ITBO20090761A1 - Metodo e apparecchiatura per l'armatura di strutture edilizie - Google Patents

Description

Descrizione

METODO E APPARECCHIATURA PER L'ARMATURA DI STRUTTURE

EDILIZIE

Campo tecnico

La presente invenzione ha per oggetto un metodo e un'apparecchiatura per l'armatura di strutture edilizie, in particolare in corrispondenza della zona di convergenza di travi e pilastri.

Arte nota

È noto che le attuali costruzioni edilizie presentano delle strutture portanti in cemento armato destinate a resistere alle sollecitazioni cui le costruzioni stesse sono sottoposte, in particolare anche nel caso di eventi sismici. Le usuali armature sono costituite da una serie di ferri longitudinali resi solidali da staffe trasversali, opportunamente distanziate.

Una parte critica dal punto di vista della resistenza alle sollecitazioni sismiche à ̈ costituita dalle zone di convergenza di travi e pilastri, dette anche nodi. In pratica infatti i nodi non sono mai stati armati per l'oggettiva difficoltà di inserire le staffe in tale zona.

In fig. 1 à ̈ illustrata a titolo esemplificativo un'armatura metallica di tipo tradizionale interessante una zona di convergenza di travi e pilastri ad angolo. In particolare, sono visibili le armature 1 di una coppia di travi ortogonali, fra loro complanari, convergenti in un nodo con le armature 2 di una coppia di pilastri coassiali, l'uno superiore e l'altro inferiore al piano su cui giacciono le travi. Le armature 1, 2 di travi e pilastri sono costituite, in maniera nota, da una serie di ferri 3, 4 longitudinali, rispettivamente orizzontali e verticali, disposti secondo una predeterminata geometria e vincolati da una serie di staffe 5, 6 trasversali, opportunamente distanziate. Com'à ̈ visibile, i ferri 3, 4 orizzontali e verticali si prolungano in corrispondenza del nodo; viceversa tale zona di convergenza à ̈ priva di staffe.

Questa situazione risulta oggettivamente pericolosa per la resistenza della struttura. In caso di sisma infatti, le travi e le stesse murature spingono in maniera impulsiva sul nodo, determinando la fuoriuscita dei ferri esterni dalla loro sede, dopo aver fatto saltare il copriferro di calcestruzzo, avente usualmente uno spessore di 2,5 – 3 cm. Quando i pilastri sono d'angolo, le due travi convergenti non hanno opposizione e di conseguenza i ferri verticali possono spanciare all'esterno su entrambi i lati.

Analoghe problematiche si presentano ovviamente anche nel caso in cui le travi convergono radialmente nel nodo, sicché la spinta di ogni trave durante il sisma si distribuisce di testa su tutte le altre; o nel caso in cui il pilastro à ̈ di facciata, con due travi di facciata e una trave entrante nell'edificio, la cui spinta verso l'esterno, non trovando opposizione, deforma i ferri facendoli uscire dalla facciata stessa.

Viceversa, se il nodo fosse opportunamente armato, i ferri verticali sarebbero contenuti in una gabbia di staffe che distribuirebbe le sollecitazioni a tutte le armature convergenti nel nodo, evitandone il collasso. Per tale motivo, sono attualmente allo studio soluzioni che consentano di armare in maniera adeguata le zone di convergenza di travi e pilastri.

Per gli edifici esistenti invece il problema resta attualmente insoluto, con grave pericolo per la loro sicurezza.

Presentazione dell’invenzione

Il compito della presente invenzione à ̈ quello di risolvere i problemi citati, escogitando un metodo che consenta di operare l'armatura di strutture edilizie preesistenti in corrispondenza della zona di convergenza di travi e pilastri.

Nell'ambito di tale compito, Ã ̈ ulteriore scopo della presente invenzione quello di fornire un'apparecchiatura che consenta di eseguire in maniera semplice ed efficace il suddetto metodo per l'armatura di strutture edilizie preesistenti.

Un altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di fornire un'apparecchiatura per l'armatura di strutture edilizie di impiego versatile, in relazione alle diverse conformazioni della detta zona di convergenza di travi e pilastri.

Un ulteriore scopo dell’invenzione à ̈ quello di fornire un'apparecchiatura per l'armatura di strutture edilizie di semplice concezione costruttiva e funzionale, dotata di funzionamento sicuramente affidabile, nonché di costo relativamente economico.

Gli scopi citati vengono raggiunti, secondo la presente invenzione, dal metodo e dall'apparecchiatura per l'armatura di strutture edilizie secondo le rivendicazioni 1 e 2.

Secondo la presente invenzione, il metodo prevede di mettere a nudo, anche solamente per la parte esterna, i ferri verticali preesistenti nella zona di convergenza di travi e pilastri e di rendere solidale ai detti ferri verticali, mediante mezzi tiranti annegati nel corpo delle travi o dello stesso nodo, una maschera dotata di una pluralità di elementi trasversali opportunamente distanziati, costituenti porzioni di staffe atte a cooperare con i detti ferri verticali per realizzare l'armatura di detta zona di convergenza.

La presente invenzione concerne inoltre un'apparecchiatura per l'armatura di strutture edilizie comprendente una maschera dotata di una pluralità di ferri trasversali opportunamente distanziati costituenti porzioni di staffe atte a cooperare con i ferri verticali preesistenti nella zona di convergenza di travi e pilastri per realizzare l'armatura di tale zona di convergenza. Alla maschera sono associati mezzi tiranti atti ad essere annegati nel corpo delle travi o del nodo stesso per rendere solidale la maschera stessa ai detti ferri verticali.

Preferibilmente à ̈ previsto l'impiego di un'intelaiatura di montaggio della suddetta maschera atta ad essere ancorata in maniera rimovibile ad almeno uno dei ferri verticali, sulla quale sono posizionabili mezzi di guida per l'esecuzione di fori di aggancio della maschera nel corpo delle dette travi.

Breve descrizione dei disegni

I particolari dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita dell'apparecchiatura per l'armatura di strutture edilizie secondo l’invenzione, illustrata a titolo indicativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 mostra una vista in prospettiva di un'armatura metallica di tipo tradizionale interessante una zona di convergenza di travi e pilastri disposta ad angolo;

la figura 2 mostra una vista in prospettiva della suddetta zona ad angolo di convergenza di travi e pilastri, in fase di armatura mediante l'apparecchiatura in oggetto;

le figure 3, 4 e 5 mostrano rispettivamente, in una analoga vista in prospettiva, diversi componenti meccanici dell'apparecchiatura in oggetto;

la figura 6 mostra una vista di dettaglio di un particolare di tale apparecchiatura. Forme di realizzazione dell’invenzione

Con particolare riferimento a tali figure, si à ̈ indicato nell’insieme con 1 l'apparecchiatura per l'armatura di strutture edilizie preesistenti, in corrispondenza della zona di convergenza di travi 7 e pilastri 8. Nel caso illustrato, à ̈ prevista l'armatura di un nodo d'angolo. Il metodo descritto à ̈ tuttavia applicabile anche a nodi di facciata, come precisato nel seguito.

L'apparecchiatura 1 comprende un'intelaiatura 10 destinata a predisporre il montaggio, in corrispondenza del nodo da armare, di una maschera 20 dotata di una pluralità di elementi o ferri 21 trasversali, in uso, ai ferri verticali 4 dei pilastri 8. Tali ferri trasversali 21 costituiscono in pratica porzioni di staffe atte a cooperare con i ferri verticali 4 dei pilastri 8 per realizzare l'armatura del nodo. Com'à ̈ visibile in maggior dettaglio in fig. 3, la maschera 20 à ̈ costituita da una coppia di barre 22 verticali fra le quali sono fissati, ad esempio mediante saldatura, i ferri trasversali 21 opportunamente distanziati. I ferri trasversali 21 sono opportunamente angolati in maniera da circoscrivere sui lati esterni i ferri verticali 4 del nodo. I ferri trasversali 21 sono preferibilmente realizzati di acciaio; à ̈ tuttavia da ritenersi equivalente la loro realizzazione in fibra di carbonio o altri materiali idonei. Dalle barre 22 si estendono inoltre idonei mezzi tiranti 23 atti a essere annegati, in uso, nel corpo delle travi 7 o nel corpo dello stesso nodo. Tali mezzi tiranti 23 sono costituiti ad esempio da coppie di monconi che si estendono ortogonalmente, o secondo una angolazione prestabilita, dalle barre 22. I tiranti 23 sono realizzati di acciaio o alternativamente di fibra di carbonio o altri materiali idonei.

Opportunamente à ̈ previsto che i tiranti 23 presentino all'estremità libera un intaglio 25 mediano, atto ad essere impegnato da un organo di espansione 26 conformato a cuneo (si veda fig.6).

L'intelaiatura di montaggio 10 à ̈ costituita da una coppia di telai 11 di forma quadrilatera, disposti ortogonalmente in maniera da impegnare su due lati esterni la struttura edilizia interessata dal nodo da armare. I tratti superiore e inferiore di ciascun telaio 11 definiscono binari 12 per lo scorrimento di un rispettivo montante 13 mobile tramite rullini 14 o simili. Lungo i montanti 13 sono posizionabili mezzi di guida 15 per l'attuazione di fori di aggancio della maschera 20. Tali mezzi di guida 15 sono costituiti ad esempio da elementi tubolari, disposti sui montanti 13 ad altezza regolabile e con angolazione regolabile su piano di giacitura orizzontale. Nel caso illustrato, sono posizionate sui montanti 13 rispettive coppie di tali elementi tubolari 15 di guida, ma à ̈ ovviamente possibile prevedere che essi siano in numero diverso a seconda delle diverse esigenze.

L'intelaiatura di montaggio 10 Ã ̈ utilmente dotata di mensole 16 esterne, con funzione di rinforzo, in corrispondenza della porzione angolare superiore e inferiore, come visibile in fig. 4. Le mensole 16, eventualmente dotate di una prolunga, sono utilizzabili per il sostegno degli utensili in uso durante le fasi operative.

Il metodo per l'armatura di strutture edilizie, in corrispondenza della zona di convergenza di travi e pilastri, mediante l'apparecchiatura in oggetto, risulta facilmente comprensibile dalla descrizione che precede.

Si provvede dapprima a rimuovere il copriferro di calcestruzzo in corrispondenza della zona da armare, per mettere a nudo almeno la faccia esterna dei i ferri verticali 4 preesistenti nel nodo. In effetti à ̈ sufficiente mettere a nudo la parte utile per garantire il contatto tra i ferri verticali e gli elementi della maschera.

In particolare, à ̈ possibile rimuovere inizialmente solo il calcestruzzo in corrispondenza del ferro verticale disposto d'angolo. Si provvede quindi ad ancorare l'intelaiatura di montaggio 10 a tale ferro verticale d'angolo portato a nudo. A tal fine à ̈ utilmente impiegabile una coppia di ganci di presa 17 montati sull'intelaiatura 10 e dotati di un gambo filettato sul quale à ̈ avvitabile un rispettivo volantino 18 (si veda fig. 2). I ganci di presa 17 agganciano il ferro d'angolo in una parte superiore e inferiore e vengono quindi messi in trazione mediante i volantini 18, in modo da rendere solidale l'intelaiatura alle facciate d'angolo dell'edificio.

Ovviamente la maschera 20 può essere fissata nella posizione prestabilita con altri idonei mezzi di fissaggio.

A questo punto à ̈ possibile completare la rimozione dell'intero copriferro di calcestruzzo, fino a scoprire la superficie esterna dei ferri verticali 4, mediante utensili di tipo noto. Preferibilmente le operazioni di rimozione del copriferro possono essere eseguite al riparo di un involucro di materiale plastico trasparente applicato in maniera opportuna all'intelaiatura di montaggio 10, per evitare la dispersione delle polveri. Tale involucro trasparente à ̈ collegabile a una presa d'aria e a idonei mezzi di aspirazione ed à ̈ dotabile di guanti interni per consentire la manipolazione degli utensili. L'involucro di protezione viene rimosso dall'intelaiatura 10 dopo che si à ̈ completata la rimozione del copriferro di calcestruzzo.

Si opera quindi il posizionamento degli elementi tubolari 15 di guida nelle posizioni di foratura previste, spostando i montanti 13 lungo i binari 12 dei telai 11 fino a raggiungere la posizione prefissata. Gli elementi tubolari 15 di guida possono essere poi regolati all'altezza e nella inclinazione volute sugli stessi montanti 13. Si eseguono quindi, con l'ausilio dei suddetti elementi tubolari 15 di guida, i fori di aggancio della maschera 20 per una profondità prestabilita nel corpo delle travi 7.

È possibile successivamente rimuovere l'intelaiatura di montaggio 10 dalla facciata della struttura edilizia. Nei fori di aggancio precedentemente realizzati si immette un idoneo componente di presa, ad esempio di natura chimica, e si provvede quindi a inserire negli stessi fori i mezzi tiranti 23 associati alla maschera 20, per vincolare la stessa maschera 20 alla struttura. Quando gli organi di espansione 26 conformati a cuneo dei tiranti 23 giungono a contatto del fondo dei fori di aggancio, si provoca una deformazione dell'estremità libera dei tiranti 23 interessata dall'intaglio 25, sostanzialmente a coda di rondine, a ulteriore garanzia di presa.

Alternativamente à ̈ possibile prevedere che i citati fori siano realizzati passanti nella struttura, per vincolare i tiranti ad apposite contropiastre disposte all'interno della struttura edilizia.

Completata l'armatura del nodo, mediante la maschera 20 che circoscrive sui due lati esterni i ferri verticali 4, si ripristina ovviamente la superficie esterna della struttura edilizia.

Il metodo e l'apparecchiatura in oggetto raggiungono lo scopo di eseguire in maniera semplice ed efficace l'armatura di strutture edilizie preesistenti in corrispondenza della zona di convergenza di travi e pilastri.

Tale risultato à ̈ ottenuto in particolare grazie all'idea inventiva di mettere a nudo i ferri verticali 4 preesistenti nella zona di convergenza di travi e pilastri e di rendere solidale ai detti ferri verticali 4, mediante mezzi tiranti 23 annegati nel corpo delle travi 7 o del nodo stesso, una maschera 20 dotata di una pluralità di ferri trasversali 21 opportunamente distanziati, costituenti porzioni di staffe atte a cooperare con i detti ferri verticali 4 per realizzare l'armatura di detta zona di convergenza.

Una prerogativa del metodo e dell'apparecchiatura in oggetto à ̈ costituita dal fatto di consentire l'armatura di nodi di diverse dimensioni e conformazioni.

In particolare, qualora si debba armare un nodo di facciata, si utilizza una maschera di foggia piana, costituita in pratica da un unico telaio di forma rettangolare recante mobili una coppia dei suddetti montanti.

L'apparecchiatura descritta a titolo esemplificativo à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti a seconda delle diverse esigenze. Ad esempio à ̈ possibile prevedere che la maschera 20 sia costituita da coppie di barrette verticali 24, distanziate fra loro da segmenti di tondino sui quali si agganciano i ferri trasversali 21 mediante porzioni ripiegate 21a (si veda fig.5).

Inoltre la maschera 20 può essere costituita da una benda di tessuto di carbonio, avvolta intorno a monconi verticali, di ferro o carbonio, opportunamente piegati per essere annegati nel corpo delle travi o del nodo o alternativamente essere passanti e resi solidali alla struttura da apposite contropiastre, anch’esse di metallo o carbonio. È possibile prevedere che tale benda di carbonio sia arrotolata ai lati su due ferri verticali sui quali si agganciano fili di carbonio che, passando attraverso i fori della struttura, vanno ad agganciarsi a una retrostante piastra o a una seconda benda di carbonio. Pertanto, con la dizione elementi o ferri trasversali, usata per semplicità di espressione, si intendono richiamate anche tali equivalenti forme di realizzazione della maschera, di materiale metallico, fibra di carbonio o altro.

Nella pratica attuazione dell’invenzione, i materiali impiegati, nonché la forma e le dimensioni, possono essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Laddove le caratteristiche tecniche menzionate in ogni rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati inclusi al solo scopo di aumentare la comprensione delle rivendicazioni e di conseguenza essi non hanno alcun valore limitativo sullo scopo di ogni elemento identificato a titolo d’esempio da tali segni di riferimento.

Claims (10)

1. Rivendicazioni 1) Metodo per l'armatura di strutture edilizie, in corrispondenza della zona di convergenza di travi (7) e pilastri (8), caratterizzato dal fatto che prevede di mettere a nudo in tutto o in parte i ferri verticali (4) preesistenti nella detta zona di convergenza di travi (7) e pilastri (8) e di rendere solidale ai detti ferri verticali (4) una maschera (20) dotata di una pluralità di elementi trasversali (21) opportunamente distanziati costituenti porzioni di staffe atte a cooperare con i detti ferri verticali (4) per realizzare l'armatura di detta zona di convergenza.
2. 2) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che prevede di rendere solidale detta maschera (20) ai detti ferri verticali (4) mediante mezzi tiranti (23) associati alla stessa maschera (20) e annegati nel corpo delle dette travi (7).
3. 3) Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che comprende le fasi di a. rimuovere il copriferro di calcestruzzo in corrispondenza della zona da armare per mettere a nudo almeno la superficie esterna dei detti ferri verticali (4) preesistenti; b. ancorare ad almeno uno dei detti ferri verticali (4) un'intelaiatura (10) di montaggio di detta maschera (20); c. rendere solidale detta intelaiatura di montaggio (10) alla facciata della struttura edilizia in corrispondenza della detta zona da armare; d. posizionare su detta intelaiatura di montaggio (10) mezzi di guida per l'esecuzione di fori di aggancio della detta maschera (20); e. eseguire detti fori di aggancio per una profondità, angolazione e diametro prestabiliti nel detto corpo delle travi (7); f. rimuovere detta intelaiatura di montaggio (10) dalla facciata della struttura edilizia g. inserire nei detti fori i detti mezzi tiranti (23) associati alla maschera (20) per vincolare la stessa maschera (20).
4. 4) Apparecchiatura per l'armatura di strutture edilizie, in corrispondenza della zona di convergenza di travi e pilastri, caratterizzata dal fatto che comprende una maschera (20) dotata di una pluralità di elementi trasversali (21) opportunamente distanziati costituenti porzioni di staffe atte a cooperare con i ferri verticali (4) preesistenti nella detta zona di convergenza di travi (7) e pilastri (8) per realizzare l'armatura di detta zona di convergenza; mezzi tiranti (23) associati a detta maschera (20) e atti ad essere annegati nel corpo delle dette travi (7) o dello stesso nodo per rendere solidale detta maschera (20) ai detti ferri verticali (4); un'intelaiatura (10) di montaggio di detta maschera (20) atta ad essere ancorata in maniera rimovibile ad almeno uno dei detti ferri verticali (4); mezzi di guida posizionabili su detta intelaiatura di montaggio (10) per l'esecuzione di fori di aggancio della detta maschera (20) nel corpo di dette travi (7).
5. 5) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta maschera (20) comprende una coppia di barre (22) verticali fra le quali sono fissati i detti elementi trasversali (21) opportunamente distanziati, da dette barre (22) estendendosi i detti mezzi tiranti (23) atti a essere annegati, in uso, nel corpo delle dette travi (7).
6. 6) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detti elementi trasversali (21) sono opportunamente angolati in maniera da circoscrivere sui due lati esterni i detti ferri verticali (4) in corrispondenza di una zona di convergenza di travi e pilastri disposta d'angolo.
7. 7) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detti mezzi tiranti (23) sono costituiti da coppie di monconi che si estendono ortogonalmente o secondo una angolazione prestabilita dalle dette barre (22).
8. 8) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta intelaiatura di montaggio (10) comprende almeno un telaio (11) di forma quadrilatera, sul quale sono definiti binari (12) per lo scorrimento di un montante (13) mobile lungo il quale sono posizionabili i detti mezzi di guida (15) per l'attuazione di fori di aggancio della maschera (20).
9. 9) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che detta intelaiatura di montaggio (10) comprende una coppia di detti telai (11) di forma quadrilatera, disposti ortogonalmente in maniera da impegnare su due lati esterni la struttura edilizia interessata da una zona di convergenza di travi e pilastri disposta d'angolo.
10. 10) Uso di una maschera (20) per l'armatura di strutture edilizie, dotata di una pluralità di elementi trasversali (21), opportunamente distanziati, costituenti porzioni di staffe atte a cooperare con i ferri verticali (4) preesistenti in una zona di convergenza di travi (7) e pilastri (8), e atta ad essere vincolata alla struttura edilizia per realizzare l'armatura di detta zona di convergenza di travi (7) e pilastri (8).