ITMI942024A1

ITMI942024A1 - Dispositivo di appoggio a calotta sferica, antiscalottamento particolarmente studiato per vincolare ponti, viadotti, edifici e simili

Info

Publication number: ITMI942024A1
Application number: IT002024A
Authority: IT
Inventors: Mauro Piccolo; Mauro Scaramuzza
Original assignee: Fip Ind
Priority date: 1994-10-04
Filing date: 1994-10-04
Publication date: 1996-04-04
Also published as: US5597239A; IT1271242B; ITMI942024A0

Description

"DISPOSITIVO DI APPOGGIO A CALOTTA SFERICA, ANTISCA-LOTTAMENTO, PARTICOLARMENTE STUDIATO PER VINCOLARE PONTI, VIADOTTI, EDIFICI E SIMILI

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto un dispositivo di appoggio a calotta sferica, antiscalottamento, particolarmente studiato per vincolare ponti, viadotti, edifici e simili.

Come è noto, nel settore delle costruzioni civili o industriali, con la generica dizione "apparecchi di appoggio”, vengono designati quei dispositivi meccanici, atti a realizzare uno schema dì vincolo, che il progettista utilizza, per ottenere il collegamento delle varie componenti strutturali dell’opera progettata.

E’ altrettanto noto che le funzioni specìfiche di tali apparecchi di appoggio sono quelli: di trasmettere carichi della sovrastruttura ai supporti, centrandoli nel punto desiderato; di consentire le rotazioni richieste dalla sovrastruttura; di resistere alle spinte orizzontali, quando richiesto, e di permettere il movimento relativo tra le parti strut-turali collegate, limitando le forze derivanti da richiamo elastico o da attrito.

Con riferimento alla funzione di permettere un movimento relativo tra le parti strutturali collegate, i tradizionali apparecchi di appoggio possono essere distinti in tre diverse tipologie.

Una prima tipologia comprende apparecchi di appoggio di tipo "fisso", e cioè apparecchi che contrastano uno spostamento relativo tra le parti strutturali collegate, una seconda tipologia è costituita da apparecchi di appoggio, di tipo "mobile unidirezionale", nei quali il movimento relativo tra le parti strutturali collegate può avvenire secondo una unica e ben precisa direzione orizzontale, che coincide con l’asse di scorrimento dell'appoggia.

Una terza tipologia comprende apparecchi dì appoggio di tipo "mobile multidirezionale<" >, in cui il movimento relativo è libero, secondo qualsivoglia direzione orizzontale.

Tutte le tre tipologie citate consentono rotazioni relative tra le parti strutturali collegate attorno ad un asse qualsiasi e che sono generalmente costituiti da un’articolazione a cerniera sferica, che è realizzata mediante un elemento a calotta sferica, che viene vincolato ad un elemento della struttura e con il quale si accoppia un elemento, con una sede conformata corrispondentemente, che viene vincolato all’altro elemento della struttura.

In questi tipi di apparecchi, nelle versioni "fisso" e "mobile unidirezionale", uno dei principali problemi è rappresentato dal fenomeno denominato comunemente "scalottamento", che è costituito dal disaccoppiamento anomalo della calotta sferica dalla relativa sede a seguito degli elevati carichi verticali e delle spinte orizzontali, che si scaricano sull’elemento a calotta sferica.

Questo problema influenza, in modo sensibile, la scelta dell’apparecchio di appoggio e spesso determina la scelta di un appoggio diverso da quello a calotta sferica, obbligando il progettista a sopperire in altro modo alla mancata adozione di un apparecchio di appoggio, di tipo a cerniera sferica, di concezione classica.

E’ opportuno, inoltre, sottolineare il fatto che i progettisti sono costantemente alla ricerca dì soluzioni sempre più ardite, per la realizzazione dì opere sia stradali o ferroviarie, che di edilizia, civile chiedendo prestazioni di volta in volta più sofisticate ed innovative.

Il compito che si propone il presente trovato è quello dì risolvere i problemi sopra esposti realizzando un dispositivo di appoggio a calotta sferica, il quale consenta rotazioni di qualsivoglia entità, senza compromettere la sua stabilità intrinseca, ovvero senza dare luogo a problemi di scalottamento tipici degli apparecchi di appoggio, a calotta sferica, di tipo tradizionale.

Nell’ambito del compito sopra esposto, uno scopo particolare del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di appoggio a calotta sferica, che non risenta, praticamente, del rapporto tra carico verticale e spinte orizzontali, che normalmente influenza la scelta dell’apparecchio di appoggio e che spesso determina la scelta di un appoggio differente da quello a calotta sferica.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di appoggio, che offra le massime garanzie di sicurezza e di affidabilità, durante l’impiego.

Un ulteriore scopo del presente trovata è quello dì realizzare un dispositivo di appoggio, che possa risultare, se necessario, intrinsecamente die-lettrìco.

d i scopi accennati ed altri, che potranno eventualmente, apparire meglio evidenziati in segui-to, vengono conseguiti da un dispositivo di appoggio a calotta sferica, antiscalottamento , particolarmente studiato per vincolare ponti, viadotti, edifici e simili, caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento di base, nel quale è definita una sede allog-giente un elemento di accoppiamento a calotta sferica, poggiante scorrevolmente, con la sua base, sul fondo di tale sede ed un elemento superiore presentante, sul suo lato inferiore, un recesso concavo accoppiantesi con la superficie sferica del suddetto elemento di accoppiamento.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del dispositivo dì appoggio a calotta sferica, che costi-tuisce l’oggetto del presente Brevetto di Invenzione, potranno essere meglio compresi mediante l’ausilio della seguente descrizione di una forma preferita di esecuzione del dispositivo di appoggio medesimo, il-lustrata, a titolo puramente indicativo, ma non limitativo, nelle varie figure dei disegni allegati, in la figura 1 illustra una sezione schematica del dispositivo di appoggio, secondo il presente tro¬

ia figura 2 illustra, schematicamente, il presente dispositivo di appoggio, visto in pianta dall’alto e parzialmente sezionato;

la figura 3 illustra il medesimo dispositivo di appoggio, sezionato in un piano verticale e rappresentato in una condizione di spostamento rotazionale dell’elemento superiore, rispetto all’elemen-

la figura 4 illustra

sezione verticale, una variante di esecuzione del dispositivo di appoggio, secondo il presente trovato;

la figura 5 illustra il dispositivo di appoggio della figura 4

parzialmente sezionato.

Con particolare riferimento ai simboli numerici delle suddette figure li dispositivo di appoggio a calotta sferica in oggetto, indicato nella sua globalità con il numero di riferimento 1 comprende un elemento di base 2, che è vincolabile alla

esempio mediante tìrafondì 3.

Nella faccia superiore dell’elemento di base 2 è definita una sede 4, la quale presenta, preferibilmente, una conformazione sostanzialmente cilindrica, aperta superiormente.

Nella sede 4 è disposto un elemento di accoppiamento 5, che è conformato a calotta sferica, e che si appoggia, in modo scorrevole, con la sua base, sul fondo 4a della sede 4.

Il dispositivo di appoggio comprende anche un elemento superiore 6, destinato ad essere fissato alla sovrastruttura, composto da una piastra 11, la quale presenta, sul suo lato inferiore, ovvero sul suo lato che è rivolto verso l’elemento di base 2, un recesso concavo 7, con una superficie sferica che si accoppia, scorrevolmente, con la superficie sferica dell’elemento a calotta sferica 5.

Il recesso concavo 7 è definito sulla faccia inferiore di un’espansione 8, che si protende inferiormente dalla piastra 11 dell’elemento superiore 6 e che è parzialmente inserito nella sede 4 dell’elemento di base 2.

Internamente alla sede 4, in prossimità della parete cilindrica 4b, che la delimita lateralmente, è disposto coassialmente un elemento anulare 9 e l’espansione 8 si protende internamente a tale elemento anulare 9.

L’elemento anulare 9 è presente solo negli apparecchi d’appoggio che devono essere intrinsecamente dielettrici.

Lo stesso non è presente nel tipo "multidirezionale", in quanto tali apparecchi sono dieletgrazie al PTFE della superficie di scorrimen-

Per facilitare lo scorrimento dell’elemento di accoppiamento 5, rispetto al fondo 4a della sede le superfici di questi due elementi, che sono in reciproco contatto, sono rivestite con un materiale a basso coefficiente di attrito.

Ad esempio, il fondo 4a può essere rivestito con acciaio inox, lucidato a specchio, mentre la base dell’elemento di accoppiamento 5 può essere rivestito con poii-tetrafluoroeti lene (PTFE) .

Inoltre le superfici del dispositivo di appoggio, suscettibili di recìproco movimento rivestite con materiale antifrizione, preferibilmente un materiale antìfrizione dielettrico, in modo da rendere il dispositivo di appoggio intrinsecamente dielettrico.

Sempre per questo motivo, l’elemento anulasulla sua superficie di contatto con l'elemento di base 2, con listelli di materiale dielettrico, al fine di isolare elettricamente l’elemento di base 2 dall’elemento superiore 6.

La possibilità di rotazione dell’elemento superiore 6, relativamente all’elemento di base 2, sfruttando l’accoppiamento a calotta sferica esistente, è stato evidenziato nella figura 3 con l’angolo 4 .mentre la possibilità di scorrimento dell’elemento di accoppiamento 5, relativamente all’elemento di base 2, è stata evidenziata nella stessa figura con le frecce 10.

Qualora venga richiesta, oltre alla possibilità di rotazione secondo un asse qualsiasi, della sovrastruttura, alla quale è fissato l’elemento superiore 6, relativamente all’elemento di base 2, è pos-sibile realizzare tra la piastra 11 dell’elemento superiore 6 e l’espansione 8, un accoppiamento di tipo scorrevole, come illustrato in particolare nelle fi-gure 4 e 5, per le quali sì sono mantenuti gli stessi numeri di riferimento delle figure precedenti.

Tale accoppiamento scorrevole può essere realizzato, come illustrato in tali figure, interponendo, tra la piastra 11 e l’espansione 8, un listello 12, che si accoppia entro una scanalatura, oppo»— tunamente definita sulle facce dell’espansione 8 e della piastra 11, che risultano reciprocamente affacciate e che accoppia i due elementi, con possibilità di scorrimento lungo l’asse longitudinale del listello 12, trasversalmente all’asse del recesso 7.

In pratica, la particolare configurazione del dispositivo di appoggio, secondo il presente trovato, consente di disaccoppiare le superfici sferiche, che trasmettono i carichi di compressione da quelle atte a trasmettere le spinte orizzontali.

La superficie di scorrimento, che permette di disaccoppiare la rotazione, è ubicata tra l’elemento superiore 6 e l’elemento di accoppiamento 5.

Tale disaccoppiamento è reso possibile dalla presenza della superficie di scorrimento, tra la base dell’elemento di accoppiamento 5 ed il fondo 4a della sede 4, che ha il preciso scopo di consentire al cinematismo di funzionare senza grippare, mantenendo coincidenti gli assi verticali dell’elemento di base 2 e dell’elemento superiore 6.

La conseguenza del disaccoppiamento, che si ottiene tra carico verticale a compressione e spìnte orizzontali, è la resistenza intrinseca del dispositivo di appoggio allo scalottamento, data la non più esistente correlazione tra carichi e spinte medesime .

Da quanto esposto in precedenza e dall’osservazione delle varie figure dei disegni allegati, risulta evidente come il dispositivo di appoggio, secondo il presente trovato, raggiunga pienamente gli scopi proposti.

In particolare, si desidera sottolineare il fatto che viene realizzato un dispositivo di appoggio che offre le massime garanzie di sicurezza, nei confronti del fenomeno dello scalottamento, consentendo la sua adozione anche in quei casi che precludevano l’impiego dei dispositivo a calotta sferica, di tipo tradizionale, proprio per il pericolo dell’insorgere di tale fenomeno.

Il dispositivo di appoggio, così concepito, è suscettìbile di numerose varianti e modifiche, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo.

Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze.

Claims

R I V E N D IC A Z I O N I 1. Dispositivo di appoggio a calotta sferica, antiscalottamento, particolarmente per vincolare ponti, viadotti, edifici e simili, caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento dì base con definita una sede alloggiante un elemento di accoppiamento a calotta sferica poggiante scorrevolmente, con la sua base, sul fondo della sede ed un elemento superiore presentante, sul suo lato inferiore, un recesso concava, accoppiantesi con la superficie sferica dell’elemento di accoppiamento.
2. Dispositivo di appoggio a calotta sferica, come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la base dell’elemento di accoppiamento ed il fondo della sede sono rivestiti con materiale a basso coefficiente dì attrito.
3. Dispositivo di appoggio a calotta sferica, come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la sede presenta una conformazione sostanzialmente cilindrica, aperta superiormente, e dal fatto che l’elemento superiore presenta, sulla sua faccia inferiore, un’espansione, nella quale è definito il suddetto recesso, detta espansione protendendosi in detta sede.
4. Dispositivo di appoggio a calotta sferica, come ad una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento anulare, inserito coassialmente nella sede, a ridosso della parete laterale cilindrica della sede stessa, l’espansione dell’elemento superiore protendendosi nell’elemento anulare.
5. Dispositivo di appoggio a calotta sferica, come ad una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’elemento superiore comprende una piastra, sovrastante l’espansione, ed associata scorrevolmente all’espansione stessa, lungo una direzione trasversale all’asse del recesso.
6. Dispositivo di appoggio a calotta sferica, come ad una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le superfici in accoppiamento scorrevole sono rivestite con materiale antifrizione.
7. Dispositivo di appoggio a calotta sferica, come ad una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le superfici in accoppiamento scorrevole sono rivestite con materiale antifrizione dielettrico.
8. Dispositivo di appoggio a calotta sferica, come ad una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’elemento anulare presenta le sue superfici a contatto con l’elemento di base rivestite con materiale dielettrico.
9. Dispositivo di appoggio a calotta sferi-ca, antiscalottamento , particolarmente studiato per vincolare ponti, viadotti, edifici e sìmili, come ad una o più rivendicazioni precedenti, il tutto, in sostanza, come più ampiamente descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.