ITPN20130046A1

ITPN20130046A1 - SEALING GASKET FOR CONCRETE IN CONCRETE

Info

Publication number: ITPN20130046A1
Application number: IT000046A
Authority: IT
Inventors: Gustavo Bomben
Original assignee: Fama S P A
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2015-02-14

Description

Caso B13-237 IT Case B13-237 IT

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: Description of the patent for industrial invention entitled:

“GUARNIZIONE DI SIGILLATURA PER CONCI IN CEMENTO ARMATO” "SEALING GASKET FOR REINFORCED CONCRETE"

5 a nome: FAMA S.p.A. 5 in the name: FAMA S.p.A.

di nazionalità iatliana, of Iiatlian nationality,

con sede in: 33080 Zoppola (Pordenone) – Via della Fossa, 6 based in: 33080 Zoppola (Pordenone) - Via della Fossa, 6

inventore: Gustavo Bomben inventor: Gustavo Bomben

depositato il: con il n.: filed on: with the number:

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SETTORE TECNICO DELL’INVENZIONE TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Il trovato riguarda le guarnizioni di sigillatura per conci in cemento armato, che sono utilizzati per il rivestimento di gallerie scavate con sistema meccanizzato, e i 15 conci nei quali sono integrate tali guarnizioni. The invention relates to sealing gaskets for reinforced concrete segments, which are used for lining tunnels dug with a mechanized system, and the 15 segments in which said gaskets are integrated.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE STATE OF THE PRIOR ART

Come è noto, i conci in cemento armato per il rivestimento delle gallerie formano, nel loro perimetro di contatto, dei giunti che devono essere sigillati per resistere alla 20 massima pressione idraulica esercitata esternamente alla galleria, ovvero internamente alla stessa nel caso di tunnel idraulici, o ad entrambe contemporaneamente. As is known, the reinforced concrete segments for lining tunnels form, in their contact perimeter, joints which must be sealed to resist the maximum hydraulic pressure exerted externally to the tunnel, or inside it in the case of hydraulic tunnels. or both at the same time.

Questo obiettivo è normalmente raggiunto con l’impiego di guarnizioni elastomeriche che vengono collocate lungo il perimetro dei conci, alloggiandole in 25 apposite sedi preformate negli stessi e chiamate “cave”. This goal is normally achieved with the use of elastomeric seals that are placed along the perimeter of the segments, housing them in 25 special pre-formed seats in them and called "hollows".

La dimensione, la geometria e la struttura delle guarnizioni sono caratteristiche fondamentali per garantire la prestazione di tenuta idraulica. The size, geometry and structure of the gaskets are fundamental characteristics to guarantee the hydraulic sealing performance.

Il rapporto fra l’altezza e la larghezza di una guarnizione è normalmente 1:2. The ratio between the height and width of a gasket is normally 1: 2.

La forma della guarnizione è realizzata in modo da assicurare il suo contatto con i 30 fianchi della cava, in modo da assorbire le forze della pressione idraulica che agiscono lateralmente garantendo la tenuta. The shape of the gasket is made in such a way as to ensure its contact with the 30 sides of the groove, in order to absorb the forces of the hydraulic pressure which act laterally, guaranteeing the seal.

Normalmente, la guarnizione presenta, in sezione trasversale, da 3 a 5 piedini aventi larghezza da 2 a 4 mm; piedini più sottili sono più instabili e influiscono negativamente sulla tenuta idraulica, mentre piedini più grossi riducono le pressioni unitarie e favoriscono perdite già a pressioni idrauliche basse. Normally, the gasket has, in cross section, from 3 to 5 feet having a width from 2 to 4 mm; Thinner feet are more unstable and negatively affect the hydraulic seal, while thicker feet reduce unit pressures and promote leaks already at low hydraulic pressures.

La forma della struttura interna di sostegno della guarnizione è costituita da fori o da menischi reticolari e controventature per assicurare una buona tenuta idraulica 5 anche in presenza di disallineamenti (offset) e divaricazioni (gap) dei giunti e per limitare le forze di reazione in compressione. The shape of the internal support structure of the gasket consists of holes or reticular menisci and bracing to ensure a good hydraulic seal 5 even in the presence of misalignments (offset) and divarications (gaps) of the joints and to limit the reaction forces in compression .

Quando si dimensiona la guarnizione, è importante tenere presente che il materiale (gomma), di cui la guarnizione è fatta, è flessibile ma non comprimibile, cioè può variare la sua forma ma non il suo volume. Uno dei parametri di verifica 10 delle guarnizioni è rappresentato dal grado di riempimento della cava in cui la guarnizione viene alloggiata. Si deve accertare che alla massima chiusura del giunto, e quindi alla massima compressione della guarnizione, quest’ultima abbia un volume inferiore allo spazio libero della cava. When sizing the gasket, it is important to keep in mind that the material (rubber) of which the gasket is made is flexible but not compressible, i.e. it can vary its shape but not its volume. One of the verification parameters 10 of the gaskets is represented by the degree of filling of the groove in which the gasket is housed. It must be ensured that at the maximum closure of the joint, and therefore at the maximum compression of the gasket, the latter has a volume lower than the free space of the groove.

Una prima soluzione nota è rappresentata da una guarnizione che “lavora” a 15 compressione. Tuttavia, questa soluzione non risulta soddisfacente poiché il materiale della guarnizione è una gomma che è costituita da un insieme di polimeri e di cariche minerali. Mentre i polimeri hanno un comportamento elastico quasi perfetto, le cariche minerali sono prive di qualsiasi elasticità. La capacità della gomma di essere deformata per compressione consente di ridurre al massimo del 20 40-50% l’altezza iniziale della guarnizione. Con questo tipo di guarnizioni, le forze di reazione a giunto chiuso sono normalmente alte e possono risultare critiche sia per le capacità meccaniche del calcestruzzo sia per quelle strutturali dei dispositivi di connessione. Esempi di questo tipo di guarnizione sono descritti nei brevetti EP 0270287, WO 91/07571, WO 99/02820, WO 2005/088075. A first known solution is represented by a gasket that "works" at 15 compression. However, this solution is not satisfactory since the gasket material is a rubber which is made up of a combination of polymers and mineral fillers. While polymers have an almost perfect elastic behavior, mineral fillers are devoid of any elasticity. The ability of the rubber to be deformed by compression allows the initial height of the gasket to be reduced by a maximum of 20 40-50%. With this type of gasket, closed joint reaction forces are normally high and can be critical both for the mechanical capabilities of the concrete and for the structural capabilities of the connection devices. Examples of this type of gasket are described in patents EP 0270287, WO 91/07571, WO 99/02820, WO 2005/088075.

25 Una seconda soluzione nota è rappresentata da una guarnizione definibile “ a setti”, che “lavora” prevalentemente a flessione. Nella deformazione di questo tipo di guarnizione, parti della stessa subiscono una compressione, mentre il corpo principale, contenente camere suddivise da setti, viene sollecitato a flessione. Come noto, in fase di flessione sono presenti componenti di compressione e componenti di 30 tensione, rispettivamente su lati opposti del medesimo elemento. Quindi, la guarnizione si deforma adattandosi meglio al carico da sopportare, e presenta una forza di reazione alla chiusura del giunto relativamente bassa. La controindicazione di questo tipo di guarnizione è rappresentata dal fatto che, avendo una curva di carico “lenta”, è necessario realizzare guarnizioni con un’altezza relativamente elevata a parità di prestazione idraulica. Un esempio di questo tipo di guarnizione è descritto nella domanda di brevetto EP 13160854 della medesima richiedente. 25 A second known solution is represented by a gasket that can be defined as "septa", which "works" mainly in bending. In the deformation of this type of gasket, parts of the same undergo compression, while the main body, containing chambers divided by septa, is stressed in bending. As is known, compression components and tension components 30 are present in the bending phase, respectively on opposite sides of the same element. Therefore, the gasket deforms, adapting itself better to the load to be supported, and has a relatively low reaction force when closing the joint. The contraindication of this type of gasket is represented by the fact that, having a "slow" load curve, it is necessary to make gaskets with a relatively high height for the same hydraulic performance. An example of this type of gasket is described in patent application EP 13160854 by the same applicant.

SINTESI DELL’INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION

Scopo principale del trovato è quello di proporre una guarnizione di sigillatura per 5 conci in cemento armato che risulti sollecitata essenzialmente a tensione, in modo da consentire una deformazione senza raggiungere il limite ammesso dal materiale della guarnizione. The main object of the invention is to propose a sealing gasket for 5 reinforced concrete segments which is essentially stressed by tension, so as to allow deformation without reaching the limit allowed by the gasket material.

Ulteriore scopo del trovato è quello di proporre una guarnizione per conci in cemento armato che fornisca una risposta migliore al rilassamento da compressione 10 e una prestazione idraulica migliore e prolungata nel tempo. A further object of the invention is to propose a gasket for reinforced concrete segments which provides a better response to relaxation from compression 10 and a better and prolonged hydraulic performance over time.

Ancora, una guarnizione secondo il trovato genera una forza di reazione da compressione a giunto chiuso che è più bassa rispetto a quelle dei giunti della tecnica anteriore, riducendo i pericoli di rotture. Furthermore, a gasket according to the invention generates a compression reaction force with a closed joint which is lower than that of the joints of the prior art, reducing the danger of breakage.

Questi ed altri scopi vengono ottenuti con una guarnizione secondo il trovato le cui 15 caratteristiche tecniche sono definite nelle rivendicazioni che concludono il presente brevetto. These and other objects are achieved with a gasket according to the invention whose technical characteristics are defined in the claims which conclude the present patent.

Caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno evidenti dalla descrizione che segue, a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui: Characteristics and advantages of the invention will become clear from the following description, by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:

20 - La figura 1 mostra in sezione una guarnizione per giunti in cemento armato di un primo stato della tecnica; 20 - Figure 1 shows in section a gasket for reinforced concrete joints of a first state of the art;

- La figura 2 mostra in sezione una guarnizione per giunti in cemento armato di un secondo stato della tecnica; Figure 2 shows in section a gasket for reinforced concrete joints of a second state of the art;

- La figura 3 mostra in sezione una guarnizione per giunti in cemento armato 25 secondo il presente trovato; Figure 3 shows in section a gasket for reinforced concrete joints 25 according to the present invention;

- La figura 4 mostra in sezione la guarnizione di Fig.3 alloggiata in un concio per giunti in cemento armato; - Figure 4 shows in section the gasket of Fig.3 housed in a segment for reinforced concrete joints;

- La figura 5 mostra un grafico in cui si mettono a confronto le prestazioni delle guarnizioni della tecnica anteriore con quella del presente trovato. Figure 5 shows a graph in which the performance of the prior art gaskets is compared with that of the present invention.

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DESCRIZIONE DETTAGLIATA DEL TROVATO DETAILED DESCRIPTION OF THE FOUND

Le figure 1 e 2 mostrano in sezione due diverse guarnizioni per giunti in cemento armato secondo lo stato della tecnica. Figures 1 and 2 show in section two different gaskets for reinforced concrete joints according to the state of the art.

La guarnizione 10 di Fig. 1 è costituita da un corpo in materiale elastomerico con una parte di base, la quale deve essere alloggiata in una corrispondente cava ricavata lungo la periferia del concio (non mostrato), e una parte sporgente all’esterno del concio. La parte di base è formata da una pluralità di piedini 12, 5 collegati fra loro da menischi 14, in modo da definire una serie di cavità aperte 16 verso l’interno della cava nel concio. La parte sporgente all’esterno del concio contiene al suo interno una pluralità di cavità chiuse 18. The gasket 10 of Fig. 1 consists of a body in elastomeric material with a base part, which must be housed in a corresponding hollow formed along the periphery of the segment (not shown), and a part protruding outside the segment . The base part is formed by a plurality of feet 12, 5 connected to each other by menisci 14, so as to define a series of open cavities 16 towards the inside of the hollow in the segment. The protruding part outside the segment contains a plurality of closed cavities 18 inside.

Quando due conci vengono portati a contatto, la guarnizione 10 lavora a compressione, in quanto le cavità chiuse 18 della parte sporgente del concio sono 10 disposte prevalentemente sull’asse dei piedini. Conseguentemente, la quantità della deformazione della guarnizione è limitata e non può superare il 40-50% della sollecitazione massima sopportabile dal materiale elastomerico. Le forze di reazione della guarnizione a giunto chiuso tendono a essere alte, e sono fortemente influenzate dalla durezza ShA del materiale. Per evitare ciò è necessario ridurre la 15 durezza del materiale elastomerico, ma così facendo si riducono le forze di reazione nei punti nevralgici di minore spessore della guarnizione. In definitiva, la tenuta idraulica del giunto viene compromessa. When two segments are brought into contact, the gasket 10 works by compression, since the closed cavities 18 of the protruding part of the segment are 10 arranged mainly on the axis of the feet. Consequently, the amount of deformation of the gasket is limited and cannot exceed 40-50% of the maximum stress that the elastomeric material can bear. The reaction forces of the closed joint seal tend to be high, and are strongly influenced by the ShA hardness of the material. To avoid this, it is necessary to reduce the hardness of the elastomeric material, but by doing so the reaction forces are reduced in the nerve points of lesser thickness of the gasket. Ultimately, the hydraulic seal of the joint is compromised.

La guarnizione 20 di Fig.2, analogamente alla guarnizione 10 di Fig.1, è costituita da un corpo in materiale elastomerico con una parte di base da ancorare in una cava 20 ricavata lungo la periferia del concio (non mostrato) e una parte sporgente all’esterno del concio. La parte di base, anche in questa forma di realizzazione, è formata da una pluralità di piedini 22, collegati fra loro da menischi 24, in modo da definire una serie di cavità 26 aperte verso l’interno della cava nel concio. Diversamente dalla forma di realizzazione di Fig. 1, la parte sporgente del corpo della guarnizione 25 presenta una serie di cavità 28 separate da setti 30, che sono normalmente disposti paralleli alla superficie esterna della guarnizione 10, e quindi ortogonali rispetto alle cavità aperte 26. Naturalmente, i setti 30 possono anche essere variamente inclinati, e comunque la guarnizione 20 viene sottoposta prevalentemente a sollecitazioni di flessione, quando è messa in esercizio. The gasket 20 of Fig.2, similarly to the gasket 10 of Fig.1, consists of a body made of elastomeric material with a base part to be anchored in a groove 20 obtained along the periphery of the segment (not shown) and a protruding part outside the segment. The base part, also in this embodiment, is formed by a plurality of feet 22, connected to each other by menisci 24, so as to define a series of cavities 26 open towards the inside of the hollow in the segment. Unlike the embodiment of Fig. 1, the protruding part of the body of the gasket 25 has a series of cavities 28 separated by partitions 30, which are normally arranged parallel to the external surface of the gasket 10, and therefore orthogonal with respect to the open cavities 26. Naturally, the baffles 30 can also be variously inclined, and in any case the gasket 20 is mainly subjected to bending stresses when it is put into service.

30 Infatti, come già detto, quando due conci vengono portati a contatto, la guarnizione 10 si deforma in modo composito; alcune parti del corpo subiscono una compressione mentre le parti che presentano i setti 30 sono sollecitate a flessione. La Fig.3 mostra in sezione una guarnizione per giunti in cemento armato secondo il presente trovato. La guarnizione 30, come le precedenti, è costituita da un corpo in materiale elastomerico con una parte di base da ancorare in una cava ricavata lungo la periferia del concio C e una parte sporgente all’esterno del concio. La parte di base, anche in questa forma di realizzazione, è formata da una pluralità di piedini 32, collegati fra loro da menischi 34, in modo da definire una serie di incavi individuali 36 5 aperti verso l’interno della cava nel concio. 30 In fact, as already said, when two segments are brought into contact, the gasket 10 deforms in a composite way; some parts of the body undergo compression while the parts having the septa 30 are stressed in bending. Fig.3 shows in section a gasket for reinforced concrete joints according to the present invention. The gasket 30, like the previous ones, consists of a body in elastomeric material with a base part to be anchored in a hollow formed along the periphery of the segment C and a protruding part outside the segment. The base part, also in this embodiment, is formed by a plurality of feet 32, connected to each other by menisci 34, so as to define a series of individual recesses 36 5 open towards the inside of the hollow in the segment.

La caratteristica principale della guarnizione secondo il presente trovato è costituita dal fatto che la deformazione sotto carico viene assorbita dalla tensione provocata da puntoni 40, opportunamente conformati, che costituiscono setti separatori delle cavità chiuse 38 all’interno del corpo della guarnizione. Ciascun 10 puntone 40 è coassiale con un corrispondente incavo individuale 36 della parte di base del corpo della guarnizione. Ciascun puntone 40 abbassandosi, per effetto della compressione che subisce la guarnizione, mette in tensione il corrispondente menisco 34. The main feature of the gasket according to the present invention is constituted by the fact that the deformation under load is absorbed by the tension caused by appropriately shaped struts 40, which form partitions separating the closed cavities 38 inside the body of the gasket. Each 10 strut 40 is coaxial with a corresponding individual recess 36 of the base portion of the gasket body. Each strut 40 by lowering, due to the compression undergone by the gasket, puts the corresponding meniscus 34 in tension.

Preferibilmente, i puntoni 40 presentano una forma “a clessidra”, se visti in 15 sezione trasversale della guarnizione. Lunghe sperimentazioni hanno dimostrato che guarnizioni aventi questa caratteristica mostrano un’ottima tendenza alla deformazione, senza sottoporre l’elastomero a stress limite, e di conseguenza forniscono una risposta migliore al rilassamento da compressione e una tenuta idraulica migliore nel tempo. Preferably, the struts 40 have an "hourglass" shape, when viewed in 15 cross section of the gasket. Long experiments have shown that gaskets with this characteristic show an excellent tendency to deformation, without subjecting the elastomer to limit stress, and consequently provide a better response to compression relaxation and a better hydraulic seal over time.

20 La guarnizione secondo il trovato genera una ridotta forza di reazione da compressione a giunto chiuso. Il calcestruzzo del concio C viene quindi sottoposto a minori sforzi, riducendo così il pericolo di rotture. 20 The gasket according to the invention generates a reduced compression reaction force with the joint closed. The concrete of the segment C is therefore subjected to less stress, thus reducing the risk of breakage.

Inoltre, la forza di reazione tende a salire linearmente, e nei gap nevralgici (4-5 mm), dove viene effettuata la verifica della tenuta idraulica del giunto in base alle 25 normative del settore, tale forza di reazione risulta sufficiente per garantire un’ottima tenuta idraulica. Furthermore, the reaction force tends to rise linearly, and in the neuralgic gaps (4-5 mm), where the hydraulic seal of the joint is checked according to the 25 regulations of the sector, this reaction force is sufficient to guarantee a excellent hydraulic seal.

La Figura 4 mostra in sezione la guarnizione di Figura 3 alloggiata in un concio per giunti in cemento armato. Figure 4 shows in section the gasket of Figure 3 housed in a segment for reinforced concrete joints.

La figura 5 mostra un grafico in cui si mettono a confronto le prestazioni delle 30 guarnizioni della tecnica anteriore con quella del presente trovato. La linea a tratto continuo (prima generazione) si riferisce a una guarnizione che lavora a compressione, mentre la linea tratteggiata (seconda generazione) si riferisce a una guarnizione che lavora a flessione. La linea in grassetto (terza generazione) corrisponde a una guarnizione secondo il trovato, che lavora principalmente a tensione. Si nota che in corrispondenza dei gap nevralgici (4-5 mm) la forza di reazione (kN/m), a giunto chiuso, nella realizzazione secondo il trovato risulta sensibilmente inferiore rispetto a quelle corrispondenti delle guarnizioni precedenti. Ciò ha una notevole influenza sui sistemi di connessione, che non richiedono 5 particolari prestazioni a vantaggio del mantenimento di gap bassi in fase di estensione dei giunti. Figure 5 shows a graph in which the performance of the 30 prior art gaskets is compared with that of the present invention. The solid line (first generation) refers to a gasket that works by compression, while the dashed line (second generation) refers to a gasket that works by bending. The bold line (third generation) corresponds to a gasket according to the invention, which works mainly on tension. It is noted that in correspondence with the neuralgic gaps (4-5 mm) the reaction force (kN / m), with the joint closed, in the embodiment according to the invention is significantly lower than the corresponding ones of the previous gaskets. This has a considerable influence on the connection systems, which do not require 5 particular performances to the advantage of maintaining low gaps in the extension phase of the joints.

Naturalmente, la forma a clessidra dei puntoni 40 viene opportunamente dimensionata in funzione delle specifiche necessità di tenuta dei conci, ai quali le guarnizioni sono applicate. Inoltre, altre forme analoghe possono essere realizzate, a 10 condizione che le rispettive guarnizioni 30 si comportino, sotto carico, nel medesimo modo, cioè deformandosi prevalentemente a tensione. Naturally, the hourglass shape of the struts 40 is suitably sized according to the specific sealing needs of the segments to which the gaskets are applied. Furthermore, other similar shapes can be made, provided that the respective gaskets 30 behave, under load, in the same way, ie deforming mainly under tension.

Da notare infine che la guarnizione secondo il presente trovato, che lavora a tensione, è mostrata come installata nella cava del concio mediante incollaggio delle superfici che vengono reciprocamente a contatto, vale a dire le superfici dei fianchi 15 della guarnizione e della cava. Tuttavia, il medesimo tipo di guarnizione può essere anche direttamente integrata nel concio, quindi evitando l’uso di collanti, a condizione che la guarnizione sia provvista di zampe di ancoraggio opportunamente sagomate e gli incavi 36 siano chiusi per impedire l’entrata della colata di cemento. Finally, it should be noted that the gasket according to the present invention, which works under tension, is shown as installed in the groove of the segment by gluing the surfaces which come into contact with each other, that is to say the surfaces of the sides 15 of the gasket and of the groove. However, the same type of gasket can also be directly integrated into the segment, thus avoiding the use of adhesives, provided that the gasket is provided with suitably shaped anchoring legs and the recesses 36 are closed to prevent the entry of the casting of concrete.

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20 p.i. Fama S.p.A. 20 p.i. Fama S.p.A.

Propria S.r.l. (Un Mandatario) Propria S.r.l. (An Authorized Representative)

Claims

Case B13-237 IT Patent claims for industrial invention entitled: "SEALING GASKET FOR REINFORCED CONCRETE" 5 in the name: FAMA S.p.A., of Italian nationality, based in: 33080 Zoppola (Pordenone) - Via della Fossa, 6 inventor: Gustavo Bomben filed on: with the number: * * * * * 10 CLAIMS 1. Sealing gasket for segments (C) in reinforced concrete, consisting of a body in elastomeric material having a base part, which is housed in a hollow formed along the periphery of the segment and which is formed by feet (32) connected between them by menisci (34) which define a series of 15 individual hollows (36), and a part protruding outside the segment and containing within it a series of closed cavities (38), characterized as closed cavities (38) of the part protruding outside the segment (C) are separated from each other by struts (40), each strut being coaxial with a corresponding individual recess (36) of the base part 20 of the gasket body.

2. Sealing gasket for reinforced concrete segments as in claim 1, characterized in that the struts (40) which separate the closed cavities (38) of the protruding part of the segment have an hourglass shape, when viewed in cross section. 25

3. Sealing gasket for reinforced concrete segments as in claim 1, characterized in that the base part of the gasket body is glued in the hollow formed along the periphery of the segment (C).

4. Sealing gasket for reinforced concrete segments as in claim 1, characterized in that the base part of the body of the gasket 30 is integrated in the segment (C). * * * * * p.i. Fama S.p.A. Propria S.r.l. (An Authorized Representative)