ITMI20100172A1 - Struttura portante per edilizia ad elevato isolamento termico. - Google Patents

Description

STRUTTURA PORTANTE PER EDILIZIA AD ELEVATO ISOLAMENTO TERMICO

DESCRIZIONE

CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una struttura portante per edilizia, quale un muro o una soletta, ad elevato isolamento termico. In particolare l’invenzione si riferisce ad una struttura di questo tipo che presenta ponti termici di entità molto ridotta rispetto ad una struttura convenzionale di analogo spessore e materiale.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

E’ ben noto come attualmente nella realizzazione di strutture portanti per l’edilizia, ed in particolare per strutture una cui faccia à ̈ esposta all’esterno dell’edificio, il fattore isolamento sia divenuto un elemento essenziale della progettazione. Al fine infatti di contenere i consumi energetici - sia dal punto di vista di una riduzione dei costi per la climatizzazione degli edifici che della riduzione dell’inquinamento prodotto da ogni consumo energetico – le normative legali dei diversi paesi diventano sempre più stringenti in merito alle caratteristiche di isolamento che le strutture edilizie devono presentare.

E’ altrettanto noto che un punto particolarmente critico nella realizzazione dell’isolamento di una struttura edilizia à ̈ costituito dai cosiddetti “ponti termici†, e cioà ̈ da quelle porzioni nodali delle strutture edilizie (intersezioni tra colonne e solai, o tra solai e muri perimetrali), che mettono in collegamento le due facce contrapposte della struttura senza possibilità di interporre uno strato di materiale isolante.

Facendo per esempio riferimento, per comodità di spiegazione, alle strutture portanti verticali costituite dai muri perimetrali di un edificio, à ̈ ben noto che l’adozione di uno strato di materiale isolante inserito all’interno del muro non risulta efficace come ci si potrebbe attendere, se lo strato isolante à ̈ necessariamente interrotto là dove le strutture edilizie orizzontali (solai interni e mensole esterne per coperture e balconi) attraversano il muro e sono ad esso connesse per conseguire la necessaria resistenza alle sollecitazioni meccaniche. In tali posizioni, prive di isolamento e quindi ad elevata conducibilità termica, si formano così altrettanti ponti termici attraverso i quali si concentra il flusso di calore tra la parete calda e quella fredda del muro, riducendo in misura consistente l’effetto isolante dello strato materiale inserito all’interno di tutta la restante parte di muro.

Sono state anche proposte soluzioni più radicali del problema, in cui il muro perimetrale dell’edificio à ̈ costituito da due elementi assolutamente indipendenti tra i quali à ̈ interposto uno strato continuo (cappotto) di materiale isolante; l’elemento di muro esterno à ̈ associato strutturalmente alle mensole esterne, mentre l’elemento di muro interno à ̈ associato ai solai. In questo caso si ottiene effettivamente una struttura edilizia priva di ponti termici e quindi caratterizzata da un basso coefficiente di conducibilità termica, tuttavia poiché i due elementi di muro devono essere in grado di sostenere in modo indipendente i carichi su di essi imposti, le dimensioni trasversali complessive del muro aumentano notevolmente. I costi di una struttura edilizia di questo tipo sono dunque tali – anche per il fatto che i due elementi di muro devono essere ovviamente gettati in tempi successivi – da rendere improponibile l’adozione di questa tipologia di costruzione su scala generale.

PROBLEMA E SOLUZIONE

Costituisce dunque uno scopo della presente invenzione quello di proporre una struttura portante per edilizia che, a sostanziale parità di costi con le strutture isolate attualmente utilizzate, superi gli inconvenienti sopra menzionati e consenta in particolare di eliminare completamente i ponti termici diretti nelle zone nodali tra strutture verticali ed orizzontali. Questo scopo viene raggiunto mediante una struttura portante per edilizia avente le caratteristiche definite nella rivendicazione 1. Nelle rivendicazioni dipendenti sono definite preferite caratteristiche aggiuntive di detta struttura.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita, data a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrata nei disegni allegati, nei quali:

fig. 1 Ã ̈ una vista frontale della struttura della presente invenzione, in cui le parti in conglomerato non sono rappresentate per evidenziare la conformazione ed il reciproco posizionamento delle due lastre di materiale isolante incorporate in detta struttura;

fig. 2A à ̈ una vista in sezione della struttura dell’invenzione secondo la traccia A-A di fig. 1;

fig. 2B à ̈ una vista in sezione della struttura dell’invenzione secondo la traccia B-B di fig. 1;

fig. 3 à ̈ una vista in prospettiva di una porzione di area unitaria delle due lastre di materiale isolante di fig. 1, che illustra schematicamente le armature nelle zone di collegamento trasversale della struttura dell’invenzione; e

fig. 4 à ̈ una vista schematica in prospettiva analoga a fig. 3, che illustra schematicamente le armature negli strati di conglomerato della struttura dell’invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA PREFERITA FORMA DI ATTUAZIONE

La struttura della presente invenzione, come visibile in fig. 2 à ̈ costituita da 5 strati alternati, rispettivamente di conglomerato e di materiale isolante. I tre strati di conglomerato 1, 1’, 1 assolvono la funzione portante e di rivestimento della struttura , mentre i due strati di materiale isolante 2, 2’ tra di essi interposti, rispondono unicamente alle esigenze di isolamento. Quale conglomerato può essere utilizzato calcestruzzo o un qualsiasi altro conglomerato utilizzato in edilizia allo stato fluido e dotato di funzioni portanti adeguate al carico che deve sopportare la struttura dopo il consolidamento. Quale materiale isolante possono essere usati materiali sintetici espansi quali polistirene, fibre minerali quali fibre di vetro, materiali biologici quali legno e sughero, o accoppiati di questi materiali. La struttura portante dell’invenzione non à ̈ comunque limitata in alcun modo dal tipo di materiale utilizzato per la formazione degli strati di conglomerato e degli strati isolanti. Ai fini dell’invenzione à ̈ infatti unicamente sufficiente che il conglomerato, al momento del getto, abbia una fluidità sufficiente a riempire gli spazi intorno agli strati di materiale isolante, come verrà meglio precisato in seguito, e che gli strati di materiale isolante siano in forma di lastre piane rigide, lavorabili con utensili di taglio e sostanzialmente impermeabili al conglomerato utilizzato.

Per raggiungere lo scopo prefisso à ̈ necessario che la struttura dell’invenzione presenti il numero minimo di strati sopra indicato e che gli strati 1, 1’, 1 di conglomerato e gli strati 2, 2’ di materiale isolante siano tra loro alternati; lo stesso scopo dell’invenzione può comunque essere raggiunto mediante strutture aventi un numero di strati alternati superiore a 5.

La struttura dell’invenzione può essere indifferentemente realizzata mediante getti in opera o fuori opera (seguendo quindi una logica di prefabbricazione) e la struttura finita può avere spessori variabili in funzione del carico che à ̈ destinata a sopportare e delle prestazioni di isolamento richieste. Preferibilmente la struttura dell’invenzione à ̈ tuttavia dotata di simmetria trasversale, e cioà ̈ gli spessori degli strati isolanti 2, 2’ e degli strati esterni di conglomerato 1 sono rispettivamente tra loro uguali; una disposizione di questo tipo consente infatti una maggiore regolarità nelle operazioni di getto.

Secondo una caratteristica essenziale della presente invenzione, gli strati di materiale isolante 2, 2’ non sono continui, ma presentano una serie di cavità passanti 3, 3’ intagliate nel materiale isolante. Le cavità 3, 3’ vengono riempite dal conglomerato fluido durante le operazioni di getto andando quindi a formare una pluralità di connessioni per punti tra gli strati di conglomerato esterni 1 e lo strato di conglomerato interno 1’. Come chiaramente illustrato in fig. 1, le cavità 3 hanno preferibilmente la medesima disposizione geometrica su ognuno degli strati 2 e 2’ di materiale isolante, ma sono reciprocamente sfalsate tra detti strati, in modo che le cavità 3’ dello strato 2’ si trovino in corrispondenza di una zona priva di cavità 3 dello strato 2. Nella fig. 1 la disposizione delle cavità 3 e 3’ negli strati 2 e 2’ segue un disegno a quadrati regolari, e quindi ognuna delle cavità 3’ à ̈ posizionata al centro di quattro cavità 3; deve essere chiaro tuttavia che questa à ̈ solo un’indicazione schematica di una modalità generica di disposizione delle cavità 3, disposizione che può variare in funzione delle specifiche esigenze di carico della struttura sia nella geometria di distribuzione che nella densità per unità di superficie, come anche nella forma di ogni singola cavità che, a titolo di esempio, oltre che a sezione quadrata, può essere a sezione circolare, ellittica, rettangolare e altre ancora

La funzione delle cavità passanti 3, 3’ formate negli strati 2, 2’, come sopra detto, à ̈ quella di collegare reciprocamente gli strati di conglomerato 1, 1’, 1 garantendo una connessione tra gli strati avente un'adeguata resistenza agli sforzi di taglio. Tali connessioni aumentano considerevolmente la rigidezza flessionale, per sollecitazioni fuori dal piano, del manufatto e migliorano il comportamento strutturale della parete anche in presenza di carichi eccentrici rispetto allo strato medio, consentendo una ridistribuzione delle tensioni interne e una loro uniformità nello spessore (anche, quindi, sugli strati non caricati direttamente). Per raggiungere una più efficace ripartizione degli sforzi, à ̈ naturalmente possibile predisporre le cavità 3, 3’ con passo (a, b, e rispettivamente a1, b1 in fig. 1) e densità variabili in funzione delle esigenze strutturali che si determinano nelle singole applicazioni della struttura portante dell’invenzione.

Per la realizzazione di tale struttura, sia che questa venga gettata in opera che prefabbricata, vengono inizialmente predisposti i due strati di materiale isolante 2, 2’ con interposte le armature metalliche 5 nello strato centrale 1' e nei due strati laterali 1. Le armature presenti negli strati sono tra loro collegate mediante armature passanti 4, destinate a trasmettere gli sforzi di taglio tra uno strato e l'altro e a conferire la necessaria rigidezza e stabilità al sistema così assemblato. La forma e la disposizione delle armature 4 à ̈ preferibilmente progettata in modo tale che le armature 4 costituiscano anche elementi di posizionamento e distanziamento reciproco degli strati 2, 2’ e delle armature 5. La posizione e la forma delle armature 4 à ̈ ben visibile nelle figg. 3 e 4, in cui à ̈ rappresentata una porzione di area unitaria degli strati 2, 2’, dove con il termine “porzione di area unitaria†si intende una porzione corrispondente al quadrilatero avente per vertici il centro di quattro cavità 3 dello strato 2.

Il complesso così formato viene fissato a terra, utilizzando preferenzialmente le barre di armature già predisposte e tali da conferire la necessaria continuità strutturale tra un getto e l'altro. Le operazioni di preparazioni sono completate con l’applicazione dei casseri esterni, posizionati ad una distanza prefissata dagli strati 2 e 2’ corrispondente al desiderato spessore degli strati esterni 1 di conglomerato, ed à ̈ quindi pronto per l’esecuzione del getto.

Il conglomerato viene versato nella forma in corrispondenza dello spazio centrale formato tra i due strati 2 e 2’, formando lo strato interno 1’ di conglomerato e da qui fluisce attraverso le cavità 3, 3’ andando a formare gli strati di conglomerato 1 esterni. Il riempimento della forma esclusivamente tramite l’intercapedine centrale che formerà lo strato centrale 1’ à ̈ vantaggioso, per il fatto che il riempimento degli strati esterni 1 avviene così in modo simmetrico e, di conseguenza, il carico laterale sugli strati 2, 2’ di materiale isolante à ̈ sempre ben bilanciato e non si determinano spostamenti incontrollabili degli stessi in direzione trasversale durante le operazioni di getto.

Grazie alla struttura sopra descritta à ̈ possibile raggiungere pienamente lo scopo dell’invenzione. Supponendo infatti di utilizzare la struttura dell’invenzione come elemento di muro perimetrale, risulta infatti possibile realizzare le connessioni con le strutture orizzontali senza che queste interessino l’intera larghezza del muro, come avviene nella tecnica nota, ma solo la porzione di esso che si trova dalla parte della struttura orizzontale, e cioà ̈ lo strato esterno per l’appoggio delle strutture orizzontali esterne dell’edificio (mensole per coperture e balconi) e lo strato interno per l’appoggio delle strutture orizzontali interne dell’edificio (solai), evitando così in modo completo la formazione di ponti termici diretti tra parete calda e parete fredda del suddetto muro perimetrale, mentre i carichi trasmessi da dette strutture orizzontali vengono comunque gradualmente ripartiti anche sugli strati non direttamente caricati attraverso gli elementi di connessione formati nelle cavità 3 e 3’, tra uno strato e l'altro di conglomerato.

Poiché infatti le connessioni di conglomerato che si formano nelle cavità 3, 3’ sono sfalsate tra di loro in corrispondenza dei due strati isolanti 2, 2’, per attraversare la struttura il flusso di calore che giunge da uno degli strati esterni 1 à ̈ obbligato ad attraversare gli strati isolanti 2 e 2’ oppure a seguire un percorso a zig-zag attraverso le connessioni formate nelle cavità 3 e 3’ lungo lo strato centrale 1’ di conglomerato, riducendo così notevolmente il coefficiente di conducibilità termica del muro stesso.

La struttura portante dell’invenzione offre inoltre il vantaggio di avere pareti esterne già finite a vista o in alternativa pronte per ricevere qualsiasi tipo di finitura.

A titolo esemplificativo la struttura portante à ̈ stata illustrata con riferimento alla sua applicazione come muro perimetrale, ma à ̈ chiaro che essa può essere utilizzata vantaggiosamente anche per la formazione di solai, ogni volta che le due superfici contrapposte della struttura si trovano abitualmente (solai sotto tetto o sopra cantine) o possono trovarsi (edifici con riscaldamenti autonomi) a differente temperatura. Si può altresì utilizzare nella prefabbricazione come pannello di tamponamento orizzontale o verticale.

S’intende comunque che l’invenzione non deve considerarsi limitata alla particolare disposizione illustrata sopra, che costituisce soltanto una forma di esecuzione esemplificativa di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall’ambito di protezione dell’invenzione stessa così come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1) Struttura portante per edilizia del tipo comprendente strati di conglomerato (1) aventi funzione strutturale e strati di materiale termoisolante (2), caratterizzata da ciò che comprende almeno tre di detti strati di conglomerato (1, 1’, 1) alternati a due di detti strati di materiale termoisolante (2, 2’), e inoltre una pluralità di connessioni di conglomerato tra detti strati di conglomerato, formate in corrispondenti cavità (3) previste in detti strati di materiale isolante, e da ciò che le connessioni che si innestano su facce opposte di un medesimo strato di conglomerato (1’) sono in posizioni reciprocamente sfalsate.
2. 2) Struttura portante come in 1), in cui le connessioni di conglomerato che si innestano su facce opposte di un medesimo strato di conglomerato (1’) sono sfalsate in modo tale da renderne massima la distanza.
3. 3) Struttura portante come in 2), comprendente inoltre armature metalliche 4 incorporate in dette connessioni di conglomerato ed armature metalliche 5 incorporate in detti strati di conglomerato.
4. 4) Struttura portante come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui dette connessioni di conglomerato hanno sezione quadrata, rettangolare, circolare od ellittica.
5. 5) Forma da getto per una struttura portante come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente detti strati di materiale isolante (2), dette armature (4) delle connessioni e dette armature (5) degli strati di conglomerato (1, 1’, 1), tutti inseriti tra due casseri esterni di contenimento del getto, in cui dette armature (4) delle connessioni costituiscono elementi di posizionamento e distanziamento reciproco degli strati di materiale termoisolante (2, 2’).