ITPD20120078A1 - Vite autoforante per il collegamento di almeno due elementi - Google Patents

Description

VITE AUTOFORANTE PER IL COLLEGAMENTO DI ALMENO DUE ELEMENTI

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto una vite autoforante per il collegamento di almeno due elementi.

Tale vite autoforante à ̈ particolarmente adatta per applicazioni legno-metallo, legno – metallo – legno, legno – metallo – metallo, legno – metallo – muratura, legno – metallo - plastica, e altre simili.

Nel settore delle costruzioni interamente in legno, o miste legno – calcestruzzo, à ̈ frequente l’utilizzo di strutture in cui si presentano elementi colonnari, cosiddetti componenti primari, predisposti con staffe a T il cui piatto centrale a sbalzo à ̈ atto ad essere accoppiato con la porzione di testa di un trave ligneo, o di un pannello ligneo, cosiddetti componenti secondari, su cui à ̈ definita una corrispondente sede per detto piatto centrale a sbalzo.

Nel componente secondario in legno la sede per il piatto a sbalzo à ̈ data sostanzialmente da un canale, o da una tasca, realizzata ad esempio per fresatura, di profondità tale da ospitare l'intero piatto a sbalzo; tale sede à ̈ realizzata in corrispondenza del centro della larghezza del componente secondario al fine di evitare carichi eccentrici.

Come schematizzato nella figura 1, esemplificativa della tecnica nota, per vincolare la staffa A, già fissata al componente primario B, alla testa C del trave ligneo D vengono tradizionalmente utilizzati spinotti lisci E, o bulloni, o barre filettate, atti ad essere infilati orizzontalmente in corrispondenti primi fori F preventivamente realizzati nelle due sezioni G e H della testa C del trave D, ed in corrispondenti secondi fori L realizzati sul piatto metallico a sbalzo intermedio M, ove le due sezioni G e H sono determinate dall'interposta sede N per il piatto a sbalzo M.

Le normative tecniche vigenti per le costruzioni in legno prescrivono un diametro di foratura nel legno il più possibile pari al diametro del gambo liscio dello spinotto, mentre per il foro sul piatto metallico a sbalzo à ̈ accettata una tolleranza massima di 1 mm tra diametro del foro e diametro del gambo dello spinotto.

Le medesime normative indicano come diametro minimo per applicazioni strutturali un diametro à ̃ 6,0 mm per la parte liscia del gambo e un tipo di acciaio di qualità S235.

Tali sistemi di fissaggio a spinotti e prefori hanno il vantaggio di avere un costo di acquisto e realizzazione relativamente basso, però presentano lo svantaggio di avere la necessità di effettuare il preforo, sia nel legno che nel metallo del piatto a sbalzo.

Viste le rilevanti dimensioni dei componenti primari e secondari in gioco e le tolleranze delle costruzioni edili, per praticità questi fori vengono quasi sempre effettuati in cantiere, ambiente in cui à ̈ praticamente impossibile utilizzare macchinari a controllo numerico che possano garantire la perfetta perpendicolarità del foro rispetto al piatto a sbalzo.

Il risultato à ̈ che spesso gli spinotti vengono montati con una inclinazione non da progetto, con conseguenti problemi di eccentricità di carichi e sollecitazioni in generale.

Sono ad oggi presenti sul mercato spinotti che consentono di evitare l’operazione di preforo. Tali spinotti sono dati da un gambo liscio recante, ad una estremità, un intaglio in cui à ̈ incastrata e/o saldata una speciale lama in acciaio ad alta resistenza atta a forare sia il legno che il piatto metallico a sbalzo.

La lama dello spinotto à ̈ fatta in modo da creare un foro della stessa dimensione del diametro del gambo liscio.

In corrispondenza dell'estremità del gambo opposta rispetto alla lama, à ̈ presente un tratto di filettatura che ha la sola funzione di non far spostare lo spinotto in direzione assiale all'interno del foro nel legno.

Tali spinotti, pur diffusi, presentano grossi inconvenienti legati alla connessione tra il gambo e la lama tagliente; infatti, a causa del calore generato dall’azione di taglio, degli sforzi torcenti trasmessi tra gambo e lama, e della pressione causata dall’accumulo del truciolo derivante dal processo di foratura, accade sovente che la lama si stacchi dal gambo.

Ciò comporta la disagevole sostituzione dello spinotto rotto con un altro integro per finire il lavoro, con l’aggravio di dover tirare fuori dal foro in realizzazione la lama distaccatasi dal gambo.

Tale problema può incidere per per una percentuale tra il 10% ed il 15% dei pezzi, ma aumenta sensibilmente se la direzione di inserimento degli non à ̈ perpendicolare al piatto metallico a sbalzo, oppure all’aumentare della qualità del metallo del piatto a sbalzo stesso.

Un altro inconveniente degli spinotti di tipo noto à ̈ relativo alle eventuali applicazioni in strutture che possono essere soggette ad incendi. Infatti, per l’azione del fuoco la sezione del componente secondario di legno, ad esempio un trave, si riduce abbastanza velocemente, ed il tratto di filetto dello spinotto con lama di perforazione innestata à ̈ posizionato in prossimità dello strato esterno del trave in legno, in quanto vicino alla testa dello stesso spinotto.

Tale tratto di filetto, la cui funzione à ̈ quella di impedire lo spostamento assiale dello stesso spinotto nei fori in cui à ̈ infilato, perde la sua efficacia nel legno carbonizzato, con conseguente rischio di sfilamento proprio nel momento più critico per la struttura che sta andando a fuoco. Un altro inconveniente degli spinotti di tipo noto, à ̈ che essi non determinano un serraggio stabile della testa della trave in legno al piatto metallico a sbalzo; infatti tra il piatto a sbalzo e le facce interne della sua sede nella testa del trave vi à ̈ un gioco che gli spinotti noti non annullano, dal momento che il tratto filettato sotto testa aggrappa solo sullo strato esterno e quindi non si stabilisce un collegamento in direzione dell'asse dello spinotto tra lo strato di legno della testa del trave e lo strato metallico del piatto a sbalzo della staffa.

Sono anche note in commercio viti dotate di una punta autoforante per la foratura del metallo realizzata mediante stampaggio, e di una filettatura sviluppantesi per più di metà del gambo, che inizia subito dopo la punta autoforante.

Tale filettatura consente il fissaggio della vite ad uno strato metallico sottostante ad un primo strato di un altro materiale, ad esempio legno.

Una simile vite non à ̈ adatta ad essere impiegata per il fissaggio di componenti secondari in legno al piatto metallico a sbalzo di una staffa fissata ad un componente primario come sopra descritto e rappresentato in figura 1, a causa della presenza della filettatura per più di metà della lunghezza della vite, per due motivi di seguito enunciati. Un primo motivo à ̈ dato dal fatto che la velocità di foratura/penetrazione nel metallo da parte della punta à ̈ decisamente inferiore rispetto alla velocità di inserimento della filettatura, e ciò comporta che, nel momento in cui la punta della vite, dopo aver attraversato la prima sezione della testa della trave lignea, inizia a forare il piatto metallico, il filetto macina il legno intorno alla filettatura e rovina il foro nel legno accrescendone eccessivamente il diametro effettivo.

Un secondo motivo à ̈ dato dal fatto che in tali viti di tipo noto, il diametro effettivo della punta autoforante à ̈ minore rispetto al diametro esterno del tratto filettato, in modo che il filetto possa maschiare il foro nel piatto metallico.

Ciò comporta però una differenza tra il diametro effettivo del foro nel piatto metallico e diametro interno della filettatura della vite (diametro efficace) che eccede il differenziale massimo previsto dalla normativa tecnica per le costruzioni in legno, ovvero 1 mm.

Inoltre, tali viti note sono tipicamente realizzate o di lunghezza ridotta, o con diametro di molto inferiori ai minimi previsti dalla normativa per il calcolo e la verifica delle strutture in legno, per il motivo che queste viti non presentano specifici sistemi per lo scarico del truciolo derivante dalla foratura del legno e/o del metallo.

Il compito del presente trovato à ̈ quello di realizzare una vite autoforante per il collegamento di almeno due elementi, capace di ovviare ai citati inconvenienti della tecnica nota.

Nell'ambito di tale compito, uno scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto una vite capace di assicurare il serraggio uno sull'altro di due elementi spessi, operando al contempo una corretta ed efficace perforazione di tutti gli spessori interessati.

Un altro scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto una vite autoforante la cui punta sia più resistente ed efficace rispetto alle punte degli spinotti di tipo noto.

Un ulteriore scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto una vite autoforante capace di restare in posizione anche in caso di incendio di una struttura in legno in cui à ̈ montata.

Ancora uno scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto una vite autoforante capace di vincolare stabilmente una testa di trave ligneo con una corrispondente staffa metallica anche nella direzione dell'asse della vite stessa.

Un altro scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto una vite autoforante capace di vincolare reciprocamente due parti di spessore importante. Non ultimo scopo del trovato à ̈ quello di realizzare una vite autoforante per il collegamento di almeno due elementi, realizzabile con impianti e tecnologie note.

Questo compito, nonchà ̈ questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da una vite autoforante per il collegamento di almeno due elementi, caratterizzata dal fatto di comprendere un gambo, cilindrico, dal quale si sviluppano, in corpo unico con esso, ad una prima estremità una punta per la perforazione di tutti gli elementi preposti ad essere interessati da detta vite autoforante, all'opposta seconda estremità una testa di fine corsa, nella zona intermedia di detto gambo essendo presente almeno un tratto filettato di autoavvitamento ad un corrispondente foro definito su di un elemento interno di detti almeno due elementi, detto gambo essendo posto in trazione tra detta testa e detto tratto filettato.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di tre forme di esecuzione preferita, ma non esclusive, della vite autoforante secondo il trovato, illustrate, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 illustra una vista prospettica di un sistema di fissaggio tra un trave ligneo e una staffa metallica secondo la tecnica nota;

- la figura 2 rappresenta una vista laterale schematica di una vite autoforante secondo il trovato in una sua prima applicazione;

- la figura 3 rappresenta una vista laterale di una vite autoforante secondo il trovato in una sua prima forma realizzativa;

- la figura 4 rappresenta una vista laterale schematica di una vite autoforante secondo il trovato in una sua seconda applicazione;

- la figura 5 rappresenta una vista laterale schematica di una vite autoforante secondo il trovato in una sua terza applicazione;

- la figura 6 rappresenta una vite autoforante secondo il trovato in una sua seconda forma realizzativa;

- la figura 7 rappresenta una vite autoforante secondo il trovato in una sua terza forma realizzativa.

Con riferimento alle figure citate una vite autoforante secondo il trovato à ̈ indicata nel suo complesso con il numero 10.

Tale vite autoforante 10 Ã ̈ esemplificata in figura 2 applicata per il collegamento di un elemento in legno 11 ed un elemento metallico 12, ad esempio acciaio, ove l'elemento di legno 11, assieme all'opposto eguale elemento 11a, sono da intendersi parti di una testa di un trave ligneo T, mentre l'elemento in materiale metallico 12 Ã ̈ un piatto metallico a sbalzo P di una staffa di supporto, infilato con gioco in una sede S definita sulla testa lignea T.

La vite autoforante 10 comprende un gambo 13, cilindrico, dal quale si sviluppano, in corpo unico con esso, ad una prima estremità una punta 14 per la perforazione degli elementi di legno 11 e di metallo 12, e all'opposta seconda estremità una testa di fine corsa 15.

Nella prima forma realizzativa della vite autoforante secondo il trovato 10, nella zona intermedia 16 del gambo 13 Ã ̈ presente un tratto filettato 17 di autoavvitamento ad un corrispondente foro 18 definito sull'elemento interno 12, ovvero lo strato metallico.

Il gambo 13 risulta così posto in trazione tra detta testa 15 e detto tratto filettato 17, e l'elemento di legno 11 viene premuto tra la testa 15 e l'elemento interno metallico 12; in tal modo si realizza un fissaggio stabile tra la testa lignea T e il piatto metallico P, con annullamento del gioco tra gli stessi elementi di legno 11 e di metallo 12.

Ciò comporta che il trave T non si sposti nella direzione dell'asse della vite autoforante 10, ove spostamenti e vibrazioni sarebbero possibili per la presenza di tolleranze di lavorazione ad esempio sulla sede S per il piatto P, spostamenti e vibrazioni che sono invece possibili con l'impiego degli spinotti di tipo noto.

In tale forma realizzativa qui descritta, la punta 14 à ̈ atta a perforare materiali metallici, ma à ̈ da intendersi realizzabile per la perforazione anche di altri materiali a seconda dell'utilizzo che si vuole fare della vite autoforante secondo il trovato.

La punta 14 presenta un diametro esterno D1 maggiore del diametro esterno D2 di detto gambo 13.

Per le normative vigenti, la differenza tra detto diametro esterno D1 di detta punta 14 e detto diametro esterno D2 di detto gambo 13 Ã ̈ non superiore ad 1 millimetro.

Il tratto filettato 17 presenta diametro esterno D3 superiore rispetto al diametro D4 del foro 18 creato dalla punta 14, così da essere assicurato l'autoavvitamento dello stesso tratto filettato 17 al foro 18.

Nella prima forma realizzativa della vite autoforante 10 Ã ̈ presente un solo tratto filettato 17.

La vite autoforante 10 Ã ̈ rappresentata applicata anche per impieghi alternativi , come da figure 4 e 5.

In figura 4 la vite autoforante 10 Ã ̈ applicata per fissare un pannello di rivestimento PR ad un muro MU per interposizione di un profilo metallico PM, ad esempio per la definizione di un cappotto ventilato o di una facciata ventilata.

Il tratto filetto 17 Ã ̈ mostrato collegare direttamente il profilo metallico PM al muro MU, mentre la testa 15 trattiene il pannello di rivestimento PR contro il profilo metallico PM.

Nell'esempio applicativo di figura 5, il pannello di rivestimento PR1 Ã ̈ di spessore maggiore rispetto al pannello PR di figura 4, e anche il profilo metallico PM! Ã ̈ di sezione maggiore nella direzione dell'asse della vite 10 rispetto al profilo metallico PM di figura 4; in tale esempio il tratto filettato 17 opera a vincolare il profilo metallico PM1 al pannello di rivestimento PR1.

In una sua seconda forma realizzativa, rappresentata in figura 6, la vite autoforante 110 presentare due tratti filettati 117, 117a tra loro distanziati, ciascuno per un corrispondente foro 118, 118a di un corrispondente strato metallico interno 112 e 112a.

Tale forma realizzativa ben si presta per le soluzioni di vincolo tra una testa lignea di un trave T con una staffa metallica recante due piatti metallici a sbalzo P e P1, preposti ad essere infilati in corrispondenti sedi S e S1 definite sulla testa del trave T.

La testa 15 Ã ̈ svasata.

Alternativamente, la testa 215 presenta sottotesta piatto 220, come da terza forma realizzativa della vite autoforante, indicata in figura 7 con il numero 210.

Si à ̈ in pratica constatato come il trovato raggiunga il compito e gli scopi preposti.

In particolare, la testa 15 ed il tratto filettato 17 determinano una certa pressione tra il primo elemento 11, in legno, ed il secondo elemento 12, in materiale metallico.

Ciò limita i possibili spostamenti e/o le vibrazioni ad esempio di una trave lignea rispetto ad una staffa metallica, dovuti alla presenza di tolleranze di lavorazione delle parti preposte ad accoppiarsi.

Una simile vite autoforante 10 secondo il trovato, applicata per il fissaggio di una testa di un trave ligneo ad una staffa metallica di supporto, lavora sia in taglio che in trazione, determinando una resistenza e una rigidezza della connessione molto maggiori rispetto all'impiego degli spinotti noti.

In più, come sopra accennato, la vite autoforante secondo il trovato 10 si rivela sorprendentemente una soluzione ottimale anche per applicazioni in cui la parte metallica abbia spessori elevati o sia costituita da un profilo cavo, per esempio nella costruzione delle facciate architettoniche con listelli in legno a vista.

Infatti, i più diffusi sistemi costruttivi per facciate a listelli lignei si basano sulla realizzazione di una sotto struttura portante metallica, con profili aperti tipo “Ω†o “U†o con profili scatolati, come esemplificati nelle figure 4 e 5, che viene fissata alla muratura esterna, e di seguito vengono fissati gli elementi in legno esterni mediante bulloni, o spine metalliche lisce o rugose, passanti o saldate alla sottostruttura portante metallica; in quest’ultimo caso ovviamente il legno deve essere opportunamente preforato per evitare crepe o fessurazioni.

Sono oggi anche impiegate viti con punta auto perforante da metallo, ma tali viti, anche se specifiche per fissaggi legno – metallo, presentano diametri e lunghezze non sufficienti in caso di utilizzo di sezioni del legno particolarmente importanti o nel caso di sforzi elevati.

La limitazione nelle lunghezze comporta che tali viti si ancorino solo sulla parte del profilo metallico più vicina al legno, soluzione che può risultare non sufficiente e si può verificare un allentamento e una flessione del fissaggio, sia per il peso del legno sia per gli sforzi di lungo periodo.

La soluzione per evitare tale problematica à ̈ di avere una vite a gambo lungo, cosicchà ̈ la vite possa ancorarsi non solo alla parte di profilo metallico adiacente al legno, ma anche alla parte di profilo metallico adiacente alla muratura, o direttamente alla muratura.

Una simile vite non può però presentare una filettatura su tutta la lunghezza del suo gambo, perché nel momento in cui la punta autoforante inizia a forare la parte di profilo metallico adiacente alla muratura, o la muratura stessa nel caso di profili aperti, la filettatura risulta all’interno della parte di profilo adiacente al legno, e la tensione creata porta o alla rottura della vite o alla distruzione del profilo metallico.

La vite autoforante 10 secondo il trovato presenta invece, vantaggiosamente, il sopra descritto tratto filettato centrale che consente di avere il fissaggio determinato dallo stesso tratto filettato 17 o tra la parte di profilo metallico adiacente al legno ed il legno stesso, o sulla parte di profilo metallico adiacente alla muratura e la muratura stessa, in modo che nà ̈ il gambo della vite nà ̈ il profilo metallico sono sottoposti ad indebite tensioni, ed al contempo con la punta della vite si crea un secondo punto di appoggio e di vincolo che contribuisce a limitare la flessione od il cedimento progressivo del fissaggio.

Quindi, con il trovato si à ̈ messa a punto una vite capace di assicurare il serraggio uno sull'altro di due elementi spessi, operando al contempo una corretta ed efficace perforazione di tutti gli spessori interessati.

In più con il trovato si à ̈ messa a punto una vite autoforante la cui punta à ̈ più resistente ed efficace rispetto alle punte degli spinotti di tipo noto, grazie al fatto di essere in corpo unico con gambo e testa della vite stessa.

Ulteriormente, con il trovato si à ̈ messa a punto una vite autoforante capace di restare in posizione anche in caso di incendio di una struttura in legno in cui à ̈ montata, grazie al tratto filettato nella zona centrale atto ad autoavvitarsi al piatto a sbalzo centrale, metallico, e non alla testa lignea della trave in un accoppiamento tra una staffa metallica portante e una testa di trave nel caso di costruzioni in solo legno o miste legno calcestruzzo o legno metallo.

Inoltre, con il trovato si à ̈ messa a punto una vite autoforante capace di vincolare stabilmente una testa di trave ligneo con una corrispondente staffa metallica anche nella direzione dell'asse della vite stessa.

Non ultimo, con il trovato si à ̈ messa a punto una vite autoforante per il collegamento di almeno due strati di materiali diversi, realizzabile con impianti e tecnologie note.

Il trovato, così concepito, à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.

Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni sono stati apposti al solo scopo di aumentare l'intelligibilità delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull'interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1) Vite autoforante (10) per il collegamento di almeno due elementi (11, 12), caratterizzata dal fatto di comprendere un gambo (13), cilindrico, dal quale si sviluppano, in corpo unico con esso, ad una prima estremità una punta (14) per la perforazione di tutti gli elementi (11, 12) preposti ad essere interessati da detta vite autoforante (10), all'opposta seconda estremità una testa di fine corsa (15), nella zona intermedia (16) di detto gambo (13) essendo presente almeno un tratto filettato (17) di autoavvitamento ad un corrispondente foro (18) definito su di un elemento interno (12) di detti almeno due elementi (11, 12), detto gambo (13) essendo posto in trazione tra detta testa (15) e detto tratto filettato (17).
2. 2) Vite autoforante come alla rivendicazione 1, che si caratterizza per il fatto che detta punta (14) Ã ̈ atta a perforare materiali metallici, o altri materiali edili.
3. 3) Vite autoforante secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detta punta (14) presenta un diametro esterno (D1) maggiore del diametro esterno (D2) di detto gambo (13).
4. 4) Vite autoforante secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che la differenza tra detto diametro esterno (D1) di detta punta (14) e detto diametro esterno (D2) di detto gambo (13) Ã ̈ non superiore ad 1 millimetro.
5. 5) Vite autoforante secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto almeno un tratto filettato (17) presenta diametro esterno (D3) superiore rispetto al diametro (D4) del foro (18) creato dalla punta (14).
6. 6) Vite autoforante secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto di presentare un solo tratto filettato (17).
7. 7) Vite autoforante secondo le rivendicazioni da 1 a 5, che si caratterizza per il fatto di presentare due tratti filettati (117, 117a) tra loro distanziati, ciascuno per un corrispondente foro (118, 118a) di un corrispondente spessore metallico.
8. 8) Vite autoforante secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta testa (15) Ã ̈ svasata.
9. 9) Vite autoforante secondo le rivendicazioni da 1 a 7, che si caratterizza per il fatto che detta testa (215) presenta sottotesta piatto (220).