ITMI20090599A1

ITMI20090599A1 - Supporto per pannelli resistenti alle esplosioni

Info

Publication number: ITMI20090599A1
Application number: IT000599A
Authority: IT
Inventors: Antonio Fidelibus
Original assignee: Antonio Fidelibus
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-10-11
Also published as: IT1395342B1; EP2239407A2

Description

SUPPORTO PER PANNELLI RESISTENTI ALLE ESPLOSIONI

La presente invenzione riguarda un supporto per pannelli resistenti alle esplosioni, che possono essere utilizzati nel campo delle costruzioni o in particolari attivitÃ produttive come elementi modulari per la realizzazione di pareti di edifici o attrezzature destinati a contenere materiali o miscele esplosivi.

In passato le costruzioni a prova di esplosione erano principalmente utilizzate in campo militare, ad esempio per la realizzazione di magazzini per armi e munizioni o di installazioni a rischio di bombardamento. Tali costruzioni sono oggi sempre piÃ¹ diffuse ed utilizzate non solo in campo militare ma anche in costruzioni civili ed industriali comprendenti ambienti a rischio di esplosione.

Infatti, un'esplosione in un ambiente chiuso genera sia proiettili "primari", ossia oggetti messi in movimento direttamente dalla forza d'urto generata dall'esplosione, che proiettili "secondari", che si distaccano in forma di frammenti dalle pareti e/o dai soffitti della costruzione. I proiettili secondari possono addirittura eccedere la capacitÃ distruttiva dei proiettili primari e quindi aumentare di molto l'entitÃ dei danni.

Le costruzioni a prova di esplosione comprendono pareti formate da una pluralitÃ di pannelli in grado di resistere alle elevate forze d'urto causate da un'esplosione deformandosi senza frammentarsi generando proiettili secondari. Grazie alla possibilitÃ di deformarsi, tali pareti consentono inoltre di minimizzare le sollecitazioni trasmesse alla struttura portante di un edificio.

Il brevetto US 7406806 descrive, ad esempio, pannelli resistenti alle esplosioni comprendenti strati di muratura o gesso tra i quali Ã ̈ disposto uno strato di resina termoplastica rinforzata con fibra di vetro. Ciascun pannello Ã ̈ montato sulla struttura portante di un edificio mediante appositi supporti fissati, ad esempio, mediante saldatura o imbullonatura. In seguito ad un'esplosione, i supporti trasmettono le forze d'urto lungo un asse di sollecitazione passante per i loro punti di contatto e/o collegamento al pannello ed alla struttura portante. I supporti comprendono uno o piÃ¹ elementi dissipativi atti a deformarsi assorbendo parzialmente o completamente le forze d'urto. Gli elementi dissipativi possono avere diverse forme, ad esempio ondulati o a zig-zag, che, a seconda dell'intensitÃ della forza d'urto, possono subire una deformazione elastica SIB - 2 - BI1891M-TE.DOC

o plastica. I supporti possono inoltre comprendere elementi smorzanti combinati con gli elementi dissipativi, variando cosÃ¬ le caratteristiche di assorbimento dell'energia d'urto e quindi le sollecitazioni trasmesse alla struttura portante.

Un problema dei supporti noti per pannelli resistenti alle esplosioni Ã ̈ che gli elementi dissipativi sono progettati per avere un comportamento a compressione sostanzialmente lineare al variare della forza applicata. Pertanto, una volta superato il limite di snervamento del materiale, la funzione di assorbimento delle forze d'urto Ã ̈ affidata completamente ai pannelli. PoichÃ© nella maggior parte dei casi il limite di snervamento viene superato molto velocemente, si osserva un andamento delle sollecitazioni trasmesse alla struttura portante sostanzialmente a gradino, che puÃ² causare danni anche ingenti alla struttura.

Scopo della presente invenzione Ã ̈ pertanto quello di fornire un supporto per pannelli resistenti alle esplosioni che consenta di modulare le sollecitazioni trasmesse alla struttura portante di un edificio in seguito ad un'esplosione, svolgendo cosÃ¬ insieme ai pannelli resistenti alle esplosioni una piÃ¹ efficace azione dissipativa. Detto scopo viene conseguito con un supporto le cui caratteristiche principali sono specificate nella prima rivendicazione, mentre altre caratteristiche sono specificate nelle restanti rivendicazioni.

L'elemento dissipativo del supporto secondo l'invenzione ha sezioni trasversali di area variabile lungo l'asse di sollecitazione passante per i punti di contatto e/o gli elementi di collegamento del supporto al pannello ed alla struttura portante. Pertanto, una forza d'urto causata da un'esplosione genera nel supporto secondo l'invenzione tensioni di intensitÃ variabile lungo l'asse di sollecitazione. Il supporto svolge cosÃ¬ un'azione dissipativa che puÃ² essere graduata secondo le necessitÃ progettuali.

Il principale vantaggio offerto dall'invenzione Ã ̈ che il supporto puÃ² avere un comportamento parzialmente anelastico e parzialmente elastico, essendo cosÃ¬ in grado di deformarsi sia plasticamente, assorbendo l'energia d'urto, che elasticamente, restituendo energia e recuperando la propria forma. In tal modo, il supporto non rappresenta piÃ¹ un semplice elemento di collegamento tra un pannello e la struttura portante di un edificio o di un'attrezzatura a rischio di esplosione, ma diventa un vero e proprio elemento filtrante per le sollecitazioni causate da un'esplosione, che ne SIB - 3 - BI1891M-TE.DOC

determina le modalitÃ di deformazione.

Un altro vantaggio dell'invenzione Ã ̈ che, in funzione delle esigenze di progetto, il supporto puÃ² essere progettato con uno o piÃ¹ punti di rottura programmata.

Ancora un altro vantaggio offerto dall'invenzione Ã ̈ che l'elemento dissipativo del supporto puÃ² essere combinato in serie o in parallelo con smorzatori di tipo idraulico, pneumatico o simile, consentendo di variare ed ottimizzare le modalitÃ di trasmissione della forza d'urto generata da un'esplosione.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche del supporto secondo la presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dalla seguente descrizione dettagliata e non limitativa di una sua forma realizzativa con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la figura 1 mostra una vista prospettica schematica di una prima forma realizzativa del supporto secondo l'invenzione;

- la figura 2 mostra una vista prospettica schematica di una seconda forma realizzativa del supporto secondo l'invenzione;

- la figura 3 una vista prospettica di una terza forma realizzativa del supporto secondo l'invenzione;

- la figura 4 mostra una vista in esploso del supporto di figura 3; e

- la figura 5 mostra la sezione longitudinale V-V di figura 3.

La figura 1 mostra un supporto 1 secondo la presente invenzione disposto tra un pannello 2 resistente alle esplosioni e la struttura portante 3 di un edificio o di un'attrezzatura. Il supporto 1 comprende elementi di contatto, ad esempio una coppia di superfici flangiate 1a, 1b, atti a consentirne il contatto del supporto 1 rispettivamente al pannello 2 ed alla struttura portante 3. Pertanto, in caso di esplosione il supporto 1 trasmette la forza d'urto generata dall'esplosione lungo un asse di sollecitazione A passante per gli elementi di contatto 1a, 1b. Gli elementi di contatto 1a, 1b potrebbero anche essere utilizzati per il collegamento del supporto al pannello 2 ed alla struttura 3, ad esempio mediante saldatura o imbullonatura.

Il supporto 1 comprende inoltre in modo noto almeno un elemento dissipativo 4 disposto tra gli elementi di contatto 1a, 1b ed atto a deformarsi assorbendo parzialmente o completamente l'energia di impatto generata dall'esplosione.

Secondo il concetto inventivo alla base della presente invenzione, le sezioni dell'elemento dissipativo 4 trasversali all'asse di sollecitazione A hanno un'area variabile lungo l'asse di sollecitazione A. Pertanto, una forza d'urto causata da un'esplosione genera nel supporto secondo l'invenzione tensioni di intensitÃ variabile lungo l'asse di sollecitazione A, consentendo al supporto di svolgere un'azione dissipativa che puÃ² essere graduata secondo le necessitÃ progettuali.

Nella forma realizzativa mostrata in figura 1, l'asse di sollecitazione A coincide con l'asse longitudinale dell'elemento dissipativo 4, che ha, in particolare, una forma troncoconica. Una forza d'urto risultante da un'esplosione causerÃ dalla sezione di area minore alla sezione di area maggiore tensioni variabili, in particolare decrescenti, in direzione assiale, per cui in funzione dell'intensitÃ della forza applicata all'elemento dissipativo 2 e del materiale di cui esso Ã ̈ fatto, si potrÃ superare il limite di snervamento nelle sezioni di area minore e mantenere un comportamento elastico nelle sezioni di area maggiore.

In alternativa, l'elemento dissipativo potrebbe avere una forma a piramide, a clessidra o simili.

Nella forma realizzativa illustrata in figura 2, l'asse di sollecitazione A Ã ̈ invece perpendicolare all'asse longitudinale B dell'elemento dissipativo 4. L'elemento dissipativo 4 ha in questo caso una forma cilindrica di sezione circolare e l'asse di sollecitazione A passa per un diametro di una sua sezione circolare. Gli elementi di contatto sono in questo caso costituiti da due generatrici 1c, 1d del cilindro diametralmente opposte, mentre il collegamento puÃ² essere effettuato, ad esempio, mediante un foro passante 1e il cui asse passa per un diametro di una sezione circolare dell'elemento dissipativo 4.

In alternativa, l'elemento dissipativo 4 potrebbe anche una forma cilindrica con una sezione non circolare, ad esempio ellittica o poligonale.

A seconda delle esigenze di progetto, il supporto puÃ² comprendere piÃ¹ elementi dissipativi 4, disposti in serie o in parallelo. Inoltre, gli elementi dissipativi 4 possono avere forme diverse tra loro e/o essere fatti di materiali aventi un modulo elastico differente, consentendo quindi di realizzare un grande numero di configurazioni del supporto.

La figura 3 mostra una terza forma realizzativa del supporto 1 secondo l'invenzione nella quale l'elemento dissipativo 4, ad esempio di forma troncoconica, Ã ̈ disposto in un contenitore che svolge sia una funzione di contenimento che di guida dell'elemento dissipativo 4.

Come mostrato nelle figure da 3 a 5, il contenitore comprende un elemento tubolare 5 chiuso ad un'estremitÃ ed un elemento di pressione 6 di forma sostanzialmente cilindrica atto a trasmettere una forza d'urto all'elemento dissipativo 4.

L'elemento dissipativo 4 Ã ̈ inserito almeno in parte e coassialmente nell'elemento tubolare 5 e l'elemento di pressione 6 Ã ̈ disposto a contatto con l'elemento dissipativo 4 in corrispondenza della sua estremitÃ libera. Pertanto, l'elemento tubolare 5 del supporto secondo l'invenzione svolge una funzione di guida e contenimento dell'elemento dissipativo 4 durante l'applicazione della forza d'urto in direzione assiale.

Preferibilmente, come mostrato nelle figure, l'elemento dissipativo 4 Ã ̈ completamente inserito nell'elemento tubolare 5 e l'elemento di pressione 6 Ã ̈ dimensionato in modo da inserirsi parzialmente nell'elemento tubolare 5 chiudendone l'estremitÃ aperta. L'elemento di pressione 6 Ã ̈ inoltre provvisto di una porzione allargata di testa 7 che definisce uno spallamento 8 atto a limitarne il movimento in direzione assiale.

L'elemento tubolare 5 e l'elemento di pressione 6 sono rispettivamente provvisti di elementi di contatto, ad esempio superfici flangiate 5a, 7a, che consentono il contatto ed eventualmente il collegamento del supporto 1 al pannello 2 ed alla struttura 3.

Ãˆ chiaro che la forma realizzativa del supporto qui descritta ed illustrata costituisce solo un esempio suscettibile di numerose varianti. Ad esempio, il supporto secondo l'invenzione puÃ² comprendere uno o piÃ¹ elementi smorzanti, ad esempio di tipo idraulico o pneumatico, associati all'elemento dissipativo. Gli elementi smorzanti possono essere disposti in serie o in parallelo rispetto all'elemento dissipativo e consentono di realizzare sistemi di assorbimento delle forze d'urto in cui la trasmissione delle sollecitazioni dipende sia dalla forma dell'elemento dissipativo che dalla velocitÃ di applicazione di tali forze.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Supporto (1) per un pannello (2) resistente alle esplosioni, il quale comprende almeno un elemento dissipativo (4) ed elementi (1a, 1b; 1c, 1d, 1e; 5a, 7a) per il contatto e/o il collegamento del supporto (1) rispettivamente al pannello (2) ed alla struttura portante (3) di un edificio del supporto (1), il supporto (1) essendo atto a trasmettere una forza d'urto generata da un'esplosione lungo un asse di sollecitazione (A) passante per gli elementi di contatto e/o collegamento (1a, 1b; 1c, 1d, 1e; 5a, 7a), caratterizzato dal fatto che le sezioni dell'elemento dissipativo (4) trasversali a detto asse di sollecitazione (A) hanno un'area variabile lungo l'asse di sollecitazione (A).
2. Supporto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l'elemento dissipativo (4) Ã ̈ realizzato in un sol pezzo con gli elementi di contatto e/o collegamento (1a, 1b; 1c, 1d, 1e; 5a, 7a).
3. Supporto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'asse di sollecitazione (A) coincide con l'asse longitudinale dell'elemento dissipativo (4).
4. Supporto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l'elemento dissipativo (4) ha una forma troncoconica.
5. Supporto secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che l'asse di sollecitazione (A) Ã ̈ perpendicolare all'asse longitudinale (B) dell'elemento dissipativo (4).
6. Supporto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l'elemento dissipativo (4) ha una forma cilindrica e l'asse di sollecitazione (A) passa per un diametro di una sua sezione circolare.
7. Supporto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralitÃ di elementi dissipativi (4) disposti in serie o in parallelo.
8. Supporto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che gli elementi dissipativi (4) sono fatti di materiali aventi modulo elastico differente.
9. Supporto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre almeno un elemento smorzante associato all'elemento dissipativo (4).
10. Supporto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l'elemento smorzante Ã ̈ disposto in serie o in parallelo con l'elemento dissipativo (4).
11. Supporto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'elemento dissipativo (4) Ã ̈ disposto in un contenitore (5, 6).
12. Supporto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che il contenitore (5, 6) comprende un elemento tubolare (5) chiuso ad un'estremitÃ ed un elemento di pressione (6) atto a trasmettere una forza d'urto all'elemento dissipativo (4), l'elemento dissipativo (4) essendo inserito almeno parzialmente nell'elemento tubolare (5) e l'elemento di pressione (6) essendo disposto a contatto con l'elemento dissipativo (4) in corrispondenza della sua estremitÃ libera.
13. Supporto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l'elemento dissipativo (4) Ã ̈ completamente inserito nell'elemento tubolare (5), l'elemento di pressione (6) essendo dimensionato in modo da inserirsi nell'elemento tubolare (5) chiudendone l'estremitÃ aperta.
14. Supporto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l'elemento di pressione (6) Ã ̈ provvisto di una porzione allargata (7) di testa che definisce uno spallamento (8) atto a limitarne il movimento in direzione assiale.