strutture in legno: progetto e verifica alla luce dll delle recenti normative acuradi: ing.ernesto Grande

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1 Università degli Studi di Cassino Progettazione Sostenibile di Strutture strutture in legno: progetto e verifica alla luce dll delle recenti normative acuradi: ing.ernesto Grande e.grande@unicas.it it/ernesto

2 Norme Tecniche: Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni D.M.08 CNR DT 206/2007 Istruzioni per la Progettazione, l Esecuzione lesecuzioneeded il Controllo delle Strutture di Legno Specifico e dettagliato per le strutture in legno Capitoli 4.4 e 7.7 : carente per i collegamenti

3 Elementi in legno strutturale (legno massiccio) assemblati con mezzi di unione meccanici a gambo cilindrico Verifiche: SLE deformabilità SLU resistenza e stabilità

4 Per entrambe le verifiche è necessario definire i carichi (valori caratteristici e di progetto) e le loro combinazioni.

5 Per entrambe le verifiche è necessario definire i carichi (valori caratteristici e di progetto) e le loro combinazioni. SLE

6 Per entrambe le verifiche è necessario definire i carichi (valori caratteristici e di progetto) e le loro combinazioni.

7 Sovraccarichi variabili Es. Solaio edificio ad uso residenziale: Q k =2.00 kn/mq Es. Copertura non praticabile: Q k =0.50 kn/mq oppure la neve

8 Esempio: solaio in legno per civile abitazione (Di Pasquale et al. Le Monnier)

9 Esempio 1: solaio in legno per civile abitazione pavimento in parquet sottofondo di allettamento massetto retinato assito travicelli trave principale ANALISI DEI CARICHI (per 1 mq di solaio) Pavimento in parquet: 0.25 kn/mq Sottofondo e massetto: 0.05x1x1x24= 1.20 kn/mq Assito: 0.025x1x1x6= 025x1x1x6= 015kN/mq 0.15 Travicelli (i=0.42 m): 0.09x0.12x1x6/0.42= 0.15 kn/mq Travi (i=1.90 m): 0.20x0.30x1x6/1.90= 0.19 kn/mq TOTALE CARICHI FISSI G k : 1.94 kn/mq SOVRACCARICHI VARIABILI Q k : 2.00 kn/mq

10 Esempio 1: solaio in legno per civile abitazione G k = 1.94 kn/mq Q k =2.00 kn/mq Combinazioni SLU: γ g G k +γ q Q k = = kn/mq SLE: Rara: G k +Q k = = 3.94 kn/mq Quasi permanente: G k + Ψ 2 Q k = = 2.54 kn/mq Frequente: G k + Ψ 1 Q k = = 2.94 kn/mq

11 Verifiche allo S.L.E. deformazione istantanea deformazione a lungo termine Combinazioneione rara Valori medi dei moduli elastici Combinazioneione quasi asiperm. Valori medi dei moduli elastici ridotti di: 1/(1+K def )

12 Verifiche allo S.L.E. Determinazione di K def Le strutture (o parti di esse) devono essere assegnate ad una delle 3 classi di servizio elencate nella Tab. 44II 4.4.II.

13 Verifiche allo S.L.E. Deformazione iniziale (istantanea) u 1,in : deformazione iniziale del carico permanente u 2,in : df deformazione inizialei i dl del sovraccarico variabile ibil Deformazione finale oppure:

14 Verifiche allo S.L.E. Limitazioni:

15 Verifiche allo S.L.E. Esempio 2: Valutare la freccia massima (iniziale e finale) della trave in legno 12x20 cm riportata in figura. L=2.50 m carichi: G k = 5 kn/m Q k =4 kn/m Materiale: Altre conifere Categoria S2 Classe serv. 1 K def =0.60 Altre conifere E 0,m =11400 MPa

16

17 Resistenza stabilità Proprietà dei materiali: valori caratteristici e medi Tipo di legno Classe di resistenza direzione rispetto alla fibratura: 0 parallela alla fibratura 90 ortogonale alla fibratura Provenienza legno

18 Resistenza stabilità Proprietà dei materiali: valori di progetto

19 Resistenza stabilità Proprietà dei materiali: valori di progetto Peso proprio Gk Sovr. Variabili Q k Neve Q k vento Q k

20 Resistenza stabilità Proprietà dei materiali: valori di progetto

21 Resistenza stabilità Proprietà dei materiali: valori di progetto (si sceglie quello dell azione a meno durata)

22 Resistenza stabilità Proprietà dei materiali: valori di progetto Inoltre:

23 Esempio 3: Determinare i valori di progetto della resistenza a flessione, trazione, compressione e taglio per i seguenti casi: a) Abete nord S1 classe di servizio 1; elemento 100x250 mm soggetto a solo peso proprio b) Abete nord S1 classe di servizio 1; elemento 100x250 mm soggetto a peso proprio e a sovraccarico variabile (cat. A) c) Abete nord S1 classe di servizio 1; elemento 100x250 mm soggetto a peso proprio e carico da neve d) Abete nord S1 classe di servizio 1; elemento 100x100 mm soggetto al solo peso proprio. 40 [MPa] a b c d 0 fmk ft0k ft90k fc0k fc90k fvk

24 VERIFICHE DI RESISTENZA TRAZIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA

25 VERIFICHE DI RESISTENZA Esempio 4: si progetti un tirante in legno a sezione quadrata soggetto ad un carico permanete di progetto N d =130 kn m Materiale: Abete/centro sud Categoria S3 Classe di durata carico: permanente Classe diservizio 1 Coefficiente disicurezza sui materiali f t,0,k =13 MPa K mod =0.60 γ m =1.5

26 VERIFICHE DI RESISTENZA Esempio 4: si progetti un tirante in legno a sezione quadrata soggetto ad un carico permanete di progetto N d =130 kn.

27 VERIFICHE DI RESISTENZA Esempio 4: si progetti un tirante in legno a sezione quadrata soggetto ad un carico permanete di progetto N d =130 kn.

28 VERIFICHE DI RESISTENZA COMPRESSIONE ORTOGONALE ALLA FIBRATURA

29 VERIFICHE DI RESISTENZA Esempio 5: verificare il dormiente in figura su cui insiste una trave in legno di base 40 cm che trasmette una forza dovuta ai carichi permanenti pari a F d =50 kn. 40cm 20cm 40cm 60cm Dati: Abete centro/sudclasse S1 Durata carico permenente Classe di servizio 1

30 VERIFICHE DI RESISTENZA Esempio 5: verificare il dormiente in figura su cui insiste una trave in legno di base 40 cm che trasmette una forza dovuta ai carichi permanenti pari a Fd=50 kn. Materiale: Abete/centro sud Categoria S1 Classe di durata carico: permanente Classe diservizio 1 f c,90,k =2.1 MPa K mod =0.60 Coefficiente disicurezza sui materiali γ m =1.5

31 VERIFICHE DI RESISTENZA COMPRESSIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA

32 VERIFICHE DI RESISTENZA Esempio 6: verificare il puntello rompitratta (14x14cm) soggetto ad un carico concentrato pari a Nd=72 kn previsto per la durata di due settimane. 05m 0.5m Dati: Abete centro/sudclasse S3 Durata carico media Classe di servizio 2

33 VERIFICHE DI RESISTENZA Esempio 6: verificare il puntello rompitratta (14x14cm) soggetto ad un carico concentrato pari a N d =72 kn previsto per la durata di due settimane.

34 VERIFICHE DI RESISTENZA Esempio 6: verificare il puntello rompitratta (14x14cm) soggetto ad un carico concentrato pari a N d =72 kn previsto per la durata di due settimane.

35 VERIFICHE DI STABILITA COMPRESSIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA stabilità λ: snellezza dell elemento l eff /ρ

36 VERIFICHE DI RESISTENZA FLESSIONE SEMPLICE

37 VERIFICHE DI RESISTENZA TAGLIO

38 VERIFICHE DI RESISTENZA Esempio 7: verificare a flessione e a taglio la trave in legno 12x20 cm riportata in figura soggetta ad un carico distribuito permanente (compreso il peso proprio) pari a 9.0 kn/m. Si verifichi inoltre se è necessario tenere conto dei fenomeni di instabilità flesso torsionale. dati Altre conifere Categoria S2 Classe serv. 1 Durata carico: permanente L=2.50 m

39 VERIFICHE DI STABILITA FLESSIONE SEMPLICE Stabilità elementi inflessi: non governante!

40 VERIFICHE DI STABILITA FLESSIONE SEMPLICE Stabilità elementi inflessi: non governante!

41 VERIFICHE DI STABILITA FLESSIONE SEMPLICE Stabilità elementi inflessi:

42 VERIFICHE DI RESISTENZA Esempio 8: verificare a flessione l arcareccio inclinato (α=27 ) di lunghezza L=2.50m, sezione 100x150mm, soggetto ad un carico uniformemente distribuito q d =2.00 kn/m. L=2.50 m dati Altre conifere Categoria S2 Classe serv. 1 Durata carico: permanente

43 VERIFICHE DI RESISTENZA PRESSO FLESSIONE SEMPLICE

44 VERIFICHE DI RESISTENZA Esempio 9: verificare a presso flessione la trave in legno 12x20 cm riportata in figura soggetta ad un carico distribuito permanente (compreso il peso proprio) pari a 5.12 kn/m e uno sforzo normale pari a 30 kn. Si verifichi inoltre se è necessario tenere conto dei fenomeni di instabilità. dati Abete/centro sud Categoria S2 Classe serv. 1 Durata carico: permanente L=2.50 m

45 VERIFICHE DI STABILITA PRESSO FLESSIONE SEMPLICE

46 VERIFICHE DI STABILITA compressione

47 VERIFICHE DI RESISTENZA Esempio 10: verificare il puntello rompitratta (14x14cm) soggetto ad un carico concentrato pari a Nd=72 kn previsto per la durata di due settimane. 20m 2.0m Dati: Abete centro/sudclasse S3 Durata carico media Classe di servizio 2

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