ITPC20090003A1 - Modulo strutturale per la costruzione di gallerie ad arco prefabbricate - Google Patents

Description

“MODULO STRUTTURALE PER LA COSTRUZIONE DI GALLERIE AD ARCO PREFABBRICATEâ€

La presente invenzione si riferisce ad un modulo strutturale per la costruzione di gallerie artificiali prefabbricate ad arco.

Per la realizzazione di gallerie artificiali vengono frequentemente utilizzate strutture modulari prefabbricate definite da una successione di moduli strutturali accostati assialmente tra loro, ciascuno definente una sezione trasversale della galleria.

Le gallerie artificiali possono essere scatolari, cioà ̈ a sezione sostanzialmente rettangolare, oppure ad arco.

Nel primo caso, i moduli sono normalmente a tre conci, e comprendono due piedritti ed una soletta piana orizzontale. Inconveniente delle soluzioni scatolari à ̈ costituito dai limiti di carico a cui à ̈ soggetta la soletta, sollecitata a flessione.

Per quanto concerne le gallerie ad arco, sono note soluzioni modulari a due conci. Tali soluzioni presentano l’inconveniente che le dimensioni dei conci sono molto grandi in quanto corrispondono sostanzialmente alla metà della sezione della galleria. Sorgono pertanto difficoltà di trasporto e di montaggio, accresciute dal fatto che a causa della loro forma i conci non possono essere autostabili.

I moduli a tre conci comprendono normalmente una coppia di spalle curve ed una calotta convessa che appoggia sulle spalle per formare con esse una struttura ad arco.

Benché una struttura ad arco a tre conci risolva in parte i problemi legati alle dimensioni dei conci, permangono tuttavia dei limiti legati ai carichi sopportabili dalla calotta.

Allo scopo di ottenere un’elevata resistenza ai carichi verticali, à ̈ necessario infatti prevedere una calotta di elevato spessore, con gli evidenti svantaggi in termini di peso e costo.

In alternativa, à ̈ possibile realizzare una calotta nervata. Ciò comporta che l’intradosso o l’estradosso della galleria presentino una superficie non liscia, il che rende molto difficile la ventilazione, l’illuminazione e l’applicazione di rivestimenti protettivi interni e/o dell’impermeabilizzazione esterna.

Scopo della presente invenzione à ̈ la realizzazione di un modulo strutturale per la costruzione di gallerie ad arco prefabbricate, il quale consenta di eliminare gli inconvenienti connessi con le soluzioni note.

Il suddetto scopo à ̈ raggiunto da un modulo strutturale secondo la rivendicazione 1.

Per una migliore comprensione della presente invenzione vengono descritte due forme di attuazione preferite, a titolo di esempi non limitativi e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la figura 1 Ã ̈ una sezione trasversale di una galleria prefabbricata realizzata con un modulo strutturale secondo la presente invenzione;

le figure 2, 3 e 4 sono viste rispettivamente frontale, laterale esterna e laterale interna di una spalla del modulo strutturale di figura 1;

la figura 5 à ̈ una vista prospettica di una pluralità di spalle assemblate fra loro e delle relative armature di fondazione;

la figura 6 à ̈ una vista frontale di una calotta della struttura dell’invenzione;

la figura 7 Ã ̈ una vista in pianta della calotta di figura 5;

la figura 8, la figura 9 e la figura 10 sono sezioni lungo le linee VIII-VIII, IX-IX e X-X di figura 7;

la figura 11 Ã ̈ una sezione trasversale di una galleria prefabbricata a due canne realizzata con un modulo strutturale secondo la presente invenzione; e

le figure 12 e 13 sono viste rispettivamente frontale e laterale di un piedritto centrale della galleria di figura 10.

Con riferimento alla figura 1, à ̈ indicata con 1 una galleria artificiale prefabbricata costruita a partire da una pluralità di moduli strutturali 2 ad arco uguali fra loro, ciascuno delle quali definisce una sezione della galleria stessa.

Ciascun modulo 2 comprende essenzialmente una coppia di spalle 3 laterali uguali fra loro, di forma curva, le quali sono disposte spaziate con le concavità affacciate fra loro, ed una calotta 4 a volta appoggiata sulle spalle 3.

Nelle figure da 2 a 4 Ã ̈ illustrata una spalla 3, la quale presenta sezione trasversale sostanzialmente a T. In particolare, la spalla 3 comprende una parete 5, destinata in uso a costituire una porzione di una parete laterale della galleria, ed una nervatura 6 verticale estendentesi lungo una mezzeria longitudinale esterna della parete 5.

La parete 5 Ã ̈ formata da una porzione inferiore 7 verticale piana ed una porzione superiore 8 incurvata.

La porzione inferiore 7 della parete 5 presenta, alla base, una coppia di aperture 10 trapezoidali spaziate fra loro. Tra le aperture 10 si estende, a sbalzo dalla porzione 7, un rostro 11 avente lo scopo di rendere la spalla 3 autostabile. Grazie al rostro 11 ed alla nervatura 6, la spalla 3 presenta infatti una porzione di base 12 a croce, che consente alla spalla 3 di appoggiare stabilmente su un basamento piano provvisorio 13.

Anche la nervatura 6 comprende, in prossimità della sezione di base, un’apertura 14. Le aperture 10 e 14 consentono il passaggio di tondini di armatura A (figura 5) e del calcestruzzo della fondazione F (fig. 1), realizzata in opera dopo il posizionamento delle spalle 3.

La porzione superiore 7 della parete 5 forma un’estremità superiore 15 allargata in senso trasversale e formante una sede 16 sostanzialmente ad L per l’appoggio della calotta 4. Più in particolare, la sede 16 à ̈ delimitata inferiormente da una superficie 17 orizzontale piana e lateralmente da una superficie 18 sostanzialmente verticale, nella quale sono ricavate scanalature 19 orizzontali.

Nell’estremità superiore 15 della spalla 3 sono annegati due o più tubi corrugati 20 ad asse verticale (fig. 2), i quali sono disposti a filo con la superficie 17 e definiscono rispettive sedi interne (non illustrate) per l’alloggiamento con gioco di perni 21.

Le scanalature 19 ed i perni 21 sono utilizzati per realizzare un nodo 22 di collegamento con la calotta 4, come descritto in dettaglio nel seguito.

Nelle figure da 6 a 10 à ̈ illustrata la calotta 4, la quale presenta forma curva con la concavità verso il basso ed una sezione trasversale ad I variabile. Più in particolare, la calotta 4 comprende una parete superiore 24, una parete inferiore 25 ed un setto 26 intermedio verticale estendentesi lungo la mezzeria delle pareti superiore 24 ed inferiore 25 ed integralmente collegato ad esse.

La parete superiore 24 e la parete inferiore 25 presentano tra loro una distanza massima, cui corrisponde la massima altezza del setto 26, in corrispondenza della mezzeria trasversale della calotta 4. Tali pareti 24, 25 convergono fra loro alle estremità laterali della calotta 4, ove formano rispettive porzioni di appoggio 27.

Le porzioni di appoggio 27 sono delimitate da una superficie 28 inferiore piana, e da una superficie di testa 29 sostanzialmente verticale provvista di scanalature 30 orizzontali simili a quelle della superficie 18 della sede 16 della corrispondente spalla 3.

La calotta 4 à ̈ realizzata in calcestruzzo armato. L’armatura, non illustrata per quanto concerne le parti interne al calcestruzzo, fuoriesce dalle superficie di testa 25 della calotta 4 a formare, su ciascun lato, due staffe 31 a U chiuse, disposte affiancate fra loro su un piano orizzontale comune.

Ciascuna staffa 31 definisce un’apertura 32 avente dimensioni sufficienti ad alloggiare con gioco un rispettivo perno 21 fuoriuscente verso l’alto dalla spalla 3.

La parete superiore 24 presenta bordi opposti 33, 34 asimmetrici e sagomati in modo complementare, l’uno con un risalto 35 longitudinale a filo della superficie esterna e l’altro con un recesso 36 di forma complementare. In questo modo, il bordo 33 di una calotta 4 si accoppia con il bordo 34 della calotta adiacente formando un giunto atto a consentire e compensare lievi rotazioni relative fra le calotte stesse per realizzare gallerie curve.

Il montaggio della galleria 1 avviene come segue.

Dapprima le spalle 3 vengono disposte su basamenti provvisori, situati ai lati dello scavo. Su ciascun lato, le spalle 3 vengono disposte in successione, l’una adiacente all’altra, in modo che le pareti 5 formino una parete laterale ininterrotta della galleria 1 (fig. 5).

Successivamente, vengono montate le armature della fondazione, le quali passano attraverso le aperture 10 e 14 delle spalle stesse. Una volta completata l’armatura, viene gettata la fondazione F che, per quanto precede, ingloba e rende solidali le porzioni di base 12 delle spalle 3 (fig.

1).

Infine, su ciascuna coppia di spalle 3 viene montata una calotta 4, disponendo le porzioni di appoggio 27 sulle superfici 17 delle rispettive spalle 3. Convenientemente, tra superfici 17 e le rispettive superfici 28 della calotta viene interposto uno strato 40 di materiale elastico.

Il posizionamento della calotta viene effettuato in modo che i perni 21 impegnino le aperture 32 delle rispettive staffe 31. Il gioco fra i perni 21 ed i tubi corrugati 20, nonché fra i perni 21 e le staffe 31, consente un certo disassamento dei perni stessi e, conseguentemente, una certa tolleranza di montaggio. In particolare, anche grazie all’accoppiamento fra i bordi 33 e 34 delle calotte 4, à ̈ possibile ruotarle l’una rispetto all’altra (intorno ad un asse verticale) per realizzare una galleria curva.

Quando una calotta 4 Ã ̈ montata su una coppia di spalle 3, con i perni 21 inseriti nelle staffe 31, le superfici di testa 29 della calotta 4 sono affacciate alle superfici verticali 18 delle sedi 16. Il nodo 22 di collegamento fra la calotta 4 e ciascuna delle spalle 3 viene completato mediante un getto 41 di riempimento che ingloba i perni 21, le staffe 31 ed impegna le scanalature 19 e 30, formando con esse una struttura monolitica che contribuisce alla resistenza a taglio del nodo 22.

Una volta assemblate, le calotte 4 formano anch’esse una successione ininterrotta, definente la volta della galleria, con un intradosso ed un estradosso lisci ed una struttura alleggerita ma ad elevata resistenza grazie alla sezione ad I.

L’intradosso liscio consente di applicare rivestimenti di finitura ed ottimizza la sezione della galleria ai fini della ventilazione e della luminosità interna della galleria.

L’estradosso liscio consente l’applicazione diretta di uno strato di impermeabilizzazione.

Nella figura 11 Ã ̈ illustrato un esempio di attuazione di una galleria 45 a due canne 46, 47 secondo la presente invenzione.

In questo caso il modulo strutturale 48 di base à ̈ a cinque conci: due spalle 3 identiche a quanto descritto in precedenza, definenti le pareti laterali opposte delle due canne 46, 47 della galleria, un piedritto 49 centrale definente una parete intermedia che separa le due canne, e due calotte 4 sopportate, ciascuna, da una rispettiva spalla 3 e dal piedritto 49.

Il piedritto 49 à ̈ illustrato in dettaglio nelle figure 12 e 13. Il piedritto 49 ha sezione sostanzialmente ad I definita da due pareti 50, 51 verticali parallele collegate fra loro da un’anima 52 intermedia. Il piedritto 49 à ̈ provvisto, alla base, di una coppia di rostri 53 estendentisi verso l’esterno dalle mezzerie delle pareti 50, 51, in modo da assicurare l’autostabilità del piedritto stesso.

Il piedritto 49 presenta un’estremità superiore 54 formante, sui propri lati opposti, due sedi 55 del tutto analoghe a quanto descritto in precedenza con riferimento alle sedi 16 delle spalle 3.

Il montaggio della galleria 45 à ̈ del tutto analogo a quello della galleria 1, fatto salvo l’impiego del piedritto 49 centrale e di due calotte 4 in luogo di una. In particolare, la realizzazione dei nodi à ̈ del tutto identica.

Risulta infine chiaro che alle gallerie 1, 45 descritte possono essere apportate modifiche e varianti che non escono dall’ambito di tutela definito dalle rivendicazioni.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Modulo strutturale (2; 48) per la realizzazione di gallerie (1; 45) artificiali prefabbricate ad arco, comprendente almeno una coppia di spalle (3) ed almeno una calotta (4) a volta appoggiata sulle dette spalle (3), caratterizzato dal fatto che la detta calotta (4) presenta sezione ad I e comprende una parete superiore (24) ed una parete inferiore (25) curve ed integralmente collegate tra loro da un setto (26) mediano verticale, in modo da definire, in combinazione con una pluralità di calotte identiche assemblate tra loro, una volta alleggerita con estradosso ed intradosso lisci.
2. 2. Modulo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta parete superiore (24) e la detta parete inferiore (25) convergono tra loro alle estremità della calotta (4) per formare porzioni di appoggio (27).
3. 3. Modulo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che le dette porzioni di appoggio (27) sono delimitate, ciascuna, da una parete inferiore (28) orizzontale piana e da una superficie di testa (29) sostanzialmente verticale.
4. 4. Modulo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la detta calotta (4) comprende un’armatura formante rispettive staffe (31) estendentisi a sbalzo dalle superfici di testa (29) delle dette porzioni di appoggio (27).
5. 5. Modulo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le dette spalle (3) presentano una porzione di base (12) configurata in modo da renderle autostabili.
6. 6. Modulo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la detta porzione di base (12) delle dette spalle (3) Ã ̈ provvista di almeno un rostro (11) estendentesi lateralmente.
7. 7. Modulo secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto che la detta porzione di base (12) delle dette spalle (3) presenta almeno un’apertura (10, 14) per il passaggio di un’armatura (A) di fondazione.
8. 8. Modulo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta spalla (3) definisce, ad una propria estremità superiore (15), una sede (16) per una rispettiva porzione di appoggio (27) della detta calotta (4).
9. 9. Modulo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la detta sede (16) Ã ̈ delimitata da una superficie inferiore (17) orizzontale piana sulla quale appoggia la detta superficie inferiore (28) di una rispettiva porzione di appoggio (27) della detta calotta (4), e da una superficie laterale (18) sostanzialmente verticale affacciata alla detta superficie di testa (29) della detta calotta (4).
10. 10. Modulo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che la detta superficie laterale (18) della detta sede (16) e la detta superficie di testa (29) della detta calotta (4) sono provviste di rispettive pluralità di scanalature (19; 30) orizzontali.
11. 11. Modulo secondo la rivendicazione 9 o 10, caratterizzata dal fatto di comprendere perni (21) estendentisi verticalmente dalla superficie inferiore (17) della detta sede (16) ed impegnanti rispettive dette staffe (31) della detta calotta (4).
12. 12. Modulo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detti perni (21) sono alloggiati con gioco radiale in tubi (20) inglobati nelle detta spalle (3).
13. 13. Modulo secondo una delle rivendicazioni da 9 a 12, caratterizzato dal fatto di comprendere un getto di riempimento (41) fra la detta superficie di testa (29) della detta porzione di appoggio (27) e la detta superficie laterale (18) della detta sede (16).
14. 14. Modulo secondo le rivendicazioni da 10 a 13, caratterizzato dal fatto che il detto getto di riempimento (41) ingloba i detti perni (21) e le dette staffe (31) ed impegna le dette scanalature (19; 30).
15. 15. Modulo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta parete superiore (24) della detta calotta (4) presenta rispettivi bordi (34, 35) sagomati con forma complementare, in modo tale che un bordo (34; 35) di una calotta (4) si accoppi con un bordo complementare (35; 34) della calotta (4) adiacente.
16. 16. Modulo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti per la realizzazione di una galleria (45) prefabbricata a due canne, caratterizzato dal fatto di comprendere due spalle (3) laterali, un piedritto (49) centrale ed una coppia di calotte (4) poggianti ciascuna su una rispettiva detta spalla (3) e sul detto piedritto (49).