ITUD20120188A1

ITUD20120188A1 - Elemento strutturale per costruzioni edili, costruzioni edili comprendenti detto elemento strutturale, e procedimento di realizzazione di detto elemento strutturale

Info

Publication number: ITUD20120188A1
Application number: IT000188A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Suraci
Original assignee: Giuseppe Suraci
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2014-05-10

Description

"ELEMENTO STRUTTURALE PER COSTRUZIONI EDILI, COSTRUZIONI EDILI COMPRENDENTI DETTO ELEMENTO STRUTTURALE, E PROCEDIMENTO DI REALIZZAZIONE DI DETTO ELEMENTO STRUTTURALE"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un elemento strutturale per costruzioni edili composto da profilati in acciaio strutturale e calcestruzzo armato, ed alla relativa costruzione edile che comprende almeno un elemento strutturale.

In particolare, l'elemento strutturale comprende coppie di profilati metallici reciprocamente collegati mediante barre filettate, e membrature di calcestruzzo armato affiancate ai profilati con i quali sono connesse, in modo da formare elementi strutturali composti (ibridi) atti ad essere utilizzati nelle costruzioni edilizie come pilastri e/o travi. Le dimensioni degli elementi strutturali ibridi, secondo il presente trovato, possono essere standardizzate, a vantaggio della loro economicitÃ di realizzazione e posa in opera.

Forma oggetto del presente trovato anche il relativo procedimento di realizzazione dell'elemento strutturale.

STATO DELLA TECNICA

Nella tecnica delle costruzioni edili sono noti elementi strutturali composti acciaio-calcestruzzo armato, con i quali si realizzano strutture portanti di edifici. Tali strutture portanti, costituite prevalentemente da travi e pilastri, possono essere realizzate con profilati tipo HE o IPE o profili composti, integrati con due membrature di calcestruzzo armato, che rivestono le anime centrali dei profilati. Le membrature di calcestruzzo risultano collegate ai profilati mediante connettori tradizionali (pioli). Tali elementi strutturali hanno perÃ² i seguenti inconvenienti:

a) le membrature di calcestruzzo armato che rivestono le anime hanno larghezze limitate dalla dimensione delle ali dei profilati e pertanto il loro contributo alla resistenza dell'elemento composto, risulta, percentualmente, piuttosto piccolo;

b) la tecnologia impiegata per la costruzione di tali elementi strutturali non consente la completa integrazione dei profilati con le membrature di calcestruzzo armato, perchÃ© queste ultime non sono continue in corrispondenza dei nodi per la presenza delle flange che impediscono il passaggio del calcestruzzo in fase di getto;

c) i pilastri realizzati con singoli profilati rivestiti con calcestruzzo armato sono caratterizzati da sezioni trasversali aventi un'asse "forte" (asse baricentrico perpendicolare all'anima) ed un'asse "debole" (asse baricentrico parallelo all'anima). La particolare configurazione delle sezioni pertanto determina un diverso comportamento dell'elemento strutturale almeno nelle due direzioni principali della sezione.

Uno scopo del presente trovato Ã ̈ quello di realizzare un elemento strutturale per costruzioni edili, comprendente componenti semplici, facilmente reperibili sul mercato e che possano essere mutuamente connessi tramite connettori di nuova concezione per realizzare strutture di tipo composto acciaio-calcestruzzo armato, prive degli inconvenienti sopra descritti.

Un ulteriore scopo del presente trovato Ã ̈ quello di mettere a punto un procedimento di realizzazione di un elemento strutturale che sia semplice, veloce ed economico .

Il Richiedente, per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e raggiungere questi ed altri scopi, ha progettato e realizzato elementi strutturali per costruzioni edili, quali travi e pilastri parzialmente prefabbricati.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato Ã ̈ espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell'idea di soluzione principale .

In accordo con i suddetti scopi, un elemento strutturale per una costruzione edile, secondo il presente trovato, comprende almeno due profilati sagomati a "C" ovvero aventi una sezione trasversale definita da due lati paralleli e distanziati fra loro, denominati ali, e da un lato intermedio che collega fra loro i lati paralleli e denominato anima. I profilati sagomati a "C" presentano, pertanto, una superficie concava che Ã ̈ compresa fra le ali e l'anima del profilo a "C".

I due profilati sagomati a "C" sono collegati reciprocamente fra loro mediante mezzi di collegamento ad esempio filettati quali barre filettate, viti, dadi, in modo da disporre le rispettive superfici concave dei profilati contrapposte e speculari fra loro, ovvero rivolte verso l'esterno, e con le anime adiacenti e parallele fra loro a definire fra essi un interspazio.

Secondo un ulteriore aspetto, i profilati sagomati a "C" sono inglobati in un getto di calcestruzzo, che definisce tre membrature di calcestruzzo armato connesse ai profilati tramite i suddetti mezzi di collegamento filettati i quali svolgono, pertanto, anche la funzione di connettori. In particolare, due membrature di calcestruzzo riempiono la cavitÃ definita da ciascuna superficie concava dei profilati, mentre un'altra membratura di calcestruzzo riempie l'interspazio compreso fra i lati intermedi dei profilati.

Si vengono cosÃ¬ a definire elementi strutturali che quando posti in opera, costituiranno pilastri o travi di una costruzione edile, e che potranno essere opportunamente collegati fra loro a definire una struttura portante.

Tale sistema costruttivo si differenzia vantaggiosamente dai sistemi noti, per i seguenti motivi:

1. per la modalitÃ originale con cui vengono realizzati gli elementi strutturali e pertanto anche le travi e i pilastri, connettendo tra loro due profilati metallici e tre membrature di calcestruzzo armato;

2. per il modo originale con cui sono connessi i profilati con le membrature di calcestruzzo armato mediante connettori di nuova concezione;

3. perchÃ© distanziando opportunamente i due profilati Ã ̈ possibile ottenere, nell'elemento strutturale composto, parametri di resistenza variabili in relazione alle sollecitazioni di progetto;

4. perchÃ© le travi parzialmente prefabbricate, predisposte per l'appoggio diretto dei solai, possono essere auto-portanti per i carichi in fase di costruzione;

5. per la semplicitÃ di realizzazione;

6. per la precisione esecutiva;

7. per l'affidabilitÃ tecnologica.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 Ã ̈ una sezione trasversale di un elemento strutturale parzialmente prefabbricato, per la realizzazione di un pilastro di costruzioni edili secondo il presente trovato;

- la fig. 2 Ã ̈ una vista in laterale di un nodo fra pilastro e fondazione;

- la fig. 3 Ã ̈ una sezione del nodo di fig. 2 con piano verticale intermedio tra i due profilati;

- la fig. 4 Ã ̈ una vista in sezione lungo la linea IV-IV di fig. 3;

- la fig. 5 Ã ̈ una vista frontale dell'elemento strutturale di fig. 1;

- la fig. 6 Ã ̈ una vista laterale dell'elemento di fig. 1;

- la fig. 7 Ã ̈ una vista laterale del collegamento tra pilastri consecutivi;

- la fig. 8 Ã ̈ una sezione del collegamento tra pilastri consecutivi, eseguita con piano verticale intermedio tra i profilati.

la fig. 9 Ã ̈ una sezione trasversale del collegamento tra pilastri consecutivi di cui alla fig. 8, fatta nella zona di sovrapposizione dei ferri d'armatura, ovvero lungo la linea IX-IX di fig. 8.

- la fig. 10 Ã ̈ una sezione trasversale, fatta in mezzeria, di un elemento strutturale tipo trave in accordo con una prima variante identificata come "trave tipo A" (in spessore di solaio) parzialmente prefabbricata, per costruzioni edili secondo il presente trovato;

- la fig. 11 Ã ̈ una vista laterale dell'elemento strutturale di fig. 4;

la fig. 12 Ã ̈ una sezione longitudinale dell'elemento strutturale di fig. 11;

- la fig. 13 Ã ̈ una vista dall'alto dell'elemento strutturale di fig. 12;

- la fig. 14 Ã ̈ una sezione trasversale di estremitÃ dell'elemento strutturale lungo la linea XIV-XIV di fig. 12;

- la fig. 15 Ã ̈ una sezione trasversale, fatta in mezzeria, di un elemento strutturale tipo trave, in accordo con una seconda variante, identificata come "trave tipo B", (sotto sporgente dal solaio) parzialmente prefabbricata, per costruzioni edili secondo il presente trovato.

- la fig. 16 Ã ̈ una vista laterale dell'elemento strutturale di fig. 15;

- la fig. 17 Ã ̈ una sezione longitudinale di fig. 16; - la fig. 18 Ã ̈ una vista dall'alto dell'elemento di fig. 16;

- la fig. 19 Ã ̈ una sezione trasversale, di estremitÃ , lungo la linea XIX-XIX di fig. 17;

- la fig. 20 Ã ̈ una vista di un nodo tipico a 4 vie fra pilastri e "travi tipo A";

- la fig. 21 Ã ̈ una sezione del nodo di fig. 20 con piano verticale intermedio tra i due profilati;

- la fig. 22 Ã ̈ una vista di un nodo tipico a 3 vie fra pilastri e "travi tipo B";

- la fig. 23 Ã ̈ una sezione del nodo di fig. 22 con piano verticale intermedio tra i due profilati.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

Con riferimento alle figg. 1 â€” 23, un elemento strutturale secondo il presente trovato viene indicato nel suo complesso con il numero di riferimento 10 e comprende almeno due profilati 11 sagomati a "C" ovvero aventi una sezione trasversale definita da due lati paralleli 12 e distanziati fra loro, anche denominati ali, e da un lato intermedio 13 che collega rispettive estremitÃ dei lati paralleli 12. Le ali 12 ed il lato intermedio 13 del profilo a "C" definiscono fra loro una superficie concava 14.

I due profilati 11 sono collegati reciprocamente mediante mezzi di collegamento filettati 15 quali barre filettate, viti, dadi in modo da disporre le rispettive superfici concave 14 dei profilati 11 contrapposte fra loro. Inoltre, i lati intermedi 13 dei profilati 11 si dispongono adiacenti e sostanzialmente paralleli, in modo da ottenere una configurazione simmetrica dei due profilati 11.

In particolare, i mezzi di collegamento filettati 15 comprendono, nel caso di specie, barre filettate 16 e dadi 17 configurati per avvitarsi nelle barre filettate 16.

Ciascuno dei lati intermedi 13 dei profilati 11 sono provvisti di una pluralitÃ di fori passanti attraverso i quali vengono inserite, durante l'uso, le barre filettate 16.

Coppie di primi dadi 17 sono avvitate su ciascuna delle barre filettate 16 per definire la distanza reciproca fra un profilato 11 e l'altro, mentre coppie di secondi dadi 17 sono previste per bloccare ciascuno dei profilati 11 rispetto alle barre filettate 16 disponendoli in battuta contro la coppia di primi dadi 17.

I mezzi di collegamento filettati 15 definiscono fra i lati intermedi 13 dei profilati 11 un interspazio 18, nel quale, in fasi successive di realizzazione dell'elemento strutturale 10, puÃ² essere gettato il calcestruzzo.

Forme realizzative prevedono che le barre filettate 16 sporgano dai lati intermedi 13 dei profilati 11 e che alle estremitÃ delle barre filettate 16 sono avvitati dadi 17 che, in opera, sono inglobati nel getto di calcestruzzo, vincolandone in questo modo la posizione di quest'ultimo.

II getto di calcestruzzo provvede, inoltre, alla realizzazione di membrature in calcestruzzo armato come verranno descritte nel prosieguo.

Nell'interspazio 18 definito fra due profilati 11 viene disposta un'armatura metallica comprendente, nella fattispecie, una pluralitÃ di ferri d'armatura 19 a sviluppo longitudinale lungo l'estensione longitudinale dell'elemento strutturale 10.

Nelle figg. da 1 a 21 sono rappresentati elementi strutturali 10 secondo il presente trovato che definiscono rispettivamente il pilastro tipico (figg.

1-9), le travi tipiche (figg. 10-19) ed i nodi tipici (figg. 20-23) di una costruzione edile.

La prefabbricazione in officina del pilastro 10 (figg. 1, 5 e 6) prevede di collegare reciprocamente i due profilati 11 tramite le barre filettate 16 ed i dadi 17. Ãˆ previsto il successivo inserimento dei ferri d'armatura 19 nell'interspazio 18 fra i profilati 11 eventualmente fissandoli alle barre filettate 16 mediante legacci o mediante punti di saldatura. Si prevede (figg. 2 - 4) il collegamento delle estremitÃ inferiori dei profilati 11 con una piastra metallica di base 25 saldata ed opportunamente forata per il collegamento del pilastro 10 ad una fondazione 26.

Si prevede il successivo getto di membrature di calcestruzzo 20 che, dopo l'indurimento del getto, risultano connesse ai profilati tramite le barre filettate 16. Le membrature di calcestruzzo 20 interessano in questo caso le superfici concave 14 e l'interspazio 18 compreso fra i profilati 11.

I pilastri 10 prefabbricati si possono sviluppare, generalmente, per piÃ¹ piani come visibile nelle figg.

5-8. I getti di calcestruzzo eseguiti in officina sono interrotti in corrispondenza di ciascun piano dell'edificio per un tratto necessario al passaggio di travi aventi configurazione secondo il presente trovato, o di diversa configurazione, e la cui altezza Ã ̈ fissata in sede di progetto.

In corrispondenza di ciascuna interruzione dei piani sono previste piastre metalliche 21, anche denominate "tacchetti", saldate ai profilati 11, per facilitare il montaggio delle travi ed eventualmente assorbire sforzi di taglio.

Come sopra descritto i pilastri 10 prefabbricati hanno generalmente altezza di alcuni piani (da 1 a 4) e possono essere montati con gru di cantiere o con autogrÃ¹.

I collegamento del pilastro 10 con le fondazioni 26 (figg. 2 - 4) si realizza tramite la piastra metallica di base 25 imbullonata a tirafondi 27 e l'inserimento di ferri d'armatura 28 in appositi fori che saranno successivamente riempiti con malta espansiva.

Il collegamento reciproco tra pilastri 10 consecutivi (figg. 7 - 9), si esegue prima sulla membratura metallica ovvero sui profilati 11, mediante bullonatura di flange e coprigiunti 29. Inoltre, tra pilastri 10 successivi e nell'interspazio 18 fra profilati 11 sono predisposti ferri d'armatura di sovrapposizione 30 (figg. 8 e 9) i quali vengono successivamente inglobati in opera con un getto di calcestruzzo integrativo.

La trave 10 (figg. 10-14) tipica, avente uno spessore sostanzialmente uguale a quella del solaio, Ã ̈ prefabbricata in officina limitatamente alla membratura d'acciaio strutturale.

In particolare, si prevede di collegare reciprocamente i due profilati 11 tramite le barre filettate 16 ed i dadi 17, s'inseriscono i ferri d'armatura 19 nell'interspazio 18 fra due profilati 11, e si collegano alle estremitÃ dei profilati 11 piastre d'estremitÃ 31 opportunamente forate per il successivo collegamento con i pilastri 10.

La trave 10 (figg. 10-12) Ã ̈ provvista, inoltre, di due appendici metalliche 22, configurate a piastra ed utilizzate per permettere l'appoggio dei solai in fase di costruzione. Nello specifico le due appendici metalliche 22 sono fissate alle ali 12, in modo da sporgere da esse, e si estendono consecutive a parallele ad esse. Le appendici metalliche 22 sono fissate alle ali 12, ad esempio mediante saldatura, o mediante opportuni mezzi di collegamento.

Alla trave 10, ovvero alle ali 12 dei due profilati 11 Ã ̈ associata una lamiera 23 per realizzare il fondo cassero della membratura di calcestruzzo 20 armato centrale che viene gettato nell'interspazio 18.

In particolare, la lamiera 23 provvede a chiudere almeno parzialmente l'interspazio definito fra i lati intermedi 13.

In accordo con un'altra forma di realizzazione del trovato (figg. 15 - 19) relativa a travi 10 con spessore superiore a quello del solaio, queste ultime differiscono da quelle descritte con riferimento alle figg. 10-14 perchÃ© in officina si prevede di gettare due cordoli di calcestruzzo 24 per portare alla quota voluta gli appoggi provvisori dei solai.

In particolare, i due cordoli di calcestruzzo 24 provvedono ad inglobare al loro interno una delle rispettive ali 12 di un profilato 11, ed hanno un determinato spessore che si estende verso la parte centrale della superficie concava 14 del profilo a "C"

In entrambi i tipi di trave 10 (figg. 10 - 19), le membrature di calcestruzzo 20 sono gettate o completate in opera previo inserimento di ferri d'armatura in corrispondenza dei nodi (figg. 21 e 23) .

Le travi 10 si montano con gru di cantiere. Il collegamento con i pilastri 10 (figg. 20 - 23) si esegue mediante flange bullonate che possono essere le stesse piastre di estremitÃ 31 delle travi 10 sopra descritte o diverse.

In particolare, le travi 10 vengono collegate ai pilastri 10, con bulloni adeguatamente proporzionati, e inseriti in fori passanti ricavati nelle ali 12 del profilato 11 del pilastro 10.

Realizzando tale collegamento le estremitÃ delle travi 10 prefabbricate hanno vincoli di continuitÃ con i pilastri 10. Tale circostanza produce due conseguenze vantaggiose: si incrementa l'autoportanza delle travi 10 e si assicura la loro stabilitÃ globale anche nella prima fase di costruzione.

Dopo aver vincolato le travi 11, si dispongono i solai appoggiandoli, in fase provvisoria, sulle appendici metalliche 22 saldate alle ali 12 inferiori dei profilati 11, oppure, nel caso di travi sottosporgenti, sui cordoli di calcestruzzo 24.

Successivamente s'inseriscono ferri aggiuntivi 32 (figg. 21 e 23) nelle travi 10, in corrispondenza dei nodi, e si esegue il getto di calcestruzzo di completamento.

La saturazione dell'intercapedine in corrispondenza del nodo fra pilastri 10 e travi 10, fra l'estradosso della trave 10 ed in fondo del pilastro soprastante si esegue mediante l'inserimento di malta espansiva. In corrispondenza della giunzione tra pilastri 10 consecutivi, la zona compresa nel tratto di sovrapposizione dei ferri d'armatura di sovrapposizione 30 viene riempita con calcestruzzo espansivo .

La continuitÃ della membratura centrale di calcestruzzo armato Ã ̈ realizzata tramite i ferri d'armatura aggiuntivi 32 inseriti in corrispondenza dei pilastri e solidarizzati con il getto del calcestruzzo di completamento.

Gli elementi strutturali 10 ibridi secondo il presente trovato permettono di implementare un nuovo sistema costruttivo per realizzare telai, o altre strutture da utilizzare nelle costruzioni edilizie e/o in altre opere d'ingegneria civile.

Ãˆ chiaro che all'elemento strutturale 10 ed al relativo procedimento fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato .

Ãˆ anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrÃ senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di elemento strutturale 10 e relativo procedimento di realizzazione, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Elemento strutturale per una costruzione edile, caratterizzato dal fatto che comprendente una coppia di profilati (11) sagomati a "C", aventi ciascuno una sezione trasversale definita da due lati paralleli (12) e distanziati fra loro, e da un lato intermedio (13) che collega fra loro i lati paralleli (12), detti lati paralleli (12) e detto lato intermedio (13) definendo fra essi una superficie concava (14), e che detti profilati (11) sono reciprocamente collegati mediante mezzi di collegamento (15) in modo da disporre i lati intermedi (13) di ciascun profilato (11) adiacenti fra loro e le rispettive superfici concave (14) rivolte verso l'esterno.
2. Elemento strutturale come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto detti profilati (11) sono provvisti di fori passanti.
3. Elemento strutturale come nella rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di collegamento (15) comprendono barre filettate (16) bullonate inserite in detti fori passanti.
4. Elemento strutturale come nella rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che dette barre filettate (16) di collegamento sono sporgenti rispetto a detto lato intermedio (13), alle estremitÃ di dette barre filettate (16) essendo avvitati di dadi (17) per l'ancoraggio di un getto di calcestruzzo.
5. Elemento strutturale come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che fra detti lati intermedi (13) dei profilati (11) sono inseriti ferri d'armatura (19).
6. Elemento strutturale come nella rivendicazione 3 o 4, e 5, caratterizzato dal fatto che detti ferri di armatura (19) sono fissati, mediante legacci, o saldatura, a dette barre filettate (16).
7. Elemento strutturale come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che a detti lati paralleli (12) sono fissate appendici metalliche (22) configurate a piastra e sporgenti rispetto a detti lati paralleli (12).
8. Elemento strutturale come in una qualsiasi delle rivendicazioni prevedenti, caratterizzato dal fatto che comprende una lamiera (23) fissata ai rispetti lati paralleli (12) di detti profilati (11) per chiudere almeno parzialmente l'interspazio (18) definito fra i lati intermedi (13) di detti profilati (11).
9. Costruzione edile comprendente almeno un elemento strutturale (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
10. Procedimento per la realizzazione di un elemento strutturale (10) per una costruzione edile, caratterizzato dal fatto che comprende almeno una fase di collegamento mediante mezzi di collegamento (15) di una coppia di profilati (11) sagomati a "C", aventi ciascuno una sezione trasversale definita da due lati paralleli (12) e distanziati fra loro, e da un lato intermedio (13) che collega fra loro i lati paralleli (12), detti lati paralleli (12) e detto lato intermedio (13) definendo fra essi una superficie concava (14), detta fase di collegamento prevedendo di disporre i lati intermedi (13) di ciascun profilato (11) adiacenti fra loro e le rispettive superfici concave (14) rivolte verso l'esterno.