2. PROPRIETA STRUTTURALI DEL LEGNO

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1 2. PROPRIETA STRUTTURALI DEL LEGNO 2.1 COMPORTAMENTO DEL LEGNO NETTO (PICCOLI PROVINI SENZA DIFETTI) PROPRIETA INTRINSECHE CORRELATE A PROVE FLESSIONE LONGITUDINALE ~50x50x350 mm M = P 2 l 2 f m = h 2 M b 6 M = P 2 l 3 1

2 MODULO ELASTICO LONGITUDINALE 3 bh J = 12 v = 2 Ma 8EJ E = Ma 8Jv 2 il tratto centrale di lunghezza a è sollecitato a momento uniforme (e taglio nullo) è quindi una porzione ideale della trave per determinare la rigidezza longitudinale delle fibre (occorre misurare la flessione del punto centrale rispetto ai punti di carico) 2

3 COMPRESSIONE LONGITUDINALE f c0 COMPRESSIONE TRASVERSALE f c90 TRAZIONE LONGITUDINALE f t0 TRAZIONE TRASVERSALE f t90 TAGLIO LONGITUDINALE f V 3

4 DIAGRAMMA σ -ε TRAZIONE: ROTTURA FRAGILE PER SFILAMENTO FIBRE COMPRESSIONE: ROTTURA DUTTILE PER INSTABILITA FIBRE f t > f c ROTTURA A COMPRESSIONE in una trave inflessa 4

5 FLESSIONE σ TEORICO σ REALE 5

6 EQUIVALENZA TRA MODELLO LINEARE ED ELASTOPLASTICO M = bh 6 2 f m ( ) M = M f c, f t 6

7 EQUILIBRIO ALLA TRASLAZIONE bhf c 1 2 ba ( f + f ) = 0 c t polo sul lembo inferiore DA CUI c ( f f ) a = 2hf + EQUILIBRIO ALLA ROTAZIONE SOSTITUENDO t c 1 2 [ 3 f ( f f )] M = bh f c 4 C t M = bh f c ba t c ( f f ) c EGUAGLIANDO A bh 2 f m m 6 c SI OTTIENE [ 3 f ( f f )] f = f 4 + c c t f < f < c m f t (DIPENDE DALLA FORMA DELLA SEZIONE) 7

8 2.2 COMPORTAMENTO DEL LEGNO STRUTTURALE RESISTENZA MINORE A CAUSA DEI DIFETTI PROVA A FLESSIONE SU DIMENSIONI D USO NODI NON PASSANO TRAZIONI, PASSANO COMPRESSIONI EFFETTI DIMENSIONALI NODI FORTI IN PICCOLE SEZIONI PICCOLI IN GRANDI SEZIONI ma scartare i difetti è più semplice negli elementi piccoli... 8

9 normative utili per individuare le prestazioni meccaniche classificazione del legno strutturale norma di prodotto per il legno massiccio strutturale a sez.rettangolare (EN 14081) norme per la classificazione a vista o a macchina (EN 518, EN 519) profili di valori caratteristici EN 338 (classi di resistenza per il legno massiccio) EN 1194 (classi di resistenza per il legno lamellare) metodi di prova EN 408 (metodi di prova) EN 384 (determinazione di valori caratteristici); norme nazionali per la determinazione dei profili caratteristici per il legname di origine italiana EN e a livello europea esiste la norma EN 1912 ( raccordo tra le norme nazionali ed i profili di resistenza in conformità alla EN 338 e EN 1194) regole di calcolo EN 1995 (Eurocodice 5) CNR DT 206 DIN in rosso le norme a cui fanno riferimento le tabelle dell'appendice C del DT 206 9

10 CLASSI DI RESISTENZA CLASSIFICAZIONE SU f m (EN 338) LEGNAME STRUTTURALE MASSICCIO ρ m ρ K 0.16 ρ m ~ S6 ~ S8 ~ S10 ABETE vecchia norma UNI 8194/84 10

11 ρ m ρ K 0.16 ρ m 11

12 relazioni tra i parametri - legno massiccio (EN 338) 12

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14 CLASSIFICAZIONE SU f m (pr EN 1194/93) GLULAM LEGNO LAMELLARE INCOLLATO PROVA INTESTATURA A DITA ς m ς K 0.08 ς m 14

15 relazioni tra i parametri - legno lamellare (EN 1194) 15

16 INFLUENZA NODI (E FESSURE) LA CLASSIFICAZIONE DI QUALITA A VISTA TOGLIE PICCOLI PEZZI CON NODI LASCIA GRANDI PEZZI CON NODI (I PICCOLI PEZZI RESTANO MENO DIFETTOSI) CLASSI DI RESISTENZE DEFINITE PER GRANDI PEZZI CON INFLUENZA NORMALE DEI NODI PER TRAZIONE IN PICCOLI PEZZI RESISTENZA MAGGIORATA LEGNO MASSICCIO h<150 b<150mm k h 150 = h LAMELLARE INCOLLATO h<600 b<600mm k h = 600 h

17 VERIFICHE S.L.U. DI RESISTENZA CLASSIFICAZIONE DEL LEGNO STRUTTURALE DA TABELLE EN 338 (EN 11035) o EN 1194 RESISTENZE f K * LETTE SUL PESO DELLA SPECIE USATA (P.E. C24 O GL28) DA PROVE A FLESSIONE E VALUTAZIONI STATISTICHE CORRELAZIONI f k * LETTE SU f mk * DALLE STESSE TABELLE (PROVINI CON h=h e h = mm) 17

18 CORRELAZIONI PER PICCOLE DIMENSIONI (k h = 1 PER h h ) f = k mk f = k t0k t90k h h f = k f h * mk f * t0k f * t90k f = k c0k f = k c90k f = k vk h h h f f * c0k f * c90k * vk DA RIDURRE CON γ m = 1.3 (1.25 per lamellare) 18

19 2.3 FATTORI IGROMETRICI E REOLOGICI LE CARATTERISTICHE DEL LEGNO DIPENDONO DA: - UMIDITA DELLA STRUTTURA - DURATA DEL CARICO EFFETTI VALUTATI FORFETTARIAMENTE SU CLASSI CLASSI DI SERVIZIO DELL AMBIENTE 1. POCO UMIDO HR ARIA 65% (LEGNO 12%) 2. MEDIAMENTE UMIDO HR ARIA 65 85% (LEGNO 12 20%) 3. MOLTO UMIDO HR ARIA > 85% (LEGNO > 20%) 19

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21 CLASSI DI DURATA DEL CARICO (CORRELATE AGLI EFFETTI REOLOGICI) PERMANENTI > 10 ANNI TUTTI I PESI PROPRI DI LUNGA DURATA DA 6 MESI A 10 ANNI SOVRACCARICHI DEPOSITI DI MEDIA DURATA DA 1 SETTIMANA A 6 MESI SOVRACCARICHI DI SERVIZIO DI BREVE DURATA < 1 SETTIMANA NEVE* E VENTO ISTANTANEI AZIONI ECCEZIONALI DURATA ACCUMULATA ALL ATTO DELLA VERIFICA * EVENTUALMENTE IN MEDIA DURATA 21

22 COEFFICIENTE DI CORREZIONE DELLE RESISTENZE k mod PER LEGNO MASSICCIO E LAMELLARE CLASSI DI SERVIZIO 1 e 2 3 PERMANENTI LUNGA DURATA MEDIA DURATA BREVE DURATA ISTANTANEI SI ASSUME QUELLO DEL CARICO PIU BREVE 22

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24 PER LE VERIFICHE ALLO S.L.U. DI RESISTENZA f d = k mod γ m f k CON γ m =1.3 (1.25 per lamellare) CNR-DT

25 COEFFICIENTE DI VISCOSITA k def PER CALCOLO DEFORMAZIONI u = u + ( 1 ) e k def PER LEGNO MASSICCIO LAMELLARE CLASSI DI SERVIZIO PERMANENTI LUNGA DURATA MEDIA DURATA BREVE DURATA SI APPLICA LA SOVRAPPOSIZIONE DEGLI EFFETTI PER LE VERIFICHE ALLO S.L.S. DI INFLESSIONE (con E m ) 25

26 2.4 RESISTENZA AL FUOCO (CAPACITA PORTANTE R ) IL LEGNO ESPOSTO AL FUOCO SI CARBONIZZA (BRUCIA) LENTAMENTE PER NON PICCOLI SPESSORI (t 35 mm) VELOCITA DI CARBONIZZAZIONE CONIFERE E PIOPPO MASSICCIO LAMELLARE β 0 = 0.8 mm/min β 0 = 0.7 mm/min LATIFOGLIE MASSICCIO LAMELLARE β 0 = 0.5 mm/min β 0 = 0.5 mm/min 26

27 il calcolo delle strutture in legno (Eurocodice 5 - parte 1-2) ricalca il metodo della sezione ridotta utilizzato per il calcolo semplificato delle sezioni calcestruzzo possono essere individuati diversi strati con proprietà meccaniche decrescenti verso l'esterno di solito si assume il legno totalmente assente fino ad una certa profondità (ma ha una funzione protettiva) e perfettamente integro nel cuore dell'elemento la velocità di carbonizzazione determina il confine fra i due strati 27

28 METODO DI CALCOLO SEMPLIFICATO DELLA SEZIONE EFFICACE 28

29 SI DEDUCE UNA SEZIONE EFFICACE TOGLIENDO LO STRATO d ef DALLE SUPERFICI ESPOSTE d ef = d c +K 0 d 0 (d 0 = 7mm) CON d c = β 0 t req STRATO CARBONIZZATO K 0 d 0 ( d 0 ) STRATO CALDO INEFFICACE K 0 = t req /20 t req IN MINUTI 29

30 in realtà gli spigoli sono arrotondati in alternativa si definisce una velocità di carbonizzazione ideale della sezione a spigoli vivi che ha la stessa resistenza 30

31 velocità di carbonizzazione monodimensionale velocità di carbonizzazione ideale (include l'effetto degli spigoli arrotondati) sotto incendio standard 31

32 SULLA BASE DELLA RESISTENZA AL FUOCO RICHIESTA ESPRESSA IN MINUTI DAL TEMPO DI ESPOSIZIONE t req (= R) SI DEDUCE LA SEZIONE EFFICACE h ef = h - d ef b ef = b - 2d ef SULLA QUALE SI FANNO LE COMUNI VERIFICHE A FREDDO CON LA COMBINAZIONE ECCEZIONALE DELLE AZIONI E CON LE RESISTENZE F a = G K + Ψ 11 Q K1 + i Ψ 2i Q Ki f d = K mod Kf k /γ m E d = K mod KE k /γ m combinazione frequente o quasi permanente CON γ m = 1.0 k = 1.25 LEGNO MASSICCIO γ m = 1.0 k = 1.15 LAMELLARE INCOLLATO 32

33 CON STRATI DI PROTEZIONE: SI TOGLIE DA t req IL TEMPO DI RESISTENZA t pr DELLA PROTEZIONE RESISTENZA AL FUOCO DELLE UNIONI PER CHIODI, VITI, BULLONI, SPINOTTI SI TRASCURANO QUELLI COMPRESI IN d eff PER PIASTRE METALLICHE ESTERNE t 6mm E RAPPORTO AZIONE RESISTENZA 0.45 O APPROPRIATE PROTEZIONI ATTENZIONE AI CONTROVENTI METALLICI!!! VEDI EC3 STRUTTURE METALLICHE O VERIFICHE SENZA CONTROVENTI la combinazione quasi permanente pone il vento = 0!! 33

34 le fasi di un incendio incolumità degli occupanti resistenza strutturale ignizione fase di crescita modello a due zone completo sviluppo modello a una zona 34

35 in un approccio prestazionale, gli elementi strutturali delle grandi strutture possono trarre vantaggio dal fatto che non vi sono le condizioni per il flashover e quindi l'incendio a cui sono esposti gli elementi strutturali è meno severo dell'incendio standard a cui si riferiscono le velocità di carbonizzazione es. copertura in acciaio - campo da calcio coperto a Rauma, Finlandia simulazione FDS - T max = 80 C sulla copertura 35