Ing. Mauro Andreolli RICERCA E SPERIMENTAZIONE SU GIUNTI SEMIRIGIDI CON BARRE INCOLLATE PER GRANDI STRUTTURE IN LEGNO LAMELLARE

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1 RICERCA E SPERIMENTAZIONE SU GIUNTI SEMIRIGIDI CON BARRE INCOLLATE PER GRANDI STRUTTURE IN LEGNO LAMELLARE con il patrocinio di: Ing. Mauro Andreolli La progettazione di edifici di grandi dimensioni per uso industriale e commerciale con elementi prefabbricati in legno lamellare: prescrizioni, controlli ed esperienze Forum della Tecnica delle Costruzioni 2011

2 SISTEMI COSTRUTTIVI PER EDIFICI IN LEGNO COSTRUZIONI A SETTI PORTANTI PARETI INTELAIATE 2

3 SISTEMI COSTRUTTIVI PER EDIFICI IN LEGNO COSTRUZIONI A SETTI PORTANTI PARETI XLAM 3

4 SISTEMI COSTRUTTIVI PER EDIFICI IN LEGNO COSTRUZIONI INTELAIATE MULTIPIANO EDIFICIO RESIDENZIALE e3 BERLINO, 7 PIANI,

5 SISTEMI COSTRUTTIVI PER EDIFICI IN LEGNO COSTRUZIONI MULTIPIANO SETTI PORTANTI LE PARETI ASSOLVONO SIA LA FUNZIONE PORTANTE CHE DI SEPARAZIONE DEGLI SPAZI maggior semplicità PARETI CONTROVENTANTI alto numero di connettori di piccolo diametro (duttilità) INTELAIATE PESANTI STRUTTURA PORTANTE INTELAIATA + PARETI DI TAMPONAMENTO maggior flessibilita compositiva CONTROVENTI MEDIANTE SETTI IN C.A., DIAGONALI IN ACCIAIO O LEGNO minore duttilità PARETI APPOGGIATE SUI SOLAI schiacciamento ortogonale alla fibra 5

6 SISTEMI COSTRUTTIVI PER EDIFICI IN LEGNO COSTRUZIONI MONOPIANO CON BARRE INCOLLATE PISCINA, 1989 NUOVA ZELANDA DEPOSITO SEGHERIA NOVA LEVANTE (BZ) 6

7 STRUTTURE IN LEGNO IN ZONA SISMICA DUTTILITA CONCENTRATA NEI NODI EN Le zone dissipative devono essere localizzate in corrispondenza dei nodi e delle connessioni, mentre si deve assumere per le membrature di legno un comportamento elastico. PORTALI IN LEGNO [Kangas et al., 2001] [Buchanan and Fairweather, 1992] Basso numero di giunti Giunti resistenti a momento: - perni, bulloni - barre incollate 7

8 IL GIUNTO STUDIATO MODELLO ANALITICO: Modo di rottura Resistenza Rigidezza Capacità rotazionale TEST SPERIMENTALI 8

9 POSSIBILI APPLICAZIONI PORTALI EDIFICI MULTIPIANO Nodi d angolo Giunti di base 9

10 LAVORAZIONI Realizzazione di 4 fori (diametro 20 mm, lunghezza cm) nella testa dell elemento ligneo Colatura della resina nei fori Inserimento delle barre filettate (diametro 16 mm) nei fori Inserimento della lama interna Elementi lignei con barre incollate Montaggio dei provini 10

11 ANALISI SPERIMENTALE PARAMETRI INDAGATI Studio dell influenza sulle diverse modalità di rottura dei parametri: a) spessore t f della flangia metallica (t f = 6 mm, 8 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm) b) presenza di una lama interna incollata per la trasmissione del taglio GIUNTI CON SENZA LAMA INTERNA INCOLLATA Spessori: 6 mm 8 mm 10 mm 15 mm 20 mm 6 mm 8 mm 10 mm 11

12 ANALISI SPERIMENTALE CONFIGURAZIONE A MENSOLA PROTOCOLLI DI CARICO: - Monotono - Ciclico (EN 12512) 12

13 ANALISI SPERIMENTALE: TEST MONOTONI Carico applicato in controllo di spostamento ad una velocità costante pari a 0,2mm/s (rottura raggiunta in circa 30 minuti). 13

14 ANALISI SPERIMENTALE: RISULTATI TEST MONOTONI PROVINO P6: Modo di rottura Spessore 6 mm NO lama interna Curva sperimentale vs teorica MODO DI ROTTURA 1 Snervamento completo della flangia metallica 14

15 ANALISI SPERIMENTALE: RISULTATI TEST MONOTONI PROVINO P10: Modo di rottura Spessore 10 mm NO lama interna Curva sperimentale vs teorica MODO DI ROTTURA 2 Rottura delle barre e snervamento della flangia taglio trasferito tramite le barre incollate forze di contatto garantite dal legno 15

16 ANALISI SPERIMENTALE: RISULTATI TEST MONOTONI PROVINO P20-lama: Modo di rottura Spessore 20 mm LAMA interna Curva sperimentale vs teorica MODO DI ROTTURA 3 Rottura delle barre a trazione 16

17 COLLEGAMENTI CON ELEMENTI DI ACCIAIO INCOLLATI CNR-DT 206/2007 Modalità di collasso barre incollate rottura a trazione della barra d acciaio rottura del legno all interfaccia con l adesivo rottura dell elemento ligneo a trazione rottura per spacco dell elemento ligneo Piastre metalliche incollate deve essere garantita l aderenza con la resina da evitare l uso di piastre lisce 17

18 ANALISI SPERIMENTALE: TEST CICLICI Frattura della flangia metallica (alte deformazioni in campo palstico): 18

19 ANALISI SPERIMENTALE: RISULTATI TEST CICLICI MODALITA DI ROTTURA: Tutti i provini hanno mostrato la rottura della flangia, tranne il provino P20-lama, che ha mostrato la rottura delle barre a trazione Buona dissipazione di energia MODO 1 MODO 2 MODO 3 19

20 Modello ad Elementi Finiti: ANALISI NUMERICA FT FC z NON LINEAR LINK Valutazione del fattore di struttura di un telaio mediante analisi push-over: 20

21 ANALISI NUMERICA MOMENTI FLETTENTI 5 3 DEFORMATA (50x) PUSHOVER PLATE TICKNESS: 8 mm

22 ANALISI NUMERICA MOMENTI FLETTENTI DEFORMATA (50x) 5 6 PLATE TICKNESS: 8 mm PUSHOVER

23 RISULTATI ANALISI NUMERICA: FATTORE DI STRUTTURA MODO 1 (tf = 6 mm) MODO 2 (tf = 10 mm) MODO 3 (tf = 16 mm) q ~ 4,0 q ~ 3,2 q ~ 2 CONCLUSIONI: Utilizzo di barre incollate per giunti semirigidi Proposta di un modello di calcolo che permetta di valutare le principali caratteristiche meccaniche (resistenza, rigidezza e rotazione al collasso) Progettazione della duttilità (gerarchia delle resistenze) 23

24 International Journal Papers Tomasi R., Zandonini R., Piazza M., Andreolli M., "Ductile End Connections for Glulam Beams", Structural Engineering International, v. 18, n. 3, 2008, pp Andreolli M., Piazza M., Tomasi R., Zandonini R., Ductile momentresistant steel-timber connections, Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Structures and Buildings, 2011, 164 (2), pp International Conference Papers BIBLIOGRAFIA Tomasi R., Zandonini R., Piazza M., Andreolli M., A ductile approach design of glued laminated timber structures, Third International Conference on Structural Engineering, Mechanics and Computation (SEMC 2007), September 2007, Cape Town, South Africa 24

25 GRAZIE PER L ATTENZIONE con il patrocinio di: CONTATTI: mauro.andreolli@ing.unitn.it SITI INTERNET: