IT8944819A1 - Tegolo di copertura in calcestruzzo armato precompresso. - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto d?invenzione avente titolo:

"TEGOLO DI COPERTURA IN CALCESTRUZZO ARMATO PRECOMPRESSO"

RIASSUNTO

L?invenzione riguarda un tegolo di copertura in calcestruzzo armato precompresso del tipo comprendente due falde Inclinate, raccordate ad un elemento di collegamento centrale orizzontale, nel quale sono disposti i cavi di precompressione.

Ciascuna falda ? composta di due plani disposti a timpano, il cui sviluppo ? a forma di paraboloide Iperbolico.

Il comportamento statico di tipo membranale conseguente alla geometria dell?Insieme, consente di realizzare una struttura estremamente leggera in rapporto alle dlmensioni.

DESCRIZIONE

La presente Invenzione propone un tegolo di copertura in calcestruzzo armato precompresso Integralmente prefabbricato, comprendente una coppia di falde raccordate ad una parte centrale. Ciascuna falda si compone di due parti generate ciascuna dal moto di un segmento lungo una coppia di rette sghembe poste su plani paralleli, cosicch? ciascuna falda assume la configurazione di un paraboloide iperbolico: tali rette costituiscono i bordi delle semifalde.

Del due bordi uno ? raccordato ad un?anima centrale sostanzialmente orizzontale, nella quale sono posti i trefoli di precompressione, l?altro ? Ubero ed Inclinato in modo opposto e simmetrico rispetto al colmo dimezzeria del tegolo.

Grazie a queste caratteristiche il manufatto presenta un comportamento statico decisamente membranale, consentendo di ridurre notevolmente lo spessore ed ottenere, di conseguenza, un manufatto pi? leggero.

Nel settore del prefabbricati sono noti diversi tipi di coperture, realizzati con manufatti di vario genere.

Nel caso specifico del prefabbricati in CAP, sono stati proposti negli ultimi anni elementi di copertura costituiti da tegolonl autoportantl che vengono disposti affiancati, appoggiati alle estremit?, per realizzare la copertura.

Generalmente questi tegolonl hanno una sezione cosiddetta ad Y, comprendente cio? un?anima o costolatura centrale a sviluppo prevalentemente verticale e una coppia di all che costituiscono la copertura vera e propria.

L?anima centrale, che ha la funzione di sostegno del tegolone, lavora a trave,mentre le all possono essere calcolate a sbalzo. Questo tipo di manufatti presenta per? uno sviluppo in altezza, dovuto alla presenza dell?anima centrale, piuttosto elevato e costringe, Inoltre, a prevedere elementi di tamponamento nella zona al di sotto delle all, compresa fra le anime di due tegoloni accostati.

Sono noti poi altri manufatti di forme diverse, ad esempio tegolonl con sezione ad omega oppure con sezione a T o a P1 greco. Tutti questi elementi hanno prestazioni specifiche, cio? riferite al loro peso , variabili in relazione alla loro morfologia, ma queste prestazioni derivano esclusivamente da un comportamento flesslonale.

L?evoluzione della richiesta spinge Invece a studiare manufatti prefabbricati in particolare per la copertura di costruzioni ad uso commerciale o Industriale, che offrano sempre maggiori prestazioni specifiche. In particolare sarebbe opportuno poter disporre di tegolonl di copertura sottili e di conseguenza leggeri, di Ingombro limitato in altezza, di facile montaggio e posizionamento.

A tale scopo la presente Invenzione propone un tegolo in calcestruzzo armato precompresso comprendente due falde con uno sviluppo a forma di paraboloide Iperbolico, raccordate al centro da un elemento di collegamento sostanzialmente orizzontale, nel quale alloggiano i cavi di precompressione.

La richiedente, nel corso degli studi effettuati, ha Intuito che tale struttura potesse avere un comportamento membranale, cosa che poi ? stata confermata in sede sia di calcolo che di verifica. Questa caratteristica consente di migliorare le prestazioni specifiche del tegolo

La parte centrale del tegolo, nella quale trovano alloggiamento le armature di precompressione, presenta lungo l?asse longitudinale una sezione rettangolare ad altezza variabile dalla mezzeria alle testate, per consentire un buon deflusso delle acque.

Questa struttura viene completata gi? in stabilimento con uno strato in materiale termoisolante ed uno Impermeabilizzante, consentendo di portare in cantiere il prodotto gi? finito, pronto per il montaggio.

Lo strato Isolante, applicato con un procedimento oggetto di una separata domanda di brevetto della stessa richiedente, viene distribuito su tutta la superficie di estradosso dell?elemento, realizzando una coibentazione senza ponti termici di sorta.

Questi tegoli vengono posti in opera accostati oppure distanziati, per consentire l?Interposizione tra un elemento e l?altro di lucernari che realizzano fasce di Illuminazione zenitale.

La presente Invenzione sar? ora descritta dettagliatamente, a puro titolo di esemplo non limitativo, con particolare riferimento alle figure allegate in cui:

la f1g. 1 Illustra la vista laterale di un tegolo secondo l?invenzione posto in opera;

le f1g. 2 - 3 e 4 Illustrano rispettivamente la vista di testata, la sezione teorica di testata e la sezione di mezzeria del tegolo; la f1g. 5 Illustra in sezione una copertura realizzata con 1 tegoli secondo l?invenzione, distanziati per l?Inserimento in falda di lucernari ;

la fig. 6 ? la sezione di una copertura realizzata con 1 tegoli secondo l?Invenzione, accostati;

la fig. 7 ? un particolare della fig. 5;

la fig. 8 Illustra una rigata che definisce la superficie del tegolone secondo l?Invenzione.

Con riferimento alle figure da 1 a 4, 11 tegolo presenta una sezione in cui le falde 1 e 2, appaiono con Inclinazione massima in mezzeria (fig.4) e minima in testata (fig.3); l?andamento delle falde fra mezzeria e testata ? quello corrispondente alla forma del paraboloide Iperbolico. Le due falde poi si raccordano al bordi del corpo centrale 3; ciascun raccordo avviene lungo una coppia di rette di cui quella Inferiore ? orizzontale e quella superiore leggermente inclinata dalla sezione di mezzeria (fig.4) a quella di testata (fig.3), per consentire 11 deflusso delle acque meteoriche.

Alle estremit? le all presentano nervature 4 che oltre a contribuire all?irrigidimento della struttura fungono anche da elementi di contenimento per uno strato in materiale Isolante che viene applicato sull?estradosso e sul cordolo di supporto del lucernario, il quale funge anche da elemento di contrasto per 11 riflusso delle acque.

Come detto, il tegolo secondo l?Invenzione ? costituito da una superficie rigata di paraboloide Iperbolico.

In mezzeria il manufatto ha una sezione a V a base allargata, (f1g. 4) nella quale, man mano che si procede verso le estremit?, diminuisce l?inclinaz1one delle all fino ad ottenere la sezione illustrata In figura 3 e questo in virt? delle falde a forma di paraboloide Iperbolico.

In corrispondenza delle parti di testata la trave viene completata con una nervatura di 1rr1gldlmento e appoggio 5, per cui la sezione effettiva in corrispondenza degli appoggi ? quella illustrata nella figura 2.

Il tratto centrale di collegamento 3 viene utilizzato per 11 passaggio del cavi di precompressione.

Come s1 ? accennato nella parte Introduttiva, generalmente le strutture di questo genere comprendono un?anima di sostegno delle all costituente una sezione soggetta ad un regime di sforzi di tipo flesslonale.

Non risulta che prima d?ora un tegolo di copertura prefabbricato sia stato pensato in una forma tale da richiamare un contributo alla stabilit? caratteristico delle membrane, in quanto ? noto che tale comportamento ? caratteristico di quegli elementi bidimensionali nel quali 11 rapporto fra le dimensioni in pianta ? all?incirca 1:1 o, al massimo, 1:2, ben lontano, quindi, dal rapporto che s1 riscontra in questo tipo di manufatti.

Questa ? la ragione per cui le strutture del tegoli noti in cui il rapporto fra le dimensioni ? all'incirca di 1 a 10 erano sempre state calcolate esclusivamente a trave e non a trave e membrana. Nel corso degli studi effettuati per realizzare un elemento autoportante pi? leggero di quelli attualmente noti, la richiedente ha Ipotizzato che un tegolo quale quello descritto potesse avere, quanto meno parzialmente, un comportamento membranale.

Indirizzate le ricerche in questa direzione, s1 ? sorprendentemente scoperto che Impartendo alle al la sagoma di un settore di paraboloide Iperbolico 11 regime delle sollecitazioni ? misto, di carattere membranale e flessionale.

L?analisi matematica della struttura ? stata effettuata per mezzo di elementi finiti di tipo "thin-shel1 ", ed 1 calcoli hanno confermato le Ipotesi fatte.

S1 ? In particolare potuta apprezzare la funzione determinante degli sforzi membranall specie nelle part? Inclinate della sezione e questo comportamento ? stato ulteriormente verificato attraverso numerose prove di carico, combinando azioni sia verticali che orizzontali.

Si ? cos? accertato anche in via sperimentale quanto Ipotizzato e confermato gi? dal calcolo di verifica.

Il tegolo cos? realizzato mostrava notevoli doti di rigidezza, pur con una struttura estremamente sottile.

Ad esempio per un tegolo della larghezza di metri 2,40 e lungo metri 22, ? risultato sufficiente uno spessore delle all di cinque centimetri, ottenendo cosi un manufatto di peso non superiore a 180 Kg/mq, in grado di sopportare sovraccarichi di 150 Kg/mq.

Il fatto di prevedere le all a falda di paraboloide Iperbolico consente poi una notevole flessibilit? nella realizzazione degli Impianti di produzione.

Contrariamente Infatti a quanto accade nel manufatti comprendenti superfld curve, nelle quali non ? possibile apportare modifiche nelle dimensioni degli stampi a meno di Interventi estremamente onerosi, nel caso del tegolo secondo l?Invenzione ? sufficiente Inserire a centro stampo conci o elementi aggiuntivi aventi l?inclinazione richiesta, per realizzare manufatti di lunghezza differente.

A montaggio effettuato, 1 manufatti poggeranno con 1 bordi di testata sulle travi portanti della struttura, indicate con 6 nelle fig. 1 e 6.

I tegoli potranno venire disposti accostati oppure distanziati l?uno dall?altro, per permettere la applicazione di lucernari 7, che potranno venire vantaggiosamente fissati alle nervature 4 (fig.7).

II tegolo secondo l'Invenzione verr? poi completato in stabilimento con la applicazione di uno strato in materiale coibente, che nel caso specifico potr? vantaggiosamente essere costituito da uno strato 8 in poliuretano espanso Iniettato e da un rivestimento Impermeabilizzante 9.

Il tegolo cos? realizzato presenta poi altri vantaggi oltre alle caratteristiche di leggerezza e resistenza gi? descritte.

Le nervature di testata 5 oltre ad Irrigidire la struttura in corrispondenza degli appoggi evitano la necessit? di completare la struttura con elementi di tamponamento.

Il tegolo, grazie alla sezione a V costituisce gi? di per s? un canale per lo scarico delle acque piovane, il cui deflusso viene aiutato a defluire grazie all inclinazione della superficie di estradosso del corpo centrale.

Un esperto del ramo potr? poi prevedere numerose modifiche e varianti, che dovranno per? ritenersi tutte comprese nell?ambito del presente trovato.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1 - Tegolo di copertura in calcestruzzo armato precompresso del tipo comprendente due falde raccordate ad un elemento centrale di collegamento, caratterizzato dal fatto che dette falde sono realizzate a forma di paraboloide Iperbolico. 2 - Tegolo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento centrale 3 di collegamento delle falde ? costituito da un elemento piano compreso fra una superficie di Intradosso orizzontale e una di estradosso leggermente inclinata per favorire 11 deflusso delle acque, la armature di precompressione essendo posizionate in detto elemento centrale. 3 - Tegolo secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto di prevedere, in corrispondenza delle estremit? di testata, nervature di irrigidimento atte a costituire una base per l?appoggio del tegolo sulle travi di supporto. 4 - Tegolo secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto di prevedere, in corrispondenza delle estremit? delle all, una coppia di nervature longitudinali 4, dette nervature costituendo elementi di contenimento per uno strato in materiale isolante applicato all?estradosso del manufatto e di supporto per un lucernario.