ITCS20120013A1 - Solaio misto in lamiera grecata e calcestruzzo per edifici - Google Patents
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B5/00—Floors; Floor construction with regard to insulation; Connections specially adapted therefor
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Description
Solaio misto in lamiera grecata e calcestruzzo per edifìci
CAMPO TECNICO DEL BREVETTO.
Il presente brevetto concerne un nuovo tipo di solaio misto acciaiocalcestruzzo realizzato con componenti a larga diffusione di mercato ma associati e connessi tra loro in modo tale che il prodotto risultante è fortemente innovativo per leggerezza e resistenza.
E’ realizzato con i seguenti componenti:
- lamiera grecata,
- calcestruzzo che può essere leggero o ultraleggero,
- connettori-profilati di sostegno-distanziatori della rete elettrosaldata, - rete elettrosaldata.
Per la possibilità di realizzare solai estremamente leggeri è particolarmente indicato nella costruzione di edifici e particolarmente ma non esclusivamente multipiano.
STATO DELL’ARTE.
E’ dalla fine degli anni ’40 che, dopo le esperienze di Winter in America, si sono largamente diffuse le lamiere grecate metalliche per coperture e pareti.
Successivamente sono state prodotte lamiere grecate per solaio, di altezza tra i 55 mm ed i 200 mm, sulle quali eseguire il getto di calcestruzzo ordinario del peso di 2.400 Kg/mc.
Lo spessore di tale getto è in genere compreso tra 40 mm e 100 mm fuori greca, cioè tra filo superiore della lamiera grecata e filo superiore del getto finito in cls.
Per evitare problemi di sconnessione e “galleggiamento” tra il getto in cls e la lamiera grecata sono sempre state impiegate reti elettrosaldate ancorate in vario modo alla lamiera grecata.
Tra i dispositivi di ancoraggio della rete elettrosaldata figurano:
-punti o bottoni di saldatura eseguiti manualmente, tra rete e lamiera grecata, con la rete elettrosaldata a contatto e complanare alla lamiera grecata,
- staffe ad L fissate nel fondo del canale delle greche, con viti o chiodi sparati ai profilati della struttura in acciaio di sostegno della lamiera grecata; a queste staffe ad L viene successivamente collegata la rete elettrosaldata, che risulta così anche mantenuta in posizione e distanziata dalla lamiera grecata; anche tale operazione di legatura alle staffe avviene manualmente.
L’operazione di saldatura con migliaia di punti o bottoni è particolarmente deprecabile in quanto altera localmente la protezione zincata della lamiera grecata.
Per contrastare la tendenza della soletta “collaborante” in cls a scorrere rispetto alla lamiera grecata, si usa praticare delle imbutiture profonde alcuni millimetri sui fianchi delle greche.
In tal modo si ottiene una resistenza del solaio più elevata di quella della sola lamiera metallica, realizzando una struttura mista acciaio-cls.
Come risulta dai cataloghi delle principali ditte del settore, il peso, a getto finito, dei suddetti solai in lamiera grecata e calcestruzzo ordinario é: - 165 Kg/mq con lamiera grecata alta 55 mm e soletta di 35 mm;
- 240 Kg/mq con lamiera grecata alta 55 mm e soletta di 65 mm;
- 175 Kg/mq con lamiera grecata alta 75 mm e soletta di 45 mm;
- 250 Kg/mq con lamiera grecata alta 75 mm e soletta di 75 mm.
Il vantaggio strutturale apportato dalla resistenza a compressione del cls viene sminuito però dallo stesso peso proprio del calcestruzzo ordinario.
Una notevole parte del carico sul solaio è costituita proprio dal peso del calcestruzzo ordinario.
Occorre prestare attenzione all’ entità dei pesi propri strutturali (Gl secondo DM 2008-EC3): mentre i carichi variabili o utili sono presenti solo statisticamente quelli permanenti (come il solaio) sono sempre presenti.
Resta insoluto e non definito strutturalmente il problema del sostegno e dell’esatto posizionamento della rete elettrosaldata nel getto in calcestruzzo.
Artigianali e di scarsa efficacia sono i rimedi correntemente adottati: bacchette di ferro tondo, spezzoni di profilo, etc. etc.
Tali dispositivi restano comunque non collegati né alla lamiera grecata né alla soprastante rete elettrosaldata.
I pannelli di rete elettrosaldata durante il getto sono liberi di muoversi, pertanto vanno legati con filo di ferro tra loro, per evitare che le lunghezze di sovrapposizione tra i vari fogli non siano rispettate.
Inoltre quando la rete elettrosaldata è poggiata direttamente sulla lamiera grecata si originano con costanza, a tratti alterni, come la sagomatura delle greche, zone di non avvolgimento dei tondini della rete elettrosaldata da parte del calcestruzzo; pertanto la rete elettrosaldata è mal collegata al getto in calcestruzzo.
Una rete così male installata non aiuta a contrastare il ritiro del calcestruzzo, non si pone nella zona delle fibre tese, ossia dove la lamiera grecata appoggia sulle travi ed è caratterizzata da un momento flettente negativo.
SOMMARIO DELL’INVENZIONE
I calcestruzzi che possono essere impiegati per costituire solai in lamiera grecata, in relazione al loro peso, sono così classificabili:
- Calcestruzzi ordinari: peso specifico 2.300-2500 Kg/mc, - Calcestruzzi leggeri: peso specifico 1.400-1600 Kg/mc, - Calcestruzzi ultraleggeri: peso specifico 200-800 Kg/mc.
Passando dai calcestruzzi ordinari a quelli ultraleggeri si ha la graduale sostituzione degli aggregati tradizionali (sabbia e ghiaia) con quelli di tipo più leggero.
Nei calcestruzzi leggeri gli aggregati di diametro maggiore sono sostituiti da perlite o argilla espansa, con la presenza ancora della sabbia.
Nei calcestruzzi ultraleggeri, detti così anche perché possono galleggiare sull’acqua, gli aggregati di diametro maggiore sono sostituiti da granuli di polistirene espanso sinterizzato, polistirolo espanso, sughero, truciolo di legno, etc. etc.
Gli espansi polistirolici e polistirenici possono essere anche di tipo riciclato, ricavati cioè da imballaggi o isolamenti ridotti in truciolo e granuli di forma varia.
Anzi sono preferibili in quanto hanno una forma che consente loro di “ingranare” meglio nella pasta cementizia ed evitare segregazioni con galleggiamento.
Nei calcestruzzi ultraleggeri la sabbia resta nella fascia alta di peso, tra i 500 Kg/mc ed gli 800 Kg/mc.
Lo scopo principale della sabbia è quello di consentire la lavorabilità del calcestruzzo ultraleggero da parte dei vibratori che, con brevissimi interventi, qua e là, di uno due secondi ognuno, fanno rapidamente colare il calcestruzzo nei canali della lamiera grecata.
Sotto il peso di 500 Kg/mc, per confezionare i calcestruzzi ultraleggeri si usano solo acqua, tensioattivi schiumogeni, cemento, iperfluidificanti, e granuli polistirolici-polistirenici.
Nel caso in cui si vogliano raggiungere le resistenze massime consentite per la categoria dei calcestruzzi ultraleggeri, occorre aggiungere fumo di silice ovvero sìlìca fumé, in sostanza biossido di silicio Si02“amorfo” cioè privo di reticolo cristallino.
In tale forma l’ossido di silicio è estremamente reattivo a temperatura ambiente e si combina facilmente con l’idrossido di calcio secondario, prodotto residuo della reazione principale, ma incompleta, dei silicati idrati di calcio, formando ulteriori fibre o aghi microscopici di silicati idrati di calcio.
Tale reazione secondaria (in termini quantitativi e temporali) detta anche pozzolanica, consente di originare una struttura molto più fitta di aghi che si intrecciano tra loro dando luogo alle resistenze misurate tradizionalmente sui cubetti in prova libera di schiacciamento.
Inoltre le dimensioni del fumo di silice di pochi nanometri, consentono che esso si collochi all'inte o della struttura dei silicati idrati di calcio, che presenta vuoti di alcune decine di nanometri, rendendo la struttura complessiva più fitta, impenetrabile e resistente.
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE.
La Fig. 1 illustra un solaio in lamiera grecata installato su travi in acciaio. La Fig. 2 illustra i componenti del solaio;
La Fig. 3 illustra un profilo a U fustellato con rete elettrosaldata;
La Fig. 4a illustra istallazione di un profilo a U semplice con rete elettrosaldata su lamiera grecata;
La Fig. 4b illustra l’istallazione di un profilo a U fustellato con rete elettrosaldata su lamiera grecata;
La Fig. 5 a illustra un solaio con getto di calcestruzzo ultraleggero con profilo a U semplice con rete elettrosaldata su lamiera grecata;
La Fig. 5b illustra un solaio con getto di calcestruzzo ultraleggero con profilo a U fustellato con rete elettrosaldata su lamiera grecata.
DESCRIZIONE DI UN MODO PREFERITO DI REALIZZARE L’INVENZIONE
Con riferimento alle figure il solaio è costituito da:
-lamiera grecata (1) per solai ovvero con i fianchi delle greche dotati preferibilmente di imbutiture o risalti od impronte variamente disposti per consentire un migliore ancoraggio tra lamiera grecata e calcestruzzo, soprattutto se leggero od ultraleggero;
-profilo ad U semplice oppure fustellato (2a, 2b); è installato con direzione perpendicolare a quella delle greche della lamiera grecata (1); va fissato a mezzo viti o rivetti strutturali sulla lamiera grecata; il suddetto profilo può avere anche altre forme della sezione: ad L, ad omega, a T, etc. etc.; quel che è essenziale è la funzione di collegamento lineare e diffuso nonché distanziamento tra lamiera grecata e rete elettrosaldata;
-rete elettrosaldata (3); è installata per ultima, prima del getto; deve sostenere le due squadre di operai che si avvicendano, la prima per eseguire il getto a mezzo pompa sul solaio, la seconda per staggiare il calcestruzzo appena gettato; per sostenere i suddetti operai con modesta inflessione della rete elettrosaldata è necessario che la distanza tra i profili non superi in genere il metro o secondo calcolo strutturale;
- getto in calcestruzzo (4), preferibilmente leggero e ultraleggero o anche ordinario se la leggerezza non è un requisito cercato.
Il solaio del presente brevetto si distingue per le seguenti caratteristiche (Fig. 1-5):
- la lamiera grecata (1) assume la funzione strutturale principale portante; -il calcestruzzo (4), preferibilmente, ultraleggero (ad es. polistirenico) assume una funzione strutturale secondaria, di distribuzione e diffusione dei carichi alla lamiera grecata;
- i profilati (2a, 2b), installati in direzione perpendicolare alle greche, hanno lo scopo di sostenere e distanziare la rete elettrosaldata (3) dalla lamiera grecata (1);
- i profilati (2a, 2b), distanziando la rete elettrosaldata evitano il bloccaggio del calcestruzzo, che potrebbe intrappolarsi e formare sacche d’aria, qualora la rete elettrosaldata appoggiasse direttamente sulla lamiera grecata;
- i tondini della rete elettrosaldata (3) sono ben avvolti e bagnati dal calcestruzzo senza zone di mancata aderenza tipiche delle reti appoggiate sulla lamiera grecata;
- i profilati (2a, 2b), consentono il posizionamento della rete elettrosaldata (3) nella zona di migliore resa strutturale;
- i suddetti profilati (2a, 2b), sono dotati anche di cave o fustelle (5) nelle quali la rete elettrosaldata viene ad essere alloggiata e bloccata, risultando inamovibile durante il getto, senza operazioni di legatura manuale, in quanto le fustelle possono essere dotate di una leggera interferenza con il tondo della rete elettrosaldata;
-le cave o fustelle (5) possono essere dotate di piccole orecchiette da piegare per bloccare definitivamente la rete; queste orecchiette vengono ricavate, durante la profilatura a rulli, dalla stessa lamiera esistente sopra la fustella;
- questa tipologia di installazione della rete elettrosaldata su profili fustellati esalta la produttività di cantiere nella installazione dei solai; tale produttività ancora oggi si mantiene bassa rispetto ad altri settori industriali dove si sono registrati forti incrementi di produttività negli ultimi trenta anni;
- le cave o fustelle (5) dei suddetti profilati sono profonde quanto basta per consentire la sovrapposizione e l’ancoraggio dei fogli di rete elettrosaldata; -le cave o fustelle (5) sono stampate sul profilo a passo modulare unico “p”; ad esempio un passo con modulo m=50 mm consente di accogliere reti elettrosaldate con passo tondini di 50 mm o di 100 mm o di 150 mm o di 200 mm;
-le cave o fustelle (5) sono stampate sul profilo a passi modulari doppi “p+q”; ad esempio un passo con modulo m = 40 mm q = 50 mm consente di accogliere reti elettrosaldate con passo tondini di 50 mm o di 80 mm o di 100 mm o di 120 mm o di 150 mm o di 160 mm o di 200 mm;
- la rete elettrosaldata (3) ha la funzione di limitare il ritiro del calcestruzzo, evitare le lesioni superficiali del massetto e la separazione del calcestruzzo (4) dalla lamiera grecata (1);
-la rete elettrosaldata (3) sostiene, con modesta inflessione tra i profilati (2a, 2b), la prima squadra di operai che avanza distribuendo e vibrando il cls sul solaio e la seconda squadra che staggia il calcestruzzo; -l’operazione di staggiatura del calcestruzzo ultraleggero è particolarmente produttiva e veloce, per le doti di leggerezza e spandibilità del cls ultraleggero, riducendo la fatica degli operai, i tempi di staggiatura e le malattie professionali legate a questa lavorazione;
- successivamente all 'indurimento del calcestruzzo una leggera e veloce sfiammatura a gas propano consente di fare evaporare i granuli di polistirene affioranti in superficie che così diventa ruvida e cosparsa di vaiolature e vacuoli ottimi per l’aggrappaggio della malta o collante di sottofondo delle piastrelle;
- il sistema fin qui descritto conserva tutte le validità funzionali e strutturali anche nel caso di getti di calcestruzzi ordinari;
-il sistema descritto si presta ottimamente per migliorare la resistenza a scorrimento dei solai tradizionali in lamiera grecata a calcestruzzo ordinario progettati in sistema misto acciaio-cls;
- il sistema descritto si presta al migliore utilizzo possibile delle resistenze di compressione comunque raggiungibili anche dai calcestruzzi ultraleggeri; infatti con operazioni di nanotecnologia, utilizzando biossido di Silicio Si02amorfo (sottoforma di fumo di silice o sìlìca fumé) ed iperfluidificanti acrilici è possibile innalzare la resistenza degli idrosilicati di calcio, di cui è costituita la pasta cementizia, fino a valori elevatissimi e tali da compensare i vuoti originati dai granuli di polistirolo o altri inerti leggeri, facendo attingere al calcestruzzo ultraleggero valori di resistenza a rottura per schiacciamento in prova libera su cubetto di 25 MPa, come un calcestruzzo ordinario;
- il sistema descritto può utilizzare le modeste ma non trascurabili resistenze di compressione dei calcestruzzi ultraleggeri per la specificità del meccanismo individuato dal presente brevetto: la flessione dell’ intero solaio determina spinte di compressione nel calcestruzzo (in zona compressa) che vengono raccolte (tramite la rete elettrosaldata) e trasferite ai profili di sostegno per contrastare la trazione che si origina nella lamiera grecata. L’equilibrio tra trazione e compressione avviene a mezzo del meccanismo di scorrimento impedito dalla presenza dei profili fustellati installati perpendicolarmente alla direzione delle greche della lamiera grecata. Pertanto anche nel caso dei calcestruzzi ultraleggeri è consentito progettare sezioni miste acciaio-calcestruzzo ultraleggero a patto che si verifichino:
- le pressioni di contatto tra calcestruzzo e profili ad U fustellati, nell’azione di contrasto della spinta di compressione che proviene dalla rete elettrosaldata (detta azione di contrasto alla spinta di compressione del calcestruzzo è svolta da tutta la fiancata verticale del profilo);
- lo sforzo di taglio-recisione sui rivetti o viti che uniscono i profili alla lamiera grecata, che trasferiscono ed annullano sulla lamiera grecata, per scorrimento impedito, lo sforzo di compressione proveniente dal calcestruzzo.
1° CONFRONTO: tra un solaio in lamiera grecata alta 55 mm, di spessore 8/10 di mm, passo greche di 150 mm e calcestruzzo ordinario
da Yds.ord= 2.400 Kg/mc ed un solaio con la stessa lamiera grecata e
calcestruzzo ultraleggero da Ycis,uit= 600 Kg/mc.
La soletta (il calcestruzzo fuori greca) in entrambi i casi sarà assunta di spessore 50 mm.
Ogni canale della lamiera grecata, rasato di calcestruzzo, ha un volume: Vc= ((0,089 0,06 1)/2) * 0,055 = 0,00413 mc/mq.
Si aggiunge il volume di soletta gravante su ogni passo greca di 150 mm: Vs= 0,05 * 0,15 = 0,0075 mc/mq.
Peso solaio tradizionale in lamiera grecata e calcestruzzo ordinario:
- peso calcestruzzo:
Peso solaio del presente brevetto in lamiera grecata e calcestruzzo ultraleggero:
- peso calcestruzzo:
Il solaio del presente brevetto pesa: 58/197 = 0,294, cioè il 29 % del solaio in lamiera grecata tradizionale.
2° CONFRONTO: tra un solaio in lamiera grecata alta 75 mm, di spessore 8/10 di mm, passo greche di 190 mm e calcestruzzo ordinario
da YdS,ord= 2.400 Kg/mc ed un solaio con la stessa lamiera grecata e
calcestruzzo ultraleggero da Ycis,uit= 600 Kg/mc.
La soletta (il calcestruzzo fuori greca) in entrambi i casi sarà assunta di spessore 50 mm.
Ogni canale della lamiera grecata, rasato di calcestruzzo, ha un volume: Vc= ((0,064 0,046)/2) * 0,075 = 0,00413 mc/mq.
Si aggiunge il volume di soletta gravante su ogni passo greca di 150 mm: Vs= 0,05 * 0,19 = 0,0095 mc/mq.
Peso solaio tradizionale in lamiera grecata e calcestruzzo ordinario:
- peso calcestruzzo:
Peso solaio del presente brevetto in lamiera grecata e calcestruzzo ultraleggero:
- peso calcestruzzo:
Il solaio del presente brevetto pesa: 54/183 = 0,295, cioè il 30 % del solaio in lamiera grecata tradizionale.
Il trovato, bene inteso, non si limita alla rappresentazione data dalla tavola, ma può ricevere perfezionamenti e modifiche dall'uomo del mestiere senza uscire peraltro dal quadro del brevetto.
La presente invenzione consente numerosi vantaggi e di superare difficoltà che non potevano essere vinte con i sistemi attualmente in commercio.
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI. 1. Solaio misto in lamiera grecata (1) e calcestruzzo (4) per edifici comprendente una rete elettrosaldata (3) posta sopra la lamiera grecata (1) in cui il calcestruzzo riempie le greche della lamiera grecata (1) e copre la rete elettrosaldata (3) caratterizzato dal fatto che sopra la lamiera grecata (1) in direzione perpendicolare alle greche e con passo regolare sono fissati dei profili (2a,2b) per tutta la superficie del solaio su cui è bloccata la rete elettrosaldata (3) 2. Solaio misto in lamiera grecata (1) e calcestruzzo (4) per edifici secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che i profili (2a,2b) sono profili a U. 3. Solaio misto in lamiera grecata (1) e calcestruzzo (4) per edifici secondo la rivendicazione 1 o 2 caratterizzato dal fatto che i profili (2b) presentano delle cave o fustelle (5) per ricevere e bloccare la rete elettrosaldata (3) 4. Solaio misto in lamiera grecata (1) e calcestruzzo (4) per edifici secondo la rivendicazione 1, 2 o 3 caratterizzato dal fatto che il calcestruzzo è un calcestruzzo leggero o ultraleggero con un peso specifico inferiore ai 1600 Kg/mc. 5. Solaio misto in lamiera grecata (1) e calcestruzzo (4) per edifici secondo la rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che il calcestruzzo è un calcestruzzo ultraleggero con un peso specifico inferiore agli 800 Kg/mc. 6. Solaio misto in lamiera grecata (1) e calcestruzzo (4) per edifici secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che il calcestruzzo è addizionato con biossido di Silicio Si02amorfo ed iperfluidificanti acrilici.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| IT000013A ITCS20120013A1 (it) | 2012-03-08 | 2012-03-08 | Solaio misto in lamiera grecata e calcestruzzo per edifici |
| EP13158200.9A EP2636808A1 (en) | 2012-03-08 | 2013-03-07 | Composite floor element for buildings made of corrugated metal sheet and concrete |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000013A ITCS20120013A1 (it) | 2012-03-08 | 2012-03-08 | Solaio misto in lamiera grecata e calcestruzzo per edifici |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITCS20120013A1 true ITCS20120013A1 (it) | 2013-09-09 |
Family
ID=45992747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000013A ITCS20120013A1 (it) | 2012-03-08 | 2012-03-08 | Solaio misto in lamiera grecata e calcestruzzo per edifici |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITCS20120013A1 (it) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2012
- 2012-03-08 IT IT000013A patent/ITCS20120013A1/it unknown
Patent Citations (6)
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