Giunto di dilatazione

Un giunto di dilatazione o giunto di movimento è un assieme progettato per tenere insieme le parti assorbendo in modo sicuro l'espansione indotta dalla temperatura e la contrazione dei materiali da costruzione e delle vibrazioni, o per consentire il movimento a causa dell'assestamento del terreno o dell'attività sismica. Si trovano comunemente tra sezioni di edifici, ponti, marciapiedi, binari ferroviari, sistemi di tubazioni, navi e altre strutture.

Facciate di edifici, lastre di cemento e condotte si espandono e si contraggono a causa del riscaldamento e del raffreddamento dovuti a variazioni stagionali o ad altre fonti di calore. Prima che si formassero lacune nei giunti di dilatazione in queste strutture, si spezzerebbero sotto lo stress indotto.

Giunti di dilatazione a ponte

I giunti di dilatazione a ponte sono progettati per consentire il traffico continuo tra le strutture, adattando al contempo movimento, ritiro e variazioni di temperatura su strutture in cemento armato, precompresso, composito e acciaio. Impediscono che il ponte si pieghi fuori posto in condizioni estreme e consentono anche un movimento verticale sufficiente per consentire la sostituzione dei cuscinetti senza la necessità di smontare il giunto di espansione del ponte. Esistono vari tipi, che possono adattarsi a movimenti da 30 a 1.000 millimetri (da 1.2 a 39.4 in). Includono giunti per piccoli movimenti (EMSEAL BEJS, XJS, JEP, WR, WOSd e Granor AC-AR), movimento medio (ETIC EJ, Wd) e movimento largo (WP, ETIC EJF / Granor SFEJ).

I giunti di dilatazione modulari vengono utilizzati quando i movimenti di un ponte superano la capacità di un giunto a fessura singola o di tipo a dito. Un sistema a tenuta stagna, inventato dalla società svizzera Mageba, è progettato su base modulare e può essere personalizzato per soddisfare le esigenze specifiche di quasi tutte le strutture. I giunti di dilatazione modulari a spazio multiplo possono accogliere movimenti in ogni direzione e rotazioni attorno ad ogni asse. Possono essere utilizzati per movimenti longitudinali fino a 160 mm o per movimenti molto grandi di oltre 3000 mm. Il movimento totale del ponte è diviso in un numero di spazi vuoti individuali creati da travi di superficie orizzontali. I singoli spazi sono sigillati da profili elastomerici a tenuta stagna e i movimenti del raggio superficiale sono regolati da un sistema di controllo elastico. Il drenaggio del giunto avviene tramite il sistema di drenaggio del ponte. Alcuni giunti presentano le cosiddette "placche del seno" sulla loro superficie, che riducono il rumore del traffico di passaggio fino all'80%.

Vedi anche giunti di controllo in muratura, che a volte vengono utilizzati nelle lastre di ponti.

Opere murarie

I mattoni di argilla si espandono assorbendo calore e umidità. Ciò comporta uno stress da compressione su mattoni e malta, favorendo rigonfiamenti o sfaldamenti. Una malta sostitutiva del giunto con sigillante elastomerico assorbirà le forze di compressione senza danni. La pavimentazione in calcestruzzo (in genere nei marciapiedi) può presentare problemi orizzontali simili, che di solito vengono alleviati aggiungendo un distanziatore di legno tra le lastre. Il giunto di dilatazione in legno si comprime man mano che il calcestruzzo si espande. Il cedro secco e resistente alla putrefazione viene in genere utilizzato, con una fila di chiodi sporgenti che si incastrano nel calcestruzzo e mantengono il distanziale in posizione.

Confronto con le articolazioni di controllo

I giunti di controllo, o giunti di contrazione, sono talvolta confusi con i giunti di dilatazione, ma hanno uno scopo e una funzione diversi. Il calcestruzzo e l'asfalto hanno una resistenza alla trazione relativamente debole e in genere formano fessurazioni casuali mentre invecchiano, si restringono e sono esposti a sollecitazioni ambientali (comprese le sollecitazioni di espansione e contrazione termica). I giunti di controllo tentano di attenuare le fessurazioni designando linee per alleviare lo stress. Sono tagliati sul marciapiede a intervalli regolari. Le crepe tendono a formarsi lungo i tagli, piuttosto che in modo casuale altrove. Questo è principalmente un problema estetico; l'aspetto del crack regolare e regolare, che può essere nascosto nella fessura dell'articolazione, è spesso preferito al cracking casuale.

Pertanto, i giunti di dilatazione riducono le crepe , anche nella struttura generale, mentre i giunti di controllo gestiscono le crepe, principalmente lungo la superficie visiva.

I giunti di controllo della carreggiata possono essere sigillati con catrame caldo, sigillante a freddo (come silicone) o sigillante a compressione (come gomme o schiume incrociate a base di polimeri). La malta con un legame di fuga può essere utilizzata per riempire alcuni giunti di controllo.

I giunti di controllo devono avere una profondità adeguata e non superare la distanza massima affinché siano efficaci. Le specifiche tipiche per una lastra spessa quattro pollici sono:

• 25% di profondità del materiale
• spaziatura da 24x a 36x della profondità della soletta (alcune specifiche richiedono un massimo di 30x)
• particolare attenzione agli angoli interni

Giunti di dilatazione ferroviari

Se un binario ferroviario attraversa un ponte che presenta giunti di dilatazione che si muovono per più di qualche millimetro, il binario deve essere in grado di compensare questa espansione o contrazione più lunga. D'altra parte, la pista deve sempre fornire una superficie continua per le ruote che la percorrono. Questi requisiti contrastanti sono soddisfatti da speciali giunti di dilatazione, in cui due binari scorrono l'uno con l'altro ad angolo acuto durante l'espansione o la contrazione. Sono in genere visti vicino a una o entrambe le estremità di grandi ponti in acciaio. Un simile giunto di dilatazione assomiglia in qualche modo alla lingua di un interruttore ferroviario, ma con uno scopo e un'operazione diversi.

Sistemi di aria canalizzata

I giunti di dilatazione sono richiesti nei grandi sistemi di aria canalizzata per consentire ai pezzi fissi di tubazioni di essere in gran parte liberi da sollecitazioni quando si verifica l'espansione termica. Anche le curve a gomito possono adattarsi a questo. I giunti di dilatazione isolano anche pezzi di apparecchiature come i ventilatori dalle canalizzazioni rigide, riducendo così le vibrazioni alle canalizzazioni e consentendo alla ventola di "crescere" fino a raggiungere la temperatura del sistema dell'aria di funzionamento senza sollecitare la ventola o le porzioni fisse di condotta.

Un giunto di dilatazione è progettato per consentire la deflessione delle deflessioni assiali (a compressione), laterali (a taglio) o angolari (a flessione). I giunti di dilatazione possono essere non metallici o metallici (spesso chiamati tipo a soffietto). Non metallico può essere un singolo strato di materiale gommato o un composito costituito da più strati di materiale flessibile resistente al calore e all'erosione. Gli strati tipici sono: copertura esterna per agire su una tenuta a gas, un materiale resistente alla corrosione come il Teflon, uno strato di fibra di vetro per fungere da isolante e per aggiungere durabilità, diversi strati di isolamento per garantire che il trasferimento di calore dal gas di combustione sia ridotto alla temperatura richiesta e uno strato interno.

Un soffietto è costituito da una serie di una o più convoluzioni di metallo per consentire la deflessione assiale, laterale o angolare.

Giunti di dilatazione per tubi

I giunti di dilatazione dei tubi sono necessari nei sistemi che trasportano sostanze ad alta temperatura come vapore o gas di scarico o per assorbire il movimento e le vibrazioni. Un giunto tipico è un soffietto di metallo (più comunemente acciaio inossidabile), plastica (come PTFE), tessuto (come fibra di vetro) o un elastomero come gomma. Un soffietto è costituito da una serie di convoluzioni, con la forma della convoluzione progettata per resistere alle pressioni interne del tubo, ma abbastanza flessibile da accettare deflessioni assiali, laterali e angolari. I giunti di dilatazione sono progettati anche per altri criteri, come assorbimento del rumore, antivibrazioni, movimento sismico e insediamento dell'edificio. I giunti di dilatazione in metallo devono essere progettati secondo le regole stabilite da EJMA, per i giunti di dilatazione in tessuto esistono linee guida e una descrizione all'avanguardia da parte dell'Associazione di qualità per giunti di dilatazione in tessuto. I giunti di dilatazione dei tubi sono anche noti come "compensatori", poiché compensano il movimento termico.

Giunti di dilatazione bilanciati a pressione

I giunti di dilatazione sono spesso inclusi nei sistemi di tubazioni industriali per adattarsi ai movimenti dovuti a cambiamenti termici e meccanici nel sistema. Quando il processo richiede grandi cambiamenti di temperatura, i componenti metallici cambiano dimensione. I giunti di dilatazione con soffietto metallico sono progettati per adattarsi a determinati movimenti, riducendo al minimo il trasferimento di forze ai componenti sensibili del sistema.

La pressione creata dalle pompe o la gravità viene utilizzata per spostare i fluidi attraverso il sistema di tubazioni. I fluidi sotto pressione occupano il volume del loro contenitore. Il concetto unico di giunti di dilatazione bilanciati a pressione è che sono progettati per mantenere un volume costante facendo sì che i soffietti di bilanciamento compensino le variazioni di volume nei soffietti (soffietti di linea) che vengono spostati dal tubo. Un nome in anticipo per questi dispositivi era "compensatore volumetrico di pressione".

Produzione di giunti di dilatazione in gomma

Fogli di gomma rinforzata con tessuto avvolgente

I giunti di dilatazione in gomma sono fabbricati principalmente mediante avvolgimento manuale di fogli di gomma e fogli di gomma rinforzata in tessuto attorno a un mandrino del prodotto a forma di soffietto. Oltre alla gomma e al tessuto, vengono aggiunti fili di gomma rinforzata e / o acciaio o anelli di metallo per un rinforzo aggiuntivo. Dopo che l'intero prodotto è stato costruito sul mandrino, viene ricoperto da un avvolgimento di velcro (nylon) per pressurizzare tutti gli strati insieme. A causa del processo di produzione ad alta intensità di manodopera, gran parte della produzione si è spostata verso l'Europa orientale e i paesi asiatici.

Giunti di dilatazione in gomma stampata

Alcuni tipi di giunti di dilatazione in gomma sono realizzati con un processo di stampaggio. I giunti tipici stampati sono giunti di dilatazione di medie dimensioni con anelli di perline, prodotti in grandi quantità. Questi giunti di dilatazione in gomma sono fabbricati su un mandrino cilindrico, che è avvolto da uno strato di tessuto con taglio diagonale. Alla fine gli anelli del tallone sono posizionati e le sezioni terminali sono piegate verso l'interno sopra gli anelli del tallone. Questa parte viene infine inserita in uno stampo e modellata in forma e vulcanizzata. Questa è una soluzione altamente automatizzata per grandi quantità dello stesso tipo di giunto.

Avvolgimento automatizzato di giunti di dilatazione in gomma

La nuova tecnologia è stata sviluppata per avvolgere gli strati di gomma e rinforzo sul mandrino (cilindrico o a soffietto) usando automaticamente robot industriali anziché avvolgimenti manuali. Questo è veloce e preciso e offre alta qualità ripetibile. Un altro aspetto dell'utilizzo di robot industriali per la produzione di giunti di dilatazione in gomma è la possibilità di applicare un singolo strato di rinforzo anziché utilizzare tessuto pre-tessuto. Il rinforzo del tessuto è pre-tessuto e tagliato all'angolo di inclinazione preferito. Con il rinforzo individuale è possibile aggiungere più o meno materiale in fibra in diverse sezioni del prodotto modificando gli angoli della fibra per la lunghezza del prodotto.

Accessori per giunti di dilatazione

liners

Le fodere interne possono essere utilizzate per proteggere i soffietti metallici dall'erosione o per ridurre le turbolenze sui soffietti. Devono essere utilizzati quando i connettori di spurgo sono inclusi nel progetto. Al fine di fornire spazio sufficiente nel design del rivestimento, il progettista deve specificare i movimenti laterali e angolari appropriati. Quando si progetta un giunto di dilatazione con estremità combinate, è necessario specificare anche la direzione del flusso.

Copertine

Le coperture esterne devono essere utilizzate per proteggere i soffietti interni da eventuali danni. Hanno anche uno scopo di isolamento del soffietto. Le coperture possono essere progettate come accessori rimovibili o permanenti.

Barriere al particolato / connettori di spurgo

Nei sistemi che hanno un materiale con un contenuto di particolato significativo (ad esempio flash o catalizzatore), è possibile utilizzare una barriera di fibra ceramica per prevenire la corrosione e limitare la flessibilità del soffietto derivante dall'accumulo del particolato. I connettori di spurgo possono anche essere utilizzati per eseguire questa stessa funzione. Anche i rivestimenti interni devono essere inclusi nella progettazione se il giunto di dilatazione include connettori di spurgo o barriere antiparticolato.

Tiranti di limite

Le aste di limitazione possono essere utilizzate in un progetto di giunto di dilatazione per limitare la compressione o l'espansione assiale. Consentono al giunto di dilatazione di spostarsi su un intervallo in base al punto in cui i fermi del dado sono posizionati lungo le aste. Le aste di fine corsa vengono utilizzate per prevenire un'estensione eccessiva del soffietto e nel contempo limitare la spinta a piena pressione del sistema.

Modalità di fallimento

Il fallimento del giunto di dilatazione può verificarsi per vari motivi, ma l'esperienza mostra che i guasti rientrano in diverse categorie distinte. Questo elenco include, ma non è limitato a: danni alla spedizione e alla movimentazione, installazione impropria / protezione insufficiente, durante / dopo l'installazione, ancoraggio, guida e supporto impropri del sistema, guasto dell'ancora in servizio, corrosione, sovrapressione del sistema, eccessiva deflessione del soffietto, torsione, erosione del soffietto e particolato nelle convoluzioni del soffietto che limitano il movimento corretto.

Esistono varie azioni che possono essere intraprese per prevenire e ridurre al minimo i guasti del giunto di dilatazione. Durante l'installazione, evitare danni al soffietto seguendo attentamente le istruzioni fornite dal produttore. Dopo l'installazione, ispezionare attentamente l'intero sistema di tubazioni per verificare se si sono verificati danni durante l'installazione, se il giunto di dilatazione si trova nella posizione corretta e se la direzione e il posizionamento del flusso del giunto di dilatazione sono corretti. Inoltre, ispezionare periodicamente il giunto di dilatazione per tutta la vita operativa del sistema al fine di verificare la corrosione esterna, l'allentamento di elementi di fissaggio filettati e il deterioramento di ancore, guide e altri componenti hardware.

Altri tipi di giunti di dilatazione

Altri tipi di giunti di dilatazione possono includere: giunto di dilatazione in tessuto, giunto di dilatazione in metallo, giunto di dilatazione toroidale, giunto di dilatazione cardanica, giunto di dilatazione universale, giunto di dilatazione in linea, giunto di dilatazione rivestito in refrattario e altro.

I giunti di dilatazione in rame sono materiali eccellenti progettati per il movimento dei componenti dell'edificio a causa di temperatura, carichi e assestamento. Il rame è facile da formare e dura a lungo. Sono disponibili dettagli riguardanti le condizioni del tetto, i bordi del tetto, i pavimenti.