Appoggi sferici DLBC-SPH

Gli apparecchi di appoggio sferici fissi della Delabech sono dispositivi che consentono di realizzare un vincolo a cerniera sferica, consistente in una piastra di supporto a calotta sferica in acciaio convesso all’interno di un elemento concavo in PTFE. La rotazione attorno a qualsiasi asse è garantita dallo slittamento relativo di superfici a basso coefficiente di attrito.
La piastra di supporto è definita, nella parte superiore, da una calotta sferica concava, su cui è saldata la superficie di accoppiamento in acciaio austenitico. A diretto contatto con l’acciaio austenitico viene posta una superficie curva in PTFE, alveolata e lubrificata, con caratteristiche geometriche conformi alla EN1337-2. La lastra in politetrafluoroetilene è alloggiata in un incavo all’interno di un elemento metallico convesso, il pistone.
Oltre a resistere ai carichi verticali, gli appoggi sferici, progettati secondo la normativa vigente, devono essere in grado di resistere
Negli appoggi sferici della Delabech lo slittamento suddetto permette le rotazioni attorno ad un qualsiasi asse, in accordo con quanto previsto dal progetto. In questo modo sono garantiti i movimenti rotazionali tra la sovrastruttura e la struttura sottostante, assicurando il trasferimento dei carichi verticali.
Per movimenti in tutte le direzioni non saranno realizzati vincoli ma nel caso in cui siano richiesti spostamenti in direzioni specifiche verranno inserite delle guide per orientare i movimenti.

Riferimenti normativi

La Delabech fornisce una vasta gamma di appoggi sferici. Con riferimento alle Norme Tecniche per le Costruzioni – D.M. 14 gennaio 2008 §11.6 – APPOGGI STRUTTURALI – è previsto l’obbligo della Marcatura CE per tutti gli appoggi strutturali che vengono installati in maniera permanente in una costruzione. La normativa di riferimento per il dimensionamento, l’installazione e la manutenzione è la UNI EN 1337.
I dispositivi riportati nella seguente brochure sono conformi alla suddetta normativa e certificati da un’autorità notificante riconosciuta dal Regolamento europeo 305/2011/EU.
La Delabech offre il proprio supporto tecnico per lo sviluppo di soluzioni innovative rispondenti a particolari esigenze progettuali o specifici standard, come le AASHTO, che si discostano dalla vigente normativa europea.

Nomenclatura

La gamma di appoggi sferici offerta consta di tre differenti tipologie, di cui si riportano le sigle:

  • DLBC – SPH F
    appoggio a disco fisso
  • DLBC – SPH G
    appoggio a disco unidirezionale
  • DLBC – SPH L
    appoggio a disco multidirezionale

La nomenclatura degli appoggi sferici contiene informazioni sulle prestazioni del dispositivo stesso.

Si riporta di seguito la sigla tipo delle tre tipologie di appoggi sferici prodotti:

  • DLBC – SPH F 1000/100
    Appoggio sferico fisso (F=fixed) con carico verticale di 1000kN e carico orizzontale di 100kN
  • DLBC – SPH G 1000/100/±25
    Appoggio sferico unidirezionale (G=guided) con carico verticale di 1000kN, carico orizzontale di 100kN e spostamento di ±25mm
  • DLBC – SPH L 1000/±50/±25
    Appoggio sferico multidirezionale (L=liberty) con carico verticale di 1000kN e spostamenti lungo i due assi principali di ±50mm e ±25mm.

Materiali

PARTE MATERIALE NORMATIVA
Elementi metallici Acciaio S355J2+N UNI EN – 10025
Superficie di scorrimento PTFE (politetrafluoroetilene) UNI EN -1337
Guarnizione esterna Compriband UNI EN – 12163
Superfici di scorrimento Acciaio inox austenitico UNI EN – 10088
Guide laterali CM1 UNI EN – 1337

Elementi aggiuntivi

Ciascun appoggio è dotato della seguente targhetta identificativa.

Targhetta identificativa CE SPH

Inoltre i dispositivi unidirezionali e multidirezionali sono muniti di scala graduata e indice di misurazione necessari per il monitoraggio degli spostamenti.

appoggi scala graduata

E’ inoltre previsto l’inserimento di parapolvere esterno, raschiapolvere per le superfici di
scorrimento e placche di assemblaggio provvisorie da rimuovere dopo l’installazione.

CRITERI PROGETTUALI

I criteri progettuali per il dimensionamento dei dispositivi a disco elastomerico seguono i dettami della normativa vigente EN 1337, parte 7 – Spherical and cylindrical PTFE bearings.
Per la redazione delle tabelle allegate sono stati considerati i seguenti parametri per il dimensionamento degli appoggi sferici:

Rotazioni

  • Rotazione massima totale: 0.05 rad
  • Rotazione massima di calcolo dovuta ad azioni permanenti allo stato limite ultimo: 0.025 rad
  • Rotazione massima dovuta ad azioni variabili allo stato limite ultimo: 0.025 rad

Schema rotazione sph

Scorrimenti

Gli scorrimenti considerati sia per gli appoggi unidirezionali sia per quelli multidirezionali sono i seguenti:

  • Longitudinali: ±50mm
  • Trasversali: ±25mm

Gli spostamenti addizionali della struttura, se richiesti, vanno aggiunti alle dimensioni della piastra di scorrimento, a meno di verifiche.

Specifiche di progetto

  • Azioni: sono state considerate combinazioni di carico che prevedono azioni orizzontali paria al 10, 15 e 30% del carico verticale.
  • Superficie in PTFE: la massima pressione applicata sulla superficie in PTFE allo stato limite ultimo è 90 MPa (UNI – EN 1337 – parte 2).

Sovrastruttura e sottostruttura

Per il dimensionamento degli appoggi sono state considerate differenti classi di resistenza del calcestruzzo per la struttura superiore (laddove presente) e la struttura inferiore. Nello specifico:

  • Classe di resistenza calcestruzzo superiore: C45/55
  • Classe di resistenza calcestruzzo inferiore: C45/55

Non sono state considerate eventuali pendenze.

SISTEMI DI ANCORAGGIO

I sistemi di ancoraggio sono conformi alle prescrizioni della normativa di riferimento UNI EN 1337 – parte 1 – Appoggi strutturali: Regole generali di progetto. Sono di seguito riportate le differenti soluzioni di ancoraggio in relazione alle caratteristiche delle strutture.

Ancoraggi standard alla sottostruttura

  • Appoggi fissi e unidirezionali
    Per il trasferimento delle azioni orizzontali sono predisposti, nella contro piastra sotto il basamento, dei fori per l’alloggiamento di tirafondi di ancoraggio.
    I tirafondi sono in acciaio e vengono dimensionati considerando un riempimento dei baggioli in EMACO S55.
  • Appoggi multidirezionali
    Laddove il rapporto tra le azioni verticali e le azioni orizzontali sia contenuto, la normativa consente di fare ricorso al solo attrito fra il basamento e la sottostruttura in calcestruzzo armato. In tal caso va però previsto un sistema di rigature di aggrappo sulla superficie inferiore del basamento per il fissaggio tramite resina epossidica.

Ancoraggi su sovrastruttura in c.a. e c.a.p.

  • Appoggi fissi e unidirezionali
    Il trasferimento dell’azione orizzontale fra appoggio e piastra di ancoraggio in acciaio avviene tramite l’inserimento di un perno centrale in acciaio, collocato all’interno di un foro nella piastra stessa.
    Sono inoltre previste zanche di collegamento fra la piastra di ancoraggio e la sovrastruttura in c.a.p.
  • Appoggi multidirezionali
    Essendo nulla l’azione orizzontale il trasferimento dei carichi di taglio avviene per attrito tra la piastra di supporto delle superfici di scorrimento e la sovrastruttura.

Ancoraggi su strutture in acciaio

Anche in questo caso è previsto l’inserimento di un perno centrale, che si inserisce all’interno di un foro, presente sulla piastra di ancoraggio, saldata alla trave di impalcato.
Nei dispositivi di appoggio fissi e unidirezionali il perno ha una funzione strutturale mentre nei dispositivi di appoggio multidirezionale hanno la sola funzione di centraggio.

Perno ancoraggio su struttura in acciaio

L’appoggio rimane sempre in posizione orizzontale ed eventuali pendenze sia longitudinali sia trasversali dell’intradosso dell’impalcato sono garantite dall’inserimento di lamierini metallici sulla piastra di ancoraggio. In particolare è necessario, di volta in volta, un confronto con l’impresa, il prefabbbricatore oppure il costruttore a seconda che si tratti di opere in calcestruzzo, in calcestruzzo armato precompresso o in acciaio.

ISTRUZIONI

Protezione

I criteri di protezione degli appoggi sferici dagli effetti dell’ambiente, del clima e altre azioni che possono ridurre la loro vita utile, seguono i dettami della norma EN 1337 parte 9.
Per le parti metalliche degli appoggi che potrebbero subire altrimenti danni ambientali, a causa della corrosione, è previsto un ciclo di verniciatura. Sono escluse dalla verniciatura le superfici soggette a scorrimento, rotazione, aderenza per attrito o carico concentrato.

Trasporto immagazzinamento e installazione

Il riferimento normativo è la norma EN 1337, parte 11, sul trasporto, l’immagazzinamento e l’istallazione degli appoggi strutturali.
Gli appoggi devono essere movimentati con cura e protetti da eventuali danni.
Sono previsti fori filettati per l’alloggiamento di golfari necessari al sollevamento con mezzi meccanici laddove non sia possibile la movimentazione a mano.

Gli appoggi a disco vengono forniti completi di assemblaggio. Se non vengono installati nella struttura subito dopo la consegna, è cura dell’utilizzatore l’immagazzinamento su apposito supporto, coperto da teli protettivi e ventilati dal basso. L’immagazzinamento temporaneo deve garantire la protezione degli appoggi da inquinamento o danni causati dall’esposizione alle intemperie (calore, pioggia, neve, grandine) e da contaminazioni o altri effetti negativi dovuti alle lavorazioni e al traffico di cantiere.

 

APPOGGI SFERICI FISSI

L’appoggio sferico fisso è costituito dalle seguenti parti:

  1. basamento monolitico quadrato in acciaio in cui è ricavato l’alloggiamento cilindrico per l’inserimento dell’elemento di supporto;
  2. piastra di supporto in acciaio di forma lenticolare per l’ancoraggio della lastra in acciaio austenitico sulla parte superiore, con convessità verso l’alto, e incasso della superficie piana in PTFE nella parte inferiore;
  3. pistone in acciaio, con superficie convessa in cui alloggiare il PTFE e perno di ancoraggio alla struttura sovrastante;
  4. superficie di scorrimento orizzontale in PTFE, incassata nell’elemento di supporto in acciaio, con cavità secondo EN1337-2 per apposizione lubrificante;
  5. superficie di scorrimento curva incassata nel pistone in PTFE (politetrafluoroetilene) con cavità per apposizione lubrificante;
  6. tirafondi, per il trasferimento dell’azione orizzontale dall’appoggio alla sottostruttura;
  7. superficie di scorrimento orizzontale, lastra in acciaio austenitico lucidato a specchio, a contatto con la superficie in PTFE orizzontale, saldata sul fondo del basamento, per consentire lo scivolamento della superficie di accoppiamento;
  8. superficie di scorrimento curva, lastra in acciaio austenitico lucidato a specchio, a contatto con la superficie in PTFE, saldata sulla superficie di supporto;
  9. tirafondi, per il trasferimento dell’azione orizzontale dall’appoggio alla sottostruttura
    Tutte le superfici dei componenti esterni sono rivestite con vernici ad alte prestazioni.
fisso vista esplosa
fisso viste

 

Numero Descrizione Materiale Normativa Finitura superficiale Quantità
1 Basamento S355J2+N EN10025 Verniciatura 1
2 Lente S355J2+N EN10025 Verniciatura 1
3 Pistone S355J2+N EN10025 Verniciatura 1
4 Superficie piana PTFE alveolato EN1337-2 Lubrificazione 1
5 Superficie curva PTFE alveolato EN1337-7 Lubrificazione 1
6 Tirafondo 39NiCrMo3 EN10083 4
7 Superficie di scorrimento piana Acciaio inox EN10088/2 Smerigliatura e lucidatura a macchina 1
8 Superficie di scorrimento curva Acciaio inox EN10088/2 Smerigliatura e lucidatura a macchina 1

APPOGGI SFERICI FISSI

Per movimenti in un’unica direzione è necessario prevedere un appoggio sferico unidirezionale. Lo scorrimento è assicurato dall’accoppiamento di superfici a basso attrito, materiali compositi e acciaio austenitico.
Preservando la configurazione di base dell’appoggio sferico fisso, si inseriscono le seguenti superfici di scorrimento:

  • Strato di PTFE alveolato e lubrificato sulla parte inferiore, che viene incassato all’interno della superficie inferiore della lente.
  • Lastra in acciaio austenitico lucidata e saldata alla piastra di supporto, posizionata inferiormente
  • Materiale composito, CM1, come da normativa di riferimento, rivettato alla superficie laterale della piastra del basamento.
Appoggio elastomerico unidirezionale vista esplosa
Appoggio a disco elastomerico unidirezionale

 

Numero Descrizione Materiale Normativa Finitura superficiale Quantità
1 Basamento S355J2+N EN10025 Verniciatura 1
2 Lente S355J2+N EN10025 Verniciatura 1
3 Pistone S355J2+N EN10025 Verniciatura 1
4 Superficie piana PTFE alveolato EN1337-2 Lubrificazione 1
5 Superficie di scorrimento piana Acciaio inox EN10088/2 Smerigliatura e lucidatura a macchina 1
6 Superficie curva PTFE alveolato EN1337-7 Lubrificazione 1
7 Superficie di scorrimento curva Acciaio inox EN10088/2 Smerigliatura e lucidatura a macchina 1
8 Superficie piana PTFE alveolato EN1337-7 Lubrificazione 1
9 Pattino di scorrimento CM1 EN1337 2
10 Superficie di scorrimento Acciaio inox EN10088/2 Smerigliatura e lucidatura a macchina 1
11 Piastra di supporto S355J2+N EN10025 Verniciatura 1
12 Perno 39NiCrMo3 EN10083 1
13 Basamento S355J2+N EN10025 Verniciatura 1
14 Tirafondo 39NiCrMo3 EN10083 4

APPOGGI SFERICI MULTIDIREZIONALE

Per spostamenti della struttura richiesti in più direzioni, si fa ricorso a dispositivi sferici multidirezionali. Così come per i dispositivi unidirezionali, lo scorrimento è assicurato dall’accoppiamento di superfici a basso attrito e acciaio austenitico. Preservando la configurazione di base degli appoggi fissi si inseriscono le seguenti superfici di scorrimento:

  • Uno strato di PTFE alveolato e lubrificato incassato nella parte inferiore della superficie lenticolare.
  • Lastra in acciaio austenitico lucidata e saldata alla piastra di supporto inferiore.

Senza la presenza di vincoli (guide unidirezionali) il dispositivo è libero di assecondare il movimento della struttura in qualsiasi direzione.

Appoggio a disco elastomerico multidirezionale
Appoggio a disco elastomerico multidirezionale - vista multipla
Numero Descrizione Materiale Normativa Finitura superficiale Quantità
1 Basamento S355J2+N EN10025 Verniciatura 1
2 Lente S355J2+N EN10025 Verniciatura 1
3 Pistone S355J2+N EN10025 Verniciatura 3
4 Superficie piana PTFE alveolato EN1337-7 Lubrificazione 1
5 Superficie di scorrimento piana Acciaio inox EN10088/2 Smerigliatura e lucidatura a macchina 1
6 Superficie curva PTFE alveolato EN1337-7 Lubrificazione 1
7 Superficie di scorrimento curva Acciaio inox EN10088/2 Smerigliatura e lucidatura a macchina 1
8 TIrafondo 39NiCrMo3 EN10083 1
9 Piastra Inferiore S355J2+N EN10025 Verniciatura
10 Perno 39NiCrMo3 EN10083