Task 1.4 Strutture di legno

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1 1 WORKSHOP PROGETTO DPC/ReLUIS AreaTematica 2 Linea 1 Innovazioni normative e tecnologiche in ingegneria sismica Aspetti nella progettazione sismica delle nuove costruzioni prof. Paolo Zanon Facoltà di Ingegneria -

2 COMPOSIZIONE DEL GRUPPO STRUTTURE DI LEGNO Affiliazione principale Coordinatore dell unità Composizione Unità Trento Paolo Zanon Maurizio Piazza Daniele Zonta Cristiano Loss Brescia Ezio Giuriani Piero Gelfi Giovanni Metelli Marco Preti Napoli Federico II Bruno Calderoni Pietro Lenza Costantino Giubileo Gaetana Pacella Udine Alessandra Gubana Manuela Buttazzi Fabio Zorzini Trieste Natalino Gattesco Fausto Benussi Rita Franceschinis Isaia Clemente Sassari Massimo Fragiacomo Barbara De Nicolo

3 OBIETTIVO L obiettivo del progetto consiste nella definizione dei principi e delle regole per la progettazione di nuovi edifici di legno in zona sismica. Il lavoro dovrà concludersi con la redazione di linee guida per il calcolo con riferimento ad alcuni casi studio. Il calcolo delle strutture di legno Strutture a pannelli xlam Strutture a pannelli di tavole chiodate Strutture a pannelli portanti intelaiati Strutture a telaio Modellazione numerica strutture a pannelli di legno

4 ASPETTI GENERALI DELLE STRUTTURE DI LEGNO Caratterizzazione dei materiali in fase di progettazione e loro accettazione in cantiere

5 ASPETTI GENERALI DELLE STRUTTURE DI LEGNO Caratterizzazione dei materiali in fase di progettazione e loro accettazione in cantiere

6 ASPETTI GENERALI DELLE STRUTTURE DI LEGNO Caratterizzazione dei materiali in fase di progettazione e loro accettazione in cantiere

7 ASPETTI GENERALI DELLE STRUTTURE DI LEGNO Caratterizzazione dei materiali in fase di progettazione e loro accettazione in cantiere

8 ASPETTI GENERALI DELLE STRUTTURE DI LEGNO Caratterizzazione dei materiali in fase di progettazione e loro accettazione in cantiere

9 ASPETTI GENERALI DELLE STRUTTURE DI LEGNO Caratterizzazione dei materiali in fase di progettazione e loro accettazione in cantiere

10 IL CALCOLO DELLE STRUTTURE DI LEGNO Il calcolo strutturale delle costruzioni ad uso abitativo richiede: La scelta del sistema costruttivo in relazione alla capacità dissipativa richiesta La scelta dei collegamenti e delle loro caratteristiche di resistenza e duttilità L adozione di un modello di calcolo pertinente in grado di simulare le caratteristiche dei collegamenti

11 STRUTTURE A PANNELLI XLAM Si tratta di strutture realizzate con pannelli di legno massiccio a strati incollati incrociati

12 AT-2 Innovazioni normative e tecnologiche in ingegneria sismica STRUTTURE A PANNELLI XLAM I collegamenti giocano un ruolo determinante

13 STRUTTURE A PANNELLI XLAM L unità di Brescia coordinata dal prof Ezio Giuriani si è occupata di prove sperimentali su elementi XLAM con sollecitazione prevalente a flessione e sollecitazione prevalente taglio

14 STRUTTURE A PANNELLI XLAM L unità di Brescia si è occupata inoltre di prove sperimentali su collegamenti chiodati e su collegamenti hold-down F Ø1.8 SDB panel F Holddown (20 nails) nails φ 4x60/2cm Bolt φ16 nails 2.8/3.1x80 / 5cm timber element GL24h timber element GL24h F steel plate 100x310x8 bolt 5.8 F

15 STRUTTURE A PANNELLI CHIODATI Si tratta di strutture realizzate con pannelli di legno massiccio a strati chiodati incrociati

16 STRUTTURE A PANNELLI CHIODATI I collegamenti sono analoghi a quelli delle strutture in XLAM

17 STRUTTURE A PANNELLI CHIODATI Il comportamento dei pannelli chidati studiato dall unità di Napoli resp. Bruno Calderoni - riguarda il comportamento fuori del piano medio

18 STRUTTURE A PANNELLI CHIODATI Il comportamento dei pannelli chiodati studiato dall unità di Napoli riguarderà anche il comportamento fuori del piano medio

19 STRUTTURE A PANNELLI PORTANTI INTELAIATI Si tratta di strutture con pannelli portanti composti da montanti e traversi controventati con pannelli a base di legno

20 STRUTTURE A PANNELLI PORTANTI INTELAIATI I collegamenti devono garantire la trasmissione delle sollecitazioni dagli elementi portanti all interno del pannello e le strutture portanti

21 STRUTTURE A PANNELLI PORTANTI INTELAIATI L Unità di ricerca di Udine coordinata dall prof.ssa Alessandra Gubana si è dedicata allo studio di prove sperimentali su pannelli intelaiati

22 STRUTTURE A PANNELLI PORTANTI INTELAIATI I collegamenti devono garantire la trasmissione delle sollecitazioni dagli elementi portanti all interno del pannello e le strutture portanti

23 STRUTTURE A TELAIO Si tratta di strutture con pannelli portanti composti da montanti e traversi controventati con pannelli a base di legno

24 STRUTTURE A TELAIO I collegamenti sono di tipo tradizionale generalmente con elementi a gambo cilindrico

25 STRUTTURE A TELAIO L Unità di ricerca di Trieste Responsabile Natalino Gattesco - si è dedicata allo studio di prove sperimentali su pannelli di tamponamento in particolare: - Dalla sperimentazione si vuole comprendere l efficacia di diverse tipologie di diaframmi in legno utilizzati per controventare le strutture in legno formate con struttura a telaio - Studiare l effetto della presenza nei diaframmi di controvento di aperture - Sviluppare modelli strutturali capaci di simulare correttamente l effettivo comportamento strutturale riscontrato nelle indagini sperimentali in scala reale - Eseguire una campagna di simulazioni numeriche per verificare ed eventualmente modificare le relazioni analitiche presenti nelle norme

26 STRUTTURE A TELAIO Apparato di prova messo a punto presso il laboratorio di Trieste

27 STRUTTURE A TELAIO Campioni con tavole diagonali (due tavolati incrociati, un solo tavolato)

28 STRUTTURE A TELAIO Primi risultati sperimentali Doppio tavolato diagonale incrociato Singolo tavolato diagonale

29 MODELLAZIONE NUMERICA DI STRUTTURE A PANNELLI Il problema della modellazione del comportamento ciclico dei collegamenti rappresenta la fase iniziale del lavoro svolto dall unità di Sassari della quale è responsabile il prof. Massimo Fragiacomo. Il modello proposto per le squadrette è qui rappresentato

30 MODELLAZIONE NUMERICA DI STRUTTURE A PANNELLI Il modello proposto per i collegamenti hold-down è qui rappresentato

31 MODELLAZIONE NUMERICA DI STRUTTURE A PANNELLI Il modello subisce una calibrazione con le prove sperimentali

32 MODELLAZIONE NUMERICA DI STRUTTURE A PANNELLI È stata simulata una prova sperimentale in scala reale realizzata su pannelli parete dimostrando la buon comportamento del modello utilizzato non solo in termini di relazione carico-spostamento ma anche in termini di dissipazione di energia Lateral force [kn] Deflection [mm] Energy [Nmm] X-Lam wall test Numerical cycles Experimental cycles DIssipated energy Numerical Experimental Time [s]

33 CONTINUAZIONE DELL ATTIVITÀ Per ogni tipo strutturale si procederà alla definizione di una serie di casi studio, per i quali si evidenzieranno i problemi specifici derivanti dalla necessità di garantire una adeguata risposta sismica. Dove possibile, i casi studio dovrebbero essere edifici realistici sui quali siano disponibili prove statiche o dinamiche sui componenti o sull intera struttura. Per ogni specifico caso, si definiranno le logiche di valutazione delle caratteristiche di resistenza e deformabilità degli elementi, le caratteristiche appropriate per la definizione di parametri utili alla definizione della risposta sismica (smorzamento, capacità dissipative, forma della struttura) anche in relazione al metodo di analisi strutturale.

34 OBIETTIVI Individuazione delle principali caratteristiche meccaniche degli elementi strutturali lignei utilizzati nei sistemi costruttivi italiani a destinazione d uso residenziale. Valutazione del comportamento dissipativo e della duttilità per le diverse tipologie strutturali lignee attraverso prove statiche e dinamiche. Calibrazione e validazione dei modelli numerici per lo studio della risposta dinamica non-lineare dei componenti lignei e/o dell intera struttura. Definizione delle regole di calcolo e di verifica della struttura, con particolare riferimento al metodo di analisi strutturale più affidabile. Il prodotto finale sarà delle linee guida per il dimensionamento sismico di nuove costruzioni di legno