ITUB20155972A1 - COMPOSITE PANEL WITH HIGH STRUCTURAL AND ENERGETIC PERFORMANCE - Google Patents
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Description
Pannello composito ad alta prestazione strutturale ed energetica STATO DELLA TECNICA Composite panel with high structural and energy performance. STATE OF THE TECHNIQUE
È noto che le costruzioni lignee hanno, negli ultimi anni, cambiato il modo di realizzazione degli edifici ad uso residenziale, industriale e ricettivo; ciò è stato compreso, purtroppo, soltanto a seguito di gravi eventi sismici in conseguenza dei quali i comitati tecnici europei e nazionali hanno stabilito nuove regole e norme in termini di sicurezza ed efficienza energetica degli edifici; ciò ha favorito notevolmente la costruzione lignea. It is known that wooden buildings have, in recent years, changed the way in which buildings for residential, industrial and hospitality use are built; this was understood, unfortunately, only following serious seismic events as a result of which the European and national technical committees established new rules and standards in terms of safety and energy efficiency of buildings; this has greatly favored the wooden construction.
Sono noti allo stato dell’arte svariati sistemi costruttivi per edifici in legno, che sono ormai obsoleti e che, con l’evoluzione delle normative tecniche e con l’introduzione di regole di realizzazione sempre più rigide, non riescono a soddisfare quanto richiesto dal mercato. A oggi, i sistemi maggiormente utilizzati sono il sistema “a telaio" ed il sistema “a pannellature". Il primo, conosciuto anche come “timber frame o platform frame", è molto utilizzato nei paesi del centro-nord Europa, in Canada e negli Stati Uniti; il secondo, più comunemente conosciuto come “cross laminated timber", è utilizzato maggiormente in Italia ed Austria. Various construction systems for wooden buildings are known at the state of the art, which are now obsolete and which, with the evolution of technical regulations and the introduction of increasingly rigid construction rules, are unable to meet the requirements of the market. . To date, the most widely used systems are the "frame" system and the "paneling" system. The first, also known as "timber frame or platform frame", is widely used in the countries of central and northern Europe, Canada and the United States; the second, more commonly known as "cross laminated timber", is mainly used in Italy and Austria.
Il sistema a telaio propone svariate tecniche costruttive come la prefabbricazione in stabilimento oppure la realizzazione diretta in situ; il sistema prevede l’utilizzo di materia prima di legno massiccio o incollato a seconda della possibilità di approvvigionamento e dal luogo di costruzione. The frame system offers various construction techniques such as prefabrication in the factory or direct construction on site; the system involves the use of solid or glued wood raw material depending on the possibility of supply and the place of construction.
Al contrario, il sistema a pannelli (“cross laminated timber”) deriva da tecniche ben consolidate di ingegnerizzazione del legno, in particolare di legno lamellare; le pannellature vengono realizzate esclusivamente in stabilimento con ambiente controllato e tecnologia di produzione onerosa ad alto impatto ambientale. On the contrary, the panel system (“cross laminated timber”) derives from well-established techniques of wood engineering, in particular of laminated wood; the panels are made exclusively in a factory with a controlled environment and expensive production technology with a high environmental impact.
Entrambe le tipologie costruttive presentano problematiche che non soddisfano i requisiti tecnici economici e ambientali richiesti nell’attuale contesto di mercato e normativo. Si riscontrano infatti: problematiche connesse ai nodi di giunzione tra gli elementi che costituiscono i moduli parete; problematiche di isolamento termico per le quali, per alcune tipologie costruttive è possibile solo la realizzazione in opera; necessità di progettazione personalizzata dei singoli elementi lignei, con conseguente impossibilità di produzione standardizzata degli stessi; logistica di trasporto e di montaggio onerosa ed a volte impossibile in funzione dei luoghi di fornitura; impatto ambientale elevato a causa dell’utilizzo di grandi quantitativi di materia prima naturale; sistemi di assemblaggio adatti soltanto per utenti specializzati. Both construction types have problems that do not meet the technical, economic and environmental requirements required in the current market and regulatory context. In fact, there are: problems connected to the junction nodes between the elements that make up the wall modules; thermal insulation problems for which, for some construction types it is only possible to carry out on site; need for customized design of individual wooden elements, with consequent impossibility of standardized production of the same; onerous and sometimes impossible transport and assembly logistics depending on the places of supply; high environmental impact due to the use of large quantities of natural raw material; assembly systems suitable only for specialized users.
Scopo del trovato oggetto della presente invenzione è pertanto quello di fornire un pannello per la realizzazione di pareti portanti in legno in grado di: sopportare adeguati carichi verticali in funzione della destinazione d’uso; ridurre la massa del pannello rispetto ad altri sistemi costruttivi noti allo stato dell’arte; realizzare con un unico elemento le funzioni di portanza strutturale e di coibentazione; essere assemblato in maniera semplice, senza l’ausilio di manodopera specializzata o attrezzatura specifica; consentire una semplice organizzazione della logistica; essere prodotto con un basso impatto ambientale grazie al minimo impiego di materia prima naturale, comunque rinnovabile; consentire una standardizzazione del prodotto semilavorato in modo da poter essere prodotto su scala industriale. The purpose of the invention object of the present invention is therefore to provide a panel for the construction of load-bearing wooden walls capable of: withstanding adequate vertical loads depending on the intended use; reduce the mass of the panel compared to other construction systems known in the state of the art; realize the functions of structural lift and insulation with a single element; be assembled in a simple way, without the aid of specialized labor or specific equipment; allow a simple organization of logistics; be produced with a low environmental impact thanks to the minimum use of natural raw material, however renewable; allow a standardization of the semi-finished product so that it can be produced on an industrial scale.
Questi ed altri vantaggi saranno evidenti dalla descrizione dettagliata dell’invenzione, che farà riferimento alle figure da 1 a 7 allegate. These and other advantages will be evident from the detailed description of the invention, which will refer to the attached figures 1 to 7.
In figura 1 è mostrata una vista assonometrica di un modo di realizzazione preferenziale del pannello secondo la presente invenzione; in figura 2 è mostrate viste laterali di tre modi di realizzazione del pannello; in figura 3 e 4 sono mostrate due ulteriori viste assonometriche del pannello secondo l'invenzione; In figura 5 e 6 sono mostrate alcune viste in sezione del pannello secondo la presente invenzione; in figura 7 è mostrato un dettaglio del sistema di vincolo tra pannelli adiacenti. Figure 1 shows an axonometric view of a preferred embodiment of the panel according to the present invention; Figure 2 shows side views of three embodiments of the panel; Figures 3 and 4 show two further axonometric views of the panel according to the invention; Figures 5 and 6 show some sectional views of the panel according to the present invention; Figure 7 shows a detail of the constraint system between adjacent panels.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Come evidente dall’analisi delle figure, il pannello secondo lapresente invenzione è un pannello composito realizzato mediante l'accoppiamento di elementi lignei e materiale coibente. As evident from the analysis of the figures, the panel according to the present invention is a composite panel made by coupling wooden elements and insulating material.
Tra gli elementi lignei ed il materiale coibente costituenti il pannello è previsto un opportuno incollaggio, in modo da garantire che una volta realizzato il pannello possa essere movimentato ed assemblato come se fosse un pezzo unico. An appropriate gluing is provided between the wooden elements and the insulating material making up the panel, in order to ensure that once the panel has been made, it can be handled and assembled as if it were a single piece.
Come evidente, ad esempio, dall’nalisi di figura 2 e 3, il pannello secondo la presente invenzione è un sandwich lamellare composto da elementi lignei in estradosso, su entrambe le facce del pannello, e materiale coibente al centro. As evident, for example, from the analysis of figures 2 and 3, the panel according to the present invention is a laminated sandwich composed of wooden elements in the extrados, on both sides of the panel, and insulating material in the center.
Preferibilmente inoltre, al fine di migliorare le caratteristiche strutturali del pannello, è previsto l'inserimento di elementi lignei di irrigidimento opportunamente distribuiti lungo l'asse longitudinale del pannello partendo dalle due estremità ed alternantisi al materiale coibente. Preferably, moreover, in order to improve the structural characteristics of the panel, the insertion of wooden stiffening elements suitably distributed along the longitudinal axis of the panel starting from the two ends and alternating with the insulating material is provided.
Gli stati esterni del pannello possono essere realizzati sia da elementi singoli in legno massiccio che da elementi lignei multipli incollati tra loro; il materiale coibente può rispondere a varie tipologie per caratteristiche tecniche e meccaniche. The external states of the panel can be made either by single elements in solid wood or by multiple wooden elements glued together; the insulating material can respond to various types for technical and mechanical characteristics.
Senza che ciò sia limitativo per gli scopi della presente invenzione, le dimensioni del pannello possono essere comprese tra: 80 e 600 mm di spessore 200 e 2400 mm di larghezza, lunghezza variabile in funzione delle esigenze di utilizzo. Without this being limiting for the purposes of the present invention, the dimensions of the panel can be comprised between: 80 and 600 mm in thickness 200 and 2400 mm in width, variable length according to the requirements of use.
Sui bordi longitudinali del pannello, destinati ad essere affiancati a relativi bordi longitudinali di pannelli attigui, il pannello presenta una sagomatura a battuta o un sistema ad incastro multiplo maschio-femmina per agevolare l'assemblaggio tra i pannelli ed eliminare eventuali discontinuità. Entrambi i modi di realizzazione sono mostrati in figura 7. On the longitudinal edges of the panel, intended to be placed side by side with relative longitudinal edges of adjacent panels, the panel has a rebate shape or a male-female multiple interlocking system to facilitate assembly between the panels and eliminate any discontinuities. Both embodiments are shown in figure 7.
Il vincolo di un pannello ai pannelli ad esso adiacenti avviene in corrispondenza degli elementi di irrigidimento, disposti lungo l'asse del pannello, mediante fissaggio meccanico con l'ausilio di opportuna ferramenta (viteria, bulloneria e staffe metalliche). The bonding of a panel to the panels adjacent to it occurs in correspondence with the stiffening elements, arranged along the axis of the panel, by mechanical fixing with the aid of suitable hardware (screws, bolts and metal brackets).
Le prestazioni termo-meccaniche del pannello sandwich sono indipendenti dalla modalità di utilizzo dell'elemento che pertanto può essere posizionato in modo da avere un comportamento prevalentemente a flessione o a compressione. The thermo-mechanical performance of the sandwich panel is independent of the method of use of the element which can therefore be positioned in such a way as to have a mainly bending or compression behavior.
II fissaggio di un pannello posizionato verticalmente prevede una sagomatura "a forchetta" dell'estremità di appoggio del pannello in maniera tale da facilitarne il perfetto incastro su un elemento ligneo singolo o a "T rovescia" fissata alla sottostante struttura di appoggio. Ciò è mostrato in particolare nelle figure 5 e 6. The fixing of a vertically positioned panel foresees a "fork" shape of the support end of the panel in such a way as to facilitate its perfect fit on a single wooden element or "inverted T" fixed to the underlying support structure. This is shown in particular in Figures 5 and 6.
Le descritte modalità di utilizzo del pannello consentono di ottenere un sistema costruttivo a comportamento "ibrido" tra una struttura a "pannellatura" ed una struttura "intelaiata", con elevate prestazioni di carattere meccanico e termico. Tale particolare comportamento rende il pannello un prodotto di spiccata versatilità ed adatto anche ad ambienti soggetti ad elevata pericolosità accidentale e naturale. The described methods of use of the panel allow to obtain a constructive system with "hybrid" behavior between a "paneling" structure and a "framed" structure, with high mechanical and thermal performances. This particular behavior makes the panel a highly versatile product and also suitable for environments subject to high accidental and natural danger.
Dal punto di vista logistico il pannello può rappresentare un miglioramento per quanto riguarda lo stoccaggio la trasportabilità e la movimentazione in fase di installazione che può essere garantita anche senza specifici mezzi di sollevamento. Il prodotto, infatti, viene fornito in kit di montaggio idoneo per l'autocostruzione in quanto non necessita di manodopera specializzata. From the logistical point of view, the panel can represent an improvement in terms of storage, portability and handling during installation which can be guaranteed even without specific lifting means. The product, in fact, is supplied in an assembly kit suitable for self-construction as it does not require specialized labor.
Secondo quanto appena descritto quindi il pannello secondo la presente invenzione consente di realizzare edifici lignei multipiano, che possono essere anche forniti in kit di assemblaggio prefabbricati per la successiva installazione in loco; il sistema consente di realizzare in autocostruzione edifici prefabbricati ad efficienza energetica e a minimo impatto ambientale. According to what has just been described, therefore, the panel according to the present invention allows the construction of multi-storey wooden buildings, which can also be supplied in prefabricated assembly kits for subsequent installation on site; the system allows self-construction of prefabricated buildings with energy efficiency and minimum environmental impact.
Le motivazioni alla base di tale invenzione sono legate alla risoluzione delle attuali problematiche tecniche presenti nello stato deN’arte che non soddisfano quei requisiti tecnici, economici e ambientali richiesti, come: The reasons behind this invention are related to the resolution of current technical problems in the state of the art that do not meet those technical, economic and environmental requirements required, such as:
- problematiche connesse ai nodi di giunzione tra gli elementi che costituiscono i moduli parete, connessioni “deboli" ai vari cicli di eventi eccezionali; - problems connected to the junction nodes between the elements that make up the wall modules, "weak" connections to the various cycles of exceptional events;
- problematiche di isolamento termico in cui la struttura portante è separata dal coibente ed in alcuni sistemi costruttivi è possibile la realizzazione dell'isolamento termico solo in opera; - thermal insulation problems in which the load-bearing structure is separated from the insulation and in some construction systems it is possible to achieve thermal insulation only on site;
- progettazione personalizzata dei singoli elementi lignei con produzione non standardizzata degli stessi; - customized design of individual wooden elements with non-standard production of the same;
- industrializzazione del prodotto finito non in kit di assemblaggio; - industrialization of the finished product not in assembly kit;
- logistica di trasporto e di montaggio onerosa ed a volte impossibile in funzione dei luoghi di fornitura; - transport and assembly logistics which are expensive and sometimes impossible depending on the places of supply;
- sistemi di assemblaggio adatti soltanto per tecnici specializzati; - assembly systems suitable only for specialized technicians;
- impatto ambientale elevato a causa deN’utilizzo di grandi quantitativi di materia prima naturale; - high environmental impact due to the use of large quantities of natural raw material;
Partendo dallo stato della tecnica attuale è stato sviluppato uno specifico pannello per la realizzazione di pareti portanti in grado di: Starting from the current state of the art, a specific panel has been developed for the construction of load-bearing walls capable of:
- sopportare adeguati carichi verticali in funzione della destinazione d’uso, la parete garantisce una rigidezza tale da sopportare eventi eccezionali come un sisma naturale o uragani; - withstand adequate vertical loads depending on the intended use, the wall guarantees such stiffness to withstand exceptional events such as a natural earthquake or hurricanes;
- riduzione delle masse a parità di condizioni di capacità di carichi permanenti e accidentali, in comparazione con gli attuali sistemi costruttivi si stima un abbattimento di circa il 80% della massa propria rispetto allo stato dell’arte; - reduction of the masses with the same conditions of capacity of permanent and accidental loads, in comparison with the current construction systems it is estimated a reduction of about 80% of the own mass compared to the state of the art;
- ottenere un unico elemento per uso portante e coibente; - obtain a single element for load-bearing and insulating use;
- semplicità di montaggio senza l’ausilio di manodopera specializzata ed attrezzatura specifica, il prodotto consente la realizzazione in autocostruzione e quindi in kit di montaggio; - ease of assembly without the aid of skilled labor and specific equipment, the product allows for self-construction and therefore in an assembly kit;
- logistica semplificata e trasportabilità in container; - simplified logistics and container transportability;
- riduzione del 60% dell’impatto ambientale grazie al minimo impiego di materia prima naturale rinnovabile; - 60% reduction in environmental impact thanks to the minimum use of renewable natural raw materials;
- standardizzazione del prodotto adatto a tutte le possibili variabili tecniche come carichi strutturali e isolamento termico. - standardization of the product suitable for all possible technical variables such as structural loads and thermal insulation.
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