ITUB20159434A1 - Stampo per la realizzazione di manufatti in calcestruzzo vibrocompresso a spessore variabile - Google Patents

Description

Stampo per la realizzazione di manufatti in calcestruzzo vibrocompresso a spessore variabile

Forma oggetto della presente invenzione uno stampo da utilizzare per la realizzazione di manufatti in calcestruzzo vibrocompresso, utile alla realizzazione di forme di spessore variabile, ed in particolare di coprimuro di elevata lunghezza.

Campo della tecnica

Sono noti allo stato deN’arte svariati modi di realizzazione di manufatti in calcestruzzo vibrocompresso. Il calcestruzzo da utilizzare è ottenuto da un impasto costituito da inerti (tipicamente con granulometria tra 0,2 e 10 mm) e cemento Portland, caratterizzato da un basso rapporto acqua cemento, detto per questo anche a “terra umida”: significa che la consistenza dell’impasto prima della colatura nelle forme è poco fluida, e l'impasto non è in grado di scorrere sotto l’effetto del proprio peso. Questa consistenza, se da un lato presenta lo svantaggio di rendere necessaria la vibrazione delle forme e di rendere difficile l’esecuzione di forme complesse, dal momento che l’impasto non vi scorrerebbe facilmente all’interno, dall’altro lato consente di realizzare i pezzi finiti ad una velocità molto elevata. Difatti gli stampi riempiti con calcestruzzo umido vengono simultaneamente vibrati meccanicamente e compressi idraulicamente, e possono essere sformati già dopo tempi dell’ordine di 10 secondi. Una volta che il pezzo è sformato, ed avviato alla successiva fase di stagionatura per mezzo di un sistema di avanzamento tavole, la forma può essere riutilizzata per la realizzazione di un nuovo pezzo.

In generale la configurazione delle macchine note ed utilizzate per la produzione di manufatti in calcestruzzo vibrato comprende un banco vibrante sul quale è poggiata una tavola porta pezzo. Su questa tavola è a sua volta appoggiata la “forma", che definisce l'ingombro laterale del pezzo ed è aperta sul lato superiore ed inferiore. La macchina comprende inoltre un “pettine” che può essere mosso dall’alto verso il basso, in corrispondenza della posizione della forma, per pressare il cemento vibrato.

Il ciclo di produzione, in estrema sintesi, comprende le fasi di: riempire le forme con l'impasto di cemento umido, e contemporaneamente far vibrare la forma, in modo da consentire la distribuzione dell’impasto al suo interno; eliminare il cemento in eccesso dalla forma; pressare per mezzo del pettine l’impasto, comprimendone il volume e facendogli assumere la forma stabilita; sollevare la forma e successivamente il pettine, e da ultimo far avanzare la tavola con il manufatto sformato per mezzo di un sistema di avanzamento, per portarlo nella zona di stagionatura.

Avendo descritto il ciclo di lavoro delle macchine note, si capisce che se il rapporto tra acqua e cemento fosse maggiore, al fine di lavorare con un impasto più fluido, sarebbe impossibile produrre i pezzi alla stessa velocità, dal momento che sarebbe necessario mantenere il pezzo all’interno dello stampo per un tempo inaccettabilmente lungo prima di poterlo sformare. Per questo motivo si utilizzano impasti a basso rapporto acqua/cemento la cui consistenza è definita “a terra umida”.

Problema tecnico

In calcestruzzo vibrato sono comunemente realizzati una pluralità di manufatti, dai blocchi per la realizzazione di murature ai blocchetti per la realizzazione di pavimentazione. L’aspetto comune a tutti i manufatti in calcestruzzo vibrato attualmente prodotti è rilevabile nella loro forma: in generale la faccia superiore ed inferiore del pezzo (nella posizione in cui viene realizzato, a prescindere dalla sua posizione di effettivo utilizzo) sono piane e parallele, ed in ogni caso la vista in sezione del pezzo presenta delle variazioni di spessore che sono trascurabili rispetto allo spessore stesso del pezzo.

Una forma del tipo di quella mostrata in figura 1 è realizzabile, secondo quanto noto allo stato deN’arte, solamente posizionandola con una delle due facce piane e parallele sulla tavola porta-pezzo (“in piedi”). Se infatti il manufatto fosse realizzato nella posizione in cui è mostrato in figura 1 , con il movimento del pettine si otterrebbe un eccesso di compressione del cemento nella parte centrale ed una scarsa compressione del cemento nelle parti laterali (ricordiamo che, prima dela arrivo del pettine, il livello del cemento è sostanzialmente costante lungo tutta la forma). Questo è dovuto al fatto che lo spessore desiderato per il manufatto è sensibilmente diverso tra la zona centrale e la zona laterale e quindi, partendo da un uguale livello del cemento prima della compressione, si otterrebbero per il cemento rapporti di compressione estremamente diversi tra le due zone. Si consideri che il manufatto rappresentato in figura 1 è un elemento di finitura per parapetti (nel seguito anche “coprimuro”), ma un ragionamento analogo può essere fatto per altri elementi con forma analoga.

La necessità di realizzare il pezzo “in piedi” limita la lunghezza massima realizzabile. Un pezzo del tipo mostrato in figura 2, che ha le proporzioni di un pezzo largo 30 cm e lungo 1 metro, non è pertanto realizzabile in cemento vibrato con le tecniche di realizzazione note allo stato deH’arte e, pertanto, o viene ottenuto mediante l’utilizzo di impasti di cemento più fluidi (con lo svantaggio di dover allungare enormemente i tempi di lavorazione) oppure viene ottenuto mediante affiancamelo in opera di una pluralità di pezzi del tipo mostrato in figura 1. Questo ovviamente non consente di ottenere lo stesso risultato né da un punto di vista estetico né da un punto di vista della rapidità di installazione.

L’esempio dimensionale citato non è ovviamente limitativo, come si avrà modo di comprendere a breve,

Scopo dell'invenzione

Il trovato oggetto della presente invenzione intende pertanto fornire una forma ed un relativo pettine che consentano di realizzare in cemento vibrato pezzi la cui sezione comprende forti variazioni di spessore e che presentano una elevata lunghezza; secondo un altro scopo il trovato oggetto della presente invenzione intende fornire dei pezzi di elevata lunghezza e sezione a spessore variabile realizzati in cemento vibrato; in particolare è oggetto della presente invenzione un elemento coprimuro realizzato in cemento vibrato di lunghezza elevata rispetto alla propria larghezza ed al proprio spessore.

Breve descrizione dell'invenzione

II trovato oggetto della presente invenzione realizza gli scopi prefissati in quanto trattasi di uno stampo per la realizzazione di pezzi in calcestruzzo vibrato comprendente: una forma aperta sul lato inferiore e configurata per poter essere riempita di cemento dal lato superiore ed un pettine configurato per pressare il cemento contenuto all’interno di detta forma mediante un movimento dall’alto verso il basso e caratterizzato dal fatto che detta forma è dotata di una pluralità di barre longitudinali che definiscono sul suo lato superiore una pluralità di aperture e dal fatto che il pettine comprende una pluralità di elementi di forma tale da impegnare dette aperture.

Descrizione delle figure

In figura 1 è mostrato un coprimuro del tipo noto anche allo stato delfarte; in figura 2 è mostrato un coprimuro realizzabile in cemento vibrato esclusivamente con lo stampo (comprensivo della forma e del pettine) secondo la presente invenzione; in figura 3 e 4 sono mostrate due viste in sezione della forma secondo la presente invenzione, rispettivamente vuota e riempita di calcestruzzo, prima che lo stesso venga pressato; in figura 5 è mostrata una vista della forma e del pettine secondo la presente invenzione con il pettine che ha pressato il calcestruzzo; in figura 6 è mostrata un vista in sezione per metà della forma con il cemento pressato dal pettine, e per metà della forma con il cemento non pressato; in figura 7 è mostrata una schematizzazione geometrica della forma secondo la presente invenzione; in figura 8 è mostrata una vista isometrica della forma e del pettine secondo la presente invenzione.

Si precisa, a proposito dei disegni, che gli stessi sono da intendersi come schematizzazioni concettuali e che, in particolare, sebbene la forma (1) sia mostrata come un unico corpo solido, la stessa può convenientemente essere realizzata in più parti divise e poi saldate o assemblate, e sebbene il pettine sia mostrato, a soli fini di chiarezza grafica, come una pluralità di elementi tra loro sconnessi, gli stessi sono in generale da intendersi solidali tra loro e solidali anche alla pressa idraulica che li movimenta.

Si precisa inoltre che a fini di chiarezza grafica si è utilizzato nelle viste in sezione di figure da 3 a 6: il riempimento in nero per la sezione della forma; il riempimento a rombi per il calcestruzzo; il riempimento a crocette per la tavola portapezzo; il riempimento a tratteggio diagonale per il pettine.

Con riferimento alla figura 8, la forma (1) secondo la presente invenzione comprende una pluralità di bordi laterali (10,11,12,13) ed è aperta sul fondo e nella parte superiore. In figura 3 è infatti possibile notare dalla vista in sezione come i bordi (10, 12) poggino direttamente sulla tavola porta-pezzo (2) e la forma non sia dotata di fondo. Come evidente sia dalla vista isometrica che dalle viste in sezione, la forma secondo la presente invenzione comprende inoltre una pluralità di barre (14) disposte nel senso della lunghezza (L) della forma stessa. Tra le barre longitudinali sono quindi definite delle aperture (151,152) dalle quali può essere introdotto il cemento e nelle quali può passare il pettine (3) per comprimerlo. Si osserva che le barre (14) non si estendono fino alla superficie inferiore della forma, e pertanto al di sotto di ciascuna barra è definito un volume che sarà riempito di cemento. In questo le barre differiscono sostanzialmente dai divisori comunemente utilizzati per la realizzazione di più pezzi affiancati gli uni agli altri.

La disposizione delle barre longitudinali (14) è visibile dalla vista in sezione di figura 3, ed è in generale non uniforme nel senso della larghezza. Il criterio di disposizione delle barre longitudinali sarà più chiaro a breve, quando la spiegazione farà riferimento anche al pettine (3).

Per realizzare un pezzo del tipo mostrato in figura 2, la forma (1) viene riempita con il cemento e viene vibrata fino a che il cemento non si dispone in modo sostanzialmente orizzontale. Il cemento viene successivamente livellato al livello superiore (141) delle barre (14) e della forma (3), in modo da ottenere la situazione di figura 4.

A questo punto il pettine (3) pressa il cemento (4), come mostrato in figura 5, dove è possibile vedere in sezione la forma assunta dal cemento (4) che una volta compresso può essere sformato (mediante sollevamento della forma (1) e del pettine (3) ed inviato alla stagionatura.

Il pettine (3) comprende una pluralità di elementi (31...35) di dimensioni idonee ad entrare nella forma (1) dal lato superiore, senza provocare interferenza con le barre longitudinali (14) ed occupando al contempo tutta la superficie delle aperture (151 , 152) poste sul lato superiore della forma (1), in modo da pressare il cemento.

Gli elementi del pettine (3) definiscono la sagoma del pezzo che si vuole realizzare: alcuni degli elementi, in questo caso gli elementi centrali (32, 33, 34) possono essere di forma in sezione rettangolare. Altri elementi, in questo caso quelli terminali (31, 35) hanno una sagoma di forma curvilinea. Nel caso in cui si voglia realizzare un coprimuro, come nell’esempio mostrato nei disegni, la sagoma da ottenere prevede due bordi rialzati in corrispondenza delle estremità laterali del coprimuro, come peraltro mostrato in figura 1 e 2. Il coprimuro viene infatti installato a cavallo di un parapetto, capovolto rispetto alla posizione di figura E’ a questo punto possibile spiegare la logica con cui sono disposte le barre longitudinali (14) facendo riferimento alla figura 6, in cui sono mostrate, una affianco all’altra: nel lato sinistro una vista in sezione con il pettine (3) che ha già compresso il cemento, e nel lato destro una vista in sezione della forma (1) piena di cemento non compresso.

Sono inoltre mostrate in figura 6 una pluralità di linee divisorie (70, 71, 7273), disegnate in corrispondenza del piano medio di ciascuna delle barre longitudinali (14). Le linee divisorie definiscono dei piani all'interno della forma attraverso i quali, idealmente, non c’è flusso netto di materiale.

Difatti quando il pettine inizia a comprimere, il materiale contenuto nello spazio (60) tra la prima e la seconda barra a partire da destra viene compresso verso il basso e, in assenza di altro materiale tenderebbe, almeno in parte, a scorrere verso i lati destro e sinistro. Ciò però non avviene dal momento che anche il materiale contenuto nello spazio (50) tra il bordo destro della forma e la prima barra longitudinale viene compresso ed offre resistenza sul lato destro, analogamente a quanto accade per il materiale posto sul lato sinistro.

Si può quindi dire che, se il sistema forma-pettine è correttamente dimensionato, i piani longitudinali che contengono le linee divisorie (70, 71, 72, 73) definiscono una pluralità di volumi all’interno dei quali il materiale rimane confinato durante la pressatura.

Pertanto il cemento che inizialmente è compreso nel volume (50) campito con triangoli nella parte destra di figura 6, sarà compresso ad occupare lo spazio (51), ugualmente campito in triangoli, e mostrato nella parte sinistra della figura 6. Analogamente il cemento che occupa lo spazio (60) tra due barre consecutive sarà pressato fino ad occupare lo spazio (61) di uguale campitura nella parte sinistra della figura 6.

Al fine di garantire una corretta compressione del cemento in tutto il pezzo quindi, il sistema comprende:

- una forma (1) aperta sul lato inferiore e configurata per poter essere riempita di cemento dal lato superiore ed

- un pettine (3) configurato per pressare il cemento contenuto all'interno di detta forma mediante un movimento dall’alto verso il basso

ed è caratterizzato dal fatto che

detta forma è dotata di una pluralità di barre longitudinali (14) che definiscono sul suo lato superiore una pluralità di aperture (151, 152, 153) e dal fatto che il pettine comprende una pluralità di elementi (31 ,32,33,34,35) di forma tale da impegnare dette aperture.

Secondo un modo preferenziale di realizzazione inoltre la sagoma del pettine (3) è tale per cui il rapporto tra il volume all’interno di detta forma (1) compreso tra i piani medi di due barre longitudinali (14) adiacenti, o tra il piano medio di una barra ed il bordo della forma, dopo che il pettine (3) ha compresso il cemento ed il volume disponibile tra gli stessi piani prima della compressione è sostanzialmente costante. Si intende per “sostanzialmente costante” che il rapporto tra detti volumi, che è uguale a tutti gli effetti al rapporto tra il volume di cemento in ingresso ed il volume dei pezzi in uscita, varia in tutte le sezioni appena definite per meno del +/- 10%. Preferibilmente per tutte le sezioni questo rapporto è compreso tra 65 ed 85%, ed ancor più preferibilmente detto rapporto è compreso tra 70 ed 80%.

Ovviamente la sagoma del pettine (3) non è liberamente disegnabile, ma è definita dalla geometria del pezzo che si vuole realizzare. Al fine di ottenere la condizione di costanza del rapporto tra i volumi appena enunciata, pertanto, potranno convenientemente essere variati il numero, la dimensione e la spaziatura delle barre longitudinali (14).

In particolare se l’oggetto da realizzare è un coprimuro, del tipo mostrato in figura 2, il risultato potrà essere ottenuto utilizzando una pluralità di barre longitudinali tra loro equispaziate, ma configurate in modo da lasciare delle aperture di dimensione maggiore in corrispondenza dei bordi della forma.

Si consideri che, sulla base del ragionamento appena effettuato, la disposizione delle barre per un profilo di forma concettualmente simile a quella mostrata nelle figure ma di dimensioni arbitrarie può essere determinata, con riferimento alla figura 7 in cui è mostrato il profilo del pezzo da realizzare, come segue:

1) fissare il rapporto R di compressione desiderato per il calcestruzzo (ad esempio 75%);

2) determinare il valore della distanza x dal bordo della forma tale che valga la relazione:

S(x) = R*h*x (1)

dove h è l’altezza della forma ed S(x) è la superficie sottesa dal profilo del pezzo da realizzare tra il bordo della forma ed x.

3) Posizionare la prima barra longitudinale, di sezione rettangolare e posizionata con la parte inferiore in corrispondenza del profilo del pezzo da realizzare, a distanza x dal bordo della forma;

4) Determinare la distanza “D" tra due barre longitudinali successive di modo che valga la relazione:

S(x+D+2*L) - S(x) = R*h*D-2*B (2) in cui B è la sezione della singola barra longitudinale ed L la sua larghezza;

5) Posizionare a distanza costante e pari a “D” ulteriori barre longitudinali fino al bordo successivo, determinando cosi il numero delle barre da posizionare, avendo cura di lasciare in prossimità del bordo una distanza pari almeno ad x;

6) Distribuire uniformemente le barre longitudinali nel numero previsto al punto 5 di modo che l’ultima barra sia a distanza x dal bordo opposto, stabilendo così una distribuzione simmetrica; le barre si troveranno quindi le une dalle altre ad una distanza D’>=D;

7) Determinare la nuova larghezza U delle barre in modo che valga la relazione:

S(x+D’+2*L’) - S(x) = R*h*D’-2*B’ (3)

In cui B’ è la nuova sezione delle barre.

Al termine della procedura la forma delle barre può convenientemente essere raccordata nella parte inferiore.

Claims (6)

1. Rivendicazioni 1. Stampo per la realizzazione di pezzi in calcestruzzo vibrato comprendente - una forma (1) aperta sul lato inferiore e configurata per poter essere riempita di cemento dal lato superiore ed - un pettine (3) configurato per pressare il cemento contenuto all'interno di detta forma mediante un movimento dall’alto verso il basso e caratterizzato dal fatto che detta forma è dotata di una pluralità di barre longitudinali (14) che definiscono sul suo lato superiore una pluralità di aperture (151, 152, 153), l’altezza di dette barre (14) essendo minore dell’altezza di detta forma (1), in modo da definire un volume compreso tra ciascuna barra ed il lato inferiore della forma (1) e dal fatto che detto pettine (3) comprende una pluralità di elementi (31 ,32,33,34,35) di forma tale da impegnare dette aperture (151 , 152, 153).
2. 2. Stampo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la sagoma del pettine (3) e la dimensione e distanza relativa di dette barre longitudinali (14) sono tali per cui è sostanzialmente costante il rapporto tra il volume compreso all’interno dei piani medi di due barre longitudinali (14) adiacenti, o tra il piano medio della prima e dell’ultima barra longitudinale ed il bordo della forma (1), prima che il pettine (3) abbia compresso il cemento ed il volume compreso tra i medesimi piani dopo che il pettine abbia compresso il cemento. 3. Stampo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detto rapporto varia per meno del /-10%. 4. Stampo secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che detto rapporto è compreso tra 65 ed 85%, ed ancor più preferibilmente detto rapporto è compreso tra 70 ed 80%. 5. Metodo per la definizione della geometria di uno stampo secondo una delle rivendicazioni precedenti comprendente le fasi di: 1) Fissare il rapporto R di compressione desiderato per il calcestruzzo (ad esempio 75%); 2) Determinare il valore della distanza x dal bordo della forma tale che valga la relazione: S(x) = R*h*x (1) dove h è l’altezza della forma ed S(x) è la superficie sottesa dal profilo del pezzo da realizzare tra il bordo della forma ed x.
3. 3) Posizionare la prima barra longitudinale, di sezione rettangolare e verticalmente posizionata con la sua faccia inferiore in corrispondenza del profilo del pezzo da realizzare, a distanza x dal bordo della forma;
4. 4) Determinare la distanza “D” tra due barre longitudinali successive di modo che valga la relazione: S(x+D+2*L) - S(x) = R*h*D-2*B (2) in cui B è la sezione della singola barra longitudinale ed L la sua larghezza;
5. 5) Posizionare a distanza costante e pari a “D" ulteriori barre longitudinali fino al bordo successivo, determinando cosi il numero delle barre da posizionare, avendo cura di lasciare in prossimità del bordo una distanza pari almeno ad x; 6) Distribuire uniformemente le barre longitudinali nel numero previsto al punto 5 di modo che l’ultima barra sia a distanza x dal bordo opposto, stabilendo così una distribuzione simmetrica; le barre si troveranno quindi ad una distanza le une dalle altre D’>=D; 7) Determinare la nuova larghezza U delle barre in modo che valga la relazione: S(x+D’+2*L’) - S(x) = R*h*D’-2*B’ In cui B’ è la nuova sezione delle barre.
6. 6. Coprimuro in calcestruzzo vibrato realizzato con uno stampo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4.