ITUA20163552A1 - Sistema e metodo per l’eliminazione dell’instabilità globale in tubi soggetti a compressione. - Google Patents

Description

"Sistema e metodo per l'eliminazione dell'instabilità globale in tubi soggetti a com-pressione"

DESCRIZIONE

Settore tecnico

La presente invenzione si colloca, in genera-le, nel settore della progettazione di soluzioni per le costruzioni; in particolare, l'invenzione si riferisce a un sistema e metodo per l'eliminazione dell'instabilità globale in tubi soggetti a com-pressione.

Tecnica nota

Gli elementi snelli soggetti a sforzo assiale, quali ad esempio le aste delle strutture reticolari in acciaio, vengono dimensionati in maniera diversa a seconda che siano soggetti a sollecitazione di trazione e compressione.

Nel primo caso, l'area resistente deve essere, come noto, almeno pari allo sforzo diviso per la tensione di progetto del materiale. Nel secondo ca-so, devono essere tenuti in conto anche fenomeni di instabilità locale e globale, che costituiscono im-portanti vincoli progettuali.

Al diverso dimensionamento (trazione o com-pressione) corrisponde sfruttamento diverso del ma-teriale; posto pari al 100% lo sfruttamento del ma-teriale nel caso della trazione, in compressione lo sfruttamento può arrivare al 100% (elementi tozzi) o deve invece essere anche sensibilmente minore (elementi snelli).

Uno sfruttamento minore implica ovviamente maggiori costi e pesi strutturali.

Il sottosfruttamento del materiale è molto frequente: gli elementi soggetti a compressione so-no circa la metà di quelli presenti nelle strutture reticolari sollecitate trasversalmente al proprio asse (funzionamento a trave), e tutti quelli delle strutture reticolari sollecitate secondo il proprio asse (funzionamento a pilastro). Pertanto, poten-zialmente, oltre la metà del materiale utilizzato in strutture reticolari realizzate in materiali me-tallici (acciaio, alluminio, ecc.) e avanzati (fibrorinforzati), è sottosfruttato.

Considerazioni analoghe possono farsi per ele-menti soggetti a pressoilessione o flessione pura (travi). Entrambi, infatti, presentano una parte della sezione trasversale soggetta a sollecitazione di compressione.

Si riportano di seguito alcune considerazioni, di carattere meramente esemplificativo. Lo scopo delle seguenti generalizzazioni è unicamente di esporre e chiarire il problema tecnico risolto dall'invenzione, attraverso l'uso di modelli che rappresentano approssimazioni di casi reali.

Si consideri allora la trave doppiamente ap-poggiata riportata schematicamente in fig. 1. La trave è lunga L, e caricata da una forza F di com-pressione secondo un primo asse longitudinale z, e da una P posta in mezzeria e diretta lungo un se-condo asse trasversale y. La sezione trasversale della trave può essere qualsiasi; in figura 1A sono riportati tre possibili sezioni. Siano poi x, y, z gli assi della terna cartesiana destrorsa di rife-rimento, dove il terzo asse x è perpendicolare agli assi primo e secondo z, y; si indichi con v lo spo-stamento verticale in mezzeria.

Per il caso di F=0, lo spostamento in mezzeria v sarà una funzione della forza P, e sarà definito genericamente con la variabile vo(P).

La rigidezza del sistema (rapporto tra forza e spostamento), riferita alla mezzeria della trave, varrà genericamente K0.

Per il caso, più generale, di F>0 (compressio-ne longitudinale), lo spostamento v in mezzeria, a parità di forza P, è maggiore, a causa degli effet-ti del II ordine.

In questo caso, è noto in letteratura che lo spostamento in mezzeria sarà una funzione sia della forza P che della forza F, ed in particolare sarà il prodotto dello spostamento VQ in mezzeria (in assenza di F) per una funzione χ della tangente del rapporto tra F ed Fcr(ovvero, del rapporto tra il carico applicato lungo l'asse z e il carico critico euleriano). In forma analitica, lo spostamento var-rà approssimativamente:

Nell'espressione dello spostamento in mezze-ria v(P,F) si è volutamente evidenziata e separata la dipendenza dello spostamento sia dalla P che dalla F.

Fcr è, come già detto, il carico critico eule riano. La funzione χ è il fattore moltiplicativo dello spostamento νθ (P); vale 1 per F=0 ed è mag-giore di 1 per F>0.

In questo caso, la rigidezza vale:

Si noti che quando F tende a Fcr, χ tende ad infinito. In quest'ultimo caso, lo spostamento v(P,F) tende ad infinito (indipendentemente dal va-lore di P) e la rigidezza K(F) tende a 0.

Per rendere più chiare le implicazioni di que-sto risultato, viene presentata di seguito una so-luzione approssimata, a scopo esclusivamente esem-plificativo .

In generale, il valore dello spostamento v va-rierà lungo il primo asse longitudinale z secondo la caratteristica v(z), schematicamente rappresen-tata in figura 2A per il caso con la sola forza trasversale P .

Nella figura 2B è riportata la trave di fig.

2A, sottoposta ora anche alla forza F assiale. La forza F genera nella trave un ulteriore momento flettente M(F), di valore pari a F*v(z), che va a sommarsi a quello precedente.

Ovvero, in presenza di uno spostamento inizia-le v0(P), si genererà un momento flettente che pro-durrà un generico spostamento trasversale vi, che si aggiungerà allo stesso spostamento v0 (P). A sua volta, l'ulteriore spostamento trasversale v±com-porterà il generarsi di un momento flettente che produrrà un altro spostamento trasversale vi+i, e così via.

Schematicamente, il processo può essere così illustrato:

P —>vo—>M(v0,F) → ...→Vi →M(Vi,F) → vi+i→ ...

Si tratta, cioè, di uno schema iterativo. Lo spostamento finale v sarà la somma degli spostamen-ti calcolati in ciascun passo di iterazione.

Ne risulta una serie geometrica che, per F<Fcr, converge (effettuando le opportune sostitu-zioni) a:

Di conseguenza, la rigidezza trasversale K(F) diviene

che esprime in via ben approssimata dal punto di vista ingegneristico la relazione esatta trovata in precedenza.

L'ultima equazione (soluzione approssimata) può essere così interpretata: si può intendere che la rigidezza trasversale K di una trave caricata da uno sforzo normale di compressione F diminuisce, rispetto al valore K0in assenza di sforzo normale (F=0), di una quantità proporzionale al rapporto F/Fcr.

Si ribadisce che quanto esposto ha carattere soltanto esplicativo, e che il comportamento di una struttura reale può discostarsi in maniera più o meno marcata rispetto al modello analitico. Tutta-via, dalla trattazione di cui sopra si possono evincere le seguenti conclusioni.

In primo luogo, la rigidezza trasversale K di una trave diminuisce all'aumentare della forza di compressione longitudinale F (fino tendenzialmente ad annullarsi per F=Fcr).

Tale diminuzione di rigidezza dipende dall'interazione tra spostamento trasversale v e momento flettente M(F). Infatti, qualsiasi sposta-mento trasversale, in presenza di una forza assiale F, induce un momento flettente nella sezione, che induce un ulteriore spostamento trasversale, av-viando quindi un fenomeno ricorsivo.

In questo modo, la rigidezza trasversale del sistema decresce sensibilmente, aumentando il ri-schio che insorgano fenomeni di instabilità globa-le.

Tale condizione, comprensibilmente, pregiudica la sicurezza e l'affidabilità della struttura.

Sintesi dell'invenzione

Uno scopo della presente invenzione è di ov-viare ai summenzionati problemi, attraverso un si-stema strutturale che elimini l'interazione tra spostamento trasversale v e momento flettente M(F). Infatti, se fosse eliminata l'interazione v-M(F), la rigidezza trasversale K sarebbe indipendente da F, e l'instabilità globale non si manifesterebbe. In altre parole, si tratta di realizzare un sistema strutturale che, pur in presenza di spostamenti traversali v, non faccia nascere un ulteriore mo-mento flettente M(F), dipendente dalla presenza di F.

Per ottenere tale risultato, viene realizzato un sistema strutturale composito, che comprende un elemento tubolare cavo, collocato in posizione ra-dialmente esterna, e una pluralità di blocchi rigi-di o conci, collocati in posizione radialmente in-terna.

I blocchi rigidi vengono giustapposti o impi-lati lungo il primo asse longitudinale z, e vengono caricati dalla forza assiale di compressione F. Ta-li blocchi rigidi conferiscono rigidezza e resi-stenza assiale al sistema strutturale, e possono scorrere l'uno sull'altro lungo il secondo asse trasversale y, senza ruotare.

L'elemento tubolare radialmente esterno, che non viene caricato dalla forza F, conferisce al si-stema strutturale una rigidezza rispetto ai carichi applicati trasversalmente, operando un contenimento dei blocchi rigidi rispetto alla traslazione tra-sversale.

L'assemblaggio di blocchi rigidi, in grado di traslare in maniera sostanzialmente rigida lungo una direzione perpendicolare all'asse longitudinale z, introduce una labilità nel sistema, che consente di disaccoppiare lo spostamento trasversale dal mo-mento flettente.

Infatti, lo spostamento trasversale relativo tra i conci annulla le azioni di taglio, e in que-sto modo viene annullato anche il momento flettente (integrale del taglio); i conci sono cioè sostan-zialmente soggetti a solo sforzo normale.

Pertanto, con il sistema dei conci mobili, si prevengono i fenomeni di instabilità globale dovuti all'interazione tra spostamenti trasversali e mo-mento flettente generato da un carico assiale.

I suddetti ed altri scopi e vantaggi sono rag-giunti, secondo un aspetto dell'invenzione, da un sistema e un metodo aventi le caratteristiche defi-nite nelle rivendicazioni annesse. Forme di attua-zione preferenziali dell'invenzione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti.

Breve descrizione dei disegni

Verranno ora descritte le caratteristiche fun-zionali e strutturali di alcune forme di realizza-zione preferite di un sistema e un metodo per l'eliminazione dell'instabilità globale di una tra-ve secondo l'invenzione. Si fa riferimento ai dise-gni allegati, in cui:

- le figure 1 e 1A sono rappresentazioni schema-tiche rispettivamente di una trave appoggiata e caricata in mezzeria, e di possibili sezioni trasversali della trave;

- le figure 2A e 2B sono rappresentazioni schematiche di una trave appoggiata, che mostrano rispettivamente l'andamento degli spostamenti trasversali e la caratteristica del momento flettente;

- la figura 3 è una vista prospettica schematica in sezione parziale di un sistema secondo una forma di realizzazione della presente inven-zione;

- le figure 3A, 3B e 3C sono rappresentazioni schematiche rispettivamente di una trave ap-poggiata soggetta a carico in mezzeria e cari-co longitudinale di compressione, una trave comprendente una pluralità di blocchi rigidi secondo l'invenzione in configurazione inde-formata, e una trave comprendente una plurali-tà di blocchi rigidi secondo l'invenzione sog-getta a deformazione;

- le figure 4A, 4B, 4C, 4D illustrano schemati-camente due forme di realizzazione dei blocchi rigidi secondo la presente invenzione, nonché l'interazione dei blocchi con l'elemento tubo-lare cavo, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

- le figure 5A e 5B illustrano schematicamente una forma di realizzazione dei blocchi rigidi secondo la presente invenzione e una possibile modalità di sovrapposizione di due blocchi consecutivi;

- le figure 6, 6A e 6B sono viste schematiche rispettivamente di un sistema secondo una for-ma di realizzazione della presente invenzione e di un dettaglio della figura 6; e

- le figure 7, 7A, 7B e 7C sono rappresentazioni schematiche rispettivamente di un sistema com-posito precaricato internamente, di un suo dettaglio e delle sue componenti.

Descrizione dettagliata

Prima di spiegare nel dettaglio una pluralità di forme di realizzazione dell'invenzione, va chia-rito che l'invenzione non è limitata nella sua ap-plicazione ai dettagli costruttivi e alla configu-razione dei componenti presentati nella seguente descrizione o illustrati nei disegni. L'invenzione è in grado di assumere altre forme di realizzazione e di essere attuata o realizzata praticamente in diversi modi. Si deve anche intendere che la fra-seologia e la terminologia hanno scopo descrittivo e non vanno intese come limitative.

Facendo inizialmente riferimento alla figura 3, un sistema strutturale composito 9 comprende un elemento tubolare cavo 10, che si estende lungo un primo asse longitudinale z.

L'elemento tubolare cavo 10 ha una forma alme-no parzialmente anulare. Preferibilmente, l'elemento tubolare è un cilindro cavo all'interno, ma altre forme non sono escluse. Ad esempio, può essere un pilastro cavo a sezione quadrata, o esse-re formato da un'armatura di longheroni e/o cavi, anche pretesi, distanziati circonferenzialmente e congiunti da anelli di rinforzo (secondo una moda-lità non illustrata).

In posizione radialmente interna, rispetto all'elemento tubolare cavo 10, è collocabile una pluralità di blocchi rigidi 12, giustapponibili lungo il primo asse longitudinale z e mobili lungo un secondo asse trasversale y. Nell'esempio illu-strato, il secondo asse trasversale y è un generico asse perpendicolare all'asse longitudinale z.

In tutta la presente descrizione e nelle ri-vendicazioni, i termini e le espressioni indicanti posizioni ed orientamenti, quali "longitudinale", "trasversale", "radiale" o "circonferenziale", van-no riferiti al primo asse longitudinale z.

In presenza di un carico longitudinale F, vie-ne sollecitata in compressione la pluralità di blocchi rigidi 12, che oppone al carico F una certa rigidezza longitudinale.

L'elemento tubolare cavo 10 conferisce rigi-dezza trasversale al sistema strutturale 9 rispetto a carichi P applicati lungo direzioni diverse dal primo asse z. Nell'esempio illustrato, il carico trasversale P è applicato in mezzeria lungo il se-condo asse y, ma tale esempio non è limitativo. Inoltre, l'elemento tubolare 10 può interagire con i blocchi rigidi 12, influenzandone lo scorrimento laterale.

Il componente interno, formato dalla succes-sione di blocchi rigidi 12, ha i compiti di trasfe-rire l'azione longitudinale F da un estremo all'altro dell'assemblaggio, ed eliminare l'interazione tra spostamento trasversale v(z) e momento flettente M(F,z).

Infatti, a un momento flettente sostanzialmen-te nullo lungo il primo asse z corrispondono rota-zioni (da flessione) nulle, lungo tale asse del componente (ricavate come integrale della funzione M(F,z)), e sollecitazioni taglianti nulle lungo l'asse longitudinale z del componente. Cioè è pos-sibile appunto grazie alla possibilità per i conci 12 di traslare l'uno rispetto all'altro in maniera sostanzialmente rigida secondo l'asse trasversale y, preferibilmente mantenendo le sezioni trasversa-li di estremità di ciascun concio 12 parallele ad un piano individuato dagli assi x e y, perpendicolare alla retta di azione della forza di compres-sione F.

Le figure 3B e 3C illustrano schematicamente due configurazioni dell'elemento strutturale 9. Nella configurazione indeformata di figura 3B, l'elemento tubolare 10 si estende ancora secondo un asse longitudinale parallelo alla direzione di ap-plicazione della forza di compressione F. L'azione della forza longitudinale F e della forza trasver-sale P inducono una deformazione nel sistema strut-turale 9 (visibile in figura 3C).

I blocchi rigidi potranno essere configurati, preferibilmente, come una successione di cilindri a base circolare, in materiale idoneo a sopportare sollecitazioni di compressione. Ad esempio, si po-tranno utilizzare comuni materiali da costruzione, come acciaio o calcestruzzo. Il calcestruzzo potrà anche essere fibrorinforzato, e/o confinato late-ralmente.

Inoltre, secondo una forma di realizzazione preferita, almeno parte dei blocchi rigidi 12 è se-parata dall'elemento tubolare cavo 10 per mezzo di un gioco (radiale o perimetrale) e/o da uno o più elementi intermedi 14, in modo tale che si eviti un contatto e/o un collegamento diretto tra tali blocchi rigidi 12 e l'elemento tubolare 10.

Gli elementi intermedi 14 sono atti a trasfe-rire sui rispettivi blocchi rigidi l'azione eserci-tata dalla deformazione dell'elemento tubolare 10, in modo preferibilmente da non trasferire azioni parallele all'asse longitudinale z, ma esclusivamente azioni parallele all'asse trasversale y.

Preferibilmente, tali elementi intermedi 14 comprendono uno o più elementi distanziali che sporgono radialmente da rispettivi blocchi rigidi 12.

Tali elementi distanziali possono essere dei risalti posti a metà altezza di ciascun concio 12, in modo da estendersi sull'intero sviluppo della circonferenza (come visibile, ad esempio, nelle fi-gure 3, 4B, 4C e 4D).

Il posizionamento del distanziale a metà al-tezza di ciascun concio 12 consente di allineare le azioni trasversali (esercitabili dall'elemento tu-bolare 10 sul blocco rigido 12) con il baricentro geometrico del concio stesso.

Più in particolare, gli elementi intermedi 14 possono svolgere le seguenti funzioni.

In primo luogo, possono svolgere la funzione di mantenere un franco libero tra la superficie laterale esterna dei conci 12 e la superficie latera-le interna dell'elemento tubolare 10, così che il contatto reciproco avvenga solo in corrispondenza di un elemento intermedio 14 (anche in presenza di deformazioni lungo l'asse trasversale y di tale elemento tubolare 10).

Inoltre, gli elementi intermedi 14 possono svolgere la funzione di permettere lo scorrimento relativo tra l'elemento tubolare 10 e i blocchi ri-gidi 12 in direzione assiale z, così da non carica-re l'elemento tubolare 10 con azioni longitudinali secondo l'asse z (che si tradurrebbero in uno sfor-zo normale nell' elemento tubolare 10). A questo fine, una componente assiale Hzdelle forze scam-biate (visibile ad esempio in figura 4C), potrà es-sere resa trascurabile o nulla, prevedendo di la-sciare, a seguito dell'espansione laterale dei con-ci 12 dovuta all'imposizione dello sforzo normale, un gioco tra il rispettivo blocco rigido 12 e l'elemento tubolare 10, e/o disponendo un materiale a basso attrito (ad esempio, un polimero o acciaio con superficie liscia, opzionalmente lubrificati) all'estremità dell'elemento intermedio 14 affaccia-ta all'elemento tubolare 10.

Gli elementi intermedi 14 possono inoltre esercitare un'azione Hydi ricentraggio dei conci 12, i quali possono subire spostamenti relativi Δν (si veda la figura 4D). Hysarà preferibilmente ap-plicata in prossimità del baricentro geometrico del concio 12 così che, anche in presenza di eventuali modeste forze di attrito tra le estremità dei con-ci, non si generano momenti flettenti all'interno dei conci 12.

Le figure da 4A a 4D illustrano una forma di realizzazione del sistema 9 secondo l'invenzione, in cui all'interfaccia tra blocchi rigidi 12 conse-cutivi è interponibile un elemento a basso attrito 18, configurato per agevolare lo scorrimento reci-proco dei conci 12.

Tali elementi a basso attrito 18 potranno com-prendere, ad esempio, piastre 18a (convenientemente entrambe d'acciaio o di materiale polimerico o una combinazione di questi o altri materiali a basso attrito) poste sulle sezioni di estremità di due conci successivi, opportunamente lisce e/o lubrifi-cate, ad esempio con grasso e/o olio, anche sotto pressione.

Secondo una forma di realizzazione dell'invenzione, gli elementi a basso attrito 18 possono comprendere cuscinetti a sfera o a rulli, convenientemente lubrificati, o un altro materiale a basso attrito, ad esempio di tipo polimerico, possibilmente lubrificato.

La figura 5A illustra esemplificativamente una condizione in cui due conci 12, anche non consecu-tivi, hanno subito uno scorrimento reciproco v, per cui rispettive superfici terminali 13 si sovrappon-gono in un'area di contatto 13a.

In generale, si dovrà contenere il massimo spostamento laterale v(z) alla dimensione di un raggio della superficie 13 (nell'ipotesi ad esempio che la forza longitudinale F abbia punto di appli-cazione sostanzialmente fisso e coincidente con il baricentro geometrico della sezione di base) o a un diametro di tale superficie (nell'ipotesi che la forza F possa ricentrarsi sull'area di contatto 13a).

Per aumentare l'area di contatto 13a, e adat-tare tale area 13a, lungo il primo asse longitudi-nale z, alle diverse condizioni di scorrimento se-condo l'asse perpendicolare a z, alcuni o tutti i blocchi rigidi 12 possono avere tra loro ingombri trasversali diversi. In questo modo, anche in pre-senza di spostamenti trasversali v più pronunciati in alcuni tratti del sistema 9 piuttosto che in altri (è il caso, ad esempio, di un carico trasversa-le P applicato in mezzeria, per cui i blocchi cen-trali della colonna subiranno una traslazione mag-giore rispetto ai blocchi di estremità), può essere garantita un'area di contatto 13a sufficientemente estesa. Ad esempio, nel caso di conci cilindrici, i blocchi 12 potranno avere diametri diversi tra lo-ro.

Nel caso illustrato in figura 5, i blocchi ri-gidi 12 presentano un ingombro trasversale che è massimo al centro della colonna (lungo il primo as-se longitudinale z), e decresce verso le estremità della colonna. Questa distribuzione è particolar-mente efficace per carichi trasversali P applicati in mezzeria. Tuttavia, è evidente come le dimensio-ni dei blocchi sovrapposti, e la loro distribuzio-ne, possano essere adattate a condizioni diverse rispetto all'esempio qui descritto.

Una caratteristica preferibile, per un sistema strutturale composito secondo la presente invenzio-ne, è che tale sistema abbia la massima rigidezza laterale possibile.

Per ottenere tale ottimizzazione, è possibile agire sull'elemento tubolare cavo 10, ad esempio conferendo a tale elemento tubolare una sezione opportuna.

In particolare, si consideri un generico tubo circolare cavo, dove Vi è il volume del materiale che costituisce il tubo, avente un di raggio medio pari a Ri e spessore si costanti (tali che Vi=2n RiSiL, dove L è la lunghezza del tubo). In questo caso, la distribuzione ottima dello spessore s(z), cioè dello spessore della corona del tubo in fun-zione della quota longitudinale rispetto al primo asse z, al fine di ottenere la rigidezza trasversa-le massima a parità di V1e Ri, è data dalle se-guenti relazioni:

dove pi è una costante, ed è determinata imponendo che il volume del tubo con s(z) variabile sia pari a Vi, mentre ξ è la distanza tra la mezzeria longi-tudinale del tubo e un generico punto lungo il pri-mo asse z.

Sagomando lo spessore del tubo sostanzialmente secondo la definizione di s(z) appena ottenuta, si ottiene un sensibile incremento di rigidezza, ri-spetto al caso di spessore costante.

In alternativa, o in combinazione, l'incremento di rigidezza trasversale può essere ottenuto con un sistema strutturale 9 che comprende uno o più mezzi di tensionamento 16, configurati in modo da collegare l'elemento tubolare cavo 10 e uno o più blocchi rigidi 12, comprimendo tali blocchi rigidi 12.

Secondo una forma di realizzazione, tali mezzi di tensionamento 16 comprendono mezzi configurati in modo tale da impartire una forza trasversale al-la trave 10, che contribuisce ad aumentarne la ri-gidezza.

Per ottenere tale risultato, i mezzi di ten-sionamento 16 possono comprendere uno o più cavi, collegabili all'elemento tubolare cavo 10 e ad uno o più blocchi rigidi 12 (come visibile, ad esempio, nelle figure 6, 6A, 6B).

Nell'esempio illustrato, i blocchi 12 di estremità sono collegati a tiranti che sporgono dalla mezzeria longitudinale dell'elemento tubolare 10. In figura 6B è riportato un ingrandimento del sistema 9 in corrispondenza del vincolo destro, dove è mostrata la scomposizione del tiro T nel cavo secondo gli assi y e z; la componente secondo l'asse trasversale y (Tyin figura 6B) si scarica convenientemente su un vincolo esterno, opportuna-mente collocato in prossimità dell'estremità del sistema 9; la componente secondo l'asse longitudi-nale z (Tzin fig. 6B) si scarica sui blocchi rigidi 12.

Poiché la colonna di blocchi 12 non presenta fenomeni di instabilità globale, la componente Tzdella tensione (e quindi la tensione T) può assume-re anche valori elevati, ed incrementare così note-volmente la rigidezza trasversale dell'elemento tu-bolare 10.

Secondo un'ulteriore forma di realizzazione, al fine di incrementare la rigidezza trasversale dell'elemento tubolare cavo 10, tale elemento tubo-lare 10 viene messo in trazione ponendolo a contra-sto sugli elementi 12. La trazione comporta un in-cremento di rigidezza trasversale nell'elemento tu-bolare 10. A questo scopo, i mezzi di tensionamento 16 possono comprendere uno o più mezzi di spinta collocabili tra almeno un blocco rigido 12 e un at-testamento associato all'elemento tubolare cavo 10, in modo da esercitare una spinta Q su entrambi e generare una compressione nei blocchi rigidi 12 e una trazione nell'elemento tubolare cavo 10 (secon-do gli schemi rappresentati a titolo di esempio nelle figure da 7 a 7C).

La messa in carico può, ad esempio, avvenire a mezzo di viti, martinetti ecc., o con qualsiasi al-tro sistema, posti ad uno o più estremi (come nella configurazione mostrata nelle suddette figure 7-7C), o anche in posizioni diverse.

Secondo una forma di realizzazione non illu-strata, i mezzi di tensionamento 16 comprendono una ghiera, posta ad un quinto della lunghezza dell'elemento tubolare 10. Tale ghiera, a mezzo di un sistema a vite, è configurata per avvicinare due elementi separati, formanti l'elemento tubolare ca-vo 10. In questa configurazione, i due elementi se-parati dell'elemento 10 hanno lunghezza pari ad un quinto e quattro quinti del totale. Ruotando la ghiera, si avvicinano le due estremità del tubo 10, e si genera una tensione di trazione nel tubo 10, e di compressione negli elementi 12. Si può creare così uno stato di tensione autoequilibrato, in cui l'elemento tubolare 10 è soggetto ad uno sforzo di trazione pari a Q, e i blocchi 12 ad un pari sforzo di compressione.

In seguito alla messa in precarico, sulla co-lonna di blocchi 12 può essere applicata una forza di compressione pari a F.

In altre parole, la messa in precarico di tra-zione dell'elemento tubolare a contrasto sui bloc-chi 12, permette di ottenere notevoli incrementi di rigidezza laterale; si tratta di un effetto grande-mente benefico, che può incrementare, pur in pre-senza di compressione negli elementi rigidi 12, di varie volte la rigidezza trasversale del tubo 10. Infatti, se la compressione del tubo ne diminuisce la rigidezza trasversale (come si è genericamente visto più sopra), per lo stesso principio una tra-zione del tubo vi induce un incremento di rigidezza trasversale.

Il vantaggio conseguito è di evitare l'insorgenza di fenomeni di instabilità globale in un sistema strutturale.

Sono stati descritti diversi aspetti e forme di realizzazione di un sistema e un metodo secondo l'invenzione. Si intende che ciascuna forma di rea-lizzazione può essere combinata con qualsiasi altra forma di realizzazione. L'invenzione, inoltre, non è limitata alle forme di realizzazione descritte, ma potrà essere variata entro l'ambito definito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema strutturale composito (9), comprenden-te: - un elemento tubolare cavo (10), esteso lungo un primo asse longitudinale z e radialmente esterno rispetto ad un secondo asse trasversale y, detto elemento tubolare (10) avendo una forma almeno parzialmente anulare ed essendo atto a conferire al sistema strutturale (9) una rigidezza nella dire-zione di detto secondo asse trasversale y; e - una pluralità di blocchi rigidi (12) radialmente interni, giustapponibili lungo detto primo asse longitudinale z e mobili lungo il secondo asse tra-sversale y, detta pluralità di blocchi rigidi (12) essendo atta a supportare un carico applicabile se-condo detto primo asse longitudinale z impedendo o limitando l'insorgenza di sollecitazioni e/o defor-mazioni di flessione o di taglio nel sistema strut-turale composito (9).
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui almeno parte dei blocchi rigidi (12) è separata dall'elemento tubolare cavo (10) per mezzo di un gioco e/o uno o più elementi intermedi (14), in mo-do tale che si eviti un contatto e/o un collegamen-to diretto tra detti blocchi rigidi (12) e detto elemento tubolare (10).
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 2, in cui detti elementi intermedi (14) comprendono uno o più elementi distanziali che sporgono radialmente da rispettivi blocchi rigidi (12).
4. 4. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendica-zioni precedenti, comprendente uno o più mezzi di tensionamento (16), configurati per collegare l'elemento tubolare cavo (10) e uno o più blocchi rigidi (12), in modo tale da generare una compres-sione nei blocchi rigidi (12) e un incremento di rigidezza nell'elemento tubolare cavo (10).
5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 4, in cui detti mezzi di tensionamento (16) comprendono uno o più cavi, collegabili all'elemento tubolare cavo (10) e ad uno o più blocchi rigidi (12).
6. 6. Sistema secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui detti mezzi di tensionamento (16) comprendono uno o più martinetti collocabili tra almeno un blocco rigido (12) di estremità e un attestamento associato all'elemento tubolare cavo (10), in modo da esercitare una spinta su entrambi e generare una compressione nei blocchi rigidi (12) e una trazione nell'elemento tubolare cavo (10).
7. 7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui all'interfaccia tra bloc-chi rigidi (12) consecutivi è interponibile un ele-mento a basso attrito (18), configurato per agevo-lare lo scorrimento reciproco di detti blocchi ri-gidi (12).
8. 8. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendica-zioni precedenti, in cui i blocchi rigidi (12) pre-sentano un ingombro trasversale che è massimo al centro della successione di detti blocchi rigidi (12) lungo il primo asse longitudinale z, e decre-sce verso le estremità di detta successione.
9. 9. Metodo per eliminare l'instabilità globale di un sistema strutturale composito (9), comprendente le fasi di: a) predisporre un elemento tubolare cavo (10), esteso lungo un primo asse longitudinale z, detto elemento tubolare (10) avendo una forma almeno par-zialmente anulare ed essendo atto a conferire al sistema strutturale (9) una rigidezza nella dire-zione di un secondo asse trasversale y; b) predisporre una pluralità di blocchi rigidi (12); e c) giustapporre i blocchi rigidi (12) lungo detto primo asse longitudinale z all'interno dell'elemento tubolare cavo (10), in modo tale che siano mobili lungo il secondo asse trasversale y quando il sistema strutturale composito (9) è sog-getto ad un carico lungo il primo asse longitudina-le z, realizzando un disaccoppiamento tra sforzo normale e momento flettente e taglio cui è assog-gettabile tale sistema strutturale composito (9).
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, compren-dente la fase di configurare il sistema strutturale composito (9) secondo una qualsiasi delle rivendi-cazioni da 2 a 8.