EVOLUZIONE DEI SISTEMI DI GIUNZIONE

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1 EVOLUZIONE DEI SISTEMI DI GIUNZIONE Relatore: Relatore: Indice Classificazione dei sistemi di giunzione Tipologie di giunzioni ricorrenti per le coperture Giunzioni tipiche sulle coperture in legno Analisi dei vari sistemi di giunzione sia a vista che a scomparsa

2 Classificazione dei sistemi di giunzione Nodi di carpenteria 28 Giunzioni meccaniche di tipo moderno connettori metallici a gambo cilindrico connettori metallici di superficie

3 CHIODI Resistenza minima a trazione del filo di acciaio pari a 600 N/mmq (par. 6.1 DIN 1052) Due categorie: chiodi lisci (bassa resistenza ad estrazione) e chiodi ad aderenza migliorata (ring o elica) Infissi a martello o con chiodatrici automatiche Poco utilizzati per giunzioni legno-legno Molto utilizzati per fissare tavolati e pannelli Molto utilizzati per fissare piastre metalliche Profondità minima di infissione 8d per gambo liscio e 6d per aderenza migliorata TIPICI IMPIEGHI PER CHIODI Angolare di trazione Staffa a scomparsa in alluminio Scarpa in acciaio ad ali esterne

4 BULLONI La normativa DIN 601 definisce la geometria esatta del bullone e le classi di acciaio Va infisso in fori con diametro foro = diametro bullone + 1 mm Fornibili anche in classe acciaio 8.8 zincato a caldo Si utilizza in genere per giunzioni a taglio acciaio-legno Utile per garantire anche una forza di trazione Preferire sempre + elementi di piccolo diametro rispetto a pochi elementi di diametro + grosso APPLICAZIONI RELATIVE AI BULLONI E RICERCA

5 SPINOTTI LISCI Le normative vigenti forniscono le classi di acciaio richieste Elemento con testa svasata, rettificati e zincati a caldo Va infisso in fori con diametro foro = diametro spinotto Per giunzioni legno legno bisogna prevedere sistemi aggiuntivi che evitino l apertura del giunto Distanze minime da rispettare Preferire sempre + elementi di piccolo diametro rispetto a pochi elementi di diametro + grosso APPLICAZIONI RELATIVE AGLI SPINOTTI E RICERCA

6 SPINOTTI AUTOFORANTI Torx Filetto sottotesta Corpo Dal punto di vista del calcolo è uno spinotto a tutti gli effetti Fora contemporaneamente legno e acciaio (Fe360/S235/St37): Ø7: 1 piastra da 10 mm o 3 piastre da 5 mm Ø5: Fuori produzione Posa in opera con avvitatore con più di 1500 rpm Buoni valori di resistenza con almeno 2 lame Posa in opera rapida Punta autoforante Utilizzo con piastre non forate APPLICAZIONI RELATIVE AGLI SPINOTTI AUTOFORANTI E RICERCA

7 DIMENSIONAMENTO Tabelle di dimensionamento spinotti autoforanti Es.diam. 7 mm secondo la DIN 1052/1988 Giunto a taglio: FORZA PERPENDICOLARE L ALLA FIBRA F Giunto a momento: FORZA PARALLELA // ALLA FIBRA F Giunto con bulloni resistente a momento collegamento legno - acciaio Si consideri la trave portante in legno lamellare giuntata in mezzeria e sollecitata da un momento Md = 12 knm e da un taglio Td = 6 kn Caratteristiche geometriche: Trave sez. mm 200 x 400 Doppia piastra in acciaio da carpenteria spessore mm 12 Caratteristiche del materiale: Legno lamellare GL24k ρ =380 kg/m3 Classe di servizio : 1 kdef = 0,6 Classe di durata del carico : media durata kmod = 0,8 Bulloni classe 5.6 f u,k = 500 N/mm2

8 Geometria del collegamento: Md = 12 knm Particolari progettuali: Fori nella piastra acciaio = d+1 mm Fori nel legno = d +1 Larghezza fresata = s + 1 mm Nd = Md/b = 40 kn Collegamento legno acciaio, con piastre esterne (2 PIANI DI TAGLIO) Si considera il momento sollecitante come una coppia di forze Nd = 40 kn agente parallelamente alle fibre lungo l allineamento degli spinotti La forza di taglio Td si considera assorbita dai tre bulloni verticali centrali Resistenza a rifollamento: f 2 ( 0,01d ) = 0.082(1 0,01x12)380 27,42N h, 0, k = ρk = / 0 mm Momento caratteristico di snervamento: 3 3 M y Rk = ς b fu k d / 6 = 0,66x500x12 / Nmm,, = La resistenza caratteristica per ogni piano di taglio Valore minimo caratteristico R k = N Valore di progetto R d = k mod x R k /γ m = 0,8 X 12922/1,5 = 6891 kn Agendo ogni spinotto su due piani di taglio Resistenza per ogni connettore R con,d = 2 x R d = 13,78 kn

9 Verifica collegamento Il collegamento è realizzato con 5 spinotti, su cui la forza agisce parallelamente alle fibre, pertanto il numero efficace di spinotti è: n ef = n a 13d 0,9 4 1 = 5 0, = 3,65 13x12 a1 d n spaziatura tra gli spinotti diametro dello spinotto numero di spinotti nella fila La resistenza del collegamento è: R = n eff x R con,d = 3,65 x 13,78 = kn > N d = 40 kn Per la verifica dei connettori sollecitati dal taglio Td si ripetono i passi dell esempio precedente Giunzioni tipiche tra elementi lignei sulle coperture

10 Il più semplice e classico schema di posa è quello delle travi secondarie appoggiate sopra le travi primarie Smussando la trave di colmo si crea però un piano inclinato lungo il quale il travetto appoggiato tende a scivolare Esempio: Travetto sezione cm 12 x 16 Interasse travetti m 0,66 Lunghezza travetto m 4,00 Carico complessivo 270 dan/mq V = carico x interasse x lunghezza/2 = 356,4 dan Vn = V cos 17 = 340,8 dan Vp = V sen 17 = 104 dan Aumentando l inclinazione del tetto la componente di scivolamento Vp aumenta La componente di scivolamento deve essere contrastata dalla vite di fissaggio opportunamente dimensionata Smussando il trave di colmo si ha: 1) Creazione di un piano inclinato di scivolamento 2) Riduzione della sezione resistente della trave principale Soluzione: Sagomare travetto con tappa di appoggio

11 Sempre più spesso si utilizza lo schema costruttivo che prevede il fissaggio dei travetti con l estradosso allineato all estradosso della trave Per esigenze estetiche Per recuperare spazio IL TENONE Posizionamento facile dell elemento Trasmissione limitata di forze di taglio Sfilamento della giunzione Laborioso da fare manualmente

12 LA CODA DI RONDINE Ottimo sistema per il montaggio Ottima finitura delle giunzione Resistenze a taglio ridotte Riduzione sezione trave principale Resistenza al fuoco limitata Giunto con comportamento fragile Laborioso da fare con sistemi manuali VANTAGGI: Estrema rapidità e facilità di posa in opera SVANTAGGI: Resistenza al fuoco bassa (circa R20) Modalità di rottura fragile

13 TASCA Ottimo sistema per il montaggio Resistenza limitata dalla compressione perpendicolare alla fibra del legno Riduzione sezione trave principale Resistenza al fuoco limitata Laborioso da fare con sistemi manuali Per poter eseguire tale giunzione sono disponibili varie tipologie di connessioni

14 SISTEMA GIGANTI (PERMETTE ANCHE LO SMONTAGGIO) SISTEMA HVP (MONTAGGIO ANCHE A VISTA)

15 Collegamento trave primaria-secondaria Con connettori doppio e tutto filetto Modalità di funzionamento Assemblaggio legno-legno: i connettori sono sollecitati da forze assiali

16 Perché non ottengo gli stessi risultati con una normale vite da legno? VITE NORMALE SISTEMA DOPPIO FILETTO

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18 STAFFE A SCOMPARSA applicazione legno legno Applicazione legno - cemento Giunzione spinottata legno alluminio a due piani di taglio Giunzione chiodata alluminio legno ad un piano di taglio Vecchie tabelle alle tensioni ammissibili

19 Ricerca presso l Università di Trento Prove preliminari (sulla staffa con eccentricità pari a 82 mm, 32 mm e 0) Prove a flessione a quattro punti su travetti 140 x 200 con luce 1 m, 3 m e 5 m.

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21 Viti autoforanti per legno d1 [mm] diametro ext filetto d2 [mm] diametro nocciolo 4 5,4 6,4 7 ds [mm] diametro gambo 4,3 5,85 7,05 8 du [mm] diametro testa 11, dk [mm] diametro rondella TX [mm] misura inserto LR [mm] lungh. fresa Acciaio F u,k = 1000MPa Formule riportate nelle normative (teoria di Johansen più contributo dell effetto cavo)

22 Nelle formule presenti in normativa compare un termine (F ax ) non presente nella teoria di Johansen tot,b tot,c ax,b ax,c Applicazione vite senza rondella (SR) Applicazione vite con rondella (CR)

23 IL SUPPORTO ALLA PROGETTAZIONE: Software di calcolo TIPOLOGIE DI GIUNZIONI CON SOLE VITI A TAGLIO

24 APPLICAZIONI Fissaggio di arcarecci su orditura principale Chiusura di giunzioni i nodi di carpenteria possono esssere utilizzati solamente quando possono garantire una sufficiente dissipazione energetica, senza presentare rischi di rottura fragile per taglio o per trazione ortogonale alla fibratura e con la presenza di dispositivi atti ad evitarne la sconnessione ordinanza sismica OPCM 3431 agg.3/5/2005) GIUNZIONI PARETE-PARETE E SOLAIO PARETE

25 GIUNZIONE DIAGONALE ARCARECCIO DATI: Pendenza falda: 30% = 16,7 Travetti: lamellare GL24h Sezione: 12 x 16 cm Luce in pianta: 3,5 m Interasse: 80 cm Carichi: peso proprio = 1 KN/mq 1 x 0,8 = 0,8 KN/m neve = 3 KN/mq 3 x 0,8 = 2,4 KN/m Combinazione di carico SLU: F d = ɣ G G k + ɣ Q Q neve = 1,4 x 0,8 + 1,5 x 2,4 = 4,77 KN/m F d = 4,77 x 3,5/2 = 8,35 KN α F d Angolo forza-fibra: α = ,7 =106,7 GL 24h ρ = 380 Kg/mc t 1 = 60 mm VITE Ø8 t 2MIN = 64 mm L MIN= t 1 + t 2MIN = 124 mm VITE Ø10 t 2MIN = 80 mm L MIN= t 1 + t 2MIN = 140 mm

26 VITE Ø8 VITE Ø10 d ef = 1,1 d nocciolo Modalità di rottura : formazione di cerniera plastica R Vd = R Vk x K mod VITE Ø8 R Vd = 3,707 x 0,9 = 2,22 KN 1,5 N viti : F d = 8,35 = 3,76 4 viti Ø8 R Vd 2,22 VITE Ø10 R Vd = 4,65 x 0,9 = 2,79 KN 1,5 N viti : F d = 8,35 = 2,99 3 viti Ø10 R Vd 2,79

27 VITE Ø10 a 1 49 a 2 40 a 3,f 80 a 3,c 67 a 4,f 30 a 4,c 30 L vite = spessore travetto + L filetto = = 200 mm

28 Giunzione arcareccio su trave rompitratta con taglio in pendenza Smussando la trave rompitratta si crea un piano inclinato lungo il quale il travetto appoggiato tende a scivolare 36 F d F p F n 16 DATI: Pendenza falda: 40% = 21,8 Travetti: lamellare GL24h Sezione: 12 x 16 cm Luce: 5 m Interasse: 66 cm Combinazione di carico SLU: F d = 6 KN/m 20 F n = F d cos 21,8 = 5,57 KN F p = F d sen 21,8 = 2,23 KN La componente di scivolamento deve essere contrastata dalla vite di fissaggio opportunamente dimensionata Angolo forza-fibra: α = 0 GL 24h ρ = 380 Kg/mc t 1 = 160 mm VITE Ø8 F p t 1 16 VITE Ø10 36 t 2 21,8 20

29 R Vd = R Vk x K mod\ ɣ m VITE Ø8 R Vd = 4,13 x 0,9 = 2,47 KN 1,5 N viti : F d = 2,23 = 0,9 1 viti Ø8 R Vd 2,47 VITE Ø10 R Vd = 5,95 x 0,9 = 3,57 KN 1,5 N viti : F d = 2,23 = 0,62 1 viti Ø10 R Vd 3,57 VITE Ø a 1 56 a 2 24 a 3,f 96 a 3,c 56 a 4,f 24 a 4,c L vite = spess. travetto + L filetto = = 240 mm

30 GRAZIE PER LA CORTESE ATTENZIONE