ITTO970716A1 - Terminale per la realizzazione di giunti in travi di legno e metodo per l'ottenimento di detti giunti. - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale avente per titolo: "Terminale per la realizzazione di giunti in travi di legno e metodo per l'ottenimento di detti giunti "

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un terminale per la realizzazione di giunti in travi di legno ed il metodo per l'ottenimento di detti giunti.

Più particolarmente l'invenzione concerne un terminale metallico per la realizzazione di giunti in travi di legno atte alla realizzazione di strutture reticolari tridimensionali ed il metodo per realizzare detti giunti.

Per la costruzione di strutture reticolari tridimensionali per la copertura di edifici di vario genere, quali palestre, sale per conferenze, sale per . esposizioni, piscine, ecc.. vengono generalmente utilizzate travi in acciaio unite fra loro mediante saldature effettuate in loco durante il montaggio.

Parallelamente a tale tipo di costruzione, si sta affermando da gualche anno l'impiego del legno, in forma di travi lamellari, per la copertura di superfici ed edifici di rilievo architettonico, in cui viene data particolare importanza al fattore estetico.

Un problema relativo alla costruzione delle strutture reticolari in legno deriva dalla difficoltà di unire saldamente le travi fra di loro mediante opportuni giunti che ne consentano l'orientamento reciproco nello spazio.

Per risolvere il problema di come ottenere giunti in travi di legno atte alla realizzazione di strutture reticolari tridimensionali sono state proposte nel corso degli anni diverse soluzioni.

Secondo una prima soluzione è previsto il fissaggio, mediante perni o bulloni, alle estremità della trave, di piastre metalliche per il collegamento di una trave con 1'altra.

Secondo questa soluzione la trave risulta pertanto serrata fra le piastre metalliche.

Alternativamente, il giunto viene ottenuto inserendo le piastre entro fenditure realizzate all'estremità della trave e serrando con bulloni d'acciaio..

Con quest'ultimo metodo è stata realizzata in Giappone la copertura della palestra di Oguni sul monte Aso nel 1988.

In una seconda soluzione, è previsto l'utilizzo di terminali tubolari metallici inseriti in un foro assiale praticato alle estremità della trave.

Detti terminali tubolari metallici presentano inoltre, all'estremità che si trova all'esterno della trave, mezzi atti a consentire l'unione di una trave con l'altra direttamente o tramite un elemento poligonale, detto nodo, atto ad accogliere una pluralità di detti terminali .

Il fissaggio di detti terminali tubolari metallici nelle travi di legno viene generalmente ottenuto mediante una pluralità di perni radiali passanti attraverso la parete della trave e del terminale tubolare .

Un inconveniente derivante dall'utilizzo dei metodi descritti in cui è previsto l'utilizzo di perni o; bulloni, deriva dall'indebolimento della struttura fibrosa del legno della trave dovuta alla presenza o dei bulloni d'acciaio o dei perni radiali.

Infatti, le travi sono realizzate in modo da presentare le fibre naturali del legno poste parallelamente all'asse longitudinale della trave al fine di sfruttarne la resistenza nel senso della trazione e della flessione.

I bulloni trasversali di fissaggio delle piastre tèndono, quando la struttura è sottoposta a.sforzo, ad allontanare le fibre del legno con-la conseguenza di una ridotta resistenza del collegamento, e quindi con la necessità di utilizzare bulloni e travi di grandi dimensioni con aggravio del peso e dei costi.

Non ultimo inconveniente rappresentato da questi metodi è dovuto ai tempi elevati di realizzazione, a causa della necessità di praticare fori radiali e di collocare opportuni perni o bulloni per l'ottenimento del giunto di unione fra le travi.

Per ovviare a questi inconvenienti sono stati proposti metodi diversi per la realizzazione di travature reticolari .

Uno di quest:! metodi è descritto nella domanda di brevetto Europeo pubblicazione No.0651 099.

Secondo 1 'insegnamento della domanda di brevetto Europeo suddetta un giunto per 1'unione di travi atte alla realizzazione di strutture reticolari tridimensionali viene ottenuto mediante un nodo recante una pluralità di tubi metallici ognuno predisposto per essere incollato all'interno di un foro praticato alle estremità delle travi di legno.

L'incollaggio del tubo metallico avviene mediante l'iniezione di resina all'interno di un canale previsto nel tubò stesso quando questo si trova già inserito nel foro praticato all'estremità della trave.

La resina iniettata fuoriesce dall'estremità del tubo che si trova inserita nella trave e va a colmare lo spazio esistente tra il foro ed il tubo metallico, fino a fuoriuscire all'esterno del foro in cui è inserito il tubo metallico.

Sebbene questo metodo non preveda il fissaggio mediante bulloni, evitando gli inconvenienti della tecnica nota, esso presenta altri inconvenienti che ne rendono difficoltosa la realizzazione.

Un inconveniente del sistema descritto nella domanda di brevetto Europeo pubblicazione No.0 651 099 è che l'incollaggio tra i tubi metallici e le travi di legno, deve essere preferibilmente eseguito quando la struttura è già posta in opera ed assemblata.

Dovendo iniettare la resina quando la struttura è già posta in opera si è quindi costretti ad operare in condizioni sfavorevoli in cui la struttura viene sottoposta a tensioni e movimenti che riduconol'efficacia dell'incollaggio.

Inoltre, per la realizzazione dell'incollaggio, è necessario che il diametro del foro della trave sia leggermente superiore a quello del tubo metallico, in modo che, fra tubo metallico e trave si possa, depositare una quantità sufficiente di resina.

A causa di ciò, durante l'assemblaggio della struttura sono possibili lievi movimenti relativi tra tubo metallico e trave che possono compromettere 1'incollaggio .

Un ulteriore inconveniente del sistema descritto nel brevetto suddetto deriva dal fatto che una notevole quantità di resina viene sprecata per riempire il canale di iniezione previsto all'interno del tubo.

Il tubo da inserire nella trave dovrà pertanto essere provvisto di un canale per l'iniezione della resina di piccole dimensioni, con conseguente aumento della massa del tubo che si presenterà sostanzialmente pieno internamente e dotato di un sottile canale di iniezione.

Un primo scopo della presente invenzione è quello di fornire un terminale per la realizzazione di giunti in travi di legno che non presenti gli inconvenienti della tecnica anteriore sopra illustrati.

Questo scopo della presente invenzione viene raggiunto da un terminale per travi in legno per l'ottenimento di giunti per la realizzazione di strutture reticolari come rivendicato nelle rivendicazioni da 1 a 6.

Un secondo scopo della presente invenzione è quello di provvedere un metodo per realizzare giunti in travi di legno rapidamente e a basso costo.

Questo scopo della presente invenzione viene raggiunto dal metodo per la realizzazione di giunti in travi di legno come rivendicato nelle rivendicazioni da 7 a 9.

Il terminale oggetto della presente invenzione comprende un innesto tubolare da inserire entro un foro longitudinale realizzato all'estremità di una trave in legno lamellare,.'

Vantaggisamente, detto terminale presenta una piastra trasversale provvista di mezzi per il centraggio ed il bloccaggio dell'innesto durante l'indurimento della resina .

L'innesto tubolare presenta inoltre una superficie filettata, goffrata o lavorata in modo da aumentare la superficie di adesione della resina.

Il giunto di unione fra le travi viene, ottenuto mediante l'incollaggio dell'innesto del terminale riempendo, prima dell'inserimento dell'innesto, con un'opportuna quantità di resina il foro previsto nella trave.

La resina, che dopo l'essiccazione circonda l'innesto per tutta la lunghezza inserita nella -trave, consente la trasmissione degli sforzi che si generano ai nodi della struttura, parallelamente alle fibre del legno, aumentando la resistenza del giunto.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione di una sua forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nei disegni allegati in cui:

la Figura 1 è una vista in sezione dell'estremità di una trave in cui è parzialmente inserito il terminale secondo 1'invenzione;

la Figura 2 è una vista in prospettiva di una pluralità di travi unite in corrispondenza di un nodo;

la Figura 3 è una vista in pianta di un terminale secondo l'invenzione;

la Figura 4 illustra una realizzazione dell'invenzione in cui è prevista una guarnizione di tenuta.

Con riferimento alle Figure allegate il terminale 1 secondo 1 'invenzione è costituito da un innesto tubolare 2, presentante una superficie filettata,. goffrata o lavorata in modo equivalente allo scopo di accrescere la superficie utile per l'adesione del materiale utilizzato durante l'incollaggio.

L'innesto tubolare 2 viene inserito in un foro longitudinale 5 a fondo piatto previsto nella trave di legno lamellare 3 per formare un giunto per l'unione delle travi.

Ad un'estremità dell'innesto tubolare 2 è saldata trasversalmente una piastra 6 dotata di fori 7 per il bloccaggio ed il centraggio del terminale 1 alla trave 3 durante la fase di incollaggio.

Il bloccaggio della piastra 6 contro l'estremità della trave 3 viene ottenuto, preferibilmente, mediante viti 9 passanti attraverso detti fori 7.

Il bloccaggio del terminale 1 alla trave 3 mediante le viti 9 realizza due scopi: il primo è quello di mantenere il giunto sotto pressione in modo che il materiale utilizzato per l'incollaggio, aumentando di volume durante l'essiccazione, si distribuisca uniiormemente nell'intercapedine tra innesto tubolare e trave senza espellere l'innesto 2 dal foro 5, il secondo è quello di conferire al terminale 1 la corretta posizione per il successivo collegamento del giunto ad altri giunti o nodi, particolarmente qualora i giunti, come nell'esempio illustrato, risultino provvisti di elementi di unione piatti quali la coppia di piastre 11.

La piastra 6, essendo a contatto con l'estremità della trave di' legno, conferisce al giunto una maggiore resistenza in quanto consente una distribuzione ampia degli sforzi prodotti in corrispondenza del nodo.

Inoltre, grazie alla piastra 6 è possibile realizzare un incollaggio uniforme tra terminale e trave.

Sulla piastra 6 è saldata, dalla parte opposta rispetto all'innesto tubolare 2, una coppia di piastre 11 dotate di fori 12 per il collegamento ad un nodo 13 per la formazione di una struttura reticolare.

L'altra estremità dell'innesto tubolare 2 risulta chiusa mediante un tappo di materiale plastico 10 a -pressione;

Alternativamente, detta estremità può essere chiusa mediante un tappo metallico saldato.

Il foro 5 della trave 3 presenta un diametro leggermente superiore a quello dell'innesto tubolare 2, cosi da formare tra la parete del foro 5 e l'innesto tubolare 2 un'intercapedine 15 atta ad accogliere una quantità sufficiente di resina per l'incollaggio del terminale 1 e la formazione dei giunto.

Al fine di consentire il perfetto allineamento assiale del terminale 1 rispetto alla trave 3, è previsto, all'estremità esterna del foro 5, un invito troncoconico 16 in cui viene a collocarsi un bordo troncoconico 4 previsto nella zona di unione fra piastra 6 ed innesto 2.

Vantaggiosamente, detto bordo troncoconico 4 verrà ottenuto direttamente mediante la saldatura di unione tra la piastra 6 e 1'innesto 2 in modo da garantire il. centraggio dell'innesto 2 nel foro 5 e la contemporanea fuoriuscita dell'aria imprigionata nell'intercapedine 15, grazie alle irregolarità della saldatura stessa.

Nell'esempio illustrato nelle Figure allegate la piastra 6 presenta uno spessore di circa 10 mm, per unterminale 1 di lunghezza 460 mm avente un diametro dell'innesto 2 di 58 mm.

Sempre con riferimento all'esempio illustrato il foro 5 presenta un diametro di 60 mm ed una profondità di 305 mm per una profondità dell'innesto 2 di 300 mm.

La resina per l'incollaggio viene scelta tra l'ampia gamma disponibile in commercio di resine adatte all'accoppiamento legno-metallo.

Una resina utilizzata per l'incollaggio è di tipo epossidico bicomponente.

Questo tipo di resina presenta pronunciate caratteristiche'di adesione adatte alla realizzazione di giunti di grandi dimensioni che vengono sottoposti a sforzi molto elevati.

La resina epossidica presenta ridotti aumenti di volume durante l'indurimento consentendo un dosaggio preciso, e presenta tempi di indurimento relativamente brevi, circa 2 ore, pur essendo consigliabile prevedere una settimana per completare l'essiccazione prima della costruzione della struttura reticolare.

Tale tipo .di resina ha però costi maggiori rispetto ad" altri tipi di resine ed inoltre, a causa del breve tempo di reazione tra resina e catalizzatore, deve essere lavorata in piccole quantità potendosi realizzare solo un nùmero limitato di giunti per ogni miscelazione resina-catalizzatore.

Alternativamente per l'incollaggio dell'innesto del terminale alla trave può essere utilizzata una resina di tipo poliuretanico monocomponente.

Tale resina risulta più economica della resina di tipo epossidico e non richiedendo catalizzatore presenta tempi di indurimento relativamente lunghi, consentendo la lavorazione di maggiori quantità di resina per la realizzazione di un numero elevato di giunti.

Da prove condotte si è potuto verificare che la completa essiccazione della resina poliuretanica monocomponente viene raggiunta dopo una settimana mediamente a 20°C.

Inoltre, la resina poliuretanica monocomponente durante l'essiccazione tende ad aumentare notevolmente di volume andando a riempire completamente gli spazi tra innesto e trave e penetrando nelle cavità presenti tra le fibre del legno, producendo un elevato bloccaggio dell'innesto nel foro, grazie all'espansione della resina all'interno dell'intercapedine.

Con riferimento alla Figura 4, particolarmente qualora venga utilizzata la resina poliuretanica monocomponente sarà vantaggioso prevedere una guarnizione di tenuta 17 ad anello da interporre tra il bordo troncoconico 4 e un invito cilindrico 26 previsto all'estremità esterna del foro 5, per accogliere la guarnizione di tenuta 17. La guarnizione 17 ha, pertanto lo scopo di sigillare definitivamente il foro 5 quando, mediante le viti 9, viene effettuato il bloccaggio del terminale 1 alla trave 3.

Per consentire la fuoriuscita della quantità eccedente di resina e dell'aria rimasta imprigionata nella resina poliuretanica monocomponente, può essere vantaggioso prevedere un foro trasversale 18 di piccolo diametro realizzato in prossimità dell'estremità esterna del foro 5.

Il metodo per l'ottenimento di giunti in travi di legno secondo l'invenzione prevede una prima fase in cui in almeno una delle estremità di una trave lamellare viene praticato un foro cieco longitudinale, una seconda fase in cui detto foro viene riempito con resina in quantità sufficiente a riempire l'intercapedine definita tra foro e innesto metallico, quando quest'ultimo si trova collocato nel foro, una terza fase in cui l'innesto viene inserito nel foro e compresso fino a far fuoriuscire la quantità eccedente di resina, una quarta fase di bloccaggio dell'innesto all'interno del foro ed una quinta fase di essiccazione condotta all'aria secondo modalità dipendenti dal tipo di resina utilizzata.

Qualora la resina utilizzata sia di tipo poliuretanico monocomponente , può essere vantaggioso prevedere prima della fase di riempimento del foro con la resina, una fase in cui la superficie di detto foro viene inumidita per migliorare l'indurimento della resina

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Terminale (1) per la realizzazione di giunti in travi di legno comprendente un innesto tubolare (2) atto ad essere fissato mediante incollaggio all'interno di un foro (5) previsto in almeno una delle due estremità di una trave di legno (3) e mezzi di unione (11) per il collegamento delle travi fra lóro, direttamente o mediante l'interposizione di nodi (13), caratterizzato dal fatto che detto terminale (1) è provvisto di mezzi di bloccaggio per il bloccaggio del terminale (1) nella trave (3) durante la fase di incollaggio .
2. 2 Terminale (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di bloccaggio comprendono una piastra (6) posta trasversalmente fra detto innesto tubolare (2) e detti mezzi di unione (11), detta piastra (6) essendo dotata di almeno due fori (7) per il passaggio di altrettante viti (9) atte a bloccare detta piastra (6) contro l'estremità di detta trave (3).
3. 3 Terminale (1) secondo la rivendicazione· 1 o 2,. caratterizzato dal fatto che detto innesto tubolare (2) presenta l'estremità che si trova all'interno di detto foro (5) chiusa da un tappo di materiale plastico (10).
4. 4 . Terminale (1) secondo le rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto innesto tubolare (2) comprende una superficie esterna filettata o, alternativamente, goffrata, in modo da aumentare la superficie utile per l'adesione del materiale utilizzato per l'incollaggio.
5. 5. Terminale (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di comprendere, nella zona di unione fra detta piastra (6) e detto innesto (2), un bordo troncoconico (4) atto ad accoppiarsi con un corrispondente invito troncoconico (16) previsto all'ingresso di detto foro (5).
6. 6. Terminale (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di unione (11) comprendono una coppia di piastre parallele (11) dotate, di fori (12) per il collegamento ad un nodo (13) atto ad accogliere ima pluralità di detti terminali (1)..
7. 7. Terminale (1) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'incollaggio avviene mediante una resina poliuretanica monocomponente .
8. 8. Metodo per 1'ottenimento di giunti in travi di legno (3), in cui detti giunti sono ottenuti mediante incollaggio all'interno di un foro (5) previsto in almeno una delle due estremità di una trave (3) di un terminale (1) per la realizzazione di giunti in travi di legno (3), caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: - riempire, con un'opportuna quantità di resina, il foro (5) previsto per la realizzazione del giunto; - inserire in detto foro (5) la porzione di detto terminale (1) corrispondente con un innesto (2) atto ad essere fissato mediante incollaggio all'interno di detto foro (5); - comprimere detto innesto (2) all'interno del foro (5) fino a far fuoriuscire la quantità eccedente di resina e l'aria presente nell'intercapedine (15) definita fra il foro (5) e l'innesto (2); - bloccare detto terminale (1) in detto foro (5) durante la fase di incollaggio; - essiccare la resina utilizzata per l'incollaggio fino all'indurimento della stessa.
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto di comprendere, prima della fase di inserimento di detto innesto (2) in detto foro (5) una fase in cui la superficie del foro (5) viene inumidita.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui detta resina è una resina poliuretanica monocomponente.