IL MONDO DEL FISSAGGIO A SECCO

Progettazione e produzione di sistemi di connessione

La Bartolucci s.r.l. è una azienda specializzata nella progettazione e produzione di sistemi di connessione a secco ed in particolare dei sistemi di connessione che sfruttano elementi di espansione realizzati in materiali polimerici.
Un sistema di ancoraggio ad un supporto necessita di praticare un foro attraverso l’elemento di supporto a cui si vuole fissare un altro oggetto. L’elemento di supporto può essere rappresentato da una varietà di superfici e materiali quali legno, muratura piena, muratura forata, calcestruzzo, ecc….
I tasselli di connessione a secco lavorano grazie ad uno degli elementi che costituisce l’ancoraggio che a seguito dell’inserimento di un altro elemento (che può essere una vite o un chiodo) si espande e si comprime contro la superficie interna del foro praticato sul supporto.

Parti funzionali di un tassello

• ELEMENTO CON FUNZIONE DI ANCORAGGIO: E’ la parte che attraverso il suo inserimento o montaggio finale determina la compressione/deformazione dell’elemento che sta a diretto contatto con il materiale di supporto. Può realizzare anche l’ancoraggio con l’oggetto da fissare, come ad esempio una vite che con la sua testa serra e/o sorregge un carico a taglio.
• ELEMENTO CON FUNZIONE DI ADESIONE: E’ costituita da un elemento che a seguito dell’inserimento di uno o più elementi di ancoraggio viene deformato / compresso al fine di realizzare un aggrappo meccanico con il materiale di supporto.

Tipi di aggrappo meccanico che possono essere sfruttati.

1. Compressione radiale – Attrito.
2. Compressione assiale – Attrito.
3. Apertura / espansione / torsione al fine di realizzare un trattenimento in sottosquadro all’interno di una cavità.
4. Lavorazione a misura della sede del supporto.

Le fasi di montaggio di un tassello prevedono:

• l’apertura di un foro, nella superficie in cui andrà posizionato il tassello, di diametro pari all’involucro esterno
• l’inserimento dell’involucro
• l’avvitamento della vite all’interno dell’involucro.

Il bloccaggio, e la resistenza a una eventuale trazione applicata, sono garantiti dall’involucro esterno che, aprendosi nella fase di avvitamento, aumenta la sua sezione.

I sistemi di fissaggio a secco presentano molti vantaggi rispetto a tutti gli altri sistemi di fissaggio :

• FACILITA’ DI INSTALLAZIONE : l’installazione di sistemi di fissaggio a secco necessita solamente della realizzazione di una foro sul supporto (e/o sull’oggetto da fissare) di adeguate dimensioni. Una volta posizionato l’oggetto da fissare si inserisce il tassello e si esegue il fissaggio tramite l’inserimento di una vite o di un chiodo. La facilità di fissaggio è determinata in particolare dal fatto che non vengono utilizzate resine o adesivi che necessitano di preparazione attenta e sono soggetti a una durata indicata dal momento della loro produzione in quanto i componenti chimici delle resine/adesivi in generale sono soggetti a degradazione delle prestazioni.
• POSSIBILITA’ DI SMONTAGGIO : se viene utilizzato un sistema di fissaggio che è predisposto per l’utilizzo di una vite.
• FLESSIBILITA’ APPLICATIVE IN BASE ALLA STRUTTURA DEL SUPPORTO : I Tasselli di espansione entro certi limiti possono accogliere viti/chiodi di diverse dimensioni. In questo modo possono andare a ricercare la migliore prestazione di adesione tenendo conto dei limiti di resistenza del materiale di supporto a cui fa applicato il fissaggio.

L’invenzione del tassello di fissaggio a secco risale al 1911 grazie all’inventiva di John Joseph Rawlings. Una notevole evoluzione al concetto di tassello di fissaggio è stata data anche da Arthur Fischer. Da allora sono state sviluppate una moltitudine di soluzioni per soddisfare le varie esigenze dettate da materiali di supporto, tipo di oggetti da fissare e modalità di messa in opera.

Il principio di funzionamento di un tassello di fissaggio a secco è basato sull’aderenza che si genera tra due o più materiali e che viene determinata dall’espansione forzata del tassello. L’azione di espansione del tassello può essere provocata dall’inserimento della vite per avvitamento oppure di un chiodo che viene inserito a percussione.

Il concetto funzionale di un tassello di espansione è basato sui fenomeni di :

1. Capacita di compressione del tassello e quindi di esercitare una pressione sul materiale di supporto
2. Capacità di sostenere la compressione generata dal tassello da parte del supporto
3. Adesione che si realizza nell’interfaccia tra il tassello e il materiale di supporto

I sistemi di fissaggio a secco esprimono le loro prestazioni di tenuta in vari modi, in generale le performance vengono espresse in termini di :

• RESISTENZA ASSIALE DI ESTRAZIONE
• RESISTENZA A TAGLIO

Tali resistenze sono generalmente espresse per carichi STATICI.

La capacità di resistenza di un tassello isolato a sollecitazioni di flessione è scarsa per cui se ne sconsiglia l’applicazione.

Qualora vi siano carichi dinamici applicati l’applicazione va testata per ogni specifica situazione in quanto è molto difficile esprimere delle previsioni generali.

Le prestazioni esprimibili da un sistema di fissaggio ad espansione sono determinate da un mix di fattori e la prestazione ultima è determinata dal meccanismo/materiale che per primo va in crisi che può essere a seconda dei casi :

• Rottura del supporto con espulsione di parti più o meno grandi di esso
• Sfilamento assiale del tassello
• Rottura a taglio per cedimento del supporto
• Rottura della vite per sforzo assiale
• Rottura della vite per sforzo di taglio

Tali resistenze possono essere espresse in termini di :

• Resistenza CARATTERISTICA. E’ la resistenza ultima di tenuta del tassello relativa ad uno specifico materiale di supporto. Viene chiamata caratteristica in quanto tiene conto della variabilità statistica di un certo numero di campioni che sono stati sottoposti a prova.
• Resistenza di PROGETTO. E’ la resistenza che il costruttore indica come limite da NON SUPERARE per l’utilizzo considerando coefficienti di sicurezza definiti da normative.
• Resistenza RACCOMANDATA o CONSIGLIATA. E’ la resistenza che il costruttore suggerisce per un utilizzo in sicurezza del prodotto, presupponendo che la applicazione e la messa in opera siano state eseguite correttamente.

La qualità del materiale plastico di cui è costituito il tassello è fondamentale per soddisfare requisiti di resistenza particolari :

• Capacità di mantenere l’elasticità : Materiali che subiscono un rilassamento a causa dell’azione di compressione prolungata o per effetto dei cicli termici che esso può subire durante il ciclo di vita possono portare ad una perdita delle prestazioni di tenuta. La struttura cristallina del polimero è fondamentale per ottenere le giuste prestazioni dal tassello e poterle garantire per tutta la sua vita operativa.
• Capacità di resistenza agli agenti chimici : I tasselli in ambienti lavorativi particolari possono venire a contatto con sostanze chimiche (sostanze alcaline, idrocarburi, …). Non tutti i materiali plastici hanno la stessa resistenza alle sostanze chimiche.

Vantaggi dei tasselli a espansione rispetto agli altri sistemi di fissaggio :

1. Non vi è la necessità di applicazione di resine o sostanze chimiche reattive. Questo comporta una sicurezza per gli operatori decisamente maggiore e inoltre consente una immediata fruibilità del fissaggio in quanto non si deve attendere il tempo necessario alla maturazione delle prestazioni della resina.
2. Il meccanismo di rottura per sfilamento in genere ha caratteristiche di duttilità superiore agli altri sistemi di fissaggio (resine, viti metalliche autofilettanti). Nel caso di supporti sufficientemente resistenti, l’elemento cedevole è il tassello polimerico. In questo caso il cedimento si realizza per sfilamento del tassello dal supporto o rottura del tassello polimerico. In entrambe le situazioni se inizia lo spostamento (sfilamento) a causa di una forza istantanea eccessiva, se questa decade il tassello è ancora in grado di fornire una capacità di resistenza a vantaggio della sicurezza di installazione.
3. Reversibilità, consentono uno smontaggio facile e veloce e quindi permettono di eseguire fissaggi che permettono l’ispezione e il controllo. Il rimontaggio necessita la sostituzione del tassello usato precedentemente (NOTA : per poter eseguire il rimontaggio sullo stesso foro del supporto questo non deve aver subito danneggiamenti a causa della precedente installazione e/o della precedente azione dei carichi).

Anche se la facilità di installazione ed utilizzo è decisamente superiore in confronto alle altre tecniche di fissaggio l’esperienza e l’abilità degli installatori risultano essere sempre degli elementi fondamentali per un corretto utilizzo dei tasselli di fissaggio.

Da quanto detto risulta chiaro che la modalità di installazione influenza in maniera importante le performace di tenuta espresse da un sistema di fissaggio a secco. Possiamo elencare alcuni punti su cui porre attenzione.

• DIAMETRO ED ESECUZIONE DEL FORO. Il diametro di esecuzione del foro di alloggiamento di un tassello è indicato nelle schede tecniche dei prodotti solitamente con numeri interi (5mm, 6mm, 8mm , e così via). Nella pratica le punte per materiali da costruzione sono quasi sempre leggermente maggiorate : una punta diametro 6 ha l’inserto punta da 6.2mm. Inoltre quando si fora un materiale da costruzione (mattoni, cemento, …) generalmente lo si fa con utensili manuali che non dispongono di un supporto per una perfetta ortogonalità della punta alla superficie. La scarsa stabilità delle operazioni di foratura spesso porta a delle oscillazioni durante l’esecuzione del foro che porta a una realizzazione di un foro ALLRGATO e/o CONICO e/o OVALIZZATO.
• DIAMETRO E LUNGHEZZA DELLA VITE/CHIODO. Poiché l’espansione viene determinata dall’inserimento all’interno del tassello di una vite o di un chiodo di fatto è l’interferenza che si ha tra questo e il diametro interno del tassello a determinare l’espansione e quindi l’azione di tenuta del tassello. Diametri inferiori determinano espansioni inferiori e quindi prestazioni di tenuta assiali inferiori. In termini di resistenza a taglio in genere le prestazioni sono determinate dalla vite utilizzata , quindi in questo senso il diametro della vite è fondamentale.
• QUALITA’ DEL SUPPORTO. Poiché in genere i tasselli vengono utilizzati per fissare oggetti a materiali da costruzione vari, la qualità e lo stato dei materiali stessi risulta fondamentale. Ad esempio qualora il materiale di supporto risulti FESSURATO o presenti dei VUOTI l’azione di tenuta di un tassello ad espansione ne risulterebbe compromessa.
• PULIZIA DELLA SEDE. Anche se i sistemi a secco sono meno sensibili alla presenza di polvere e particolato all’interno della sede di installazione del tassello rispetto ai sistemi di connessione che utilizzano adesivi e/o resine reattive, il foro di installazione deve essere comunque ben pulito prima dell’inserimento del tassello. Infatti la presenza di polvere e particolato influenza negativamente l’adesione e quindi l’attrito che si verificherà all’interfaccia tassello/materiale di supporto.