STRUTTURE IN LEGNO LAMELLARE TECNOLOGIA SCHEMI STATICI VERIFICHE

Transcript

1

2 STRUTTURE IN LEGNO LAMELLARE TECNOLOGIA SCHEMI STATICI VERIFICHE MORETTI INTERHOLZ s.r.l. dott. ing. Alberto AGOSTINI Direttore Tecnico Produzione (NCT 2008)

3 INTRODUZIONE Il legno lamellare, grazie alla sua notevole versatilità, può essere impiegato come materiale da costruzione nei più svariati settori edilizi: palestre e palazzetti dello sport, tennis, piscine biblioteche, chiese centri commerciali e direzionali edifici residenziali, recupero patrimonio edilizio esistente edifici industriali, artigianali e magazzini ponti, passerelle pedonali e pensiline cantine

4 TECNOLOGIA DEL LEGNO LAMELLARE

5 MATERIA PRIMA: ABETE ROSSO, LARICE, PINO, ABETE BIANCO, DOUGLASIA, MATERIALE ORTOTROPO: PROPRIETÀ MECCANICHE DIFFERENTI FUNZIONE DELL ORIENTAMENTO DELLE FIBRE: RESISTENZE IN DIREZIONE ALLE FIBRE MOLTO PIÙ BASSE DI QUELLE IN DIREZIONE // CLASSE DI RESISTENZA: A SECONDA DELLA CLASSE DI ASSORTIMENTO DELLE LAMELLE ADOTTATE È POSSIBILE PRODURRE UN MATERIALE LEGNO LAMELLARE DI DIVERSE CARATTERISTICHE MECCANICHE IL MATERIALE VARIAZIONI DI TEMPERATURA: TRASCURABILE INFLUENZA DELL UMIDITA : DA TENERE IN CONSIDERAZIONE SOPRATTUTTO IN CERTI CONTESTI (UMIDITÀ DI EQUILIBRIO MAGGIORE DEL 18% O ELEMENTI STRUTTURALI ESPOSTI ALLE INTEMPERIE)

6 IL MATERIALE IL LEGNO LAMELLARE È PRODOTTO MEDIANTE UN PROCESSO INDUSTRIALE CHE CONSENTE DI ELIMINARE O RIDURRE I DIFETTI PROPRI DEL LEGNO MASSICCIO (NODI CADENTI, FESSURE, ECC.) IL LEGNO LAMELLARE È OTTENUTO INCOLLANDO LAMELLE SOVRAPPOSTE E PRESSATE L UNA SULL ALTRA OGNI LAMELLA È OTTENUTA INCOLLANDO TAVOLE GIUNTATE DI TESTA L UNA ALL ALTRA MEDIANTE GIUNTI A DITA

7 Vantaggi rispetto al legno massiccio: Eliminati difetti macroscopici (nodi grossi, e cadenti, fessure) mediante scarto sezioni difettose Compensati difetti minori mediante composizione con tavole statisticamente non dello stesso tronco (almeno non nella successione naturale) Effetti: IL MATERIALE Miglioramento caratteristiche statiche Limitazione fessurazioni e quindi miglioramento durabilità (sbalzi termoigrometrici e incendio) Geometrie non raggiungibili nel legno massiccio (dimensioni e forme)

8 MATERIE PRIME 1. LEGNAME 2. COLLE 3. PRESERVANTI

9 1. LEGNAME MATERIE PRIME La specie più utilizzata è l ABETE ROSSO. Tra le altre conifere il LARICE. Il legname è importato principalmente da Austria, Germania e Scandinavia. Spessore usuale tavole = 38 mm o 45 mm NORMATIVE PER LA QUALIFICAZIONE DELLE TAVOLE: EN 338, EN e DIN 4074 Struttura cellulare abete rosso - Ref. [5]

10 MATERIE PRIME 1. LEGNAME MATERIALE ORTOTROPO: PROPRIETÀ MECCANICHE DIFFERENTI FUNZIONE DELL ORIENTAMENTO DELLE FIBRE: RESISTENZE IN DIREZIONE ALLE FIBRE SONO MOLTO PIÙ BASSE DI QUELLE IN DIREZIONE //. Modello a cannucce affiancate Ref. [2] VERIFICHE SVOLTE SEPARATAMENTE PER LE TENSIONI AGENTI NELLE DUE DIREZIONI ORTOGONALI PRINCIPALI. TRAZIONE ALLA FIBRE DA EVITARE. SE NON EVITABILE, VA CONSIDERATA CON ATTENZIONE E MANTENUTA A VALORI MOLTO BASSI ( EX: TRAVI CURVE, A DOPPIA RASTREMAZIONE, FORI, INTAGLI AGLI APPOGGI).

11 2. COLLE MATERIE PRIME COLLE USATE NORMALMENTE PER IL LEGNO LAMELLARE DA COSTRUZIONE: Colle melamminiche Colle fenol-resorciniche (non più utilizzate) Colle ureiche (non più utilizzzate) Sono colle termoindurenti Contengono formaldeide Sono bicomponenti: 1.Colla 2.Induritore (catalizzatore)

12 3. PRESERVANTI AGENTI AGGRESSIVI DEL LEGNO DI CONIFERA FUNGHI XILOLFAGI (distruttori del legno) - dell azzurramento (alterazioni cromatiche) - della marcescenza ( carie del legno) INSETTI: degrado come larve o come insetti (capricorno) RAGGI UV: variazioni chimico-strutturali e cromatiche (ingrigimento) legno spugnoso assorbe più acqua aggressione muffe e insetti perdita delle caratteristiche di resistenza meccanica PROTEZIONE DEL LEGNO MATERIE PRIME Nel legno lamellare i processi di: essicazione artificiale eliminazione delle sezioni intaccate riducono preliminarmente il pericolo di sviluppo di funghi e insetti

13 CONDIZIONI PER LA PRODUZIONE Corretto contenuto di umidità del legno (8-15%) Corretta temperatura ambiente (T>20 C) Precisione quantità e qualità (rapporti in peso) colla applicata Corretto tempo di assemblaggio (tempo tra spalmatura e pressaggio) Corretto tempo di pressaggio

14 MANUTENZIONE LEGNO LAMELLARE Buona norma progettuale: strutture al riparo o all interno dell edificio Conseguenza: riduzione effetti aggressivi degli sbalzi termoigrotermici (alternanza di esposizione a soleggiamento e agenti atmosferici) Gli elementi in legno lamellare vengono trattati con un preservanti certificati contro i funghi distruttori del legno QUESTO TRATTAMENTO PROTETTIVO VA INTESO COME L INIZIO DI UN PROCESSO DI MANUTENZIONE DEL LEGNO CONTROLLI E MANUTENZIONE PERIODICI Elementi in legno lamellare (preservanti o vernici coprenti) Carpenteria in acciaio di collegamento e ancoraggio Elementi di finitura (pacchetto tetto, manto di copertura, ecc. ) Per normali condizioni d uso ed esposizione: - primo controllo entro un anno dall installazione - successivi con cadenza non superiore a tre anni Particolare attenzione alle parti esposte agli agenti atmosferici

15 NORMATIVA DI CALCOLO EUROCODICE EC5 NTC 2008: Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 14/01/2008 CNR DT 206: Istruzioni per la Progettazione, l Esecuzione ed il controllo DIN 1052: Opere in legno: il calcolo e la costruzione NORMATIVA DI PRODUZIONE EN UNI 14080: Strutture di legno - Legno lamellare incollato Requisiti EN UNI 14081: Strutture di legno - Legno strutturale con sezione rettangolare classificato secondo la resistenza NTC 2008: Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 14/01/2008 CNR DT 206: Istruzioni per la Progettazione, l Esecuzione ed il controllo delle Strutture di Legno DIN 1052: Opere in legno: il calcolo e la costruzione DIN 4074: Norme per l accettazione del segato di conifera

16 CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE (SECONDO EN 386 e EN 1194) TABELLA 8 EN 386 Legno lamellare incollato Requisiti prestazionali e requisiti minimi di produzione POSIZIONAMENTO DELLE LAMELLE NELLA TRAVE CON RIFERIMENTO ALLA DISPOSIZIONE DEGLI ANELLI TABELLA 8 EN 386 Legno lamellare incollato Requisiti prestazionali e requisiti minimi di produzione POSIZIONAMENTO DELLE LAMELLE NELLA TRAVE CON RIFERIMENTO ALLA CLASSE DI RESISTENZA NEL LEGNO LAMELLARE COMBINATO TABELLA 9 EN 1194 Esempi di composizioni di travi: classi di resistenza delle lamelle in conformità a EN 338 Classe di resistenza GL 24 GL 28 legno lamellare incollato Omogeneo GL 24h Combinato GL 24c Omogeneo GL 28h Combinato GL 28c esterne C24 C30 a Lamelle C24 C30 interne C16 C24 b Riferimento a BS11 BS14 DIN 1052:96

17 CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE (ESTRATTO DIN 4074) DIN ( ) SEGATI DI CONIFERA classificazione ABETE ROSSO E LARICE 1 - NODI - Singolo sulla faccia TABELLA 1 a = (a 1 + a 2 )/2 CLASSE S 10 S 13

18 CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE (ESTRATTO DIN EN 385)

19 CARATTERISTICHE MECCANICHE (SECONDO EN 1194) LEGNO LAMELLARE OMOGENEO Simboli principali: E 0 modulo di elasticità parallelo alla fibratura (N/mm 2 ) f resistenza, in newton al millimetro quadro; h altezza di un provino a flessione oppure larghezza di un provino a trazione, in millimetri; k coefficiente; l lunghezza, in millimetri; r massa volumica, in kilogrammi al metro cubo; Pedici: c compressione; g proprietà del legno lamellare incollato; j proprietà dei giunti di testa delle lamelle; k caratteristico; l proprietà delle lamelle; mean valore medio; m flessione; size coefficiente di dimensione; t trazione; v taglio; 0 parallelo alla fibratura; 90 perpendicolare alla fibratura; 05 5-percentile.

20 CARATTERISTICHE MECCANICHE (SECONDO EN 1194) LEGNO LAMELLARE COMBINATO Simboli principali: E 0 modulo di elasticità parallelo alla fibratura (N/mm 2 ) f resistenza, in newton al millimetro quadro; h altezza di un provino a flessione oppure larghezza di un provino a trazione, in millimetri; k coefficiente; l lunghezza, in millimetri; r massa volumica, in kilogrammi al metro cubo; Pedici: c compressione; g proprietà del legno lamellare incollato; j proprietà dei giunti di testa delle lamelle; k caratteristico; l proprietà delle lamelle; mean valore medio; m flessione; size coefficiente di dimensione; t trazione; v taglio; 0 parallelo alla fibratura; 90 perpendicolare alla fibratura; 05 5-percentile.

21 TENSIONI AMMISSIBILI (SUPERATE) DIN 1052 SFORZO (N/mm 2 ) BS14 BS11 1 a -MAS 2 a -MAS 3 a -MAS Flessione // fibre s f// Comprex // fibre s c// Trazione // fibre s t// Taglio fibre t a Comprex fibre s c Trazione fibre s t Modulo elastico flessionale // fibre E // Modulo elastico flessionale fibre E Modulo elastico tangenziale G t

22 SCHEMI STATICI

23 TRAVI SU DUE APPOGGI

24 PORTALI

25 SCHEMI A TRE CERNIERE

26 TRAVATURE RETICOLARI

27 VERIFICHE

28 NORMATIVE DI CALCOLO 1. NTC 2008: Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 14/01/ EUROCODICE EC5 3. CNR DT 206: Istruzioni per la Progettazione, l Esecuzione ed il controllo delle strutture di legno

29 Si fa riferimento al METODO DEGLI STATI LIMITE SLU: Stati Limite Ultimi (sicurezza al collasso) Fd < Rd Fd = Sollecitazione di progetto (d) Rd = Resistenza di progetto (d) SLE: Stati Limite di Esercizio (funzionalità in esercizio) EFd < ERd (es. deformabilità) NON si opera più alle TENSIONI AMMISSIBILI (es. DIN 1052)

30 PERMANENTI G: G1 = peso proprio strutturale G2 = peso proprio non strutturali P = pretensione e precompressione spostamenti e deformazioni imposti CALCOLO Fd gg1 coefficiente parziale gg2 coefficiente parziale VARIABILI Q: Qk1 = azione variabile dominante Qk2,Qk3, = azioni variabili che possono agire contemp. alla dominante gqi coefficiente parziale y0i, y1i e y2i = coefficienti di combinazione che definiscono: valore quasi permanente y2i Qki: media della distribuzione temporale dell intensità valore frequente y1i Qki: valore corrispondente al frattile 95 % della distribuzione temporale dell intensità e cioè che è superato per una limitata frazione del periodo di riferimento valore raro (o di combinazione) y0i Qki: valore di durata breve ma ancora significativa nei riguardi della possibile concomitanza con altre azioni variabili.

31 CLASSE DURATA CARICO Con riferimento al normale esercizio della struttura Secondo NTC 2008: Peso proprio e Carichi non Rimovibili Carichi permanenti suscettibili di cambiamenti Carichi variabili relativi a magazzini e depositi Carichi variabili degli edifici esclusi magazzini e depositi = PERMANENTE = LUNGA DURATA = LUNGA DURATA = MEDIA DURATA Sovraccarico da neve riferito al suolo qsk, calcolato in uno specifico sito ad una certa altitudine = IN RELAZIONE A CARATTERISTICHE SITO Azione del vento e azioni eccezionali in genere = ISTANTANEA

32 CALCOLO Fd Combinazione fondamentale (stati limite ultimi SLU) Combinazione caratteristica (RARA), generalmente impiegata per gli stati limite di esercizio (SLE) irreversibili Combinazione FREQUENTE, generalmente impiegata per gli stati limite di esercizio (SLE) reversibili Combinazione QUASI PERMANENTE (SLE), generalmente impiegata per gli effetti a lungo termine

33

34 CALCOLO Rd Resistenza di progetto La durata del carico e l umidità del legno influiscono sulle proprietà resistenti del legno. Il valore di progetto Rd di una resistenza (capacità portante) deve essere calcolato come: dove: R k = valore caratteristico della capacità portante gm = coefficiente parziale di sicurezza relativo al materiale k mod = coefficiente di correzione che tiene conto degli effetti della durata del carico e dell'umidità. Se una combinazione di carico comprende azioni appartenenti a differenti classi di durata del carico si dovrà scegliere un valore di k mod che corrisponde all azione di minor durata.

35

36

37 VERIFICHE DI RESISTENZA

38 VERIFICHE DI RESISTENZA (NTC ) Ipotesi adottate: 1. COMPORTAMENTO ELASTICO LINEARE FINO A ROTTURA 2. SEZIONI PIANE Le verifiche agli SLU si possono quindi effettuare in termini di tensioni invece che di sollecitazione e resistenza della sezione. Le tensioni si calcolano con la teoria elastica lineare: σ = N / A sforzo normale a compressione σ = M / W sforzo normale a flessione τ = V S / ( J b ) sforzi di taglio Le verifiche degli stati tensionali di trazione e compressione si devono eseguire tenendo conto dell angolo α tra direzione della fibratura e direzione della tensione. α=0 = direzione // fibre α=90 = direzione fibre

39 TRAZIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA (rif. NTC # ) tensione di calcolo a trazione parallela alla fibratura calcolata sulla sezione netta del giunto corrispondente resistenza di calcolo, determinata tenendo conto anche delle dimensioni della sezione trasversale mediante il coefficiente kh k mod = coefficiente di correzione che tiene conto degli effetti della durata del carico e dell'umidità (TAB. 4.4.IV)

40 TRAZIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA (rif. NTC # ) h (millimetri) = altezza della sezione trasversale dell elemento inflesso oppure il lato maggiore della sezione trasversale dell elemento soggetto a trazione. Significato di k h : per il legno lamellare incollato i valori caratteristici di resistenza, desunti da indagini sperimentali, sono riferiti a dimensioni standardizzate del provino secondo le norme pertinenti. In particolare, per la determinazione della resistenza a flessione l altezza della sezione trasversale del provino è pari a 600mm, mentre per la determinazione della resistenza a trazione parallela alla fibratura, il lato maggiore della sezione trasversale del provino è pari a 600mm. Di conseguenza, per elementi di legno lamellare sottoposti a FLESSIONE o a TRAZIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA che presentino rispettivamente una altezza o il lato maggiore della sezione trasversale inferiore a 600mm, i valori caratteristici fm,k e ft,0,k,indicati nei profili resistenti, possono essere incrementati tramite il coefficiente moltiplicativo k h.

41 TRAZIONE PERPENDICOLARE ALLA FIBRATURA (rif. NTC # ) Considerare l effettivo volume sollecitato a trazione (maggiore il volume sollecitato, maggiore l incidenza dei difetti) - Interazione sfavorevole con fenomeni di ritiro - Attenzione alle azioni trasversali applicate in prossimità dei bordi

42 COMPRESSIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA (rif. NTC # ) tensione di calcolo a compressione parallela alla fibratura corrispondente resistenza di calcolo Per elementi snelli sarà vincolante la verifica all instabilità

43 COMPRESSIONE PERPENDICOLARE ALLA FIBRATURA (rif. NTC # ) tensione di calcolo a compressione perpendicolare alla fibratura corrispondente resistenza di calcolo larghezza efficace maggiore di quella di carico (cfr. CNR DT 206 par )

44 COMPRESSIONE INCLINATA RISPETTO ALLA FIBRATURA (rif. NTC # ) Le NTC rimandano a norme di comprovata validità (CNR DT 206) tensione di calcolo di compressione inclinata di a rispetto alla fibratura resistenza di calcolo a compressione nella direzione della fibratura resistenza di calcolo a compressione perpendicolare alla fibratura

45 FLESSIONE (rif. NTC # ) Devono essere rispettate due condizioni : In assenza di fenomeni di instabilità (svergolamento trave) tensione di calcolo massima per flessione nel piano XZ tensione di calcolo massima per flessione nel piano XY Ref. [1]

46 FLESSIONE (rif. NTC # ) resistenza di calcolo a flessione nel piano XZ resistenza di calcolo a flessione nel piano XY

47 FLESSIONE (rif. NTC # ) h (millimetri) = altezza della sezione trasversale dell elemento inflesso oppure il lato maggiore della sezione trasversale dell elemento soggetto a trazione. Significato di k h : per il legno lamellare incollato i valori caratteristici di resistenza, desunti da indagini sperimentali, sono riferiti a dimensioni standardizzate del provino secondo le norme pertinenti. In particolare, per la determinazione della resistenza a flessione l altezza della sezione trasversale del provino è pari a 600mm, mentre per la determinazione della resistenza a trazione parallela alla fibratura, il lato maggiore della sezione trasversale del provino è pari a 600mm. Di conseguenza, per elementi di legno lamellare sottoposti a FLESSIONE o a TRAZIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA che presentino rispettivamente una altezza o il lato maggiore della sezione trasversale inferiore a 600mm, i valori caratteristici fm,k e ft,0,k, indicati nei profili resistenti, possono essere incrementati tramite il coefficiente moltiplicativo k h In presenza di sezioni rettangolari i valori di resistenza possono essere differenti nelle due direzioni, a causa del differente valore di k h

48 FLESSIONE (rif. NTC # ) Ref. [8] k m - tiene conto del fatto che le tensioni massime si raggiungono solo negli spigoli (si avrà in generale un solo punto in cui la tensione sarà pari a quella ultima) - tiene conto inoltre degli effetti di disomogeneità del materiale nella sezione. k m = 0,7 per sezioni trasversali rettangolari k m = 1,0 per altre sezioni trasversali Deve essere inoltre effettuata la verifica di instabilità allo svergolamento (flesso-torsionale) per gli elementi inflessi

49 FLESSIONE (rif. NTC # ) Caso particolare di flessione retta: Deve essere inoltre effettuata la verifica di instabilità allo svergolamento (flesso-torsionale) per gli elementi inflessi

50 TENSO-FLESSIONE (rif. NTC # ) In assenza di fenomeni di instabilità dovuti allo svergolamento della trave, devono essere rispettate due condizioni : Deve essere inoltre effettuata la verifica di instabilità allo svergolamento (flesso-torsionale) per gli elementi inflessi I valori di k m da utilizzare sono quelli definiti nella flessione

51 PRESSO-FLESSIONE (rif. NTC # ) Devono essere rispettate due condizioni : La componente dell azione assiale è al quadrato (nella tenso-flessione è lineare) perché la trazione è più pericolosa della compressione I valori di k m da utilizzare sono quelli definiti nella flessione Deve essere inoltre effettuata la verifica di instabilità

52 TAGLIO (rif. NTC # ) Deve essere rispettata la condizione : tensione massima tangenziale di calcolo (secondo la teoria di Jourawski) corrispondente resistenza di calcolo a taglio Ai fini del calcolo dello sforzo di taglio di estremità, non si considera il contributo di forze agenti all interno del tratto di lunghezza pari all altezza h della trave, misurato a partire dal bordo interno dell appoggio, o all altezza effettiva ridotta h eff caso di travi con intagli. Ref. [8]

53 TAGLIO Travi con intaglio o rastremazioni all'appoggio (EC ) Per travi aventi sezioni trasversali rettangolari e fibratura parallela alla lunghezza dell'elemento, si raccomanda che le tensioni di taglio in corrispondenza dell'appoggio intagliato siano calcolate adottando l'altezza efficace (ridotta) h ef k v = coefficiente di riduzione = 1 per travi intagliate sul lato opposto rispetto all'appoggio (figura 6.11b) per travi intagliate sullo stesso lato dell'appoggio (figura 6.11a) i = l'inclinazione dell'intaglio (figura 6.11a) h = altezza della trave in mm x = distanza fra la linea di azione della reazione all'appoggio e lo spigolo dell'intaglio E sconsigliabile l uso di travi con intagli senza rastremazione o con lunghezza del tratto rastremato inferiore a 10 volte (h-h ef ) senza che siano presi opportuni provvedimenti per contrastare l apertura delle fessure del materiale in zona tesa.

54 TORSIONE (rif. NTC # ) Deve essere rispettata la condizione : tensione massima tangenziale di calcolo per torsione corrispondente resistenza di calcolo a taglio è un coefficiente che tiene conto della forma della sezione trasversale Rilevante solo per sezioni allungate. In generale da evitare mediante accurata definizione dei vincoli (può favorire lo svergolamento delle membrature inflesse).

55 TAGLIO E TORSIONE (rif. NTC # ) Deve essere rispettata la condizione :

56 VERIFICHE DI STABILITÀ

57 VERIFICHE DI STABILITÀ (rif. NTC # ) Instabilità di COLONNA: elementi presso-inflessi Instabilità di TRAVE: instabilità flessio-torsionale o svergolamento inflesse (es. travi in legno lamellare alte) Vanno considerati: curvatura iniziale dell elemento, eccentricità del carico assiale e delle eventuali deformazioni (frecce o controfrecce) imposte. Si adottano i valori caratteristici al frattile 5% per i moduli elastici dei materiali.

58 VERIFICHE DI STABILITÀ Instabilità di COLONNA (elemento COMPRESSO) tensione di compressione di calcolo per sforzo normale resistenza di calcolo a compressione coefficiente riduttivo di tensione critica valutato per il piano in cui assume il valore minimo, funzione della snellezza relativa di colonna e delle imperfezioni

59 l o = lunghezza di libera inflessione, funzione delle condizioni di vincolo = raggio giratore nel piano di sbandamento = snellezza E 0.05 = modulo elastico caratteristico parallelo alla fibratura = resistenza di calcolo a compressione resistenza caratteristica a compressione parallela alla fibratura

60 VERIFICHE DI STABILITÀ Instabilità di TRAVE (elemento INFLESSO)

61 Ref. [8]

62 Ref. [8]

63 Ref. [8]

64 Ref. [8]

65 CONTROVENTI

66 Norma DIN ) Azioni orizzontali di instabilità MEMBRATURE COMPRESSE MEMBRATURE INFLESSE IN ENTRAMBI I CASI VIENE CALCOLATO UN CARICO ORIZZONTALE DISTRIBUITO UNIFORME FITTIZIO

67 Norma DIN 1052 MEMBRATURE COMPRESSE

68 Norma DIN 1052 MEMBRATURE INFLESSE

69 Istruzioni CNR-DT 206/2007 MEMBRATURE COMPRESSE Forza stabilizzante minima di calcolo Fd su ciascun appoggio Nd = valore massimo sforzi normali medi di compressione nelle due campate adiacenti al supporto. Ciascun supporto elastico intermedio deve avere una rigidezza minima C:

70 Istruzioni CNR-DT 206/2007 MEMBRATURE INFLESSE Forza stabilizzante minima di calcolo Fd su ciascun appoggio k crit è ricavato per la trave non controventata Md è il momento massimo di calcolo nella trave di altezza h.

71 Istruzioni CNR-DT 206/2007 SISTEMI DI TRAVI PARALLELE (AD ANIMA PIENA O TRAVATURE RETICOLARI) Per una serie di n elementi paralleli richiedenti supporti laterali ai nodi intermedi si deve predisporre un sistema di controventamento che, in aggiunta agli effetti di eventuali carichi esterni orizzontali, possa resistere ad un carico q d convenzionale, uniformemente distribuito: L = lunghezza totale dell elemento in metri; Nd = sforzo di calcolo medio di compressione assiale sull'elemento di lunghezza totale L. E opportuno che: f(q d )<L/700 freccia max orizzontale dovuta al solo q d f(q d + q v )<L/500 freccia max orizzontale totale dovuta a q d e ad ogni altro carico.

72 STATO LIMITE DI ESERCIZIO

73 STATO LIMITE DI ESERCIZIO (NTC ) Controllo della deformazione: u fin = u in + u dif deformazione istantanea o iniziale (u in ): valori medi dei moduli elastici E mean valore istantaneo dello scorrimento delle unioni k ser deformazione a lungo termine (u fin ): valori medi dei moduli elastici ridotti del fattore 1/(1+k def ) valore istantaneo dello scorrimento delle unioni k ser ridotto del fattore 1/(1+k def ) k def tiene conto dell aumento della deformabilità per effetto combinato di viscosità e contenuto d acqua del materiale

74 Le caratteristiche reologiche del legno influenzano il comportamento deformativo dell elemento in esercizio (il comportamento è solo inizialmente elastico, e diventa ben presto visco-elastico, causando un progredire della deformazione sotto carico costante). La deformazione viscosa è tanto più importante quanto meno favorevole è l ambiente (ambiente umido e variazioni di umidità significative, per esempio indotte dall essicazione). Secondo un APPROCCIO SEMPLIFICATO (CNR DT 206), la deformazione finale u fin relativa ad una certa condizione di carico, si può valutare come: u fin = u in + u dif u in = deformazione iniziale (istantanea), calcolata con riferimento alla combinazione di carico rara; u dif = deformazione differita che può essere valutata attraverso la relazione: u dif = u' in k def u in = deformazione iniziale (istantanea), calcolata con riferimento alla combinazione di carico quasi permanente

75

76 Ref. [8]

77 Ref. [8]

78 RESISTENZA AL FUOCO (cenni) Il legno possiede una buona resistenza al fuoco: è un materiale combustibile; tuttavia le strutture di legno possiedono resistenza e risultano meno vulnerabili al fuoco rispetto alle quelle di acciaio o di calcestruzzo armato. Il legno brucia lentamente, la carbonizzazione procede dall esterno verso l interno della sezione Il legno non carbonizzato è efficiente dal punto di vista meccanico anche se la sua temperatura è aumentata La perdita di efficienza di una struttura di legno avviene per riduzione della sezione e non per decadimento delle caratteristiche meccaniche immagine tratta da Glulam-W.A. Chugg, Benn Ed., London Evidente il comportamento delle travi in legno (bruciate per metà sezione) che sostengono le putrelle in acciaio, deformate d al calore Ref. [5-8]

79 RESISTENZA AL FUOCO (cenni) Riferimenti normativi: NTC 2008 paragrafo RESISTENZA AL FUOCO SI FA RIFERIMENTO A UNI EN

80 Travi a doppia rastremazione (a), curve (b) e centinate (c) con la direzione della fibratura parallela al bordo inferiore della trave Legenda: 1 Zona del colmo VERIFICA NELLA ZONA DEL COLMO VERIFICA FUORI DALLA ZONA DEL COLMO (SEZIONE CRITICA con rapporto M/W max) A causa della rastremazione nascono tensioni trasversali alle fibre di trazione o di compressione

81 COLLEGAMENTI

82 TIPOLOGIE: Unioni tradizionali legno-legno: realizzate attraverso la lavorazione delle superfici di contatto (trasmissione delle sollecitazioni mediante degli sforzi di compressione per contatto diretto) Unioni meccaniche di tipo moderno: trasmissione delle sollecitazioni attraverso l inserimento di elementi metallici ed eventualmente con la presenza di adesivi Connettori a gambo cilindrico (chiodi, bulloni, spinotti, viti e cambre) Connettori metallici di superficie (caviglie, anelli, piastre Dentate) Elementi di acciaio incollati (barre, piastre) Connessioni trave-soletta in calcestruzzo

83 CONNETTORI A GAMBO CILINDRICO (chiodi, bulloni, spinotti, viti e cambre) Viene utilizzata la TEORIA DI JOHANSEN (1949) Comportamento rigido-plastico di legno e acciaio (trascurate deformazioni elastiche) f h,i,k = RESISTENZA A RIFOLLAMENTO CARATTERISTICA degli elementi in legno della connessione (i=1,,n) M y,rk = MOMENTO PLASTICO CARATTERISTICO dei connettori in acciaio della connessione Fattori che influenzano la capacità portante del singolo connettore FvRk LEGNO-LEGNO Resistenza a rifollamento del legno f hik (densità del legno ρ k, inclinazione rispetto alla fibratura α) Momento plastico del connettore, M yk Diametro e numero dei connettori, d, n Spessore degli elementi di unione, t i Distanze tra connettori e geometria del giunto Fattori che influenza la capacità portante del GIUNTO Numero efficace di connettori n ef

84 a-b-g-h c d-e-i f-h = rifollamento legno = rifollamento legno e rotazione rigida connettore = rifollamento legno e formazione di una cerniera plastica nel connettore = rifollamento legno e formazione di due cerniere plastiche nel connettore Ref. [8]

85

86

87 Diametro 6 30 mm

88

89 Per gli spinotti valgono le stesse formule dei bulloni Diametro 6 30 mm

90

91 DIN 1052 TENSIONI AMMISSIBILI - PERNI E BULLONI Formule non più utilizzate mostrate a titolo di confronto

92 DIN 1052 TENSIONI AMMISSIBILI - PERNI E BULLONI DISTANZE MINIME PER BULLONI

93 DIN 1052 TENSIONI AMMISSIBILI - PERNI E BULLONI

94 bibliografia [1] Piazza M., Tomasi R., Modena R. Strutture in legno. Biblioteca tecnica HOEPLI. Milano Questo testo contiene una ricca bibliografia ragionata. [2] Gattesco N., Collegamenti. Presentazione del documento CNR-DT 206/2007 Brescia, 30 maggio [3] AA.VV. Wood handbook.wood as an engineering material, Madison WI, U.S.A.Department of agriculture, Forest service, Forest Product Laboratory. (disponibile online) [4] Ceccotti A., Follesa M., Lauriola M.P. Le strutture di legno in zona sismica. CLUT. Torino [5] Spinelli. Dispensa del corso di Progetto e riabilitazione delle strutture II. Università degli studi di Firenze [6] Fragiacomo M. Appunti del Seminario sul tema Evoluzione delle tecniche costruttive nell ingegneria del legno Università degli Studi di Sassari [7] Gubana A., Collegamenti incollati. Presentazione del documento CNR-DT 206/2007 Brescia, 30 maggio [8] Marini A.,- Regole progettuali per strutture in legno Norme Tecniche 2008 Desidero ringraziare l ing. Alessandra Marini il prezioso contributo alla raccolta e alla preparazione del materiale