ITPC990011A1

ITPC990011A1 - STRUCTURAL COMPOSITE ELEMENTS, IN WOOD AND METALLIC ARMOR, FOR THE CONSTRUCTION OF MIXED STRUCTURE CONSTRUCTIONS IN WOOD AND CONCRETE

Info

Publication number: ITPC990011A1
Application number: IT1999PC000011A
Authority: IT
Inventors: Franco Laner
Original assignee: Franco Laner
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-09-29
Also published as: ITPC990011A0; IT1309610B1

Description

ELEMENTI STRUTTURALI COMPOSITI, IN LEGNO ED ARMATURA METALLICA, PER LA REALIZZAZIONE DI COSTRUZIONI A STRUTTURA MISTA IN LEGNO E CALCESTRUZZO COMPOSITE STRUCTURAL ELEMENTS, IN WOOD AND METALLIC REINFORCEMENT, FOR THE REALIZATION OF MIXED STRUCTURE BUILDINGS IN WOOD AND CONCRETE

La presente invenzione propone degli elementi strutturali compositi, in particolare elementi strutturali portanti quali travi, travetti o simili in legno con un'armatura metallica continua, fissata a secco, da utilizzare per la realizzazione di costruzioni a struttura mista in legno e calcestruzzo armato, sia per edifici di nuova realizzazione che per interventi di recupero e consolidamento, ristrutturazione ecc. The present invention proposes composite structural elements, in particular load-bearing structural elements such as beams, joists or the like in wood with a continuous metal reinforcement, fixed dry, to be used for the construction of mixed structure constructions in wood and reinforced concrete, both for newly built buildings and for recovery and consolidation interventions, renovations etc.

In particolare l’invenzione riguarda degii elementi strutturali nei quali una armatura metallica, costituita da un traliccio 0 da un tondino in acciaio sagomati, viene parzialmente inserita in una scanalatura ricavata nel legno e fissata per mezzo di una pluralità di graffe che possono essere applicate rapidamente mediante una graffatrice pneumatica o altre apparecchiatura comunemente disponibili sul mercato. In particular, the invention relates to structural elements in which a metal reinforcement, consisting of a lattice or a shaped steel rod, is partially inserted into a groove made in the wood and fixed by means of a plurality of clips which can be applied quickly. using a pneumatic stapler or other equipment commonly available on the market.

L'armatura viene poi annegata nel getto di calcestruzzo per ottenere una struttura monolitica, che presenta le caratteristiche di resistenza proprie dei calcestruzzi armati unita alle caratteristiche di pregio estetico delle costruzioni in legno. The reinforcement is then drowned in the concrete casting to obtain a monolithic structure, which has the characteristics of resistance typical of reinforced concrete combined with the aesthetic characteristics of wooden constructions.

Questo sistema di fissaggio dell’armatura agli elementi in legno permette di evitare l’uso di resina che, oltre ad avere un costo notevole, deve essere applicato in condizioni ben precise e con un dosaggio perfetto, rendendo perciò praticamente impossibile l’uso di questa tecnica direttamente in cantiene e costringendo a produrre i manufatti in stabilimento. This system of fixing the armature to the wooden elements allows to avoid the use of resin which, in addition to having a considerable cost, must be applied in precise conditions and with a perfect dosage, thus making it practically impossible to use this technique directly in the canteen and forcing to produce the products in the factory.

Questo comporta, di conseguenza, la necessità di avere a magazzino una notevole quantità di elementi di diverse misure, determina un aumento dei costi poiché con gli sfridi assieme al legno si scarta anche una certa quantità di resina e limita, di conseguenza, una gestione elastica e flessibile del magazzino. This consequently entails the need to have a considerable quantity of elements of different sizes in stock, determines an increase in costs since with the scraps together with the wood a certain amount of resin is also discarded and consequently limits an elastic management. and flexible warehouse.

Come noto nelle costruzioni civili si fa largo uso del legno, oltre che per rivestimenti ed opere di rifinitura anche per la realizzazione di strutture portanti. As is known, wood is widely used in civil constructions, as well as for coatings and finishing works also for the construction of load-bearing structures.

In epoca recente sono state sviluppate diverse tecniche che prevedono l’uso del legno in unione ad altri materiali, in particolare calcestruzzo armato, sia per la costruzione di nuovi edifici che per interventi di ristrutturazioni, recupero o restauro di costruzioni esistenti. In recent times, various techniques have been developed that involve the use of wood in conjunction with other materials, in particular reinforced concrete, both for the construction of new buildings and for renovations, recovery or restoration of existing buildings.

Se però da un lato questa tecnologia offra notevoli vantaggi, dal momento che permette di ottenere costruzioni nelle quali alla robustezza ed alla resistenza delle strutture in calcestruzzo armato si aggiunge quella del legno unita al pregio estetico dello stesso, dall'altra presentano notevoli difficoltà di realizzazione, a causa della scarsa aderenza fra calcestruzzo e legno. However, if on the one hand this technology offers considerable advantages, since it allows to obtain constructions in which the strength and resistance of the reinforced concrete structures is added to that of wood combined with the aesthetic value of the same, on the other hand they present considerable difficulties of realization. , due to the poor adhesion between concrete and wood.

Per questa ragione è invalso l’uso di applicare, agli elementi in legno, delle strutture metalliche destinate a rimanere annegate nel calestruzzo, in modo da assicurare un adeguato collegamento con il legno. For this reason, it has become common practice to apply metal structures to the wooden elements intended to remain embedded in the concrete, in order to ensure adequate connection with the wood.

In alcuni casi si ricorre ad elementi di collegamento puntuali, costituiti da singoli connettori i quali vengono piantati nel legno, lasciandone sporgere uno strato sufficiente ad assicurare un buon collegamento con il getto del calcestruzzo il quale resta incorporato. In some cases, punctual connection elements are used, consisting of individual connectors which are planted in the wood, leaving a layer protruding sufficient to ensure a good connection with the casting of the concrete which remains embedded.

Si tratta però, sempre, di un collegamento discontinuo che costringe a ricorrere ad ulteriori armature continue, di completamento, per assorbire gli sforzi di taglio ed opporsi allo scorrimento. However, it is always a discontinuous connection that forces to resort to further continuous reinforcements, of completion, to absorb the shear stresses and oppose the sliding.

Sono anche note strutture nelle quali un tondino in acciaio, sagomato, viene inserito in una scanalatura della profondità di alcuni centrimetri e ricavata nei travetti e negli elementi in legno. Structures are also known in which a shaped steel rod is inserted into a groove with a depth of a few centimeters and obtained in the joists and in the wooden elements.

L’armatura metallica viene fissata nella scanalatura per mezzo di resine. Anche questa soluzione presenta però diversi inconvenienti che consistono da un lato ne! costo elevato della resina e, dall'altro, nelle difficoltà di lavorazione della stessa. The metal armor is fixed in the groove by means of resins. However, this solution also has various drawbacks which consist on the one hand of high cost of the resin and, on the other hand, the difficulties in processing it.

La resina infatti deve essere dosata con estrema precisione ed applicata in condizioni ben precise di temperatura. Variazioni anche piccole sia nel dosaggio che nelle condizioni dell’ambiente portano a risultati insoddisfacenti e generalmente non accettabili ai fini della sicurezza delle strutture stesse. In fact, the resin must be dosed with extreme precision and applied in very precise temperature conditions. Even small variations in both dosage and environmental conditions lead to unsatisfactory and generally unacceptable results for the safety of the structures themselves.

La necessità di realizzare in stabilimento questi manufatti comporta a sua volta la necessità di avere a magazzino un gran numero di prodotti nelle diverse misure, e comporta un aumento di costi dal momento che gli sfridi e gli scarti non sono costituiti semplicemente dal legno in eccesso, ma anche da resina che, come detto sopra, ha un costo molto elevato. The need to manufacture these products in the factory implies in turn the need to have in stock a large number of products in different sizes, and involves an increase in costs since the scraps and scraps are not simply made up of excess wood, but also from resin which, as mentioned above, has a very high cost.

In questo settore si inserisce ora la presente invenzione, la quale propone degli elementi strutturali compositi, in legno e armatura metallica, nei quali uno o più tondini in acciaio sono sagomati in modo da realizzare una struttura o un traliccio di armatura che presenta dei tratti orizzontali atti ad inserirsi all'interno di una scanalatura poco profonda ricavata nel legno. Una serie di graffe ad U in acciaio o simili assicura il necessario vincolo fra l’armatura in acciaio ed il legno, con la parte sagomata dell’armatura che sporge dall’elemento e può essere incorporata nel getto di calcestruzzo per andare a realizzare la necessaria armatura al taglio. The present invention now fits into this sector, which proposes composite structural elements, in wood and metal reinforcement, in which one or more steel rods are shaped in such a way as to create a structure or a reinforcement trellis that has horizontal sections suitable to fit inside a shallow groove made in the wood. A series of steel or similar U-clips ensures the necessary bond between the steel reinforcement and the wood, with the shaped part of the reinforcement protruding from the element and can be incorporated into the concrete casting to achieve the necessary shear armor.

La presente invenzione sarà ora descritta dettagliatamente, a titolo di esempio non limitativo, con riferimento alle figure allegate in cui: The present invention will now be described in detail, by way of non-limiting example, with reference to the attached figures in which:

• la figura 1 è la vista prospettica, parziale, di un elemento strutturale composito secondo l’invenzione; • Figure 1 is the partial perspective view of a composite structural element according to the invention;

• la figura 2 illustra la vista prospettica dello stesso elemento con un'armatura del tipo a traliccio; Figure 2 illustrates the perspective view of the same element with a lattice-like reinforcement;

• la figura 3 è una sezione lungo il piano A-A di figura 2; Figure 3 is a section along the plane A-A of figure 2;

• la figura 4 è la vista prospettica, schematica, di un tratto di soletta realizzata con il metodo ed i manufatti secondo l’invenzione. • Figure 4 is the perspective view, schematic, of a section of the slab made with the method and the artifacts according to the invention.

Con riferimento alla figura 1, con il numero 1 si indica un elemento portante in legno il quale può essere ad esempio un travetto o simili, al quale è applicata un’armatura metallica indicata nel suo complesso con 2. Il travetto 1 può essere sia in legno massiccio che in legno lamellare, come nel caso di figura 3, vale a dire costituito da una serie di strati di legno sovrapposti ed incollati, con eventuale interposizione di strati in fibre ad elevato modulo di elasticità quali, ad esempio, fibre di vetro o fibre di carbonio, in grado di conferire una maggiore rigidezza e resistenza all’elemento in legno. With reference to Figure 1, the number 1 indicates a wooden load-bearing element which can be, for example, a joist or the like, to which a metal reinforcement is applied, indicated as a whole with 2. The joist 1 can be either in solid wood and laminated wood, as in the case of figure 3, i.e. consisting of a series of overlapping and glued layers of wood, with possible interposition of fiber layers with a high modulus of elasticity such as, for example, glass fibers or carbon fibers, able to give greater stiffness and resistance to the wooden element.

Conformemente con l'invenzione, nel corpo dell’elemento 1 è ricavata una scanalatura 3 di profondità limitata, tale comunque da non intaccare lo strato in fibre in caso di travetti in legno lamellare. In accordance with the invention, a groove 3 of limited depth is formed in the body of the element 1, which in any case does not affect the fiber layer in the case of glulam joists.

Preferibilmente le dimensioni della scanalatura sono sostanzialmente corrispondenti alle dimensioni dell'elemento di armatura 2 destinato ad essere inserito in quest’ultima. Preferably the dimensions of the groove substantially correspond to the dimensions of the armature element 2 intended to be inserted in the latter.

L’elemento di armatura può essere costituito da un semplice tondino sagomato, in acciaio liscio, oppure nervato, oppure da una struttura a traliccio come nel caso esemplificato in figura 2. The reinforcement element can consist of a simple shaped rod, in smooth or ribbed steel, or a lattice structure as in the case exemplified in Figure 2.

L’armatura 2 è sagomata in modo da sagomare una serie di tratti allineati, 4, destinati ad inserirsi nella scanalatura 3 ed una serie di tratti inclinati 5, sagomati in modo da realizzare un’armatura al taglio in grado di opporsi allo scorrimento. The armature 2 is shaped so as to shape a series of aligned sections, 4, intended to fit into the groove 3 and a series of inclined sections 5, shaped so as to create a shear armature capable of opposing sliding.

Conformemente con un aspetto dell'invenzione, i ferri di armatura 2 vengono fissati nella sede per mezzo di una pluralità di graffe in acciaio o simili indicate con il numero 7. According to an aspect of the invention, the reinforcing rods 2 are fixed in the seat by means of a plurality of steel clips or the like indicated with the number 7.

Queste graffe, ad esempio conformate ad U, sono realizzate in modo da poter essere applicate mediante una graffatrice pneumatica, hanno una lunghezza pari a 5-10 volte il diametro del ferro, e possono essere zigrinate oppure rivestite in resina o altro materiale in grado di migliorare ulteriormente l'aderenza con il legno. These staples, for example U-shaped, are made in such a way that they can be applied by means of a pneumatic stapler, have a length equal to 5-10 times the diameter of the iron, and can be knurled or coated with resin or other material capable of further improve adhesion with wood.

Il metodo secondo l’invenzione prevede le seguenti fasi: The method according to the invention involves the following steps:

si ricava, nell’elemento strutturale portante in legno, una scanalatura delle dimensioni sostanzialmente pari al diametro dell’armatura da inserire; si preparano a parte i ferri di armatura opportunamente sagomati che comprendono una pluralità di tratti rettilinei, allineati, destinati ad inserirsi in detta scanalatura; a groove of dimensions substantially equal to the diameter of the reinforcement to be inserted is obtained in the supporting wooden structural element; suitably shaped reinforcing rods are prepared separately, comprising a plurality of rectilinear, aligned portions intended to be inserted into said groove;

si fissano a secco dette armature nel legno, mediante una pluralità di elementi di fissaggio e aggancio costituiti, ad esempio, da graffe o simili. Questo sistema permette di ottenere numerosi vantaggi fra cui in particolare: said reinforcements are fixed dry in the wood, by means of a plurality of fastening and hooking elements constituted, for example, by clips or the like. This system allows to obtain numerous advantages including in particular:

la possibilità di applicare il traliccio in cantiere, poiché non si è più legati alle procedure di fissaggio mediante resine epossidiche; the possibility of applying the trellis on site, since one is no longer tied to the fixing procedures using epoxy resins;

si aumenta notevolmente la velocità di aggraffaggio; the crimping speed is considerably increased;

è sufficiente una scanalatura poco profonda che non costringe a tagliare, nel caso di elementi strutturali in legno lamellare, gli strati con le fibre di rinforzo e si riducono, di conseguenza, anche i tempi e quindi i costi di lavorazione; a shallow groove is sufficient which, in the case of structural elements in laminated wood, does not force the layers with the reinforcing fibers to be cut and consequently also the times and therefore the processing costs are reduced;

si elimina il costo della resina; the cost of the resin is eliminated;

si ha la possibilità di stoccaggio del solo legno e non solo dell'intero travetto con il traliccio incollato, ottenendo di conseguenza anche una maggiore flessibilità nella gestione del magazzino; there is the possibility of storing only the wood and not only the entire joist with the glued lattice, consequently also obtaining greater flexibility in warehouse management;

si riduce il costo degli scarti, che sono limitati a sfridi in legno senza resina; the cost of waste is reduced, which is limited to resin-free wood scraps;

si ottiene una maggiore velocità di esecuzione. you get a higher speed of execution.

Un esperto del settore potrà poi prevedere diverse modifiche e varianti, che dovranno però ritenersi tutte comprese nell’ambito del presente trovato. An expert in the field can then provide for various modifications and variations, which must however be considered all included within the scope of the present invention.

Claims

CLAIMS 1) Composite structural elements, in wood and metal reinforcement, for the construction of mixed structure constructions in wood and concrete, characterized by the fact of providing a wooden load-bearing element with a metal reinforcement fixed by means of a plurality of dry-applied connectors.

2) Structural elements according to the claim, characterized by the fact that said reinforcement elements comprise a plurality of rectilinear, aligned sections, suitable to be inserted in a groove provided in the wooden bearing element, the fixing of said reinforcement element being carried out by means of of a plurality of staples applied in correspondence with said aligned rectilinear portions of said reinforcement.

3) Structural elements according to claim 2, characterized in that said groove has a depth substantially equal to the diameter of the rod which constitutes the reinforcement.

4) Structural elements according to the previous claims, characterized by the fact that said reinforcement consists of a lattice that has two or more series of straight, aligned sections, each one that can be inserted in a corresponding groove made in the wooden element.

5) Structural elements according to each of the preceding claims, characterized by the fact that said staples are coated with a material designed to improve their adhesion to the wood.

6) Method for the realization of composite structural elements in wood and metal reinforcement characterized by the fact of providing for the following phases: ● realization, in a wooden load-bearing element, of a longitudinal groove with dimensions substantially equal to the diameter of the rods that make up the metal armor; • separate shaping of one or more metal rods intended to create a shear reinforcement and which has a series of straight, aligned sections; Inserting said aligned straight sections of said reinforcement in said groove; • fixing of said reinforcement by applying a plurality of staples in correspondence of said aligned rectilinear portions.

7) Structural elements in wood with metal reinforcement, for the construction of mixed structure constructions in wood and concrete, as described and illustrated.