ITVR20010034A1 - Metodo di produzione di una trave di legno armata e trave armata cosi' ottenuta - Google Patents

Description

METODO DI PRODUZIONE DI UNA TRAVE DI LEGNO ARMATA E TRAVE ARMATA COSI' OTTENUTA

La presente invenzione riguarda un metodo per la produzione di una trave di legno armata e trave di legno armata così ottenuta.

Sono già state proposte travi armate con vari materiali, quali lamine metalliche, fibre, barre in acciaio, fogli in materiale plastico e similari, che pur assicurando un certo miglioramento nelle prestazioni della trave si sono dimostrate non del tutto soddisfacenti dal punto di vista della loro produzione industriale e delle prestazioni in opera.

Scopo precipuo della presente invenzione è quello di fornire un metodo di produzione di una lamella armata che si possa realizzare industrialmente per la produzione in serie e che assicuri l'ottenimento di travi di legno armate di elevate prestazioni sia per quanto riguarda la rigidezza che la resistenza.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un metodo di produzione di una trave di legno armata tanto in massello che in lamellare.

Un altro scopo della presente invenzione è che detto metodo possa essere applicato anche su travi in massello già sistemate in opera per poter così effettuare la ristrutturazione o la bonifica di vecchie travi in edifici storici

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo di produzione di travi in legno armate di realizzazione relativamente facile e di rapida esecuzione, onde risultare competitivo anche dal punto di vista economico.

Questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito vengono raggiunti da un metodo per la produzione di una trave di legno armata, secondo la presente invenzione, il quale comprende le seguenti fasi in sequenza:

- fresatura in senso longitudinale di una trave finita o grezza oppure di almeno una tavola destinata a formare una trave in lamellare, così da ottenere almeno una cava o fresatura longitudinale,

- colata di un materiale collante entro ciascuna cava,

- posa di una barra metallica od altro materiale, avente grossezza inferiore alla profondità della rispettiva cava, nella od in ciascuna fresatura, così da risultare annegata nel materiale collante.

Vantaggiosamente, dopo la colata e l'essiccazione del materiale collante si effettua la piallatura per asportare eventuale collante in eccesso ed il ricoprimento della superficie piallata con una tavola di copertura.

L'invenzione sarà descritta più dettagliatamente qui di seguito con riferimento ad alcuni suoi esempi di realizzazione attualmente preferiti, dati a titolo illustrativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la Figura 1 mostra in vista prospettica i due tratti terminali di una tavola per trave lamellare con fresature che non si estendono per tutta la lunghezza della tavola, ma interrotte alle estremità a guisa di trogolo, una delle cave alloggiando una barra metallica in una spirale di distanziamento annegata in un materiale collante; le Figure 2 e 3 illustrano ognuna una sezione longitudinale parziale prese, rispettivamente lungo la traccia II-II e III-III di Fig. 1, rispettivamente, in corrispondenza della fresatura libera e della fresatura armata;

la Figura 4 è una vista prospettica parziale di una tavola componente una trave lamellare su una faccia della quale è stata ricavata una coppia di fresature o cave longitudinali parallele, una delle quali è riempita di collante e contiene una barra metallica di armatura;

la Figura 5 mostra una sezione longitudinale della tavola di Fig. 1 in corrispondenza della fresatura caricata di barra di armatura e collante;

la Figura 6 è una vista in sezione longitudinale che illustra una variante rispetto alla Fig. 4, in quanto la barra metallica di armatura è inserita in una pluralità di bussole di distanziamento;

la Figura 7 illustra metà in vista e metà in sezione una bussola di distanziamento in scala ingrandita rispetto alla Fig. 6;

la Figura 8 mostra un altro esempio di realizzazione, nel quale le estremità delle barre di armatura fuoriescono dalla tavola di alloggiamento tramite perni filettati di prolunga;

la Figura 9 è una vista con parti in sezione che illustra l'accoppiamento mediante filettatura tra barra metallica e perno di prolunga;

la Figura 10 illustra in vista prospettica schematica una trave lamellare con due tavole lamellari contrapposte armate secondo la presente invenzione;

la Figura 11 mostra una tavola lamellare curva ed armata secondo il metodo della presente invenzione per la formazione di travi non rettilinee; e

la Figura 12 illustra un diagramma che mette a confronto valori del modulo elastico E, rispettivamente, stimati e rilevati in travi lamellari non armate e variamente armate secondo la presente invenzione, dove in ordinata sono riportati i moduli elastici efficaci, teorici e reali di travi in legno lamellare di sezione 12x23 cm non armate, armate con tondi metallici 1+1 0 14, con 2+2 0 14, con 3+3 014, con 2 014 2 0 20, con tondi CFRP 2+2 07,5, mentre in alto si è mostrata la sezione dei vari tipi di trave.

Nelle varie Figure dei disegni componenti uguali o simili sono stati indicati con lo stesso numero di riferimento.

Con riferimento dapprima alle Figure da 1 a 7, si noterà come una tavola 1 destinata a costituire un componente di una trave lamellare e di lunghezza maggiore della trave finale da realizzare con spessore da 35 a 42 mm. La tavola 1, in generale, non sarà tutta di un pezzo, ma, come è usuale nella tecnica, sarà giuntata con uno o più giunti di testa a pettine.

Con una pialla si spiana una faccia 2 della tavola piallando per tutta la lunghezza per ottenere uno spessore di 33 o 40 mm e si praticano quindi due fresature o cave parallele 3 e 4. A tale scopo, si dispone la tavola 1 su di una fresatrice a mota (fresa) cilindrica con spessore uguale alle fresature da realizzare, mentre per la profondità si regola la fresatrice di conseguenza sulla superficie di riscontro o riferimento 2 precedentemente piallata. Naturalmente, si dispone la fresa in modo tale che l'asse di ciascuna fresatura si trovi ad una certa distanza, ad esempio a 30 mm) dal bordo. La larghezza e la profondità della fresatura sono pure dei parametri importanti correlati anche ad altri fattori, come si dirà anche in seguito.

Le fresature 3 e 4 possono interessare una parte sostanziale della lunghezza della tavola 1, lasciando cioè un tratto "franco" non fresato 5 in corrispondenza delle estremità della tavola a guisa di trogolo, come si è illustrato nelle Figg. da 1 a 3. In tal caso, a fine lavorazione le fresature o cave 3 e 4 risulteranno del tutto occultate alla vista, mentre nel caso in cui le fresature 3 e 4 interessano tutta la lunghezza della tavola, come si è illustrato nelle Figg. 4 e 5, si provederà, all'occorrenza, a tappare le estremità con tamponi di silicone 6, come si dirà anche in seguito.

Si procede quindi alla preparazione delle fresature 3 e 4, le quali vengono di preferenza pulite con getto di aria compressa ed eventualmente si predispongono delle noci di silicone alle estremità per creare i tamponi terminali 6, indi si passa alla posa di una barra 7, ad esempio in acciaio (quali barre in Fe B 44k), in alluminio, in fibra, quale la fibra di carbonio, di vetro e similari, in ciascuna fresatura o cava 3 e 4. Occorre una certa cura nella posa delle barre 7, in quanto bisogna verificare che queste siano ben diritte su tutta la loro lunghezza e non presentino quindi delle gobbe sia laterali, così da non andare a contattare le pareti laterali delle fresature di accoglimento, che verticali per non evitare sbordi nella successiva fase di incollaggio. Inoltre, le dimensioni (grossezza o diametro) delle barre debbono essere tali da risultare inferiori tanto alla profondità che alla larghezza delle fresature o cave 3 e 4.

L'operazione di inserimento delle barre nelle fresature 3 e 4 si effettua di preferenza posandole prima a metà fresature e gradatamente verso le estremità per una migliore distribuzione della colla, con l'accorgimento di lasciare uno scarto tra estremità della barra ed estremità della tavola 1 corrispondente alla lunghezza delle zone franche 5 oppure dei tamponi di silicone 6. Questo perché occorre lasciare una membratura lavorabile sulle teste della tavola 1 ed, in definitiva, sulla trave finale.

Opportunamente, per un miglior centraggio tra barra e legno si possono disporre degli elementi distanziatori, quali una o più spirali 9 (Fig. 1) avvolte intorno alla barra oppure delle boccole 9a (Fig. 6) di distanziamento disposte distanziate lungo ciascuna barra 7.

Prima della posa delle barre 7 conviene colare nelle fresature 3 e 4 uno strato di collante (colla) in modo da occupare una predeterminata percentuale del volume della fresatura al netto del volume della barra. La colata può essere fatta per versamento da contenitore oppure ad iniezione mediante apposita pistola o siringa.

Come collante si adotta un apposito adesivo strutturale, ad esempio colla epossidica a due componenti od altro idoneo collante.

E' quindi opportuno effettuare un'operazione di rifinitura, che consiste nel completare eventualmente lo strato di collante in modo tale da uniformare la superficie, così che la colla presenti una superficie superiore di poco inferiore all'estradosso della tavola 1. La piccola differenza di livello tra superficie della tavola e superficie di collante può essere eliminata, una volta che la colla abbia ultimato la presa ed abbia comunque raggiunto una adeguata consistenza tale da poter essere lavorata alla macchina, si procede ad effettuare una passata con la pialla con asportazione di circa 1 mm così da ripristinare la planarità della faccia della tavola 1 e contemporaneamente pulirla da eventuale sporcizia, che quasi sempre si forma durante la lavorazione.

All'occorrenza si può procedere ad una passata anche sulla faccia opposta della tavola 1 , prima di rimettere la tavola (lamella) nel ciclo di produzione di travi lamellari.

La tavola 1 va in ogni caso posizionata nella membratura della trave lamellare come tavola od asse di estremità o comunque in prossimità ad un'estremità, ad esempio come seconda o terza lamella. Di preferenza la trave lamellare finale presenterà due tavole 1 armata una in corrispondenza della sua faccia che in uso è destinata a costituire la faccia superiore e l'altra in corrispondenza della faccia inferiore. Per il processo di incollaggio delle lamine si procede in modo del tutto analogo a quello adottato per le lamelle non armate senza problemi.

Nel caso si siano previsti i tamponi 6, questi risulteranno in vista in testa (in corrispondenza di entrambe le estremità) alla trave lamellare, peraltro senza inconvenienti di sorta, risultando il silicone lavorabile quanto il legno.

Le Figure da 6 a 10 illustrano in particolare un esempio di realizzazione nel quale le barre 7 vengono prolungate in modo da sporgere all'esterno della tavola 1 e quindi all'esterno delle estremità della trave lamellare finale 10.

A primo acchito la soluzione più semplice sarebbe quella di utilizzare barre 7 più lunghe della rispettiva tavola (lamella) 1. Questa soluzione, peraltro, non è praticabile per una serie di ragioni. Innanzitutto la presenza dei terminali delle barre metalliche 7 renderebbe impossibile intestare la trave 10 per portarla ad esempio a misura con la produzione di superfici di testa piane. Va ricordato infatti che la lunghezza della tavola 1 è in pratica leggermente maggiore di quella nominale e d'altra parte le tavole o lamelle 1 non sono perfettamente uguali. I secondo luogo non vi sarebbe la possibilità di fresare con i normali utensili la membratura di testa della trave finita 10, come invece è richiesto per esigenze statiche ed estetiche.

Esiste quindi l'esigenza di disporre di un idoneo franco per parte dove le barre non siano presenti per poter realizzare in modo economicamente conveniente le operazioni sopra menzionate. D'altra parte, le barre 7 debbono in alcuni casi essere prolungate oltre la lunghezza della trave 10 ossia fuori dalle sezioni di testa per un tratto significativo, che consenta l'ancoraggio, ad esempio tramite bulloni, contro piastre, rondelle e similari, ad un giunto progettato per assolvere il compito ad esso assegnato.

A tale scopo, secondo la presente invenzione si propone di prevedere barre 7 aventi tratti filettati 7a almeno in corrispondenza delle loro estremità per potersi ancorare per avvitamento ad un rispettivo manicotto filettato 12 applicabile alla barra togliendo, a trave lamellare 10 ultimata, i tappi di silicone 6.

Naturalmente lo spessore del manicotto filettato 12 deve avere diametro non superiore alla larghezza della fresatura 3 o 4, a meno che nella fresatura non si prevede un'apposita sede di accoglimento del manicotto 12 di larghezza maggiore rispetto a quella della rispettiva fresatura.

Nel manicotto filettato 12 si può infine inserire un tratto di barra o perno filettato 7b che fuoriesce dalla tavola 1 e costituisce un solido prolungamento della barra interna 7. D'altra parte, il fatto che i perni filettati 7b siano amovibili porta ad assicurare una grande versatilità di applicazione.

La Figura 1 1 illustra una tavola 15 armata secondo la presente invenzione ed avente andamento genericamente

Da prove a flessione effettuate si sono ottenuti i valori del modulo elastico E che abbinati con quelli stimati con modulo elastico E da normativa pari a 11.000 N/mm<2 >sono stati rappresentati nel grafico di Figura 12, la quale mette in rilievo i vistosi aumenti di valore del modulo elastico di una trave lamellare variamente armata secondo la presente invenzione rispetto ad una tradizionale (non armata).

Il metodo di armatura di una trave sopra descritto può anche essere eseguito su una trave già in opera, ad esempio per operazioni di restauro, praticando una o più fresature longitudinali 3, 4 lungo la trave e procedendo ad insediare altrettante barre di armatura 7 annegate in materiale collante ed, eventualmente, effettuando la copertura con un listello o tavola di mascheratura.

L'invenzione sopra descritta è suscettibile di numerose modifiche e varianti entro l'ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la produzione di una trave di legno armata, il quale comprende le seguenti fasi in sequenza: - la fresatura in senso longitudinale di una trave finita o grezza oppure di almeno una tavola (1) destinata a formare una trave (10) in lamellare, così da ottenere almeno una cava o fresatura longitudinale (3, 4), - la colata di un materiale collante (8) entro ciascuna cava o fresatura (3), e - la posa di una barra (7) metallica o di altro materiale, avente grossezza inferiore alla profondità della rispettiva cava o fresatura (3, 4), nella od in ciascuna fresatura, così da risultare annegata nel materiale collante (8).
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dopo la colata e l'essiccazione del materiale collante si effettua un'operazione di piallatura o spianatura della superficie o faccia fresata della trave o tavola (1).
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la superficie o faccia fresata viene ricoperta con una tavola di copertura.
4. 4. Metodo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che detta fresatura o fresature (3, 4) si estendono su almeno una parte sostanziale della lunghezza della trave o tavola (1), onde lasciare un tratto terminale (5) non fresato.
5. 5. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detta fresatura o fresature (3, 4) si estendono su tutta la lunghezza della trave o tavola (1) e le estremità di ciascuna fresatura (7) viene riempita con adatto materiale tampone (6).
6. 6. Metodo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che prima della colata si effettua la preparazione della o di ciascuna fresatura (3, 4) con getto di aria compressa.
7. 7. Metodo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni da 4 a 6, caratterizzato dal fatto che detta operazione di posa di ciascuna barra (7) nella rispettiva fresatura (3, 4) si effettua con barre (7) di lunghezza minore di quelle della trave o tavola (1) per lasciare uno scarto tra estremità della barra (7) ed estremità della tavola 1 sostanzialmente corrispondente alla lunghezza di dette zone franche (5) oppure di detti tamponi (6).
8. 8. Metodo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che tra barra (7) e legno si prevedono elementi distanziatori.
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti elementi distanziatori comprendono una o più spirali (9) avvolte attorno a ciascuna barra (7). lo.
10. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti elementi distanziatori comprendono una pluralità di boccole (9a) di distanziamento disposte distanziate lungo ciascuna barra (7).
11. 1 1. Metodo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto materiale collante (8) comprende un idoneo adesivo strutturale, quale una colla epossidica a due componenti.
12. 12. Metodo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di comprendere un'operazione di piallatura dopo che detto materiale collante si sia indurito per eliminare dislivelli tra superficie della tavola (1) o della trave e superficie di detto materiale collante (8).
13. 13. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che la o ciascuna barra (7) viene dotata di prolunga (7b) sporgente all'esterno della trave o della tavola (1).
14. 14. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che detta tavola (1) una volta armata viene immessa nel ciclo di produzione di una trave lamellare.
15. 15. Trave o tavola armata (1) quando prodotta con il metodo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni.
16. 16. Trave lamellare includente almeno una tavola armata secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che la o ciascuna tavola armata presenta una prolunga (7b) comprendente almeno un tratto terminale filettato (7 a) in ciascuna barra (7), un manicotto internamente filettato (12) avitabile su detto tratto filettato di una rispettiva barra (7) ed un perno (7b) avitabile in detto manicotto filettato e fuoriuscente da detta trave o tavola (1).
17. 17. Trave lamellare secondo la rivendicazione 15 o 16, caratterizzata dal fatto di comprendere tavole o lamelle (1) curve.