IT202100014225A1 - Centina per il sostegno e consolidamento di uno scavo, e metodo per l'installazione di una tale centina all'interno di uno scavo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo: "Centina per il sostegno e consolidamento di uno scavo, e metodo per l'installazione di una tale centina all'interno di uno scavo"

Campo dell?invenzione

La presente invenzione riguarda una centina per il sostegno e consolidamento di uno scavo e un metodo per l'installazione di una centina di sostegno all'interno di uno scavo.

Sfondo tecnologico

Nel campo delle strutture di sostegno ? noto impiegare elementi strutturali che vengono collegati tra loro per realizzare la forma finale della struttura di sostegno stessa. Tali elementi strutturali possono presentare una sezione aperta, ad esempio a C, doppia T, oppure chiusa. Nel caso di sezioni chiuse gli elementi strutturali sono tubolari e possono presentare sezioni di qualsiasi forma, ad esempio circolare, quadrata, rettangolare o triangolare.

Per il sostentamento di scavi, quali ad esempio gallerie autostradali o ferroviarie, ? noto impiegare archi di consolidamento chiamati centine. In particolare una centina comprende solitamente una pluralit? di elementi strutturali sagomati in acciaio collegati reciprocamente secondo una configurazione a volta. Tali elementi sono costituiti da profili aperti con sezione trasversale ad H, INP, C o a doppia T e vengono tra loro resi solidali tramite un elemento di collegamento denominato calastrello. Nella maggior parte dei casi, i profili sono collegati l'uno all'altro in corrispondenza dello scavo da consolidare, dopo essere stati sagomati in carpenteria. Dopo il suo assemblaggio, ciascuna centina ? collegata a quelle adiacenti attraverso delle catene di collegamento le cui estremit? si agganciano a supporti saldati lungo il corpo dei profili delle centine. Lo spazio compreso fra due centine consecutive e la parete dello scavo viene consolidato solitamente attraverso calcestruzzo spruzzato (spirtz-beton).

Per collegare tra loro due elementi strutturali e ottenere la forma finale della struttura di sostegno vengono di solito impiegate una coppia di piastre di giunzione destinate ad essere reciprocamente collegate attraverso bulloni. Un sistema di giunzione ? noto dal documento EP 2354447, che descrive una centina di sostegno e consolidamento di uno scavo costituita da pi? elementi strutturali collegati tra loro. Nel sistema di giunzione noto, ciascuna prima piastra di giunzione presenta delle porzioni che vengono saldate ad un relativo elemento strutturale in corrispondenza di una sezione terminale. Ciascuna piastra di giunzione, solitamente di forma rettangolare, comprende due serie di fori per il collegamento di bulloni che fissano le piastre tra loro realizzando il collegamento tra gli elementi strutturali in modo che gli elementi strutturali formino una struttura continua che si sviluppa per tutta l'estensione della struttura. Tale sistema di giunzione noto presenta diversi inconvenienti, perch? ad esempio gli elementi strutturali devono essere posizionati con precisione l'uno rispetto all'altro in modo da allineare i fori delle piastre in cui inserire i bulloni. Questo risulta difficoltoso, in particolare nel caso di strutture piuttosto estese, soprattutto verticali, o che devono assumere conformazioni finali di forme particolari, come ad esempio le centine che presentano una conformazione a volta. Inoltre il collegamento non pu? essere realizzato in modo automatico in quanto il posizionamento reciproco delle piastre e l'inserimento dei bulloni pu? essere realizzato solo manualmente. Tale collegamento richiede quindi un notevole impiego di tempo. Inoltre tale collegamento pu? risultare instabile se per esempio i bulloni non sono fissati in modo corretto. In particolare l'instabilit? del collegamento pu? aumentare nel tempo se non si controlla periodicamente la tenuta dei bulloni.

Per risolvere i problemi di cui sopra, la presente richiedente ha elaborato la soluzione descritta in WO 2015/186029 che prevede un sistema di collegamento articolato e con bloccaggio automatico degli elementi strutturali che compongono una centina di sostegno e consolidamento che presenta una configurazione a volta che richiama in generale quella della porzione di scavo destinato ad essere consolidato attraverso la centina stessa. Gli elementi strutturali che compongono la centina, di materiale metallico quale ad esempio acciaio da costruzione, sono collegati tra loro con accoppiamento girevole, ad esempio mediante cerniere, in modo da passare da una prima posizione in cui gli elementi strutturali sono sostanzialmente ripiegati l'uno sull'altro ad una seconda posizione in cui sono disposti a formare almeno una porzione sostanzialmente continua di centina.

Il sistema descritto in WO 2015/186029 si ? dimostrato efficace, ma presenta caratteristiche che ne limitano l'impiego. La posizione finale della centina, ed in particolare dei due piedi laterali, non ? definita con precisione e potrebbe capitare che centine adiacenti risultano non perfettamente allineate alla base della volta dello scavo, con conseguente disomogeneit? nella parete della galleria risultante. Inoltre, le spinte esercitate dalla parete dello scavo sulla centina vicino alla base dello scavo possono deformare se non addirittura spostare la posizione dei piedi della centina, con conseguenze a cui occorre rimediare con operazioni di manutenzione della galleria.

Si sente quindi l'esigenza di una centina con caratteristiche migliorative, che costituisca un perfezionamento rispetto alla centina nota sopra descritta.

Sintesi dell?invenzione

Scopo della presente invenzione ? pertanto quello di ottenere una centina per il sostegno ed il consolidamento di uno scavo che consenta di ottenere un collegamento rapido e sicuro tra i suoi elementi strutturali, tale da risultare particolarmente stabile quando sia installata all'interno di uno scavo. Un altro scopo ? quello di ottenere una centina relativamente economica e semplice da fabbricare. Un altro scopo ? quello di ottenere una centina che possa essere installata in modo rapido e automatico.

Questi ed altri scopi sono ottenuti mediante una centina preassemblata comprendente pi? elementi strutturali connessi mobili gli uni agli altri in modo che la centina possa passare da una configurazione inizialmente ristretta prima dell'installazione ad una configurazione definitiva di sostegno e consolidamento dell'interno profilo dello scavo.

Un vantaggio della presente invenzione ? il fatto che consente il consolidamento immediato ed integrato non solo delle pareti ma anche del fondo della galleria, mediante un tratto di cosiddetto "arco rovescio" o ?puntone?, anch'esso facente parte degli elementi strutturali connessi fra loro in modo mobile, e tale da poter essere bloccato in posizione quando la centina ? nella configurazione finale.

Secondo un primo aspetto, viene descritta una centina per il sostegno e consolidamento di uno scavo. La centina pu? comprendere pi? elementi strutturali. Gli elementi strutturali possono essere collegati gli uni agli altri. Gli elementi strutturali possono essere collegati mobili gli uni agli altri. Il collegamento pu? essere tale che la centina possa passare da una configurazione preassemblata prima dell'installazione, ad una configurazione definitiva di installazione. La configurazione preassemblata pu? essere almeno parzialmente ripiegata. Nella configurazione definitiva gli elementi strutturali possono essere bloccati con continuit? strutturale gli uni rispetto agli altri. Gli elementi strutturali possono essere bloccati in una posizione reciproca che definisce complessivamente una centina dal profilo geometrico chiuso. Secondo un aspetto particolare, gli elementi strutturali possono essere montati articolati gli uni agli altri mediante cerniere. Secondo un altro aspetto particolare, un elemento strutturale con funzione di puntone o arco rovescio ha un?estremit? montata scorrevole su un differente, primo elemento strutturale. Secondo un altro aspetto particolare, la centina pu? comprendere almeno tre elementi strutturali, preferibilmente almeno quattro elementi strutturali, preferibilmente esattamente tre o esattamente quattro elementi strutturali.

Secondo un altro aspetto, viene descritto un metodo per l'installazione di una tale centina all'interno di uno scavo. Il metodo pu? comprendere la fase di predisporre pi? elementi strutturali di una centina. Il metodo pu? comprendere la fase di collegare detti elementi strutturali gli uni agli altri per ottenere una centina preassemblata. Il collegamento pu? essere un collegamento mobile. Il metodo pu? comprendere la fase di ripiegare, la centina, preferibilmente almeno parzialmente, prima della sua installazione. Il metodo pu? comprendere la fase di trasportare la centina, preferibilmente almeno parzialmente ripiegata, all?interno dello scavo. Il metodo pu? comprendere la fase di installare la centina in una configurazione definitiva di installazione in una posizione reciproca che definisce complessivamente una centina dal profilo geometrico chiuso. Preferibilmente in questa fase gli elementi strutturali possono essere bloccati con continuit? strutturale gli uni rispetto agli altri. Secondo un altro aspetto, il metodo pu? prevedere che gli elementi strutturali siano bloccati gli uni rispetto agli altri in modo irreversibile.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di una forma preferita di attuazione, con riferimento ai disegni annessi, dati a titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 ? una vista schematica della sezione trasversale di uno scavo entro cui ? posta una centina che incorpora elementi della presente invenzione, in una configurazione precedente all'installazione definitiva; e - la figura 2 ? una vista schematica della stessa sezione di scavo della figura 1, con la centina in una configurazione pressoch? definitiva, che realizza il supporto integrale dell'intera sezione dello scavo.

Descrizione dettagliata

Con riferimento ora alle figure 1 e 2, ? illustrata schematicamente una sezione trasversale di uno scavo S, ad esempio la sezione di una galleria autostradale o ferroviaria. Lo scavo comprende una volta V ed un fondo F. Il fondo F ? composto da due zone piane laterali M, con funzione di appoggio della struttura di centina, e da una zona centrale C arcuata, che forma il cosiddetto "arco rovescio".

All'interno dello scavo S ? illustrata una centina 10 di sostegno e consolidamento incorporante aspetti della presente invenzione. Nella figura 1 la centina 10 ? illustrata in una configurazione precedente all'installazione definitiva. Nella figura 2 la centina 10 ? illustrata in una configurazione prossima all'installazione definitiva, a meno dell'estensione definitiva dei piedi laterali.

La centina 10 ? formata da pi? elementi strutturali, ad esempio i quattro elementi strutturali 11, 12, 13, 14 di materiale metallico, quale ad esempio acciaio da costruzione (Fe 430 o altro). La centina 10 presenta una configurazione a volta simmetrica rispetto ad un piano di simmetria P, definita da uno o pi? elementi strutturali, ad esempio i tre elementi strutturali 11, 12, 13, ed un arco rovescio al fondo, definito da uno o pi? elementi strutturali, ad esempio dall'elemento strutturale 14. Tale configurazione richiama in generale quella della porzione di scavo S destinato ad essere consolidato attraverso la centina stessa.

La centina 10 illustrata nelle figure comprende un primo elemento strutturale 11, un secondo elemento strutturale 12 collegato al primo elemento strutturale 11, un terzo elemento strutturale 13 collegato al secondo elemento strutturale 12, ed un quarto elemento strutturale 14 collegato al terzo elemento strutturale. Come illustrato, il primo 11 ed il terzo elemento strutturale 13 sono disposti secondo una posizione sostanzialmente speculare rispetto al piano di simmetria P della centina 10. Il secondo elemento strutturale 12 ed il quarto elemento strutturale si sviluppano preferibilmente in modo simmetrico tra il primo elemento strutturale 11 ed il terzo elemento 13 rispetto allo stesso piano di simmetria, da parti opposte rispetto ad un piano orizzontale T intersecante il primo 11 ed il secondo 13 elemento strutturale.

Il primo elemento strutturale 11 ? provvisto di una prima porzione di estremit? 111 operativamente collegata ad una prima porzione terminale 121 del secondo elemento 12 attraverso primi mezzi di giunzione 151 e una seconda porzione di estremit? 112 in prossimit? della quale ? collegato un primo elemento di appoggio 161 della centina.

Il terzo elemento strutturale 13 presenta una prima porzione di estremit? 131 operativamente collegata ad una seconda porzione terminale 122 del secondo elemento strutturale 12 attraverso secondi mezzi di giunzione 152 ed una seconda porzione di estremit? 132 in prossimit? della quale ? collegato un secondo elemento di appoggio 162 della centina 10. La seconda porzione di estremit? 132 ? operativamente collegata ad una prima porzione terminale 141 del quarto elemento 14 attraverso terzi mezzi di giunzione 153.

Il quarto elemento strutturale 14 presenta una seconda porzione terminale 142 destinata ad essere collegata in opera alla seconda porzione di estremit? 112 del primo elemento strutturale 11 mediante quarti mezzi di giunzione 154 (vedi figura 2).

Vantaggiosamente, gli elementi strutturali 11, 12, 13 sono collegati tra loro con accoppiamento girevole, ad esempio mediante cerniere, in modo da passare da una prima posizione in cui gli elementi strutturali sono sostanzialmente ripiegati l'uno sull'altro (vedi figura 1) ad una seconda posizione in cui sono disposti a formare almeno una porzione sostanzialmente continua di centina (vedi figura 2). Preferibilmente, ma non limitativamente, la seconda porzione di estremit? 142 del quarto elemento strutturale 14 ? unita scorrevolmente al corpo del primo elemento strutturale 11, in modo tale che la centina 10 possa mantenere una continuit? fra i suoi elementi strutturali anche nella forma ripiegata della figura 1. In questo modo risulta particolarmente facile e vantaggioso trasportare all'interno dello scavo la centina 10 piegata, con gli elementi strutturali uniti in continuit?.

Complessivamente, nella forma pressoch? definitiva della centina illustrata nella figura 2, gli elementi strutturali 11, 12, 13, 14 formano una figura chiusa dalla quale sporgono esternamente e lateralmente il primo 161 e il secondo 162 elemento di appoggio. Gli elementi di appoggio 161, 162 sono preferibilmente allungabili per essere regolati in modo da appoggiare al suolo, in particolare in corrispondenza delle zone piane laterali M dello scavo S.

Secondo una forma di realizzazione preferita ciascun elemento strutturale 11, 12, 13, 14 ? formato da un corpo costituito da un profilo con sezione trasversale aperta, ad esempio ad H o a C o a doppia T, ad esempio un profilo standardizzato europei come HEA, HEB, HEM, IPE, ecc.

Vantaggiosamente, i mezzi di giunzione 151, 152, 153 per il collegamento degli elementi strutturali 11, 12, 13, 14 comprendono almeno un elemento di impegno associato a mezzi elastici. I mezzi di giunzione 154 per il collegamento del quarto elemento strutturale 14 al primo elemento strutturale 11 possono anch'essi comprendere almeno un elemento di impegno associato a mezzi elastici. I mezzi elastici dei mezzi di giunzione 151, 152, 153 e, quando ne sia provvisto, 154, consentono di realizzare una giunzione a scatto nella posizione definitiva in opera della centina. La connessione a scatto determina la posizione relativa precisa di ciascun elemento strutturale rispetto agli elementi strutturali adiacenti, cos? da realizzare una centina 10 avente una configurazione geometrica e dimensionale sostanzialmente prefissata come da progetto.

La centina viene trasportata sul luogo dello scavo nella configurazione in cui gli elementi strutturali sono ripiegati (figura 1), con la seconda porzione di estremit? 142 del quarto elemento strutturale 14 lontana dalla seconda porzione di estremit? 112 del primo elemento strutturale 11. Gli elementi di appoggio 161, 162 sono preferibilmente retratti. Il trasporto avviene quindi un modo agevole e gli elementi che costituiscono la centina sono gi? predisposti per un corretto posizionamento nella configurazione definitiva.

L'elemento strutturale che costituisce la sommit? dell'arco della centina viene quindi sollevato in modo che gli altri elementi strutturali ruotino in corrispondenza delle cerniere per portarsi in una configurazione aperta (figura 2). Con l'elemento strutturale di sommit? disposto in corrispondenza della parete superiore dello scavo, gli elementi strutturali adiacenti vengono disposti in corrispondenza della parete laterale dello scavo. Il quarto elemento strutturale viene abbassato sino a disporsi in corrispondenza del fondo dello scavo. L'abbassamento del quarto elemento strutturale ? facilitato nel caso in cui esso sia vincolato scorrevolmente al primo elemento strutturale.

In questa posizione ? possibile collegare la sua seconda estremit? alla seconda estremit? del primo elemento strutturale, in modo da stabilire la continuit? strutturale complessiva della centina. L'abbassamento del quarto elemento strutturale pu? essere facilitato spingendo in allontanamento l'uno dall'altro gli elementi strutturali che formano i fianchi della centina. Di converso, all'occorrenza spingendo verso il basso il quarto elemento strutturale ? possibile esercitare una spinta di allargamento sugli elementi strutturali laterali.

Al termine della rotazione relativa, gli elementi strutturali vengono fissati nella posizione di installazione mediante i dispositivi di giunzione sopra menzionati. Gli elementi di appoggio risultano disposti lateralmente e in basso rispetto alle pareti laterali dello scavo, e vengono allungati fino al suolo. L'installazione della centina avviene quindi in modo rapido e automatico.

Ciascuna centina pu? essere collegata ad una centina adiacente mediante organi di collegamento detti ?catene?, realizzati in modo da consentire un collegamento automatico di una centina all?altra.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall?ambito della presente invenzione.

Claims (7)

RIVENDICAZIONI

1. Centina per il sostegno e consolidamento di uno scavo, comprendente pi? elementi strutturali (11, 12, 13, 14) collegati mobili gli uni agli altri in modo che la centina possa passare da una configurazione preassemblata almeno parzialmente ripiegata prima dell'installazione, ad una configurazione definitiva di installazione in cui gli elementi strutturali vengono bloccati con continuit? strutturale gli uni rispetto agli altri in una posizione reciproca che definisce complessivamente una centina dal profilo geometrico chiuso.

2. Centina secondo la rivendicazione 1, in cui gli elementi strutturali sono montati articolati gli uni agli altri mediante cerniere.

3. Centina secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui un elemento strutturale con funzione di puntone o arco rovescio ha un?estremit? montata scorrevole su un altro, differente elemento strutturale.

4. Centina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno tre elementi strutturali.

5. Centina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno quattro elementi strutturali.

6. Metodo per l'installazione di una centina all'interno di uno scavo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente le fasi di:

- predisporre pi? elementi strutturali (11, 12, 13, 14) di una centina (10);

- collegare mobilmente detti elementi strutturali gli uni agli altri per ottenere una centina preassemblata

- ripiegare almeno parzialmente la centina prima della sua installazione, - trasportare la centina almeno parzialmente ripiegata all?interno dello scavo,

- installare la centina in una configurazione definitiva di installazione bloccando gli elementi strutturali con continuit? strutturale gli uni rispetto agli altri in una posizione reciproca che definisce complessivamente una centina dal profilo geometrico chiuso.

7. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui gli elementi strutturali sono bloccati gli uni rispetto agli altri in modo irreversibile.