ITTO990897A1 - Sistema portante tensionabile per la realizzazione di strutture in cemento armato precompresso, micropali e/o tiranti d'ancoraggio. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

di Brevetto per Modello Industriale di Utilità

La presente innovazione si riferisce ad un sistema portante tensionabile da utilizzare per la realizzazione di strutture in cemento armato precompresso e, in particolare, di sistemi di fondazione quali micropali e/o tiranti di ancoraggio.

Sistemi portanti tensionabili costituiti da barre, cavi o trefoli in acciaio aventi sezione e caratteristiche meccaniche diverse a seconda delle sollecitazioni da imprimere o sopportare sono largamente utilizzati nel campo delle cosiddette "grandi opere", quali muri di sostegno, paratie in cemento armato, diaframmi discontinui, palancolate, costruzioni di dighe, opere di consolidamento dei versanti mediante contrasto attivo delle spinte dei terreni e, infine, nella precompressione di strutture in cemento armato quali travi da ponte o per coperture destinate a grandi luci e simili. Nei sistemi noti, le citate barre, cavi o trefoli d'acciaio sono opportunamente alloggiati in perforazioni preventivamente eseguite nei terreni (tiranti d'ancoraggio) o preparate nelle strutture cementizie e sono posti in tensione mediante martinetti e quindi bloccati o in virtù dell'adesione con il cemento dopo la presa dello stesso (sistemi di precompressione a "cavi aderenti") o mediante testate d'ancoraggio di solito comprendenti dei morsetti di arresto per le barre/cavi/trefoli/ ed almeno una piastra metallica di ripartizione ricevente i morsetti ed opportunamente inserita in sedi ricavate nelle pareti di contenimento cementizie e/o metalliche o nella struttura da precomprimere.

La trasmissione del carico impartito ai tiranti metallici è garantito, nel caso di sistemi inseriti nel terreno, dall'iniezione nel foro di boiacca cementizia mediante tubi, valvolati o meno, e, negli altri casi, dalle sollecitazioni trasmesse alla piastra della testata d'ancoraggio, che a sua volta le trasmette alla parete da sostenere o alla struttura da precomprimere.

I sistemi noti precedentemente descritti presentano l'inconveniente di essere facilmente soggetti a corrosione; in particolare, i tiranti in acciaio, se non isolati o protetti opportunamente si corrodono velocemente a causa dell'aggressione di agenti meteorici, chimici, di campi elettromagnetici e di correnti vaganti, facendo decadere le proprietà del sistema d'ancoraggio.

Allo scopo di superare l'inconveniente descritto sarebbe opportuno sostituire i tiranti in acciaio con tiranti in altro materiale, non corrodibile; per esempio, recentemente, è stato posto sul mercato un nuovo materiale composito in fibra aramidica (noto con il nome commerciale ARAPREE - Marchio Registrato - distribuito dalla ditta SIREG di Arcore, Milano), formabile anche in barre, anziché solo in fogli, come nella maggior parte dei materiale compositi. Tuttavia, un simile materiale non è risultato utilizzabile nel campo della presente innovazione per l'impossibilità di garantirne, con i sistemi tradizionali, l'afferraggio per la tesatura senza rovinare irrimediabilmente il materiale stesso e/o produrre un rapido decadimento del tensionamento una volta in opera.

Scopo del trovato è dunque quello di fornire un sistema portante tensionabile per la realizzazione di strutture in cemento armato precompresso, micropali e/o tiranti d'ancoraggio, che, pur strutturato in maniera analoga ai sistemi tradizionali, risolva il problema della corrosione dei tiranti.

In base alla presente innovazione è fornito un sistema portante tensionabile per la realizzazione di strutture in cemento armato precompresso, micropali e/o tiranti d'ancoraggio, del tipo comprendente almeno una barra tensionabile di sezione trasversale qualsiasi ed almeno una testata di ancoraggio per la tesatura ed il bloccaggio della barra; caratterizzato dal fatto che la detta barra è realizzata in un materiale composito e dal fatto che, in combinazione, la testata comprende una piastra di ripartizione e un sistema di serraggio della barra cooperante a contrasto con la piastra di ripartizione e comprendente mezzi di serraggio maschio tra loro combacianti senza giochi ed alloggienti completamente al proprio interno, entro apposite sedi, una estremità della barra in composito da trattenere in modo da cooperare direttamente con la stessa, e mezzi di serraggio femmina entro i quali sono disposti i mezzi di serraggio maschio cooperanti con la barra, i mezzi di serraggio maschio e femmina essendo reciprocamente bloccati per attrito cooperando tra loro attraverso rispettive superfici coniche coniugate costituenti un accoppiamento a cono MORSE.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato appariranno chiari dalla descrizione che segue di due suoi esempi non limitativi di attuazione, con riferimento ai disegni annessi, nei quali:

- la figura 1 illustra una vista in sezione di un tirante d'ancoraggio realizzato con il sistema secondo l'innovazione;

- la figura 2 illustra, sempre in sezione ma in scala ingrandita, un dettaglio della testa d'ancoraggio del tirante di figura 1;

- la figura 3 illustra una vista frontale di un elemento della testata di figura 2;

- la figura 4 illustra una variante del sistema secondo il trovato, utile nel campo della precompressione; e - le figure 5, 6 e 7 illustra in scala ingrandita alcuni componenti il sistema di figura 4.

Con riferimento alle figure da 1 a 3, è indicato nel suo complesso con 1 un sistema portante tensionabile per un sistema di fondazione 10, in particolare per la realizzazione di micropali e/o di tiranti di ancoraggio.

Il sistema di fondazione 10, che nella fattispecie illustrata è un tirante di ancoraggio, comprende il sistema portante 1 inserito in opera all'interno di una perforazione 4 praticata in modo noto nel terreno, dei condotti 11 per effettuare l'iniezione di una boiacca cementizia all'interno della perforazione 4 e tutto intorno al sistema portante 1, un eventuale condotto di sfiato, noto e non illustrato per semplicità, ed un tampone otturatore, pure noto e non illustrato per semplicità, per chiudere verso l'esterno, sostanzialmente a tenuta della boiacca cementizia, la perforazione 4. Il tirante 1 può inoltre includere un sacco di contenimento in geotessuto, noto e non illustrato per semplicità, all'interno del quale si inietta la boiacca cementizia e che è calzato sul sistema portante 1 per tutta la lunghezza del medesimo compresa tra una estremità rivolta verso un fondo 16 della perforazione 4, ed il suddetto tampone otturatore.

Il sistema portante 1 comprende almeno una barra 3 (nella fattispecie una pluralità di barre 3) tensionabile, inseribile all'interno della perforazione 4 mediante una ogiva 6 fissata ad una estremità 7 della/e barra/e 3 del sistema portante 1 stesso. Il sistema portante tensionabile 1 comprende inoltre almeno una testata 5 di ancoraggio per la tesatura ed il bloccaggio della/e barra/e 3; la testata 5 comprende a sua volta una piastra di ripartizione 8 e un sistema di serraggio 9 (figura 2) della barra 3, nella fattispecie della pluralità di barre 3, cooperante a contrasto con la piastra di ripartizione 8.

Secondo la principale caratteristica del trovato, le barre 3, anziché essere realizzate in acciaio o altro simile materiale metallico, sono realizzate in un materiale composito, nella fattispecie in un materiale composito in fibra aramidica distribuito con il nome commerciale di ARAPREE (Marchio registrato) dalla ditta SIREG di Arcore (MI). Tale materiale è noto per poter, appunto, essere formabile in barre di sezione trasversale di forma e dimensioni qualsivoglia, per esempio rotonda, quadrata, esagonale, eccetera, e per essere perfettamente esente, a parità di condizioni di esposizione, dai fenomeni corrosivi che colpiscono l'acciaio a causa dell'aggressione di agenti atmosferici o chimici e dei campi magnetici o delle correnti vaganti, pur presentando caratteristiche meccaniche del tutto confrontabili con quelle dell'acciaio stesso.

In combinazione con questa caratteristica, il trovato è caratterizzato dal fatto che, con riferimento anche alle figure 2 e 3, il sistema di serraggio 9 per le barre 3 della testata 5 comprende mezzi di serraggio maschio 12,14 tra loro combacianti senza giochi ed alloggianti completamente al proprio interno, entro apposite sedi 15, rispettive estremità 18 delle barre 3 in composito aramidico, opposte alle estremità 7

da trattenere, in modo che i mezzi 12,14 cooperano direttamente con le barre 3, e mezzi di serraggio femmina 20, entro i quali sono disposti i mezzi di serraggio maschio 12,14 cooperanti con le barre 3. Inoltre, i mezzi di serraggio maschio 12,14 e femmina 20 sono reciprocamente bloccati tra loro per attrito essendo tra loro cooperanti attraverso rispettive superfici 21,22 coniche coniugate, aventi una conicità intorno ai 3-4° e lunghezza adeguata in modo da costituire un accoppiamento a cono MORSE, ben noto nelle tecnica meccanica.

Nella fattispecie illustrata, il sistema portante 1 è tutto inserito, salvo la testata d'ancoraggio 5, all'interno della perforazione 4 e l'ogiva 6 è cava ed alloggia al proprio interno le estremità 7 delle barre 6, annegate in una resina plastica sintetica (non illustrata), preferibilmente una resina epossidica, che riempie totalmente la cavità libera interna dell'ogiva 6; questa è preferibilmente realizzata per stampaggio in un materiale plastico sintetico, convenientemente in PVC.

Secondo la forma di realizzazione illustrata in figure da 1 a 3, preferita per l'applicazione nei tiranti d'ancoraggio e nei sistemi di fondazione in genere, i mezzi di serraggio maschio comprendono una bussola maschio 12 delimitata da una superficie laterale esterna conica 23, sulla quale sono ricavate (figura 3), lungo le generatrici, una pluralità di scanalature longitudinali 15 aventi ciascuna, in sezione trasversale, dimensioni e forma coniugati con quelle della sezione trasversale della barra 3 da trattenere e tali da assicurare una cooperazione senza giochi con la barra 3 lungo un arco angolare maggiore di 180°, in modo che le barre 3 risultino saldamente abbracciate dalle scanalature o sedi 15, una volta introdotte in esse assialmente, per scorrimento.

I mezzi di serraggio maschio comprendono inoltre una bussola femmina 14 definita da un manicotto montato calzato esternamente coassiale sulla bussola maschio 12 e delimitato internamente ed esternamente da rispettive superiici laterali coniche, indicate con 24 e 21 rispettivamente; la superficie laterale conica interna 24 del manicotto 14 ha conicità coniugata con quella della superficie laterale esterna 23 della bussola maschio 12, in modo da definire, insieme alle scanalature 15 ed a bussola maschio 12 inserita coassiale nella bussola femmina 14, una pluralità di sedi (indicate con 15a, per semplicità, ma circondanti le barre 3 senza soluzione di continuità e non solo per un arco angolare limitato, seppure ampio, come le sole scanalature 15) di forma coniugata con quella della sezione trasversale della pluralità di barre 3 da trattenere, le quali risultano pertanto disposte in corona serrate senza gioco radiale tra la bussola maschio 12 e quella femmina 14.

Sempre secondo quanto non limitativamente illustrato in figure da 1 a 3, i mezzi di serraggio femmina 20 consistono invece in un canotto tubolare esternamente filettato per almeno un tratto della sua lunghezza e sul quale è avvitabile un dado 25 atto a cooperare a contrasto con la piastra di ripartizione 8 in modo noto, illustrato in figura 1; il canotto 20 presenta una estremità 26, situata sulla parte provvista del suddetto tratto filettato, definente al proprio interno una sede 27 troncoconica di alloggiamento e bloccaggio per le bussole maschio 12 e femmina 14 accoppiate una dentro l'altra; in particolare,la sede 27 è delimitata da una superficie laterale interna 22 conica coniugata e cooperante ad attrito con la superficie laterale esterna conica 21 della bussola femmina 14, realizzando così il citato accoppiamento di bloccaggio ad attrito a cono MORSE.

Una estremità opposta del canotto 20 risulta attraversata passante dalle barre 3 (figura 2) trattenute serrate in corona tra le bussole maschio 12 e femmina 14; secondo la forma di realizzazione preferita, inoltre, l'interno del canotto 20 è totalmente riempito da una resina plastica sintetica 28, per esempio dello stesso tipo di quella che riempie l'ogiva 6 e, quindi, preferibilmente epossidica; come è visibile in figura 2, pertanto, le barre 3 in composito aramidico e le bussole maschio 12 e femmina 14 tra loro accoppiate risultano, secondo il trovato, annegate nella resina 28, in modo da fare, una volta montate, corpo unico con il canotto 20.

Secondo quanto illustrato in figura 1, tra la testa 5 e l'ogiva 6 sono presenti mezzi distanziatori 29, noti, dai quali le barre 3 ricevono un appoggio intermedio. Secondo la preferita forma di realizzazione, inoltre, i mezzi di serraggio maschio 12,14 sono realizzati con un materiale più tenero ed elastico del materiale con cui sono realizzati i mezzi di serraggio femmina 20. Nella fattispecie, le bussole 12,14 sono realizzate in una materia plastica sintetica, preferibilmente in una resina poliammidica quale per esempio ERTALON PA6 (Marchio registrato), mentre il canotto 20 è realizzato in acciaio, per esempio in C40.

In uso, il tirante 10 viene assemblato come illustrato in figura 1 e, quindi, le barre 3 vengono tensionate tutte insieme con una unica operazione e senza alcun afferraggio io manipolazione diretta delle stesse, semplicemente collegando il/i martinetto/i di tensionamento sull'esterno del canotto 20; in questo modo l'azione di tensionamento viene esercitata su tutta la testata 5, che è poi bloccata in posizione, con le barre 3 tensionate, mediante il dado 25.

Con riferimento ora alle figure da 4 a 7, è indicata con la una possibile variante del sistema portante tensionabile secondo il trovato, che fa uso di una singola barra 3 per volta e che è applicabile vantaggiosamente ai sistemi di precompressione; i dettagli simili od uguali a quelli già descritti sono indicati per semplicità con i medesimi numeri.

Secondo quanto illustrato, ciascun sistema portante la comprende una singola barra 3 montata tra due testate 5 composte ciascuna da una piastra di ripartizione 8 e da un sistema di serraggio 9; nel caso, comune, in cui vengano impiegati sulla stessa struttura in cemento armato da precomprimere (non illustrata in figura per semplicità) più di un sistema la, si utilizza preferibilmente una unica piastra 8, in comune per tutte le testate 5 dei tutti i sistemi la presenti, sulla quale vanno a cooperare a contrato, pertanto, più sistemi di serraggio 9.

Secondo la variante del trovato, il sistema di serraggio 9 comprende sempre mezzi di serraggio maschio e femmina tra loro cooperanti con un accoppiamento a cono MORSE, ma tali mezzi sono stati adattati per afferrare e tensionare una singola barra 3. Pertanto, i mezzi di serraggio maschio comprendono una coppia di semiconi 40 e 41 (figure 5 e 6) tra loro combacianti in senso longitudinale e provvisti ciascuno al proprio interno, in corrispondenza dell'asse di simmetria, di una rispettiva scanalatura 43; le scanalature 43, a semiconi 40,41 combacianti (figura 5), definiscono lungo l'asse di simmetria degli stessi una sede 44 di forma coniugata con quella della sezione trasversale della barra 3 da trattenere.

Poiché i semiconi 40,41 sono perfettamente combacianti, la sede 44 risulta delimitata da una superficie laterale senza soluzione di continuità e in essa la estremità 7 o 18 della barra 3 da trattenere è alloggiata senza giochi; i mezzi di serraggio femmina comprendendo viceversa una bussola 46 {figura 7) esternamente cilindrica e presentante al proprio interno un foro 47 passante coassiale delimitato da una superficie laterale conica 22 coniugata e cooperante ad attrito con una corrispondente superficie laterale conica esterna 21 dei semiconi 40,41, in modo che il foro passante 47 definisce nella bussola 46 una sede 48 di alloggiamento e bloccaggio per i semiconi 40,41 accoppiati.

Una volta montato il sistema la come illustrato in figura 4 è dunque anche in questo caso possibile, nella fattispecie agendo in modo noto sulle piastre 8, mettere in tensione le barre 3 in composito aramidico senza doverle afferrare o manipolare direttamente.

Inoltre, il sistema di bloccàggio secondo il trovato, basato su un afferraggio diretto senza giochi delle barre mediante mezzi realizzati in materiale plastico, a loro volta bloccati mediante accoppiamenti cono MORSE entro una bussola o canotto in acciaio, ha dimostrato di garantire sorprendentemente il mantenimento del tensionamento delle barre 3 costante nel tempo, conseguendo pertanto ottima efficienza meccanica accompagnata da insensibilità agli agenti corrosivi.

Claims (9)

1. R I V E N D I C A Z IO N I 1. Sistema portante tensionabile per la realizzazione di strutture in cemento armato precompresso, micropali e/o tiranti d'ancoraggio, del tipo comprendente almeno una barra tensionabile di sezione trasversale qualsiasi ed almeno una testata di ancoraggio per .la tesatura ed il bloccaggio della barra; caratterizzato dal fatto che la detta barra è realizzata in un materiale composito e dal fatto che, in combinazione, la testata comprende una piastra di ripartizione e un sistema di serraggio della barra cooperante a contrasto con la piastra di ripartizione e comprendente mezzi di serraggio maschio tra loro combacianti senza giochi ed alloggianti completamente al proprio interno, entro apposite sedi, una estremità della barra in composito da trattenere in modo da cooperare direttamente con la stessa, e mezzi di serraggio femmina entro i quali sono disposti i mezzi di serraggio maschio cooperanti con la barra, i mezzi di serraggio maschio e femmina essendo reciprocamente bloccati per attrito cooperando tra loro attraverso rispettive superiici coniche coniugate costituenti un accoppiamento a cono MORSE.
2. 2. Sistema portante tensionabile secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di serraggio maschio sono realizzati con un materiale più tenero ed elastico del materiale con cui sono realizzati i mezzi di serraggio femmina.
3. 3. Sistema portante tensionabile secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i mezzi di serraggio maschio sono realizzati in una materia plastica sintetica, preferibilmente in una resina poliammidica, mentre i mezzi di serraggio femmina sono realizzati in acciaio.
4. 4. Sistema portante tensionabile secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta barra tensionabile è realizzata in un composito in fibra aramidica (ARAPREE-Marchio Registrato).
5. 5. Sistema portante tensionabile secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i mezzi di serraggio maschio comprendono una coppia di semiconi tra loro combacianti in senso longitudinale provvisti ciascuno al proprio interno, in corrispondenza dell'asse di simmetria, di una rispettiva scanalatura, le scanalature, a semiconi combacianti, definendo lungo l'asse di simmetria degli stessi una sede di forma coniugata con quella della sezione trasversale della detta barra da trattenere delimitata da una superficie laterale senza soluzione di continuità, nella quale sede la estremità della barra è alloggiata senza giochi; i mezzi di serraggio femmina comprendendo una bussola esternamente cilindrica presentante al proprio interno un foro passante coassiale delimitato da una superficie laterale conica coniugata e cooperante ad attrito con una corrispondente superficie laterale conica esterna dei semiconi, in modo che il detto foro passante definisce nella bussola una sede di alloggiamento e bloccaggio per i semiconi accoppiati.
6. 6. Sistema portante tensionabile secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che i mezzi di serraggio maschio comprendono: una bussola maschio delimitata da una superficie laterale esterna conica sulla quale sono ricavate, lungo le generatrici, una pluralità di scanalature longitudinali aventi ciascuna, in sezione trasversale, dimensioni e forma coniugati con quelle della sezione trasversale della barra da trattenere e tali da assicurare una cooperazione senza giochi con la barra lungo un arco angolare maggiore di 180°; ed una bussola femmina definita da un manicotto coassiale con la bussola maschio e delimitato internamente ed esternamente da rispettive superiici laterali coniche, la superficie laterale conica interna del manicotto avendo conicità coniugata con quella della superficie laterale esterna della bussola maschio in modo da definire, insieme alle dette scanalature ed a bussola maschio inserita coassiale nella bussola femmina, una pluralità di sedi di forma coniugata con quella della sezione trasversale di una pluralità di barre da trattenere, le quali risultano pertanto disposte in corona serrate senza gioco radiale tra la bussola maschio e quella femmina.
7. 7. Sistema portante tensionabile secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che i mezzi di serraggio femmina comprendono un canotto tubolare esternamente filettato e sul quale è avvitabile un dado atto a cooperare a contrasto con la detta piastra di ripartizione, il canotto presentando una estremità definente al proprio interno una sede di alloggiamento e bloccaggio per le dette bussole maschio e femmina accoppiate una dentro l'altra, la sede essendo delimitata da una superficie laterale interna conica coniugata e cooperante ad attrito con la superficie laterale esterna conica della bussola femmina; una estremità opposta del canotto essendo attraversata passante da una pluralità di dette barre trattenute serrate in corona tra le bussole maschio e femmina e l'interno del canotto essendo totalmente riempito da una resina plastica sintetica, preferibilmente epossidica, nella quale le barre in composito e le bussole maschio e femmina tra loro accoppiate sono annegate.
8. 8. Sistema di fondazione, in particolare per la realizzazione di micropali e/o tiranti d'ancoraggio, comprendente il sistema portante tensionabile secondo la rivendicazione 6 o 7, inserito, salvo la testata d'ancoraggio, all'interno di una perforazione ricavata nel terreno, e mezzi per effettuare l'iniezione dì una boiacca cementizia all'interno della perforazione e tutt'intorno al sistema portante, quest'ultimo comprendendo inoltre una ogiva cava terminale realizzata in un materiale plastico sintetico, preferibilmente PVC, riempita di una resina plastica sintetica, preferibilmente epossidica, nella quale sono annegate rispettive estremità terminali di dette barre in composito, opposte alle estremità delle barre cooperanti con la testata d'ancoraggio; tra quest'ultima e l'ogiva essendo presenti mezzi distanziatori dai quali le barre ricevono un appoggio intermedio.
9. 9. Sistema portante tensionabile per la realizzazione di strutture in cemento armato precompresso, micropali e/o tiranti d'ancoraggio, sostanzialmente come descritto ed illustrato con riferimento ai disegni annessi