ITUB201595709U1 - Nodo di giunzione tra profili metallici a sezione cava rettangolare da impiegarsi per la composizione di strutture tridimensionali in metallo - Google Patents

Description

Descrizione

Il presente trovato concerne un nodo strutturale particolarmente adatto alla realizzazione di strutture metalliche che possono svilupparsi nelle tre dimensioni dello spazio.

Stato dell’arte

- Nella carpenteria, sono noti diversi tipi di attacchi e nodi per strutture spaziali nel settore dell’edilizia. Gli attacchi esistenti hanno caratteristiche molto diversificate: sistemi di bullonatura e/o saldatura connettono i profilati con raccordi di forme opportune, tipo piastre in metallo piegate ad angolo retto; in alternativa e per particolari incastri strutturali, sono stati sviluppati nodi che se pur realizzati con metodi di prefabbricazione, sono espressamente finalizzati alla singola opera o per una specifica geometria come nel caso delle geodetiche o delle tensostrutture.

- Nel settore del camping, del commercio ambulante e degli stand fieristici, i sistemi di connessione tra elementi strutturali riguardano profilati e manufatti leggeri: si tratta in ogni caso, di giunzioni utilizzate per lo sviluppo di geometrie funzionali ben definite.

- Nella costruzione di ponteggi, cavalletti, passatoie etc, per uso lavorativo nel settore dell’edilizia, o comunque per uso temporaneo, un esempio diffuso di giunzione nodale industrializzata è quello che permette di fissare la sovrapposizione degli elementi tubolari in estrusi a sezione circolare tipo “Innocenti” e simili.

- Nell’ancoraggio dei containers le esigenze di connessione, fissaggio e trasporto tra gli stessi, ha sviluppato in maniera industriale uno specifico nodo o blocco d’angolo che permette alla struttura resistente del container di connettersi con le omologhe. Lo stesso sistema è utilizzato per l’ancoraggio del container ai veicoli destinati a tale trasporto specifico.

- In altri campi di applicazione, come nel settore degli infissi (serramenti) e dell’arredamento, le strutture di solito in profili di alluminio o in materiale plastico, hanno nodi di connessione tipo maschio / femmina o a morsa, a volte con funzioni strutturali di sostegno di vetrate, tende, pannelli o di componenti d’arredo.

Inconvenienti dei tipi noti

- Analizzando lo stato dell’arte per quanto concerne i nodi delle costruzioni strutturali metalliche impiegate in edilizia, si riscontra il carattere prettamente artigianale delle esecuzioni poste in opera, ciascuna motivata dalla peculiarità della voluta realizzazione. Inoltre, spesso il complesso delle attività necessarie per connettere tra loro i profili metallici a sezione cava, sono articolate in diverse modalità di posa in opera: per ogni connessione si utilizzano metodi diversi ed elementi metallici di raccordo specificamente realizzati. Per tali giunzioni, lì dove si ricorre a sistemi di prefabbricazione, i nodi tra le strutture metalliche vengono realizzati per distinte opere architettoniche, esaurendone il valore industriale.

Di contro, lo sviluppo di nodi o sistemi di connessione tra profili metallici a sezione cava, ad esclusivo servizio di una specifica geometria strutturale riferita ad un prodotto prefabbricato, viene riproposta in maniera seriale e non adattabile a soluzioni diverse da quelle per le quali il nodo è stato realizzato.

Complessivamente, il risultato finale è una attuale rigidità d’uso dei sistemi di giunzione tra profili metallici a sezione cava nella carpenteria delle strutture dell’edilizia.

- I nodi di connessione tra elementi strutturali leggeri esistenti nel settore “camping” , nel commercio ambulante, e negli stand fieristici, adottano tecniche di veloce e facile trasporto e messa in opera. Tali elementi, per il loro requisito di temporaneità di esercizio, hanno ottime caratteristiche di leggerezza e resistenza (esistono attacchi a bicchiere, spine provviste di opportuni grani, snodi di collegamento, ecc.), sempre a servizio di strutture dalle configurazioni ben definite, spesso modulari. Di contro però, i singoli nodi hanno caratteristiche univoche e specializzate all’interno dello specifico sistema sviluppato per prefissate destinazioni d’uso. In tale panorama, gli elementi di connessione metallici perdono di flessibilità d’uso, hanno un forte tasso di usura in esercizio prolungato sotto forti sollecitazioni e non sono realizzati sulle misure adatte a connettersi con i profilati metallici a sezione cava rettangolare impiegati nella carpenteria per l’edilizia.

- Una maggiore flessibilità si rinviene nei sistemi di connessione dei profilati metallici per la realizzazione dei ponteggi in precedenza richiamati. I nodi di queste strutture, hanno però il limite di sfalsare i piani di giacitura degli estrusi tubolari così interconnessi, perdendo la peculiarità di garantire la complanarità delle sollecitazioni che si trasmettono tra travi e colonne.

- Il blocco d’angolo usato per l’ancoraggio dei containers, pur avendo un’ottima valenza come adattabilità di connessione, è parte integrante del sistema, e non è impiegabile nei nodi per strutture reticolari libere di articolarsi nello spazio.

- Nei campi di applicazione affini all’abitare ed al contenere di cui abbiamo parlato sopra, quali quello degli infissi e dei serramenti e quello dell’arredamento, esistono numerosi tipi di connessioni che giuntano tra loro i profilati metallici. In questi casi, si tratta però di soluzioni leggere che utilizzano incastri ad attrito, spine in legno, squadre di connessione in plastica ecc., non adatte a carpenterie edili e più in generale inadeguate per costruzioni reticolari a carattere strutturale.

Vantaggi del trovato

Scopo del presente trovato è quello di garantire la giunzione di profilati metallici tubolari a sezione rettangolare utilizzati nella carpenteria metallica, permettendo così di realizzare costruzioni strutturali in maniera veloce ed affidabile.

Per ottimizzare tale funzione e superare gli inconvenienti rilevati nei sistemi di collegamento presenti allo stato dell’arte, il nodo oggetto della presente relazione permette la messa in opera delle giunzioni e quindi dell’intera struttura uniformando gli elementi di connessione.

Insieme alla facilità del trasporto, l’impiego del sistema di giunzione prospettato si rivela idoneo all’utilizzo nel settore edilizio, dell’abitare e del contenimento.

La sua configurazione garantisce prestazioni ottimali dal punto di vista della resistenza meccanica (indeformabilità del nodo sotto sollecitazione) ed è utilizzabile in molteplici gamme di esercizio, permettendo uno sviluppo libero delle strutture nello spazio tridimensionale senza compromettere la complanarità tra nodo, trave e colonna.

Non ultimo vantaggio del trovato è quello di permettere la sua messa in opera senza l'impiego di personale qualificato o ricorrere a tecnologie complesse.

Enunciazione del concetto inventivo

Questi ed altri scopi sono raggiunti dal nodo secondo il trovato il quale è usato come elemento di collegamento meccanico, nelle tre dimensioni dello spazio, tra le estremità di profilati tubolari a sezione rettangolare.

Il nodo, avente forma di esaedro (poliedro prismatico a sei facce) metallico, si caratterizza per la presenza di un corpo con funzione di spina costituito da una staffa metallica ad U, dotata di fori interni utili al collegamento meccanico con ogni faccia dell’esaedro. Tale corpo comprende un elemento resistente a chiusura della geometria aperta della staffa: questo elemento, costituito da una controstaffa a C è separabile ed asportabile dalla staffa e trova alloggiamento nella corretta posizione grazie alla geometria di una coniugazione scatolare. Il fondo della contro-staffa a C sarà di elevato spessore per evitare fenomeni di deformazione del profilato da connettere e per consentire di ricavare due o più fori filettati. Per questo motivo, la parete di fondo della contro-staffa sarà chiamata elemento resistente.

In modo vantaggioso, il complesso che costituisce il nodo è in definitiva composto dall’esaedro e dalla/e spina/e a sua/loro volta costituita/e dalla/e staffa/e e dalla/e contro-staffa/e quale/i elemento/i resistente/i a chiusura della geometria della spina.

Modi di attuazione

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma d’esecuzione, preferita ma non esclusiva, del nodo di collegamento illustrato a titolo indicativo ma non limitativo negli uniti disegni alle Figg. 1, 2, 3, 4 e 5. Nella fig. 1 è rappresentata, in assonometria, la vista “esplosa” del complesso del nodo, secondo il trovato visibile nei suoi elementi principali ed una porzione di profilato tubolare a sezione rettangolare. Nella stessa Fig. 1, per maggiore chiarezza, sono stati omessi i possibili analoghi elementi con funzione di spina collegabili ad ogni faccia dell’esaedro con i corrispondenti profilati a questo ancorabili.

La Fig. 2 è la rappresentazione “esplosa” in sezione longitudinale assonometrica degli elementi componenti il trovato e la sezione longitudinale di una porzione di profilato tubolare a sezione rettangolare. Come nella figura precedente, anche nella Fig. 2 sono stati omessi per maggiore comprensione i possibili analoghi elementi con funzione di spina collegabili ad ogni faccia dell’esaedro. In particolare in Fig. 2 si evince la composizione dell’esaedro con le sezioni maggiorate in proporzione doppia rispetto agli spessori del profilo utilizzato.

La Fig. 3 è la vista in sezione longitudinale assonometrica degli elementi costituenti il trovato, raffigurati nella posizione a montaggio eseguito, con la sezione longitudinale di una porzione di profilato tubolare a sezione rettangolare. Come in precedenza, anche nella Fig. 3 non sono raffigurati i possibili uguali elementi collegabili ad ogni faccia dell’esaedro. In particolare in Fig. 3 si evince come la giunzione dei profili metallici a sezione cava rettangolare, avviene meccanicamente all’interno dei profili stessi.

La Fig. 4 rappresenta in assonometria, la vista “esplosa” del complesso degli elementi costituenti il trovato, raffigurato come elemento di collegamento meccanico nelle tre dimensioni dello spazio.

La Fig. 5 illustra in assonometria, il trovato nella configurazione finale a montaggio eseguito a realizzare il collegamento meccanico fornito dal nodo ai sei profilati tubolari a sezione rettangolare, che occupano le tre dimensioni dello spazio.

In dettaglio il dispositivo illustrato nella Fig. 1 comprende: il nodo avente forma di esaedro (1), con gli opportuni fori filettati (2) utili al collegamento meccanico della staffa ad U (3), anch’essa forata alla base (4) in punti corrispondenti. Il collegamento tra i due corpi avviene a mezzo di bulloni (6) con dispositivi antisvitamento (5). Alle estremità delle ali della staffa ad U sono presenti fori passanti (8) realizzati in corrispondenza dei fori filettati (10) ricavati nell’ elemento resistente (11) della contro-staffa (9) posta a chiusura della geometria della staffa. Sul profilo tubolare a sezione rettangolare (14) saranno realizzati fori svasati (13) per alloggiare opportune viti tipo UNI 5933 e/o similari a testa svasata (12) che operano la giunzione del profilato alla spina. Qualora i fori non fossero realizzati preventivamente in stabilimento, per la loro corretta esecuzione sarà necessario l’uso di una dima.

La sezione assonometrica riportata in Fig. 2, illustra la composizione del nodo e delle sue parti componenti: il nodo avente forma di esaedro è sezionato e mostra le parti che lo costituiscono, ovvero il corpo principale (15) e gli elementi di chiusura (16). Sono visibili gli spessori dell’elemento sempre doppi rispetto agli spessori dei profili tubolari cavi a sezione rettangolare (14) da collegare. Su ogni faccia dell’esaedro sono presenti fori filettati (2) utili al collegamento meccanico della staffa ad U (3) che a sua volta si connette con la contro-staffa a C (9) a formare la spina che si inserisce all’interno del profilo tubolare a sezione rettangolare (14). In particolare, è visibile lo spessore della base della controstaffa a C (11), con funzione di elemento resistente, nel quale sono presenti fori filettati od incavi per mettere a dimora dadi autobloccanti o sistemi simili (10) utili al collegamento meccanico a mezzo opportune viti tipo UNI 5933 e/o similari a testa svasata (12) che operano la giunzione tra la spina ed il profilo estruso tubolare a sezione rettangolare.

In Fig. 4 è riportato in assonometria, l’insieme delle parti costituenti il trovato (1) (3) e (9) ed il complesso dei profili tubolari a sezione rettangolare (14) che si possono collegare allo stesso.

In Fig. 5 è raffigurato il sistema nella configurazione finale a montaggio eseguito, con gli elementi con funzione di spina connessi al nodo ed inseriti a scomparsa nell’interno dei profili tubolari a sezione rettangolare (14). La connessione con i profilati è assicurata dal collegamento meccanico delle viti tipo UNI 5933 e/o similari a testa svasata (12) che si avvitano all’elemento resistente interno attraverso i fori svasati(13) realizzati, in posizione opportuna, alle estremità delle stesse travi (14).

Funzionamento

L’assemblaggio del dispositivo secondo il trovato è il seguente: osservando i disegni alle Figg. 1, 2, 3 e 4 la/e staffa/e ad U del complesso della spina (3) è/sono collegabile/i ad ogni faccia del nodo, ovvero dell’esaedro (1) mediante i bulloni (6). Ogni staffa (3), una volta ancorata ad una faccia dell’esaedro (1), ospiterà a chiusura della geometria, la contro-staffa a C (9) e sarà mantenuta nella corretta posizione a mezzo di un collegamento meccanico (7). Il complesso della spina così ottenuta potrà allora essere inserita nella cavità del profilo tubolare (14) e a questo assicurata per mezzo di opportune viti tipo UNI 5933 e/o similari a testa svasata (12).

Il sistema di ancoraggio si caratterizza per l’inserimento a completa scomparsa della spina di giunzione e la totale assenza di elementi in rilievo tra le superfici del nodo e dei profili tubolari a sezione rettangolare, a realizzare un nodo in cui, le travi e le colonne risultano complanari.

Conclusioni

I materiali e le dimensioni del trovato come sopra descritto ed illustrato negli uniti disegni -e più avanti rivendicatopotranno essere qualsiasi secondo le esigenze dimensionali dei profilati da collegare. I dettagli costruttivi in precedenza illustrati, sono sostituibili con altri tecnicamente equivalenti, senza per questo uscire dall'ambito protettivo del seguente trovato.

Claims (7)

1. Rivendicazioni 1. Nodo di giunzione tra profili metallici a sezione cava rettangolare, a forma di esaedro (1) caratterizzato dalla presenza di uno o più corpi metallici con funzione di spina composto/i da un’opportuna staffa metallica ad U (3), collegabile in maniera meccanica con ogni faccia dell’esaedro. Tale corpo comprende un elemento metallico resistente ovvero la contro-staffa a C (9) posto a chiusura della geometria ad U della staffa.
2. 2. Il trovato secondo la precedente rivendicazione, può disporre per ogni singolo nodo, da una a sei spine in funzione del numero di profili a sezione cava strutturale rettangolare (14) da connettere.
3. 3. Il trovato secondo le precedenti rivendicazioni, si caratterizza per l’inserimento a scomparsa del complesso della spina all’interno dei profili a sezione cava strutturale rettangolare da connettere.
4. 4. Il trovato secondo la rivendicazione 3, consente la giunzione dei profili metallici a sezione cava rettangolare, agendo all’interno della cava dei profili stessi.
5. 5. Il trovato secondo le rivendicazioni 3 e 4, a connessione avvenuta, si caratterizza per la totale assenza di elementi in rilievo tra le superfici del nodo e del profilo tubolare a sezione rettangolare.
6. 6. Il trovato secondo le precedenti rivendicazioni, consente uno sviluppo libero delle strutture nello spazio tridimensionale senza interrompere o compromettere, lungo i piani dei prospetti, la complanarità tra nodo e profili metallici a sezione cava rettangolare connessi.
7. 7. Il trovato secondo le precedenti rivendicazioni, costituirà un nodo in cui le facce dell’esaedro che rimangono in vista, risultano sempre complanari alle superfici esterne dei profili tubolari connessi.