IT202000014368A1 - Appoggio per travature - Google Patents

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Description

APPOGGIO PER TRAVATURE
CAMPO TECNICO
La presente invenzione riguarda il settore dei meccanismi di appoggio per travature, pi? in particolare un appoggio per monorotaia.
INQUADRAMENTO DELL?INVENZIONE
Le monorotaie sono sistemi di trasporto ferroviario utilizzate particolarmente in citt? molto popolose e con traffico congestionato. In questo tipo di linee, il treno corre su di una monorotaia sostenuta da travi orizzontali, parallele al manto stradale, sorrette a loro volta da pilastri verticali.
Il collegamento fra le travi e i pilastri avviene per mezzo di particolari appoggi che consentono il trasferimento dei carichi generati dal passaggio dei treni e dai normali fenomeni di espansione termica delle travi. I fenomeni di espansione termica sono generalmente compensati dall?utilizzo di appoggi a scorrimento che permettono il movimento di una parte superiore dell?appoggio rispetto a una inferiore secondo l?asse longitudinale della trave stessa. Per quanto riguarda i carichi relativi al passaggio dei treni, i treni applicano non solo carichi verticali, sia positivi che negativi, ma anche azioni trasversali importanti, dovute alla forza centrifuga e al serpeggiamento.
Queste azioni si traducono in momenti, sia rispetto all?asse longitudinale delle travi che rispetto all?asse verticale, a cui l?appoggio deve essere capace di resistere. Il movimento del treno genera anche momenti attorno all?asse trasversale della trave passante in corrispondenza dell?appoggio. Per rispondere al meglio a questi momenti, alcuni appoggi sono configurati per poter ruotare di un certo angolo rispetto ad un asse trasversale della trave.
Lo stato dell?arte degli appoggi per monorotaia di questo tipo ? rappresentato da appoggi comprendenti una piastra inferiore e una superiore collegate in modo rotativo per mezzo di un rullo in acciaio disposto secondo l?asse trasversale della trave, tuttavia questa soluzione non permette di ridurre in maniera soddisfacente i giochi meccanici in senso verticale. Infatti, poich? generalmente le travi sono alte e strette, un piccolo gioco meccanico all?interno dell?appoggio alla base della trave si traduce in oscillazioni notevoli alla sommit? della trave che sorregge la monorotaia. Questo spostamento, che tende ad aumentare nel tempo con l?usura dei materiali essendo il transito dei treni molto frequente, genera rumore, degrado accelerato del materiale rotabile e dell?appoggio stesso, oltre che disagio per i passeggeri.
SOMMARIO DELL?INVENZIONE
Scopo della presente invenzione ? pertanto quello di fornire un appoggio per travature che superi i suddetti inconvenienti. Questo scopo viene conseguito con un appoggio per travature comprendente una piastra superiore e una piastra inferiore reciprocamente connesse per mezzo di due appoggi sferici allineati secondo l?asse trasversale della trave, cos? da permettere la rotazione della piastra superiore rispetto alla piastra inferiore attorno a detto asse trasversale, nonch? mezzi di regolazione del gioco verticale tra le superfici di scorrimento appartenenti a ciascun appoggio sferico.
Il vantaggio principale dell?appoggio secondo la presente invenzione ? quindi quello di ridurre significativamente, o addirittura annullare, i giochi verticali che caratterizzano l?accoppiamento della trave con il pilastro. Di conseguenza, viene ridotto il tasso di degrado del materiale rotabile e dell?appoggio stesso, con minore rumore e disagio per i passeggeri.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Ulteriori vantaggi e caratteristiche dell?appoggio per travature secondo la presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dalla seguente descrizione dettagliata e non limitativa di due sue forme realizzative con riferimento agli annessi disegni in cui:
- la figura 1 mostra una vista prospettica superiore di una prima forma realizzativa di appoggio fisso secondo la presente invenzione;
- la figura 2 mostra una sezione dell?appoggio di figura 1 secondo un piano YZ; - la figura 3 mostra il dettaglio III di figura 2;
- la figura 4 mostra una vista prospettica superiore di una seconda forma realizzativa di appoggio a scorrimento;
- la figura 5 mostra una sezione dell?appoggio di figura 4 secondo un piano YZ; e - la figura 6 mostra il dettaglio VI di figura 5.
FORME REALIZZATIVE ESEMPLIFICATIVE
Facendo riferimento alle figure 1-3, si pu? vedere un appoggio per travature che definisce un sistema di assi cartesiani comprendente un asse longitudinale X, un asse trasversale Y e un asse verticale Z; dove l?asse longitudinale X corrisponde alla direzione di estensione di una trave per monorotaia.
L?appoggio per travature secondo la presente invenzione comprende una piastra superiore 1 e una piastra inferiore 2 reciprocamente connesse per mezzo di due appoggi sferici 3, ciascuna piastra 1, 2 avendo uno sviluppo principale secondo un piano parallelo al piano XY. Secondo un aspetto tradizionale degli appoggi di tecnica nota, da ciascuna piastra 1, 2 si estendono perpendicolarmente rispettive ancore 11, 24 sagomate a T configurate per essere affogate nel cemento armato di cui sono costituiti le travi ed i pilastri collegati dall?appoggio per travature.
Ciascun appoggio sferico 3 comprende un corpo principale 30, uno spessore inferiore 31, uno spessore superiore 32, un perno centrale 33 ed ? configurato per permettere almeno la rotazione attorno all?asse trasversale Y. Pi? in particolare, nella forma realizzativa oggetto di questa descrizione, gli appoggi sferici 3 permettono la rotazione secondo qualunque asse, agendo in questo modo da cerniera sferica.
I due appoggi sferici 3 sono allineati secondo l?asse trasversale Y in modo da permettere la rotazione della piastra superiore 1 rispetto alla piastra inferiore 2 attorno a detto asse. Questa configurazione ha il vantaggio di risultare particolarmente resistente alle sollecitazioni subite dall?appoggio, dovute a momenti Mx attorno all?asse longitudinale X e momenti Mz attorno all?asse verticale Z, generando una coppia di forze nei due appoggi sferici, rispettivamente forze verticali di trazione e compressione in risposta a Mx e forze orizzontali in direzioni opposte in risposta a Mz. Inoltre, l?utilizzo di appoggi sferici permette la riduzione dei giochi verticali in quanto le tolleranze costruttive di un appoggio sferico sono tipicamente minori di quelle di un appoggio piano.
Poich? ciascun appoggio sferico 3 consente tre gradi di libert? di rotazione e nessun grado di libert? di spostamento, l?accoppiamento dei due appoggi sferici 3 risulta in un sistema capace di un solo grado di libert? di rotazione attorno all?asse trasversale delle travi ed ? equivalente ad un appoggio fisso a cerniera cilindrica con un grado di libert? di rotazione.
Entrando pi? nel dettaglio della forma realizzativa esemplificativa illustrata nelle figure 1-3, il corpo principale 30 ha una forma sostanzialmente cilindrica con sviluppo principale secondo l?asse verticale Z ed ? rigidamente connesso alla piastra superiore 1. Tale connessione ? preferibilmente realizzata tramite una flangia 301 che si sviluppa radialmente verso l?esterno a partire dalla estremit? superiore del corpo principale 30 ed alloggia viti 4 che vincolano detta flangia 301 a una superficie inferiore piana 1a della piastra superiore 1 impegnandosi in corrispondenti fori filettati 1b. Il corpo principale cilindrico 30 comprende, inoltre, una porzione a calotta sferica 300 che lo chiude inferiormente con una superficie inferiore concava 300a, una superficie superiore convessa 300b e un foro passante centrale 300c, avente uno sviluppo principale secondo l?asse verticale Z.
Lo spessore inferiore 31 ? disposto sotto alla porzione a calotta 300 ed ha una superficie inferiore piana 31a parallela al piano XY, una superficie superiore convessa 31b configurata per accoppiarsi rotativamente alla superficie inferiore 300a della porzione a calotta 300, e un foro passante centrale 31c coassiale col foro 300c.
Lo spessore superiore 32 ? disposto all?interno del corpo principale 30 ed ha una superficie superiore piana 32b parallela al piano XY, una superficie inferiore convessa 32a configurata per accoppiarsi rotativamente alla superficie superiore 300b della porzione a calotta 300, e un foro passante centrale 32c coassiale col foro 300c.
Nella presente forma realizzativa la superficie superiore 31b dello spessore inferiore 31 e la superficie superiore 300b della porzione a calotta 300 sono convesse, e la superficie inferiore 32a dello spessore superiore 32 e la superficie inferiore 300a della porzione a calotta sono concave. ? da intendersi tuttavia che le coppie di superfici 32a, 300b e 300a, 31b configurate per accoppiarsi rotativamente potrebbero avere altre forme che permettano la rotazione reciproca, tipicamente scambiando le superfici concave con quelle convesse.
Lo spessore inferiore 31 e la maggior parte della porzione a calotta 300 del corpo principale 30 sono alloggiati all?interno di una sede cilindrica 2a della piastra inferiore 2, con la superficie inferiore piana 31a a contatto con una superficie superiore piana 2b della piastra inferiore 2 che costituisce la superficie di fondo di detta sede cilindrica 2a.
Il perno centrale 33 ha una sezione verticale sagomata a T, con una testa 330 e un fusto 331che si estende parallelo all?asse verticale Z ed ? dimensionato per essere inserito, con un determinato gioco, all?interno dei fori passanti 300c, 31c, 32c della porzione a calotta 300, dello spessore inferiore 31 e dello spessore superiore 32 rispettivamente. L?estremit? inferiore del fusto 331 presenta una porzione filettata 331a che si impegna in un corrispondente foro filettato 2c ricavato centralmente nel fondo della sede cilindrica 2a.
La testa 330 del perno centrale 33 ? configurata per chiudere a sandwich lo spessore superiore 32, la porzione a calotta 300 e lo spessore inferiore 31 rispetto alla superficie superiore piana 2b della piastra 2. In altre parole, la testa 330 del perno centrale 33 ? configurata per entrare a contatto, tramite una sua superficie piana inferiore 330a sostanzialmente parallela al piano XY, con la superficie superiore piana 32b dello spessore superiore 32. Con questa configurazione, grazie alla porzione di estremit? filettata 331a del fusto 331 ? possibile ridurre i giochi verticali dell?appoggio sferico 3 regolando, per ciascun appoggio, l?avvitamento del rispettivo perno centrale 33 nel corrispondente foro 2c, tramite una vite superiore di collegamento 5, fino ad annullare completamente detti giochi verticali.
In pratica, ciascun appoggio 3 ha quattro coppie di superfici di scorrimento, ovvero due piane e due sferiche, delle quali una piana ed una sferica sono soggette ai carichi verticali positivi e le altre due sono soggette ai carichi verticali negativi che sono trasferiti alla piastra inferiore 2 dal perno 33. Pi? specificamente, nella forma realizzativa sopra descritta ed illustrata nelle figure 1-3, le coppie di superfici soggette ai carichi verticali positivi sono le superfici piane 31a, 2b e quelle sferiche 300a, 31b mentre le coppie di superfici soggette ai carichi verticali negativi sono le superfici piane 330a, 32b e quelle sferiche 32a, 300b.
Per favorire lo scorrimento relativo tra le due superfici di ciascuna coppia, almeno una di esse ? preferibilmente dotata di un rivestimento in materiale a basso coefficiente di attrito (es. PTFE) oppure di una sede in cui ? inserito un cuscinetto realizzato in tale materiale, cos? da evitare il contatto diretto tra i substrati delle due superfici che sono tipicamente metallici. Nell?esempio delle figure 2-3, sono previsti cuscinetti 34 alloggiati in sedi ricavate nelle superfici 32b, 300b, 300a e 31a ma ? chiaro che uno o pi? di tali cuscinetti 34 potrebbe essere sostituito da un rivestimento e/o essere assente.
Grazie al summenzionato gioco radiale tra il fusto 331 ed i fori passanti 300c, 31c, 32c che esso attraversa, nonch? al gioco radiale tra gli spessori 31, 32 e le rispettive sedi della piastra inferiore 2 e del corpo principale 30 in cui essi sono inseriti (come mostrato in Fig.3), il corpo principale 30 pu? ruotare almeno attorno all?asse trasversale Y rispetto allo spessore inferiore 31 e allo spessore superiore 32 che di conseguenza possono muoversi rispetto al perno centrale 33 almeno secondo la direzione definita dall?asse longitudinale X con un determinato gioco. Ne risulta che la piastra superiore 1, solidale al corpo 30, pu? ruotare attorno all?asse trasversale Y rispetto alla piastra inferiore 2 solidale al perno 33.
Si noti che per controllare efficacemente il gioco le due coppie di superfici di scorrimento sferiche appartenenti a ciascun appoggio sferico 3 devono appartenere a sfere concentriche, in modo tale che la rotazione relativa tra la piastra superiore 1 e la piastra inferiore 2 dell?appoggio non provochi variazioni di distanza tra dette superfici permettendo di mantenere un gioco sostanzialmente nullo. Ci? significa, con riferimento all?esempio sopra descritto ed illustrato, che le superfici 31b/300a, da un punto di vista geometrico, appartengono preferibilmente a una sfera sostanzialmente concentrica alla sfera a cui appartengono le superfici 300b/32a.
In una seconda forma realizzativa illustrata nelle figure 4-6, la struttura dell?appoggio per travature resta identica per quanto riguarda la piastra superiore 1 ed i due appoggi sferici 3, mentre la parte inferiore ? modificata per permettere un movimento in senso longitudinale lungo l?asse X. La seguente descrizione di questa seconda forma realizzativa riguarda quindi solo la modifica alla parte inferiore dell?appoggio, mentre per le altre parti vale la descrizione sopra fornita con riferimento alla prima forma realizzativa delle figure 1-3.
Per ottenere il suddetto scorrimento lungo l?asse X, l?appoggio comprende una piastra inferiore 21 che poggia sulla faccia superiore di una piastra di scorrimento 22 ed impegna delle guide laterali 23, che si estendono parallele all?asse X e sono fissate a detta piastra di scorrimento 22 mediante bulloni 25 che servono anche a fissare le ancore 24 alla superficie inferiore di quest?ultima. Pi? specificamente, la piastra inferiore 21 ? modificata rispetto alla piastra inferiore 2 della prima forma realizzativa prevedendo una sporgenza 21a nella parte inferiore dei lati longitudinali, cos? da avere un profilo a L che impegna un sottosquadro formato da una corrispondente sporgenza 23a nella parte superiore della faccia interna delle guide 23 che hanno cos? un profilo a L rovesciata. In questo modo, le guide 23 impediscono il sollevamento della piastra inferiore 21 rispetto alla piastra di scorrimento 22 secondo la direzione dell?asse verticale Z in risposta a una sollecitazione che produca un momento Mx risultante in una forza di trazione verticale.
Anche in questo caso, per favorire lo scorrimento relativo tra le superfici di ciascuna coppia di elementi in contatto, almeno una di esse ? preferibilmente dotata di un rivestimento in materiale a basso coefficiente di attrito (es. PTFE) oppure di una sede in cui ? inserito un cuscinetto realizzato in tale materiale che evita il contatto diretto tra i substrati delle due superfici. Nell?esempio delle figure 5-6, per lo scorrimento tra la superficie inferiore 21b della piastra inferiore 21 e la superficie superiore 22a della piastra di scorrimento 22 sono previsti cuscinetti 34 alloggiati in sedi ricavate nella superficie 21b, mentre un rivestimento 35 ? disposto lungo il profilo a L rovesciata tra le sporgenze 21a e 23a.
Con questa configurazione, l?annullamento dei giochi verticali richiede non solo l?avvitamento dei perni centrali 33 nei corrispondenti fori filettati 2c, ma anche la regolazione della posizione delle guide 23 mediante i bulloni 25 che sono avvitati in corrispondenti fori filettati 22b ricavati nella piastra di scorrimento 22.
Eventuali varianti od aggiunte possono essere apportate dagli esperti del ramo alle forme realizzative qui descritte ed illustrate restando nell?ambito delle seguenti rivendicazioni. In particolare, l?accoppiamento tra la piastra inferiore 21 e le guide 23 pu? essere realizzato con altri profili diversi dal profilo ad L rovesciata sopra descritto (ad es. a coda di rondine, semicircolare, etc.) fintanto che viene mantenuta la funzione antisollevamento.
Ulteriori forme realizzative possono inoltre comprendere le caratteristiche tecniche di una delle seguenti rivendicazioni con l?aggiunta di una o pi? caratteristiche tecniche descritte nel testo od illustrate nei disegni, prese singolarmente od in qualsiasi combinazione reciproca.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI
1. Appoggio per travature per collegare travi che si estendono lungo un asse longitudinale (X) con pilastri che si estendono lungo un asse verticale (Z), comprendente una piastra superiore (1) e una piastra inferiore (2; 21) che si estendono orizzontalmente in piani paralleli, caratterizzato dal fatto che tali piastre (1, 2; 21) sono connesse per mezzo di due appoggi sferici (3) allineati secondo un asse trasversale (Y) perpendicolare al piano definito da detti assi longitudinale (X) e verticale (Z), detti appoggi sferici (3) essendo configurati per permettere almeno una rotazione attorno a detto asse traversale (Y) in modo da permettere la rotazione della piastra superiore (1) rispetto alla piastra inferiore (2; 21) attorno all?asse trasversale (Y), e dal fatto di comprendere inoltre mezzi di regolazione del gioco verticale tra superfici di scorrimento appartenenti a ciascun appoggio sferico (3).
2. Appoggio per travature secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ciascuno dei due appoggi sferici (3) comprende:
- un corpo principale (30) di forma sostanzialmente cilindrica chiuso inferiormente da una porzione a calotta sferica (300) avente una superficie inferiore (300a), una superficie superiore (300b) e un foro passante centrale (300c), avente uno sviluppo principale secondo l?asse verticale (Z);
- uno spessore inferiore (31) avente una superficie inferiore piana (31a), una superficie superiore (31b) configurata per accoppiarsi rotativamente a detta superficie inferiore (300a) della porzione a calotta sferica (300) e un foro passante centrale (31c) avente uno sviluppo principale secondo l?asse verticale (Z);
- uno spessore superiore (32) avente una superficie superiore piana (32b), una superficie inferiore (32a) configurata per accoppiarsi rotativamente a detta superficie superiore (300b) della porzione a calotta sferica (300) e un foro passante centrale (32c) avente uno sviluppo principale secondo l?asse verticale (Z); e
- un perno centrale (33) avente una sezione verticale sagomata a T con una testa (330) avente una superficie piana inferiore (330a) ed un fusto (331) che si estende parallelo all?asse verticale (Z), ? dimensionato per essere inserito con gioco all?interno di detti tre fori passanti (32c, 300c, 31c) ed ? provvisto alla propria estremit? inferiore di una porzione filettata (331a);
ed in cui
- detto corpo principale (30) ? rigidamente connesso alla piastra superiore (1) e parzialmente alloggiato all?interno di una sede cilindrica (2a) ricavata nella piastra inferiore (2; 21);
- detto spessore inferiore (31) ? disposto sotto al corpo principale (30) all?interno di detta sede cilindrica (2a) con la propria superficie inferiore piana (31a) a contatto con una superficie superiore piana (2b) della piastra inferiore (2; 21) che costituisce la superficie di fondo della sede cilindrica (2a);
- detto spessore superiore (32) ? disposto all?interno del corpo principale (30) con la propria superficie inferiore (32a) a contatto con la superficie superiore (300b) della porzione a calotta sferica (300); e
- detto perno centrale (33) ? inserito all?interno dei tre fori passanti (32c, 300c, 31c) dello spessore superiore (32), della porzione a calotta (300) e dello spessore inferiore (31), rispettivamente, con detta superficie piana inferiore (330a) della testa (330) a contatto con detta superficie superiore piana (32b) dello spessore superiore (32), e detta porzione filettata (331a) ? avvitata in un foro filettato (2c) ricavato centralmente nel fondo della sede cilindrica (2a).
3. Appoggio per travature secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la superficie superiore (31b) dello spessore inferiore (31) e la superficie superiore (300b) della porzione a calotta sferica (300) sono convesse, e la superficie inferiore (32a) dello spessore superiore (32) e la superficie inferiore (300a) della porzione a calotta sferica (300) sono concave.
4. Appoggio per travature secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che la superficie superiore (31b) dello spessore inferiore (31) e la superficie inferiore (300a) della porzione a calotta sferica (300), da un punto di vista geometrico, appartengono a una sfera sostanzialmente concentrica alla sfera a cui appartengono la superficie superiore (300b) della porzione a calotta sferica (300) e la superficie inferiore (32a) dello spessore superiore (32).
5. Appoggio per travature secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre una piastra di scorrimento (22) provvista sulla faccia superiore di guide laterali (23) che si estendono parallele all?asse longitudinale (X) e sono fissate a detta piastra di scorrimento (22) mediante bulloni (25) che sono avvitati in fori filettati (22b) ricavati nella piastra di scorrimento (22), la piastra inferiore (21) essendo disposta su detta faccia superiore ed essendo provvista lungo i lati paralleli all?asse longitudinale (X) di una sporgenza (21a) atta ad impegnare un sottosquadro formato da una corrispondente sporgenza (23a) presente sulla faccia interna di dette guide (23) cos? da impedire il sollevamento della piastra inferiore (21) rispetto alla piastra di scorrimento (22) secondo la direzione dell?asse verticale (Z).
6. Appoggio per travature secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la sporgenza (21a) dei lati longitudinali della piastra inferiore (21) ? formata nella loro parte inferiore cos? che abbiano un profilo a L, e la corrispondente sporgenza (23a) della faccia interna delle guide (23) ? formata nella loro parte superiore cos? che abbiano un profilo a L rovesciata.
7. Appoggio per travature secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che tra le due superfici in movimento relativo di ciascuna coppia di elementi in contatto (2, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 33), almeno una ? dotata di un rivestimento (35) in materiale a basso coefficiente di attrito oppure di una sede in cui ? inserito un cuscinetto (34) in materiale a basso coefficiente di attrito, cos? da evitare il contatto diretto tra i substrati di dette superfici.
8. Appoggio per travature secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di comprendere cuscinetti (34) in materiale a basso coefficiente di attrito alloggiati in sedi ricavate nelle superfici superiori (32b, 300b) dello spessore superiore (32) e della porzione a calotta sferica (300), nonch? nelle superfici inferiori (300a, 31a) della porzione a calotta sferica (300) e dello spessore inferiore (31).
9. Appoggio per travature secondo una delle rivendicazioni 5 o 6 ed una delle rivendicazioni 7 o 8, caratterizzato dal fatto di comprendere cuscinetti (34) in materiale a basso coefficiente di attrito alloggiati in sedi ricavate nella superficie inferiore (21b) della piastra inferiore (21) e un rivestimento (35) in materiale a basso coefficiente di attrito sulle superfici di contatto tra la piastra inferiore (21) e le guide (23).
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CN110080048A (zh) * 2019-06-14 2019-08-02 北京城建设计发展集团股份有限公司 跨座式单轨交通轨道梁球型钢支座

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