leggera, resiste a forti sollecitazioni orizzontali e parallele alle superfici più estese delle lastre (6) verticali, provocate in particolare da scosse sismiche.

Per le sue caratteristiche strutturali e funzionali, la struttura, rivendicata con la rivendicazione 1, è nuova.

Con riferimento alla rivendicazione 2, il telaio perimetrale (7), costituito da coste (1), che incornicia la struttura, può avere quattro lati nel caso che la struttura abbia lastre (6) rettangolari o quadrate, può avere tre lati, come in fig. 16, 17, 18 , cinque o più lati, come in fig. 21, 22.

Con riferimento alla rivendicazione 3, la struttura si unisce ad altre simili per formare pareti perimetrali portanti (11).

Le strutture, che sorreggono altre strutture, possono avere spessori delle coste (1) verticali e delle lastre (6) maggiori rispetto a quelli delle strutture sorrette.

Con riferimento alla rivendicazione 4 la struttura rivendicata funge da solaio e può essere sostenuta da strutture verticali, da pareti perimetrali portanti (11) da muri in mattoni e da pilastri in cemento armato o in acciaio.

Similmente come per la rivendicazione 3, la struttura orizzontale si può congiungere in orizzontale con strutture simili in modo da formare un solaio (13).

La rivendicazione 5 rivendica che il pilastro (12) semplicemente sostenga una o più coste (1), eventualmente anche appartenenti a strutture diverse e contigue.

Il pilastro (12) sorregge direttamente le coste (1), oppure tra le coste (1) ed il pilastro (12) c'è la lastra (6) inferiore.

I vincoli del pilastro (12) potrebbero permettere ad esso di inclinarsi in tutte le direzioni, esso semplicemente deve sorreggere.

Il vantaggio, derivante dalla presenza di pilastri (12) intermedi, è che le coste (1) possono essere meno alte e quindi anche il solaio meno alto, meno pesante e più economico.

Con riferimento alla rivendicazione 6, le aperture (8) nelle strutture verticali sono per porte e finestre.

Le aperture (8) nelle strutture orizzontali sono per scale ed ascensori.

Il telaio della apertura (9) può essere costituito da coste (1) le cui superfici più estese (5) non sono piane, come si vede in fig.15.

Con riferimento alla rivendicazione 7, un fascio (10) di coste significa una parte delle coste (1).

La finalità della rivendicazione 7 fondamentalmente è propedeutica a successive rivendicazioni. La deformazione di pareti verticali e solai, provocata da scosse sismiche, causa danneggiamenti ed, in casi estremi, crollo di edifici colpiti da terremoto.

Qualunque tipo di vincolo, elastico o rigido, l'edificio abbia con il terreno, se le pareti ed i solai si deformano durante il terremoto, l'edificio subisce danni più o meno gravi.

Per la rivendicazione 8 le coste (1) formano un reticolo di triangoli.

Le strutture così formate sono pressoché indeformabili.

Con riferimento alla rivendicazione 9, il reticolo di coste (1), formato da triangoli equilateri con angoli interni di 60 gradi (5), conferisce alla struttura la massima resistenza alle deformazioni.

Se la struttura è orizzontale il reticolo di coste (1) distribuisce e spande in modo equilibrato le sollecitazioni nelle coste (1), dovute ai carichi sopra il solaio e dovute all'effetto di scosse sismiche. Con riferimento alla rivendicazione 10, la struttura, da essa rivendicata, è adatta per pareti perimetrali portanti e per solai di edifici a pianta rettangolare o quadrata.

In modo grossolano si può dire che di due edifici, di uguali dimensioni e con uguale resistenza e tenacia delle strutture portanti, l'edificio più leggero resiste meglio alle scosse sismiche.

Il metallo ed in particolare l'acciaio, eventualmente inossidabile, è adatto per coste (1) e lamiere (3). In caso di scosse sismiche violentissime, la struttura, realizzata completamente in un unico metallo senza la presenza di altri materiali, non subisce la dissociazione tra materiali diversi, per esempio tra acciaio e cemento.

Anche materiali più leggeri con fibre resistenti possono essere utilizzati.

Le coste (1) e le lastre (6) di una struttura in acciaio possono avere spessori sorprendentemente piccoli e quindi complessivamente la struttura è notevolmente leggera.

Come si vede nella figura 24, per calcoli statici, l'altezza di ogni singola costa può non essere uniforme e conseguentemente l'insieme delle lamiere sottostanti (3), congiunte fra loro, può non avere una forma piana.

In questo caso è importante che le lamiere sottostanti (3), congiunte nella lastra (6), siano disposte in modo che possano essere opportunamente sollecitate a trazione.

Ad ogni piano dell'edificio antisismico, i vincoli tra strutture orizzontali, e strutture verticali, svolgono due importanti funzioni: sorreggono le strutture orizzontali e mantengono allineate le strutture verticali.

Le strutture complete o loro grandi parti possono essere assemblate al suolo, con tecnologie industriali, e successivamente fra loro assemblate in tempi stretti.

La struttura antisismica leggera e indeformabile, per la tecnologia con la quale è costruita, ha costi competitivi rispetto a pareti, pilastri e solai tradizionali, senza contare il considerevole accorciamento dei tempi di cantiere che ha una rilevanza anche economica.

Tabella

tav figure

1 costa 1, 2, 5, 8, 3, 4, 12, 19, 2 superficie più stretta fra quelle lunghe della costa 10 23

3 lamiera 2, 8, 4, 20,

4 superficie più estesa della lamiera 10 24

5 superficie più estesa della costa 10,23

6 lastra 1 1

7 telaio perimetrale 1, 2, 5 3, 4, 11 8 apertura 6 14, 15,

9 telaio della apertura 6 13, 15,

10 fascio di coste 7 18

11 parete perimetrale portante 3, 7, 8, 16,

12 pilastro 8, 9, 10 19, 20, 21, 22, 23 13 solaio 3 8

Claims (6)

1. Rivendicazioni. 1 Struttura caratterizzata dal fatto che comprende almeno una costa (1), della quale ognuna delle due più strette fra le sue superfici lunghe (2), una da una lato e l'altra dal lato opposto della costa (1), è saldamente congiunta con almeno una lamiera (3) disposta in posizione per la quale le due superfici più estese della lamiera (4) sono grossomodo perpendicolari alle due superfici più estese della costa (5); che le lamiere (3), congiunte con le coste (1) da un lato, sono saldamente congiunte fra loro direttamente o tramite le coste (1) in modo tale da formare una lastra (6); che le lamiere (3), congiunte con le coste (1) dal lato opposto, sono saldamente congiunte fra loro direttamente o tramite le coste (1) in modo tale da formare una lastra (6) opposta e grossomodo parallela alla precedente lastra (6); infine che le coste (1) e le lamiere (3) possono essere di qualunque tipo di materiale resistente e tenace il quale può anche essere metallo.
2. 2 Struttura secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che comprende un telaio perimetrale (7) costituito da coste le quali incorniciano le due lastre (6) alla loro periferia.
3. 3 Struttura, secondo rivendicazioni 1, 2, caratterizzata dal fatto che il telaio perimetrale (7) ha forma tale per la quale, quando le due lastre (6) sono disposte grossomodo verticalmente, la struttura può essere assemblata con altre strutture simili a lei, le quali la sorreggono, se sono ad essa sottostanti, e sono da essa sorrette, se sono ad essa soprastanti, in modo che le strutture assemblate formino una parete perimetrale portante (11).
4. 4 Struttura, secondo rivendicazioni 1, 2, caratterizzata dal fatto che il telaio perimetrale (7) ha forma tale per la quale, quando una delle sue lastre (6) è orizzontale e soprastante l'altra lastra (6), la struttura possa essere perifericamente fissata e sostenuto da strutture con lastre (6) verticali e da pareti perimetrali portanti (11) e possa essere assemblata con altre strutture complanari simili a lei in modo che le strutture assemblate formino un solaio (13).
5. 5 Struttura, secondo rivendicazioni 1, 4, caratterizzata dal fatto che almeno un pilastro (12) sostiene almeno una costa (1), di almeno una struttura con la lastra (6) superiore disposta orizzontalmente, direttamente o tramite la lastra (6) inferiore.
6. 6 Struttura secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che in ognuna delle due lastre (6) vi è almeno una apertura (8), disposta in corrispondenza di una apertura (8) nella lastra (6) opposta; infine che comprende almeno un telaio dell'apertura (9), costituito da coste le quali incorniciano le due corrispondenti aperture (8) alle loro periferie. 7 struttura, secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che almeno un fascio di coste (10) comprende solo coste (1) le cui superfici più estese (5) sono grossomodo parallele fra loro. 8 Struttura, secondo rivendicazioni 1, 7, caratterizzata dal fatto che i fasci di coste (10) sono tre; infine che ogni costa (1), appartenente ad un fascio (10), interseca almeno due coste (1), appartenenti a due fasci (10) diversi. 9 Struttura, secondo rivendicazioni 1, 8, caratterizzato dal fatto che le coste (1) si intersecano con angoli interni fra loro di 60 gradi. 10 Struttura, secondo rivendicazioni 1, 8, caratterizzato dal fatto che le coste (1), appartenenti ad un fascio (10), intersecano le coste (1), appartenenti ad uno degli altri due fasci (10), con un angolo interno fra loro di 90 gradi.