ITFI20100239A1 - Elementi strutturali precompressi con armatura esterna , in pietra , mattoni,o scarti da demolizioni - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

" Strutture in pietra, mattoni o scarti da demolizione precompressi con armatura esternaâ€

DESCRIZIONE

Stato della tecnica preesistente

Le costruzioni in mattoni o in pietra fin qui sviluppate non prevedono elementi strutturali compositi resistenti alla flessione, né l’uso delle tecniche di precompressione.

Questo limita notevolmente l’uso di questi materiali, sicché per coprire le campate, costruire solai o ponti o simili elementi costruttivi, occorre realizzare archi o travi in altri materiali.

Inoltre questo limite impedisce il ricorso alla prefabbricazione di elementi strutturali facilmente trasportabili e pronti alla posa in opera.

Fra le alternative esistenti, il cemento armato à ̈ un materiale altamente sensibile agli errori umani, che spesso sono causa di gravi o gravissimi cali della sua resistenza, attraverso errori di dosaggio del cemento o dell’acqua, o per cattiva qualità degli inerti o dell’acqua. A fortiori, il cemento armato si presta ad imbrogli da parte delle imprese ci costruzione, che agevolmente vi mischiano meno cemento del prescritto, oppure adoperano inerti ed acqua di cattiva qualità, al fine di risparmiare e pregiudicandone la resistenza e la durata di vita.

Ne deriva una scarsa affidabilità dei manufatti, soprattutto nel caso di piccoli cantieri e nel caso di costruzioni artigianali o eseguite in zone remore o paesi in via di sviluppo. Il cemento armato infatti , anche quando mal eseguito, può apparire ben fatto, salvo poi subire un rapido invecchiamento e lesionarsi quando sottoposto a nuova sollecitazioni alle quali la struttura dovrebbe normalmente resistere, come eventi sismici.

All’indubbio vantaggio che la soluzione presente offre dal punto di vista economico (risparmio dei leganti) si aggiunge un vantaggio in termini di minore impatto ambientale, derivante dal minor consumo di leganti, la cui produzione à ̈ ad alto consumo di energie, alta produzione dei gas di serra, e produce inquinamento da polveri.

Inoltre, in condizioni di emergenza- come ad esempio dopo un disastro naturale o in seguito ad un bombardamento- quando ci si trovi in presenza di una grande quantità di rovine, ed in difficili condizioni logistiche- il presente trovato consente di ricostruire utilizzando le stesse macerie, opportunamente selezionate, con un apporto di materiali dall’esterno della zona colpita limitato ai tiranti ed alle piastre.

In paesi dall’economia sottosviluppata o emergente, caratterizzati dalla disponibilità di grandi quantità di manodopera a basso costo e dal costo relativamente elevato dei leganti, il presente trovato offre il vantaggio di potere utilizzare una grande quantità di manodopera e un quantità minima di leganti.

Problema tecnico

Il problema tecnico consiste nel creare un elemento strutturale , resistente a flessione, utilizzando mattoni o pietre oppure materiali di scarto risultanti da demolizioni, insieme a materiali resistenti a trazione e dal modulo elastico compatibile con i suddetti materiali (quali il ferro e l’acciaio), creando elementi solidali e maneggevoli , e limitando al minimo, o addirittura eliminando, l’uso dei leganti.

Soluzione proposta

La soluzione proposta à ̈ basata sui principii seguenti:

1. Affidare la resistenza a compressione del manufatto ai materiali di base , cioà ̈ mattoni, pietre, o scarti da demolizione, indicati con “A†in fig 1,2,3 (corrispondenti agli inerti nel cemento armato), minimizzando o eliminando l’uso di malte e leganti;

Affidare la resistenza a trazione ad una armatura (B in fig 1,2,e 3) realizzata con tirati o cavi in acciaio o altro materiale altamente resistente a trazione, collocando la suddetta armatura all’esterno del manufatto, rendendola facilmente ispezionabile e regolabile anche una volta in opera;

Garantirsi contro lo scorrimento tra i materiali di base, attraverso la precompressione, che incrementando l’attrito tra i suddetti materiali, ne garantisce la resistenza agli sforzi di taglio e di torsione

Mettere in tensione l’armatura in funzione delle sollecitazioni di progetto, in maniera da tale da resistere agli sforzi di trazione ed allo stesso tempo da comprimere i materiali di base in misura sufficiente ad ottenere il risultato descritto sopra sotto il punto 3 che precede).

Assicurare la facile manutenzione , oppure la sostituzione dell’armatura resistente a trazione, tramite il suo collocamento all’esterno del manufatto, mentre lo stesso manufatto à ̈ in opera.

6. Assicurare la possibilità di aggiungere armature, mentre lo stesso manufatto à ̈ in opera.

Le strutture, oggetto del presente trovato, presenteranno una resistenza inferiore a quella ottenibile con un calcestruzzo di alta qualità, ma tuttavia comparabile a quella dei calcestruzzi di bassa qualità che vengono spesso realizzati nei piccoli cantieri e nei paesi in via di sviluppo.

Tuttavia, le strutture realizzate con il presente trovato, saranno meno soggette a variazioni rispetto alla resistenza prevista, e non si prestano ad imbrogli da parte delle imprese, essendo i materiali utilizzati comunque i più economici disponibili.

Inoltre, le resistenze ottenibili sono più che sufficienti per strutture medio piccole, e la struttura non à ̈ soggetta ad un invecchiamento paragonabile a quello del cemento armato.

I pilastri precompressi, inoltre, offrono una resistenza assai migliore contro le sollecitazioni sismiche.

Il fatto che le armature siano disposte all’esterno, ispezionabili in ogni momento, e regolabili per aumentarne la tensione in caso di piccoli cedimenti, ne garantisce l’efficienza a lungo termine e la facile manutenzione.

Descrizione dei disegni

Tavola 1 Vista laterale di esempio di trave realizzata in mattoni.

Tavola 2 Vista laterale di esempio di trave realizzata in pietra.

Tavola 3 Vista assonometrica

Tavola 4 Piastre di ripartizione

Tavola 5 Assemblaggio di travi e pilastri realizzati con il presente trovato

Tavola 6 Assemblaggio di travi realizzate con il presente trovato al di sopra di murature

Tavola 7 Esempio di giunto tra travi e pilastri realizzati con il presente trovato

Tavola 8 Altro esempio di giunto tra travi e pilastri realizzati con il presente trovato

Modalità per utilizzare l’invenzione in ambito industriale

La presente invenzione può essere utilizzata per prefabbricare elementi strutturali sia sul cantiere che al di fuori del cantiere, come pure per realizzare i medesimi elementi direttamente in opera.

Nel caso in cui si utilizzino mattoni o conci di pietra di forme regolari, questi verranno realizzati come segue:

I materiali di base, vengono disposti su una superficie piana,(nel caso di travi) o impilati( nel caso di pilastri ) secondo la forma del manufatto da produrre. Alle due estremità della trave, vengono posizionate le piastre di ripartizione Nel caso delle travi, per migliorare ulteriormente la resistenza a taglio, à ̈ possibile disporre i materiali in posizione leggermente inclinata, analogamente a quanto si fa per la costruzione di una piattabanda. Durante la posa, onde assicurare una migliore trasmissione delle forze tra gli elementi, gli interstizi tra i componenti vengono colmati con malta o sabbia.

I tiranti, che hanno il doppio ruolo di armatura resistente a trazione e di vettori di precompressione, collocati nelle piastre di ripartizione attraverso appositi alloggiamenti vengono messi in tensione fino a raggiungere il carico di precompressione di progetto. Questa operazione viene compiuta , nel caso in cui venga utilizzata una malta, alla conclusione della fase di presa del legante, che coincide con l’inizio della fase di indurimento

Nel caso in cui usino pietre di forma irregolare o materiali risultanti da demolizioni, sarà necessario:

Far precedere le fasi di fabbricazione sopra descritte dalla selezione di materiali di base omogenei per forma e per resistenza;

Riempire gli interstizi usando malta o sabbia (questa scelta dovrà essere fatta in funzione della geometria del membro strutturale e della resistenza che si desidera ottenere)

L’opera può essere completata, nel caso in cui si utilizzino elementi dalla forma irregolare, inviluppando l’anima resistete a compressione con una “pelle†costituita da un sottile intonaco armato, materiale tessile ad alta resistenza o simile.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. La realizzazione di un elemento strutturale composta attraverso la associazione di mattoni o conci in pietra o scarti da demolizione di strutture ( A in fig.1 ,2,3) con tiranti pre-tesi in acciaio o altro materiale ad alta resistenza a trazione (B in fig 1 ,2,3), in un unico elemento strutturale pre-compresso resistente a flessione o a presso-flessione.
2. 2. La collocazione delle armature costituite dai suddetti tiranti sulla superficie esterna dell’elemento strutturale;
3. 3. L’ uso di piastre di ripartizione, (C e D in fig 3 e 4) collocate agli estremi del manufatto, dotate di alloggiamenti per ricevere i tiranti collocati all'esterno del manufatto, e consentirne la messa in tensione, trasmettendo le forze di pre-compressione attraverso la intera sezione dell†elemento strutturale resistente a compressione;
4. 4. Struttura precompressa in cui sia possibile sostituire i tiranti, o regolarne la tensione, o aggiungere altri tiranti mentre l’elemento strutturale à ̈ in opera, anche quando esso sia sotto carico accidentale;
5. 5. L’uso della precompressione di elementi strutturali in mattoni, pietra, o prodotti di demolizione, per ottenere un attrito sufficiente ad impedire lo scorrimento tra i componenti del manufatto, quando sottoposti a sforzi di taglio o di torsione;
6. 6. La realizzazione di elementi strutturali prefabbricati e pre-compressi in mattoni, o pietra, o scarti selezionati da demolizione, dotati di armature esterne pre-tese;
7. 7. Le rivendicazioni n.2, 3 e 4 che precedono, qualora l’elemento resistente a compressione sia realizzato in cemento armato. RIVENDICAZIONI " Strutture in pietra, mattoni o scarti da demolizione precompressi con amnatura esternaâ€