UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II FACOLTÀ DI INGEGNERIA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTTURALE CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CIVILE PER LO SVILUPPO SOSTENIBILE TESI SU ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE SUL COMPORTAMENTO DI SISTEMI DI CONNESSIONE A GAMBO CILINDRICO PER LEGNO LAMELLARE RELATORE: Prof. Ing. Gaetano Manfredi CORRELATORI: Ing. Andrea Prota Ing. Guglielmo Saggese Tozzi ANNO ACCADEMICO 2006/2007 CANDIDATO: Antonio Simone Matr. 437 / 129

2 Articolazione del lavoro Stato dell arte Quadro normativo Prove sperimentali Considerazioni conclusive

3 Il legno lamellare La produzione Scelta del legname e segatura del tondame Essiccazione e controllo qualità ed umidità Giunzioni di testa e incollaggio Composizione delle travi e finitura I vantaggi Rispetto dell ambiente Aspetto estetico rilevante Rapidità di posa in opera Realizzazione di grandi strutture

4 Le unioni Unioni tradizionali Unioni meccaniche Connettori metallici a gambo cilindrico Connettori metallici di superficie

5 I connettori metallici a gambo cilindrico Chiodi Spinotti Bulloni Viti

6 Il quadro normativo A livello europeo Altri documenti nazionali pren 1995 DIN 1052 (Germania) Eurocodice Regles C.B. 71 (Francia) In Italia N.I.Co.Le. OPCM /03/03 D.M. 14/09/05 CNR-DT 206/2006 SIA 265 (Svizzera)

7 Vite TECFI TT 02 Impronta TORX Alesatore Filetto speciale DIAMETRI [mm] LUNGHEZZE [mm]

8 Programma di prove sperimentali Prove di estrazione In totale 60 prove Prove a taglio In totale 18 prove PROVE DI ESTRAZIONE PARALLELA ORTOGONALE d = 6 mm i = 8d = 48 mm 5 5 i = 20d = 120 mm 5 5 d = 8 mm i = 8d = 64 mm 5 5 i = 20d = 160 mm 5 5 d = 10 mm i = 8d = 80 mm 5 5 i = 20d = 200 mm 5 5 PROVE A TAGLIO PARALLELA ORTOGONALE d = 6 mm t 2 = 10d = 60 mm 3 3 d = 8 mm t 2 = 10d = 80 mm 3 3 d = 10 mm t 2 = 10d = 100 mm 3 3

9 Setup della prova Prove di estrazione Modalità di applicazione del carico F MAX T MAX 90±30 secondi Norma UNI EN 1382:2002 Schema del setup

10 Risultati delle prove di estrazione DENOMINAZIONE CAMPIONE F max T (Fmax) S (Fmax) F medio _ [KN] [s] [mm] [KN] y Deviazione Standard S y Valore Caratteristico m k [KN] Norma UNI EN 14358:2007 y = ln m E 06 ORT ,06 100,00 1,57 E 06 ORT ,28 87,60 0,56 E 06 ORT ,38 79,30 1,49 E 06 ORT ,79 89,40 0,92 E 06 ORT ,19 89,00 1,27 E 06 PAR ,36 62,00 0,35 E 06 PAR ,49 80,80 0,24 E 06 PAR ,78 73,80 0,46 E 06 PAR ,85 68,40 0,08 5,54 1,71 0,07 4,70 4,00 1,38 0,10 3,11 1 y = n S m y k = n i= 1 = exp ln 1 n 1 m i n ( ln mi y) i= 1 ( y k S ) s y 2 E 06 PAR ,53 66,80 0,27 Numero di campioni della prova Fattore Forza [KN 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 d = 6 mm 2,0 8 d 1,0 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Spostamento [mm] Forza [KN 4,5 4,0 d = 6 mm 3,5 8 d 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Spostamento [mm] n k s 3 3,15 5 2, , , , , , ,71 1,65

11 Modalità di rottura

12 7 Confronti Forza [KN E 06 ORT 48-1 E 06 ORT 48-2 E 06 ORT 48-3 E 06 ORT 48-4 E 06 ORT 48-5 E 06 PAR 48-1 E 06 PAR 48-2 E 06 PAR 48-3 E 06 PAR 48-4 E 06 PAR Spostamento [mm]

13 Confronti d = 6 mm 14 8 d e 20 d 12 Forza [KN Spostamento [mm]

14 Prove a taglio Setup della prova Modalità di applicazione del carico F MAX / F MAX est 300 ± 120 secondi Norma UNI EN 383:2007

15 Risultati prove a taglio Norma UNI EN 14358:2007 DENOMINAZIONE CAMPIONE F max T (Fmax) S (Fmax) F medio _ [KN] [s] [mm] [KN] T 10 ORT ,93 472,20 20,02 T 10 ORT ,21 485,80 23,54 T 10 ORT ,31 541,40 26,11 T 10 PAR ,95 515,33 20,51 T 10 PAR ,31 358,98 10,64 T 10 PAR ,97 373,41 9,66 y Deviazione Standard S y Valore Caratteristico m k [KN] 6,15 1,82 0,03 5,54 5,41 1,69 0,09 4,00 y = ln m 1 y = n S m y k = n i= 1 = exp ln 1 n 1 m i n ( ln mi y) i= 1 ( y k S ) Numero di campioni della prova s y 2 Fattore Forza [KN] 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 Spostamento [mm] 10d F Y X Forza [KN] 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 Spostamento [mm] 10d F Y X n k s 3 3,15 5 2, , , , , , ,71 1,65

16 Modalità di rottura Rifollamento del legno t 2 = 6d t 2 = 10d

17 Confronti 3,0 2,5 2,0 Forza [KN] 1,5 1,0 0,5 0,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 Spostamento [mm]

18 Confronti 7,0 6,0 5,0 Forza [KN] 4,0 3,0 F 2,0 10d X 1,0 Y 0,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 Spostamento [mm]

19 Conclusioni La determinazione della resistenza delle connessioni è un aspetto fondamentale ai fini del progetto e della verifica di strutture in legno Le prove di estrazione condotte hanno confermato la dipendenza della resistenza dalla direzione della vite rispetto a quella delle fibre (ortogonale vs. parallela). I valori ottenuti sono soddisfacenti in confronto a quelli ottenuti con simili viti su legni della stessa massa volumica d Ort. vs. Par. d 20d vs. 8d d Parallela Ortogonale ,42% 30,78% 31,34% 23,59% 29,66% 33,05% ,60% 187,48% 81,64% 93,03% 40,34% 36,77% 8 vs 6 10 vs 6 8d 23,71% 8d 62,48% 20d 14,98% 20d 8,67% 8d 187,05% 8d 168,87% 20d 36,56% 20d 38,93%

20 Conclusioni Le prove a taglio hanno evidenziato una buona duttilità della connessione con viti. Si è anche evidenziata una transizione tra diversi meccanismi di crisi all aumentare della profondità di infissione e del diametro della vite Il valore minimo della profondità di infissione della punta della vite previsto dal documento CNR-DT 206/2006 pari a 6d si è mostrato essere deficitario nei confronti degli spostamenti orizzontali registrati durante la prova per effetto dell avvenuta estrazione della punta della vite dall elemento ligneo, tale aspetto potrebbe essere approfondito in una successiva sperimentazione d Ort. vs. Par. d Parallela Ortogonale 6 12,08% 8 28,63% 10 13,71% 8 vs 6 43,99% 65,25% 10 vs 6 136,62% 140,05% 10 vs 8 64,33% 45,26%

21 Grazie per l attenzione Antonio Simone