ITVI20110096A1 - Dispositivo meccanico per l'ancoraggio di impianti tecnologici a supporti di base - Google Patents
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Description
DISPOSITIVO MECCANICO PER L'ANCORAGGIO DI IMPIANTI
TECNOLOGICI A SUPPORTI DI BASE
La presente invenzione si riferisce genericamente ad un dispositivo fisico-meccanico utile per la connessione o l'ancoraggio di impianti tecnologici, quali impianti fotovoltaici, a generici supporti di base, quali piani di campagna o strutture impermeabili di copertura degli edifici o di particolari opere di ingegneria civile; il fissaggio è ottenuto senza dover realizzare alcuna foratura delle strutture di sostegno o dei sistemi impermeabili di copertura.
Più in particolare, l'invenzione riguarda un dispositivo meccanico (vincolo) di connessione o ancoraggio, che sfrutta la tecnologia "Hook and Loop" delle connessioni in Velcro® per fissare, in modo sicuro, impianti tecnologici e, in particolare, pannelli fotovoltaici a strutture di sostegno o alle coperture di edifici (siano esse realizzate con impermeabilizzazione bituminosa, sintetica o con altri sistemi impermeabili), senza forare la copertura stessa e con la possibilità di rimuovere facilmente e rapidamente l'impianto posato.
L'invenzione mette in relazione altresì le forze del vento agenti sui volumi tecnici degli elementi, quali pannelli fotovoltaici o altri impianti o elementi tecnologici, posati sulla copertura a varie inclinazioni e/o perpendicolarmente ad essa, con la resistenza ad estrazione calcolata su ciascun dispositivo di ancoraggio o connessione impiegato.
Inoltre, dimensionate le forze di estrazione sui volumi tecnici presenti sulla copertura e conosciuta, tramite analisi di laboratorio, la resistenza meccanica a strappo perpendicolare del dispositivo di ancoraggio in questione, è possibile dimensionare la quantità dei dispositivi di ancoraggio ed il loro posizionamento per mezzo di un apposito sistema di calcolo.
Scopo della presente invenzione è, in particolare, quello di realizzare un dispositivo meccanico per l'ancoraggio di impianti tecnologici a strutture di supporto di base e/o di copertura degli edifici, che permetta di realizzare un semplice, rapido e sicuro aggancio di tali impianti ad un qualsiasi supporto di base (realizzato in cemento, legno, lamiera, ecc.) e particolarmente ai più comuni sistemi impermeabili presenti sulle coperture degli edifici nuovi o esistenti, senza dover prevedere la foratura dei suddetti supporti e/o sistemi impermeabili.
Altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo meccanico per l'ancoraggio di impianti tecnologici a supporti di base, che garantisca l'ancoraggio di volumi tecnici anche su particolari opere di ingegneria civile.
Altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo meccanico per l'ancoraggio di impianti tecnologici a strutture di supporto e/o di copertura degli edifici, costituite, in particolare, da sistemi impermeabili con manto di tenuta in membrana bituminosa (APP, SBS, APAO, ecc.), sistemi impermeabili con manto di tenuta sintetica (TPO, PVC,ÈVA, EPDM, ecc.), sistemi impermeabili con elemento di tenuta ottenuto con prodotti liquidi, quali resine, elastomeri, ecc. e/o sistemi impermeabili con elemento di tenuta discontinuo (in lamiera, alluminio, ecc.). Ulteriore scopo dell'invenzione è quello di realizzare un dispositivo meccanico per l'ancoraggio di impianti tecnologici a supporti di base e/o a strutture di copertura degli edifici, che abbia un notevole vantaggio competitivo in termini di semplicità e rapidità di installazione e che consenta di ottenere una notevole riduzione dei costi di esercizio, rispetto alle soluzioni costruttive tradizionali.
Questi ed altri scopi sono raggiunti da un dispositivo meccanico per l'ancoraggio di impianti tecnologici a supporti di base secondo la rivendicazione 1 allegata; altre caratteristiche tecniche di dettaglio sono presenti nelle rivendicazioni successive.
Vantaggiosamente, il dispositivo meccanico di ancoraggio, che è oggetto della presente invenzione, consente di preservare l'integrità del supporto di base o del sistema impermeabilizzante di copertura, qualunque esso sia, e rendere amovibili i pannelli fotovoltaici o gli altri impianti tecnologici applicati sui supporti di base o sulle coperture per future manutenzioni dei sistemi impermeabili.
Inoltre, il dimensionamento dell'ancoraggio mette in relazione la forza di estrazione con l'effettiva orditura del fissaggio necessaria al suo contrasto, tenendo conto di tutte le soluzioni al contorno (zona, altezza del fabbricato, tipologia dell'edificio o dell'opera di ingegneria, ecc.) e dei coefficienti di sicurezza necessari per poter fornire una completa garanzia di fissaggio dell'elemento tecnologico.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del dispositivo meccanico per l'ancoraggio di impianti tecnologici a supporti di base, secondo la presente invenzione, risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione che segue, relativa ad una serie di esempi di realizzazione esemplificativi e preferiti, ma non limitativi, e dai disegni annessi, anch'essi relativi ad esempi di realizzazione preferiti, ma non limitativi, in cui:
- la figura 1 è una vista in sezione schematica del dispositivo meccanico per l'ancoraggio di impianti tecnologici a supporti di base, secondo la presente invenzione, in cui è evidenziata la trasmissione delle forze del vento;
- la figura 2 è una vista in sezione schematica del dispositivo meccanico di ancoraggio, secondo la presente invenzione, applicato ad una struttura di impermeabilizzazione di tipo bituminoso;
- la figura 2A mostra un dettaglio ingrandito di figura 2, secondo la presente invenzione;
- la figura 3 è una vista in sezione schematica del dispositivo meccanico di ancoraggio, secondo la presente invenzione, applicato ad una struttura di impermeabilizzazione di tipo sintetico;
- la figura 3A mostra un dettaglio ingrandito di figura 3, secondo la presente invenzione;
- la figura 4 è una vista in sezione schematica del dispositivo meccanico di ancoraggio, secondo la presente invenzione, applicato ad un supporto di tipo metallico;
- la figura 4A mostra un dettaglio ingrandito di figura 4, secondo la presente invenzione;
- la figura 5 è una vista in sezione schematica del dispositivo meccanico di ancoraggio, secondo la presente invenzione, applicato ad una struttura di impermeabilizzazione realizzata con membrana liquida;
- la figura 5A mostra un dettaglio ingrandito di figura 5, secondo la presente invenzione;
- la figura 6 mostra una vista prospettica parziale di una struttura di supporto di pannelli fotovoltaici, completa dei pannelli, a cui può essere applicato il dispositivo meccanico di ancoraggio secondo la presente invenzione;
- la figura 7 mostra una vista prospettica parziale della struttura di supporto di cui alla figura 6, secondo la presente invenzione;
- la figura 8 mostra un dettaglio costruttivo ingrandito di figura 7, secondo l'invenzione;
- la figura 9 è una vista schematica e parziale in sezione trasversale della struttura di supporto di pannelli fotovoltaici di cui alla figura 6.
Si badi innanzitutto che, anche se parte della descrizione seguente ed alcuni disegni allegati si riferiscono all'utilizzo del dispositivo meccanico di ancoraggio, oggetto dell'invenzione, quale sistema di vincolo per la posa di pannelli fotovoltaici a strutture di sostegno e/o a strutture impermeabili presenti sulle coperture degli edifici nuovi o esistenti, resta inteso che il suddetto dispositivo meccanico di ancoraggio è utilizzabile, analogamente, per il fissaggio, senza foratura, di volumi tecnici e/o impianti tecnologici in genere ad un qualsiasi supporto di base (cemento, legno, lamiera, ecc.) sopra al quale i suddetti impianti tecnologici agiscono.
Con particolare riferimento alle figure 1, 2 e 2A allegate, che mostrano uno schema di base della stratigrafia realizzativa preferita, ma non limitativa, secondo l'invenzione, per la posa ed il fissaggio di un sistema fotovoltaico ad una copertura impermeabile bituminosa polimerica (indicata genericamente con 9), con 10 è indicato schematicamente il manto di copertura o estradosso della copertura impermeabile bituminosa 9, a cui sono connessi una serie di dispositivi meccanici di ancoraggio, oggetto dell'invenzione, realizzati impiegando una membrana di connessione 1 (per esempio, una membrana "Mercury P", di spessore 4 mm e lunghezza 10 cm) al sistema impermeabile 9, un nastro adesivo Velcro® di tipo "Loop" o femmina 2 (per esempio, un nastro Velcro® "Loop" adesivo psl4), connesso alla membrana 1, un nastro Velcro® di tipo "Hook" o maschio 6 (per esempio, un nastro Velcro® "Ultra Mate 733" in polietilene), un nastro di butile 8 (per esempio, un nastro di "Bu-tylene Duo Professional Isoltema"), che costituisce l'elemento di connessione adesiva del nastro "Hook" 6 ad un profilato in alluminio 5, il quale, a sua volta, costituisce l'orditura primaria per il posizionamento dell'elemento tecnologico da ancorare, un'eventuale orditura secondaria per il posizionamento dell'elemento tecnologico da ancorare, ed un elemento di fissaggio 4 dell'elemento tecnologico da ancorare (che nel caso specifico è costituito da un modulo o pannello fotovoltaico 3) inserito all'interno del profilato in alluminio 5.
Ovviamente, come già evidenziato in precedenza, la medesima stratigrafia è attuabile per ancorare ad un supporto di base generico o alla copertura impermeabile bituminosa 9 anche impianti tecnologici diversi dai moduli fotovoltaici 3.
Il dispositivo di ancoraggio innovativo appena descritto è stato oggetto di analisi sperimentali, condotte in Galleria del Vento, in merito alla valutazione sperimentale del carico eolico gravante sugli impianti tecnologici e, in particolare, sui pannelli fotovoltaici 3 da ancorare a generici supporti di base 14 (come rappresentato in dettaglio nelle figure allegate 6, 7 e 8), al fine di testare la tenuta dell'adesione fra i vari componenti della stratigrafia, che non comporti altresì alcuna crisi della connessione degli strati funzionali che compongono il sandwich d'origine descritto in precedenza e composto dallo strato di Velcro® 15 formato dal nastro "Loop" 2 e dal nastro "Hook" 6, dal profilato 5 e dall'elemento di fissaggio 4 dei moduli o pannelli fotovoltaici 3.
Le prove, consistenti in misure di pressione sia sul lato frontale (superiore) 16 che sul lato inferiore di ciascun modulo fotovoltaico 3, sono state compiute su un prototipo di una batteria seriale 18 di pannelli fotovoltaici 3 della tipologia che viene installata o direttamente sul piano di campagna o su coperture generiche (del tipo di quella indicata con 14 nelle figure 6, 7 e 9 allegate), con differenti angoli a di inclinazione (0°, 3,5°, 30° e 45°) e di esposizione (0°, 45°, 90°, 125° e 180°) dell'intera batteria seriale 18 ed in regime di flusso a bassa turbolenza, hanno consentito di misurare la pressione media esercitata dal vento sui pannelli fotovoltaici 3 e, quindi, di calcolare la forza netta esercitata dal vento sulla superficie 16 di ciascun pannello fotovoltaico 3, nonché all'intradosso e all'estradosso del singolo pannello fotovoltaico 3.
Tutte le prove, sostenute a trazione pura (considerato che le sollecitazioni di estrazione da vento vengono trasmesse ai moduli fotovoltaici 3 in direzione ortogonale rispetto al piano o sistema generico di copertura 19), sono state eseguite per due velocità del vento incidente, pari a 15 m/s e a 9 m/s, e sono state ripetute per due acquisizioni di dati, al fine di verificare la ripetibilità dei risultati e la costanza dei coefficienti adimensionali al variare della velocità di prova.
Si è constatato che le forze di estrazione (frecce F in figura 1) si esercitano in modo uniforme sui pannelli fotovoltaici 3 e, in modo molto più leggero, sulla copertura 19 sottostante (frecce K in figura 1); di conseguenza, nello spazio fra i pannelli 3 e la copertura 19 la sollecitazione è molto più bassa.
Inoltre, essendo i pannelli 3 accostati gli uni agli altri con spazi di circa 1 cm, la sollecitazione da vento relativa alla superficie totale della batteria seriale 18 si trasmette dai pannelli 3 alla copertura 19 attraverso i vari componenti, fino alla striscia di Velcro® 15 composta dai nastri "Loop" 2 e "Hook" 6 (larga circa 10 cm) , la quale riceve quindi una sollecitazione di estrazione concentrata fino a 10 volte più alta.
Considerando poi che le sollecitazioni medie da vento, che variano in funzione della zona e della conformazione del supporto di base 14 e/o del sistema di copertura dell'edificio, possono variare tra 40 e 100 Kg/m<2>circa, si può pensare che la forza applicata alla striscia di Velcro® 15 sia molto più intensa.
Le prove in Galleria del Vento sono quindi necessarie a chiarire questo rapporto di forze, in modo da determinare altresì in laboratorio la resistenza a strappo dell'intera stratigrafia, determinando quale sia l'accoppiamento meno resistente.
Da tali prove è emerso, come previsto, che l'anello debole della stratigrafia descritta è costituito dall'aggancio tra i nastri Velcro® "Loop" 2 e "Hook" 6 e che il valore medio di resistenza massima per cinque prove di trazione del sistema è 0,0229 N/mm<2>.
Infine, le figure allegate 3, 3A, 4, 4A, 5 e 5A mostrano stratigrafie analoghe a quella mostrata nelle figure 1, 2 e 2A, ma utilizzabili su sistemi di copertura impermeabili diversi dalla copertura impermeabile bituminosa 9.
In particolare, le figure allegate 3 e 3A mostrano una stratigrafia applicata ad un sistema di copertura impermeabilizzante in manto sintetico 7, tramite una saldatura ad aria calda 11 interposta tra il manto 7 ed il nastro Velcro® "Loop" 2, le figure allegate 4 e 4A mostrano una stratigrafia applicata ad un sistema di copertura metallica 17, tramite uno strato di butile 12 interposto tra la copertura metallica 17 ed il nastro Velcro® "Loop" 2, mentre le figure allegate 5 e 5A mostrano una stratigrafia applicata ad un sistema di copertura impermeabilizzante realizzato con membrana liquida 13, tramite una membrana SBS 21 interposta tra la membrana liquida 13 ed il nastro Velcro® "Loop" 2. Si è così constatato come il dispositivo fisicomeccanico di ancoraggio realizzato come descritto in precedenza possa essere utilizzato, in modo rapido, sicuro ed economico, al fine di vincolare moduli fotovoltaici o altri impianti tecnologici a sistemi di supporto e/o di copertura di edifici o di altre opere dell'edilizia, senza la necessità di forare i suddetti sistemi di supporto o di copertura; ciò consente evidentemente di effettuare smontaggi e/o interventi di manutenzione sull'impianto tecnologico in modo estremamente rapido e non invasivo, essendo sufficiente rimuovere manualmente il dispositivo meccanico di ancoraggio, senza dover intervenire sul sistema di supporto e/o di copertura.
Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche tecniche del dispositivo meccanico per l'ancoraggio di impianti tecnologici a supporti di base che è oggetto della presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi.
E ' ehiaro, infine, che numerose varianti possono essere appor tate al dispositivo meccanico di ancoraggio in quest ione, senza per questo uscire dai principi di novit à insiti nell'idea inventiva, così come è chiaro che, nella pratica attuazione dell'invenzione, i mater iali, le forme e le dimensioni dei dettagli illus trati potranno essere qualsiasi a seconda delle esige nze e gli stessi potranno essere sostituiti con altri tecnicamente equivalenti.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo meccanico per l'ancoraggio di impianti tecnologici, in particolare moduli o pannelli fotovoltaici (3), a supporti di base, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un primo strato connettivo (1, 11, 12, 21) a detto supporto di base, almeno una striscia di Velcro® (15) posta su detto primo strato connettivo (1, 11, 12, 21), almeno un profilato metallico (5), preferibilmente di alluminio, che è adesivamente connesso a detta striscia di Velcro® (15) e che costituisce un'orditura primaria per il posizionamento di detti impianti tecnologici da ancorare, ed almeno un elemento di fissaggio (4) inserito all'interno di detto profilato metallico (5).
- 2. Dispositivo meccanico come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto supporto di base include una struttura di sostegno (14) e/o di copertura (19) e/o una struttura impermeabile presente su edifici o altre opere di edilizia civile.
- 3. Dispositivo meccanico come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto supporto di base include una copertura impermeabile bituminosa polimerica (9) comprendente almeno un manto di copertura o estradosso (10), a cui è fissato detto primo strato connettivo (1, 11, 12, 21).
- 4. Dispositivo meccanico come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo strato connettivo (1, 11, 12, 21) comprende almeno una membrana (1) di connessione a detta copertura impermeabile bituminosa (9).
- 5. Dispositivo meccanico come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta striscia di Velcro® (15) è composta da un nastro adesivo di tipo "Loop" o femmina (2), connesso a detto primo strato connettivo (1), e da un nastro di tipo "Hook" o maschio (6), connesso a detto profilato metallico (5 ).
- 6. Dispositivo meccanico come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto nastro di tipo "Hook" o maschio (6) della striscia di Velcro® (15) è adesivamente connesso a detto profilato metallico (5) tramite almeno un nastro o strato di butile (8).
- 7. Dispositivo meccanico come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che tra detto profilato metallico (5) e detto elemento di fissaggio (4) è interposta almeno una orditura secondaria, atta al posizionamento di detto impianto tecnologico .
- 8. Dispositivo meccanico come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto supporto di base include una copertura impermeabilizzante in manto sintetico (7), che è connessa a detta striscia di Velcro® (15) tramite una saldatura ad aria calda (11) interposta tra detto manto sintetico (7) e detto nastro di tipo "Loop" (2).
- 9. Dispositivo meccanico come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto supporto di base include una copertura metallica (17), che è connessa a detta striscia di Velcro® (15) tramite almeno uno strato di butile (12) interposto tra detta copertura metallica (17) e detto nastro di tipo "Loop" (2).
- 10. Dispositivo meccanico come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto supporto di base include almeno una copertura impermeabilizzante a membrana liquida (13), che è connessa a detta striscia di Velcro® (15) tramite almeno una membrana SBS (21) interposta tra detta copertura impermeabilizzante a membrana liquida (13) e detto nastro di tipo "Loop" (2).
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- 2011-04-13 IT IT000096A patent/ITVI20110096A1/it unknown
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