Sistemi per strutture reticolari spaziali Vestrut e Cubotto

La Vestrut Engineering srl si occupa della progettazione, della produzione e del montaggio di strutture reticolari spaziali in acciaio ed oltre dieci anni di sperimentazione hanno consentito lo sviluppo di strutture reticolari spaziali in acciaio, per coperture di piccole, medie e grandi luci mediante sistemi a giunti sferici Vestrut e Cubotto, brevettati dall'architetto Ettore Ventrella di Napoli.
Nell’articolo presenteremo le caratteristiche tecniche di questi sistemi.

La Vestrut Engineering srl ha all’attivo numerose realizzazioni effettuate con questi sistemi, grazie alla progettazione dei tecnici arch. Ettore Ventrella e all'ing. Enrico Rossetti. A titolo di esempio, il sistema Vestrut è stato impiegato per la copertura dell'aerostazione passeggeri Malpensa 2000, per la stazione marittima di Bari, per il palazzetto dello sport di Martina Franca (Ta) e di Giugliano in Campania (Na), per la chiesa della curia arcivescovile di Surbo (Le), per le stazioni ferroviarie di Ladispoli e Tor Vergata di Roma, per la tribuna dello stadio di Alatri (Fr) e Frattaminore (Na), per l’impianto polivalente di Eboli (Sa), per il deposito ferroviario di Graniti in Pantano (Roma), per la copertura praticabile delle piscine in Bagnoli (Na) e per la copertura e la facciata continua dell’hotel Romeo di Napoli.

Il Sistema Vestrut
Si tratta di un sistema per strutture reticolari spaziali composto da giunti sferici a cerniera in acciaio bonificato tipo 39NiCrMo3, ricavati mediante procedimento di stampaggio a caldo, e aste tubolari a sezione circolare in acciaio tipo S 355 JH, alle cui estremità sono avvitati terminali con testa a martello in acciaio bonificato tipo 39NiCrMo3, anch’essi ottenuti mediante forgiatura.
Il giunto è costituito da tre elementi circolari, due calotte e una piastra centrale che le racchiude, uniti insieme da un’unica vite: le due calotte simmetriche sono dotate di fessure e alloggiamenti nei quali si posizionano i terminali delle aste durante il montaggio.
I terminali con testa a martello sono avvitati ai coni terminali delle aste e bloccati con un controdado, in modo destrorso da un lato, e sinistrorso dall’altro.

Caratteristiche
Il giunto sferico Vestrut è dal punto di vista statico e tecnologico, una cerniera unidirezionale.
Dopo il bloccaggio, tutte le aste convergenti nel nodo hanno la possibilità di ruotare nello spazio. La caratteristica fondamentale del sistema consiste nel realizzare la cerniera perfetta nel giunto di convergenza delle aste.
Tale particolarità è fondamentale nelle ipotesi di verifica statica dell‘intera struttura reticolare spaziale. Infatti, in sede di calcolo strutturale, i nodi di convergenza delle aste del reticolo spaziale sono ipotizzati come “cerniere perfette”, al fine di limitare le caratteristiche di sollecitazione delle aste al solo “sforzo normale”. In caso contrario nell’ipotesi di “nodi incastri”, si verificherebbero sforzi aggiuntivi nelle aste dovuti a “taglio” e “momento” durante gli abbassamenti della struttura per effetto dei carichi accidentali. Tale inconveniente avviene quasi in tutti gli altri collegamenti tridimensionali esistenti, in quanto essi sostanzialmente rappresentano dal punto di vista tecnologico degli “incastri”. Nel sistema Vestrut tutte le aste sono sottoposte esclusivamente al solo sforzo normale in qualsiasi condizione di carico.

Grazie alla caratteristica del nodo cerniera è possibile effettuare regolazioni delle aste sia prima del montaggio che dopo la posa in opera della struttura. I terminali avvitati alle aste hanno una filettatura destrorsa da un lato e sinistrorsa dall’altro. La regolazione avviene quindi mediante la rotazione delle aste intorno al proprio asse dopo averle inserite nel nodo. Tali regolazioni hanno lo scopo di: correggere eventuali difetti dimensionali delle aste, creare superfici curve, realizzare controfrecce nella struttura, effettuare centraggi in corrispondenza degli appoggi.

La rotazione e la regolabilità delle aste rende possibile realizzare geometrie, anche irregolari, utilizzando il solo nodo standard.
Per effetto della caratteristica di nodo a cerniera è pertanto possibile:
- inserire nella stessa struttura aste di lunghezza diversa consentendo la realizzazione di strutture spaziali a doppio strato con moduli di base irregolari;
- variare l’altezza della struttura a doppio strato indipendentemente dalla dimensione del modulo di base, qualunque sia la geometria adottata.

Il sistema consente l’avvitaggio contemporaneo nel nodo di massimo 12 aste utilizzando un’unica vite. L’avvitaggio contemporaneo di tutte le aste convergenti nel nodo avviene mediante l’inserimento dell’unico perno centrale. Nel caso di otto aste convergenti si usa la piastra centrale standard.
Il sistema prevede l’inserimento di una piastra centrale optional che raccoglie i terminali di altre quattro aste di corrente per cui è possibile l’inserimento contemporaneo di 12 aste con un unico perno. Per facilitare il montaggio contemporaneo, è possibile avvitare all’interno del nodo un dado tipo basso in modo da consentire il bloccaggio delle sole aste diagonali, indipendentemente da quelle di corrente.

Infine, per la realizzazione di tutti i collegamenti tra i componenti del sistema non si hanno saldature: il collegamento del terminale all’asta avviene mediante avvitaggio sia direttamente sul tubo rastremato a caldo, sia attraverso un tappo filettato avvitato al tubo. Ciò rende il sistema affidabile in tutti i suoi componenti, in quanto l’assenza di saldature tra aste e coni di raccordo escludono i controlli radiografici richiesti dalla normativa.

Voce di capitolato Sistema Vestrut
Sono disponibili i blocchi CAD del sistema Vestrut nella sezione Blocchi CAD - Sistemi costruttivi

Il Sistema Cubotto
Si tratta di un sistema per strutture reticolari spaziali composto da nodi sferici e aste tubolari a sezione circolare a essi avvitati. È ottenuto interamente mediante lavorazione meccanica su macchine a controllo numerico, per cui è possibile realizzare qualsiasi tipo di geometria reticolare spaziale, a modulo tetraedrico e/o semiottaedrico, indipendentemente da luci e carichi.
I collegamenti tra i vari componenti del sistema (aste e nodi) sono realizzati senza l'uso di alcun tipo di saldatura. I giunti, di forma sferica di diametro variabile, sono in acciaio C40 e sono ricavati da barre cilindriche dello stesso diametro successivamente lavorate meccanicamente con operazioni di tornitura, fresatura e filettatura.
Il montaggio delle aste avviene mediante l'avvitaggio delle filettature poste su ogni estremità di esse. Le aste sono di forma tubolare a sezione circolare variabile da 48,3 mm a 273 mm, di spessore anch'esso variabile da mm 5 a mm 10, in acciaio di qualsiasi tipo, e sono provviste per ogni estremità di dadi classe 8G nei quali scorrono viti provviste di scanalature. L'avvitaggio al nodo è ottenuto mediante rotazione della vite posta all'estremità dell'asta con il successivo bloccaggio. Per il corretto serraggio dei bulloni è consentito l'uso di chiavi dinamometriche .

Voce di capitolato Sistema Cubotto
Sono disponibili i blocchi CAD del sistema Vestrut nella sezione Blocchi CAD - Sistemi costruttivi

Articolo dell'ing. Enrico Rossetti

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