ITUD20080074A1 - Elemento in calcestruzzo precompresso, idoneo per realizzare sia superfici calpestabili esterne, sia il rivestimento di pareti, e relativo procedimento di produzione - Google Patents
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Description
Descrizione del trovato avente per titolo:
"ELEMENTO IN CALCESTRUZZO PRECOMPRESSO, IDONEO PER REALIZZARE SIA SUPERFICI CALPESTABILI ESTERNE, SIA IL RIVESTIMENTO DI PARETI, E RELATIVO PROCEDIMENTO DI PRODUZIONE"
CAMPO DI APPLICAZIONE
Il presente trovato si riferisce ad un elemento in calcestruzzo precompresso, di forma oblunga, idoneo per realizzare sia superfici calpestabili esterne, sia il rivestimento di pareti. L'elemento in calcestruzzo precompresso secondo il presente trovato ha una lunghezza variabile, in funzione delle diverse esigenze costruttive, da circa I m a circa 8 m, una larghezza compresa fra circa 80 mm e circa 300 mm ed uno spessore compreso fra circa 20 mm e circa 60 mm.
L'elemento in calcestruzzo precompresso secondo il presente trovato si presenta esternamente come un classico "listone ligneo" per impiego esterno e possiede caratteristiche estetiche, meccaniche, di durabilità e di costo completamente innovative; esso è infatti un nuovo prodotto in grado di sostituire, negli svariati casi di applicazione e con le migliori caratteristiche di resistenza e durabilità garantite dal calcestruzzo, le doghe e i tavolati in legno tradizionali. La geometria della sezione, la lunghezza variabile, la sagomatura superficiale anti-scivolo con finitura pigmentata in massa, uniti ad un uso originale e sofisticato della tecnologia della precompressione, rendono l'elemento in calcestruzzo precompresso secondo il presente trovato particolarmente adatto per la realizzazione di qualsiasi superficie calpestabile esterna sottoposta a forte usura meccanica e chimica, come nel caso di marciapiedi, percorsi ciclo-pedonali, passi carrai, gradini di scale interne ed esterne, passerelle pedonali, pavimentazioni di piscine, banchine portuali, moli e pontili, rivestimenti di facciate di edifici, tunnel stradali e ferroviari, barriere antirumore, o altro, che possa essere tecnologicamente ed esteticamente compatibile.
STATO DELLA TECNICA
In tutti i sopra citati campi di applicazione sono innumerevoli i materiali, le essenze ed i prodotti conosciuti ed utilizzati, anche con rese estetiche apprezzabili, e vanno dalle essenze lignee più o meno resistenti alle pietre naturali (graniti e porfidi), dalle pietre composite impastate al cemento alle mattonelle autobloccanti in clinker. I materiali, nelle forme e formati offerti dal mercato, non danno garanzie certe di durata se sottoposti ad agenti meccanici, o agenti chimici, per periodi prolungati. Si pensi semplicemente all'azione dell'acqua e del sole sul legno, o l'azione dei composti acidi (presenti nelle precipitazioni atmosferiche) sulle pietre naturali, nonché all'azione meccanica che induce abrasione e sollecitazioni flessionali. Le problematiche legate all'usura e alla manutenzione, hanno limitato fortemente l'impiego di questi materiali in situazioni ad essi non consone, mentre, per quanto concerne gli sforzi flessionali, il mercato offre prodotti utilizzabili solamente con interassi molto ridotti.
Sono anche noti elementi in calcestruzzo precompresso, a forma di piastre per realizzare rampe di accesso carrabili, aventi ognuno una lunghezza di circa 3 m, una larghezza di circa 3,6 m ed uno spessore di circa 230 mm, i quali sono realizzati con calcestruzzo rinforzato da due file di cavi: una allineata in prossimità della superficie superiore, ed una allineata in prossimità della superficie inferiore . Questi elementi noti hanno però l ' inconveniente di essere molto spessi, troppo pesanti e difficilmente maneggiabili , normalmente con l ' ausilio di gru.
E' anche noto un elemento in calcestruzzo precompresso avente la forma di una trave, lungo da 1 m a 30 m, largo da 300 mm a 1.200 mm, spesso da 80 mm a 120 mm e rinforzato con una fila di cavi o barre di acciaio. Anche questo elemento noto, che è atto ad essere disposto su un sottostante strato di base, per definire la superficie stradale, o calpestabile , ha l ' inconveniente di essere piuttosto spesso e di non essere autoportante.
Uno scopo del presente trovato è quello realizzare un elemento per l 'edilizia, in calcestruzzo precompresso, di tipo oblungo, che sia realizzato con materiali economici e facilmente reperibili sul mercato, e che sia al tempo stesso molto sottile e molto resistente, anche alla flessione.
Un altro scopo del presente trovato è quello di mettere a punto un procedimento per realizzare un elemento in calcestruzzo precompresso, del tipo suddetto, in modo facile ed a costo contenuto.
Il Richiedente, per risolvere gli inconvenienti della tecnica nota, al fine di raggiungere i suddetti scopi ed ottenere ulteriori vantaggi, ha progettato e realizzato il presente trovato.
ESPOSIZIONE DEL TROVATO
Il presente trovato è espresso e caratterizzato essenzialmente nelle rivendicazioni principali.
Altre caratteristiche innovative del trovato sono espresse nelle rivendicazioni secondarie.
L'elemento in calcestruzzo precompresso secondo il presente trovato, in particolare atto a realizzare superfici calpestatili di ambienti esterni, comprende un corpo oblungo, in calcestruzzo, avente una superficie di base ed una superficie superiore, opposta e parallela a detta superficie di base, in cui detto corpo oblungo ha una lunghezza compresa fra circa I m e circa 8 m, una larghezza compresa fra circa 80 mm e circa 300 mm, ed in cui almeno due elementi di rinforzo sono disposti all'interno di detto corpo oblungo, parallelamente ad un asse longitudinale, disposto nel senso della lunghezza di detto corpo oblungo.
Secondo un aspetto caratteristico del presente trovato, detti elementi di rinforzo, costituiti ad esempio da trefoli, barre o tondini metallici, sono disposti sostanzialmente sfalsati fra loro, rispetto ad un piano trasversale, parallelo a detta superficie di base, e detto elemento in calcestruzzo precompresso ha uno spessore compreso fra circa 20 mm e circa 60 mm.
In una soluzione preferita del trovato, detto elemento in calcestruzzo precompresso ha uno spessore di circa 30 mm.
In un'altra soluzione vantaggiosa, detto elemento in calcestruzzo ha larghezza e/o spessore costanti.
L'elemento in calcestruzzo precompresso secondo il presente trovato combina le caratteristiche estetiche del legno (nelle varie colorazioni) alla durabilità del calcestruzzo, alla notevole durevolezza superficiale di tale materiale nonché alla compattezza e alle prestazioni flessionali derivanti da una speciale tecnologia di precompressione. Ciò comporta i seguenti vantaggi: - leggerezza ed economicità in rapporto alle caratteristiche tecniche;
- nessuna necessità di manutenzione superficiale;
durabilità dell'impasto cementizio compattato dalla precompressione e conseguente protezione dell'armatura anche in ambienti umidi o aggressivi;
- notevole lunghezza dell'elemento stesso, in relazione alla snellezza e alla limitatissima sezione trasversale, in particolare lo spessore; - facilità di posa con collanti cementiti, o sistemi di aggancio;
- possibilità di posa anche su strutture sottostanti secondo lo schema statico del doppio appoggio;
- facilità di taglio senza la perdita delle proprietà derivanti dalla precompressione;
- resistenza e durevolezza del prodotto finale; - nessuna limitazione nei dettagli decorativi e nelle scelte cromatiche.
Vantaggiosamente, ciascuno dei suddetti elementi di rinforzo è lungo come l'intera lunghezza del corpo oblungo ed è in materiale sostanzialmente inestensibile, come ferro, acciaio, o altri materiali metallici, oppure in materiale plastico molto resistente alla trazione.
Il materiale cementizio con cui è realizzato il corpo oblungo è vantaggiosamente calcestruzzo, anche del tipo cosiddetto alleggerito, avente un peso specifico compreso fra circa 18 KN/m<3>e circa 25 KN/m<3>.
ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI
Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forme preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:
- la fig. 1 è una vista zenitale di un elemento in calcestruzzo precompresso secondo il presente trovato con evidenziate le asperità superficiali antiscivolo e gli assi longitudinali degli elementi di rinforzo;
- la fig. 2 è una vista laterale dell'elemento in calcestruzzo precompresso di fig. 1;
- la fig. 3 è una sezione secondo la linea I-I di fig. 1;
- la fig. 4 è uno spaccato particolareggiato secondo le linee IIJ-IIJ e II2-II2di fig. 1;
- la fig. 5 è una sezione dettagliata e ingrandita secondo la linea I-l di fig. 1.
DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI
REALIZZAZIONE DEL TROVATO
Con riferimento alla fig. 1, un elemento in calcestruzzo precompresso 10 secondo il presente trovato, in particolare per realizzare sia superfici calpestabili esterne, sia il rivestimento di pareti, comprende un corpo oblungo 11 avente un asse longitudinale X e composto da materiale cementizio. L'elemento 10 può avere una lunghezza fino a circa 8 m, una larghezza, vantaggiosamente costante, compresa fra circa 80 mm e circa 300 m ed uno spessore, vantaggiosamente costante, compreso fra circa 20 mm e circa 60 mm, e preferibilmente di circa 30 mm.
Nella fattispecie, in fig. 1 l'elemento 10 secondo il presente trovato é rappresentato, per esigenze grafiche, di lunghezza pari a 1 m. La sezione trasversale (fig. 3 e fig. 5) è molto ridotta in rapporto alla lunghezza, è di forma sostanzialmente rettangolare e leggermente svasata verso la superficie di base 13 (a destra in fig.
5). Gli spigoli 14 sono arrotondati. La superficie superiore 15 (a sinistra in fig. 5) è parallela alla superficie di base 13 ed è sagomata in modo da presentare scanalature 18 antiscivolo.
Vantaggiosamente, il corpo oblungo 11 è costituito da un impasto di cemento ad alta resistenza (Rck 52,5 N/ mm<2>), per esempio del tipo I 52,5 R (prodotto da Buzzi UNICUM), oppure, in una versione ecologica, del tipo TX ARIA gris (CEM I 52,5 N CE - prodotto da ITALCEMENTI) e da inerti. Questi ultimi sono di pezzatura variabile, resistenti e non gelivi, prevalentemente sabbie grosse, medie e fini (da 0,5 mm a 5 mm di diametro) ottenute da frantumazione di ghiaie di piccola pezzatura (diametro compreso tra 0,5 mm e 10 mm). II suddetto impasto può comprendere anche particolari inerti alleggeriti, di tipo noto in sè, in grado di alleggerirlo senza comprometterne le prestazioni meccaniche.
L'impasto così ottenuto è gettato in casseforme, ad esempio in acciaio, aventi una lunghezza compresa tra circa I m e circa 8 m, di sezione rettangolare, opportunamente sagomate per ottenere la finitura superficiale, nonché le particolari configurazioni delle superfici laterali, a seconda dell'utilizzazione prefigurata per l'elemento 10.
La precompressione è ottenuta mediante la pretensione, ad esempio con martinetti idraulici, di un'armatura precompressa costituita da due coppie di trefoli, 12 (figg. 4 e 5), in acciaio armonico, aventi ciascuno un diametro compreso tra 2 mm e 4 mm. Nel seguito della descrizione si utilizzerà il termine trefoli anche se è inteso che al posto dei trefoli possono essere utilizzate anche barre, tondini, od altro elemento di rinforzo idoneo.
I trefoli 12 sono posizionati secondo una geometria messa a punto dal Richiedente attraverso una lunga sperimentazione, di modo che le tensioni indotte nella sezione resistente si auto-bilancino e che, conseguentemente, non si manifestino né effetti di curvatura lungo l'asse longitudinale, né fenomeni di instabilità e di torsione trasversale.
in particolare, secondo una caratteristica del presente trovato, le due coppie di trefoli 12 sono disposte longitudinalmente, secondo assi longitudinali X1e X2(fig. 4), simmetrici rispetto ad un asse longitudinale mediano X della sezione trasversale, mentre, rispetto alla sezione resistente (fig. 5), sono disposti su piani Yxe Y2, sostanzialmente equidistanti da un piano trasversale di mezzeria Y, parallelo alla superficie di base 13.
Si noti che, una sezione siffatta, con le dimensioni sopra descritte entrerebbe immediatamente in regime di instabilità con conseguente collasso se 1'armatura di precompressione, ossia i trefoli 12, fossero disposti su uno stesso piano della sezione trasversale, come avviene nello stato della tecnica anteriore
La stabilità dell'elemento 10, rispetto a deformazioni torsionali e a inflessioni longitudinali dovute alle forze di precompressione, nonché la linearità orizzontale sia longitudinale che trasversale, sono ottenute mediante il disassamneto, o eccentricità "e" della posizione dei trefoli 12 nella sezione trasversale. Tale eccentricità "e" tra i due trefoli 12 nella sezione trasversale (fi?· 5) è compresa vantaggiosamente fra 6 mm e 20 mm.
Inoltre, tale eccentricità "e" costituisce una caratteristica peculiare dell'elemento 10 e consente di ottenere le eccezionali caratteristiche di snellezza, stabilità, resistenza ed economicità. Il valore dell'eccentricità "e" è scelto in funzione della tensione di precompressione, delle caratteristiche di resistenza adottate per l'impasto e della geometria della sezione trasversale adottata.
Le peculiarità di carattere estetico, anch'esse frutto di un affinamento tecnologico e di design che ha richiesto anni di studi e di prototipazioni, contribuiscono a completare l'originale identità dell'elemento 10 secondo il presente trovato.
Infatti, l'impasto cementizio con cui è realizzato il corpo 11 dell'elemento 10, può avere diversi trattamenti dello strato superficiale di finitura esterna ed essere provvisto di finitura in boiacca cementizia pigmentata, oppure addittivato con pigmenti di diverso colore, colorazioni vicine alle essenze lignee, o colorazioni più vivaci a scelta dell'utente finale.
Per quanto riguarda il procedimento di realizzazione dell'elemento 10, l'impasto, dopo essere stato gettato nelle casseforme ed armato con i trefoli 12, viene vibrato per un tempo compreso tra 2 e 5 minuti e viene lasciato maturare con temperature da 50°C a 80°C, per un tempo compreso tra 210 minuti e 300 minuti, con i normali accorgimenti, noti in sé, per evitare microfessurazioni .
Una prova su diversi elementi 10 prodotti secondo il procedimento sopra descritto, ognuno lungo 500 mm, appoggiato alle estremità con luce teorica di calcolo di 420 mm, caricato in mezzeria con carico concentrato, ha registrato carichi di rottura intorno ai 1.600 N e sollecitazioni flessionali, nel calcestruzzo precompresso, comprese tra 2.400 N/mm<2>e 3.200 N/mm<2>.
L'Inserimento dell'armatura precompressa, costituita dagli elementi di rinforzo 12 e disposta come sopra specificato, conferisce, oltre alla portanza limite finale, un comportamento elastico notevole, con frecce dell'ordine di circa 2 cm, prima della fase di snervamento degli elementi di rinforzo 12 e del collasso del calcestruzzo precompresso.
Sagomature e sezioni geometricamente analoghe a quella qui illustrata ed aventi le caratteristiche strutturali e di finitura espresse nelle seguenti rivendicazioni, anche con modifica del numero e della sezione degli elementi di rinforzo, rientrano tutte nell'ambito di protezione definito dalle rivendicazioni che seguono. Tali caratteristiche, come sopra esposto, sono il risultato di molti anni di sperimentazione nel settore delle strutture sottili in precompresso compiute dal Richiedente ed è solamente attraverso le specifiche granulometrie dell'Impasto, il tipo di cemento e stagionatura, l'eccentricità e la tensione di pre-trazione degli elementi di rinforzo, in rapporto alle dimensioni della sezione trasversale, che si ottiene un elemento di tale ordine di lunghezza e di tale sezione eccezionalmente sottile, dotato di omogeneità di prestazioni meccaniche e di stabilità agli sforzi indotti dalla precompressione.
E<1>chiaro comunque che all'elemento in calcestruzzo precompresso 10 fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di componenti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato. Per esempio, il numero degli elementi di rinforzo 12 può essere superiore, o due.
E' anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad un esempio specifico, una persona esperta del ramo potrà senz'altro realizzare altre forme equivalenti di elementi in calcestruzzo precompresso aventi le caratteristiche espresse nelle seguenti rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito.
Claims (15)
- RIVENDICAZIONI 1. Elemento in calcestruzzo precompresso, idoneo per realizzare sia superfici calpestabili esterne, sia il rivestimento di pareti, comprendente un corpo oblungo (11), in calcestruzzo, avente una superficie di base (13) ed una superficie superiore (15), opposta e parallela a detta superficie di base (13), in cui detto corpo oblungo (11) ha una lunghezza compresa fra circa I m e circa 8 m, una larghezza compresa fra circa 80 mm e circa 300 mm, ed in cui almeno due elementi di rinforzo (12) sono disposti all'interno di detto corpo oblungo (11), parallelamente ad un asse longitudinale (X), disposto nel senso della lunghezza di detto corpo oblungo (11), caratterizzato dal fatto che detti elementi di rinforzo (12) sono disposti sostanzialmente sfalsati fra loro, rispetto ad un piano trasversale (Y), parallelo a detta superficie di base (13), e dal fatto che detto elemento (10) ha uno spessore compreso fra circa 20 mm e circa 60 mm.
- 2. Elemento in calcestruzzo precompresso come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che presenta uno spessore di circa 30 mm.
- 3. Elemento in calcestruzzo precompresso come alla rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che presenta spessore e/o larghezza costante.
- 4. Elemento in calcestruzzo precompresso come ad una l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rinforzo comprendono trefoli, barre o tondini (12) in acciaio armonico aventi ognuno un diametro compreso tra 2 mm e 4 mm.
- 5. Elemento in calcestruzzo precompresso come ad una l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rinforzo comprendono due coppie di trefoli, barre o tondini (12) disposte longitudinalmente, secondo assi longitudinali (X]^e X2) sostanzialmente simmetrici rispetto ad un asse longitudinale mediano (X) della sezione trasversale di detto corpo oblungo (11), mentre, rispetto alla sezione resistente, sono disposti su piani trasversali (Y1e Y2) sostanzialmente disassati ed equidistanti da detto piano trasversale (Y).
- 6. Elemento in calcestruzzo precompresso come nella rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il disassamento, o eccentricità (e) fra detti piani trasversali (Yxe Y2) di detti trefoli, barre o tondini (12) è compreso fra 6 mm e 20 mm.
- 7. Elemento in calcestruzzo precompresso come nella rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il disassamento, o eccentricità (e) è scelto in funzione dei seguenti fattori: a) caratteristiche geometriche del rettangolo di sezione trasversale; b) tensione di precompressione; c) caratteristiche dei cementi adottati; d) tipo e granulometria dell'inerte; e) miscelatura e compositi e stagionatura delle malte.
- 8. Elemento in calcestruzzo precompresso come ad una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo oblungo (11) comprende materiali inerti di pezzatura variabile resistenti e non gelivi, prevalentemente sabbie di grosse, medie e fini dimensioni, con diametro compreso fra 0,5 mm e 5 mm, ottenute da frantumazione di pietre quarzose e ghiaie di piccola pezzatura, con diametro compreso fra 0,5 mm e 10 mm, e da un impasto di cemento ad alta resistenza (Rck 52,5 N/mm<2>).
- 9. Elemento in calcestruzzo precompresso come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto calcestruzzo ha un peso specifico compreso tra i 18 kN/mm<2>ed i 25 kN/mm<2>.
- 10. Elemento in calcestruzzo precompresso come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta superficie superiore (15) comprende una sagomatura superficiale antiscivolo e/o varie tipologie di decorazione.
- 11. Elemento in calcestruzzo precompresso come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende una svasatura laterale con spigoli (14) arrotondati.
- 12. Elemento in calcestruzzo precompresso come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo oblungo (11) è, almeno superficialmente, provvisto di colorazioni ottenute con pigmenti, naturali, o di sintesi, impastati al materiale cementizio, o aggiunti come finitura con pigmenti in massa.
- 13. Procedimento per produrre un elemento in calcestruzzo precompresso idoneo per realizzare sia superfici calpestabili esterne, sia il rivestimento di pareti, comprendente un corpo oblungo (11), in calcestruzzo, avente una superficie di base (13) ed una superficie superiore (15), opposta e parallela a detta superficie di base (13), in cui detto corpo oblungo (11) ha una lunghezza compresa fra circa 1 m e circa 8 m, una larghezza compresa fra circa 80 mm e circa 300 mm, ed in cui almeno due elementi di rinforzo (12) sono disposti all'interno di detto corpo oblungo (11), parallelamente ad un asse longitudinale (X), disposto nel senso della lunghezza di detto corpo oblungo (11), caratterizzato dal fatto che comprende una prima fase in cui si realizza un impasto di inerti e cemento ad alta resistenza; una seconda fase in cui detto impasto è gettato in casseforme aventi una lunghezza compresa tra 5 m e 8 m, e sezione sostanzialmente rettangolare opportunamente sagomata per ottenere la finitura superficiale voluta; ed una terza fase di precompressione di detto impasto in dette casseforme, mediante pretensione di un'armatura precompressa costituita da elementi di rinforzo (12) disposti sostanzialmente sfalsati fra loro, rispetto ad un piano trasversale (Y), parallelo a detta superficie di base (13), ed in cui detto elemento in calcestruzzo precompresso ha uno spessore compreso tra circa 20 e circa 60 mm.
- 14. Procedimento come nella rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detti inerti sono di pezzatura variabile, resistenti e non gelivi, prevalentemente sabbie grosse, medie e fini, da 0,5 non a 5 mm di diametro, ottenute da frantumazione di ghiaie di piccola pezzatura con diametro compreso tra 0,5 mm e 10 mm.
- 15. Elemento in calcestruzzo precompresso idoneo per realizzare sia superiici calpestabili esterne, sia il rivestimento di pareti, e procedimento per produrlo, sostanzialmente come descritti, con riferimento agli annessi disegni,
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