CRITERI PROGETTUALI PER IL CONSOLIDAMENTO -Le strutture in legno-

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1 CORSO DI RECUPERO E CONSERVAZIONE DEGLI EDIFICI A.A CRITERI PROGETTUALI PER IL CONSOLIDAMENTO -Le strutture in legno-

2 CONSOLIDAMENTO DEL LEGNO BIODEGRADATO Prima che il legno affetto da degrado biologico possa essere consolidato deve essere eliminato l agente patogeno (con apposite sostanze biocide) e rimosse le condizioni che ne hanno favorito la diffusione. Deve quindi essere valutata la resistenza residua dell elemento danneggiato. Se le prestazioni residue dell elemento sono sufficienti non è necessario alcun intervento di consolidamento, altrimenti si dovrà procedere per fasi: 1. Impregnazione delle parti degradate con resine consolidanti (preferibilmente mediante fleboclisi, ma in presenza di degrado solo superficiale anche a pennello o spruzzo); 2. Qualora le prestazioni risultassero ancora deficitarie si dovrà procedere all inserimento di elementi in grado di integrare le resistenze della porzione degradata o surrogarne le funzioni. N.B.: L alternativa (in contrasto con il principio della conservazione dei materiali originari) è quella di eliminare le parti di legno degradato e sostituirle con protesi (in legno massiccio, in legno lamellare, in betoncino epossidico, etc.) connesse al legno sano con elementi in legno, metallo o vetroresina. Eliminare l agente patogeno Consolidare il materiale degradato Integrare le prestazioni con elementi aggiunti

3 CONSOLIDAMENTO DI TESTE DI TRAVI IN LEGNO (1) a e a : Lamiere in acciaio inox ondulate e forate. b: lamine metalliche piane (saldate ad a e a in s e s ). c: passanti disposti ai due lati della testa della trave (saldate ad a e a in r). d: bulloni di collegamento tra le lamine piane ed il legno sano.

4 CONSOLIDAMENTO DI TESTE DI TRAVI IN LEGNO (2) : Eliminazione delle parti degradate a mano con scalpello. 2: Regolarizzazione della cavità e rimozione dei frammenti di legno instabili. 3: Sostruzione con mattoncini di legno legati con resine epossidiche. 4: Eventuale inserimento di lamine metalliche con bulloni trasversali.

5 CONSOLIDAMENTO DI TESTE DI TRAVI IN LEGNO (3) Protesi della testata di una trave realizzata con betoncino di resina epossidica armato con barre di vetroresina La soluzione (anche se prevede la perdita di materiale originario) è tecnicamente valida perché non muta il comportamento della connessione tra catena e puntone.

6 CONSOLIDAMENTO DI TESTE DI TRAVI IN LEGNO (4) In alto a sinistra: Protesi nella quale il legno fa da cassaforma al betoncino epossidico. In basso a destra: Il legno che avvolge gli elementi in acciaio può essere quello originario consolidato in laboratorio.

7 CONSOLIDAMENTO DI TRAVI IN LEGNO (1) Consolidamento di travi lignee danneggiate (per attacchi fungini, combustione localizzata o per rottura) con l inserimento di lamine metalliche (ed eventuale sostruzione con mattoncini di legno).

8 CONSOLIDAMENTO DI TRAVI IN LEGNO (2) In caso di fessure (dovute ad irregolarità di fibratura o presenza di nodi) la trave può essere consolidata con l inserimento di viti ortogonali alla frattura e di staffe di cerchiatura.

9 CONSOLIDAMENTO DI NODI CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (1) Soluzione non corretta. Il nodo della capriata, così ricostituito con protesi epossidica, diventa monolitico modificando il comportamento d insieme della struttura.

10 CONSOLIDAMENTO DI NODI CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (2) PROTESI IN LEGNO CON ARMATURA IN METALLO Anche in questo caso il legno che avvolge gli elementi in acciaio può essere quello originario consolidato in laboratorio.

11 CONSOLIDAMENTO DI NODI CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (3) METODO DELL INCALMO Il nodo della capriata è ricostruito con delle protesi lignee giuntate a tenone e mortasa con collante epossidico e spinotti di connessione anch essi in legno. Il nodo così ricostituito mantiene il suo originario grado di vincolo e non causa quindi significative variazioni nella distribuzione delle sollecitazioni nella capriata.

12 CONSOLIDAMENTO DI NODI CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (4) METODO DEI FETTONI Alla catena della capriata vengono affiancate due spesse tavole di legno (i fettoni) ad essa connesse con spinotti in legno, bulloni o staffe metalliche.

13 CONSOLIDAMENTO DI NODI CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (5) STAFFE E BANDELLE METALLICHE (REGGE)

14 STRUTTURE IN LEGNO SOGGETTE A FLESSIONE Le verifiche di sicurezza di un elemento soggetto a momento flettente devono confrontare il momento agente M s = a p L 2 che dipende dal carico agente, dalla luce di calcolo e da a funzione del grado di vincolo con il momento resistente che dipende dal tipo di materiale e dalla geometria della sezione. L aumento della sicurezza può quindi essere ottenuto in diverse maniere: 1. Riducendo il momento sollecitante: a. Diminuendo il carico agente; b. Diminuendo la luce di calcolo; c. Modificando il grado di vincolo. 2. Aumentando il momento resistente modificando la sezione agendo: a. Sui materiali costituenti la sezione; b. Sulla geometria della sezione.

15 DIMINUZIONE DEL CARICO AGENTE La riduzione del carico agente su un elemento strutturale può essere ottenuta variando la destinazione d uso, riducendo i pesi propri non strutturali (soluzioni che non comportano un intervento di consolidamento) oppure affiancando agli elementi esistenti altri elementi che assumono su di sé parte dei carichi agenti.

16 DIMINUZIONE DELLA LUCE O AUMENTO DEL GRADO DI VINCOLO a) Rompitratta; b) Sospensione intermedia; c) Dormiente (o rema); d) Mensola; e) Saette; f) Trave armata (con un contraffisso); g) Trave armata (con due contraffissi).

17 INSERIMENTO DI UNA TRAVE ROMPITRATTA Due travi rompitratta (inserite in sostituzione di una preesistente di cui si vede la testa nella muratura) Travetto rompitratta inserito forzandolo (stato di coazione) tra i travetti principali (sarebbe necessario dotare il dispositivo di cunei che consentano di sopperire ai cali di tensione dovuti al rilassamento del legno)

18 TRAVE DORMIENTE IN LEGNO Dormiente in legno inserito sotto le teste delle travi (e delle mensole) per ridurre la luce delle travi e spostare l appoggio verso una parte non inclusa nella muratura (e quindi meno soggetta a degrado fungino).

19 TRAVE DORMIENTE IN PROFILATO METALLICO

20 MENSOLE E SAETTE Mensola in legno connessa alla catena di una capriata con staffe metalliche. Mensola e saetta metallica all appoggio di una trave di solaio.

21 TRAVI DI RINFORZO

22 SAETTE IN LEGNO (1)

25 SAETTA IN ACCIAIO

26 TRAVI ARMATE O CENTINATE Con due contraffissi. Con un contraffisso. La presenza di dadi regolabili o tenditori consente di verificare lo stato di sollecitazione dell elemento ed eventualmente modificarlo

27 CONSOLIDAMENTO DI TRAVI IN LEGNO (3) Incremento della capacità portante della trave con affiancamento di profilati in acciaio.

28 CONSOLIDAMENTO DI TRAVI IN LEGNO (4) Incremento della capacità portante della trave con affiancamento di tavole in legno (o compensato strutturale).

29 CONSOLIDAMENTO DI SOLAI IN LEGNO (1) Chiodi in numero eccessivo ed allineati: soluzione scorretta. Tavole connesse con 2 o 3 chiodi ogni travetto, chiodi non allineati: soluzione CORRETTA. Il tavolato esistente è reso solidale alle travi sottostanti e si sovrappone un secondo tavolato opportunamente inchiodato al primo. Ciascun tavolato ha una differente rigidezza nelle due direzioni (parallela ed ortogonale ai giunti) a causa del comportamento ortotropo del legno.

30 CONSOLIDAMENTO DI SOLAI IN LEGNO (2) Con la creazione di una intercapedine si realizza uno spazio per gli impianti e si riducono i carichi. Incremento della capacità portante del solaio è ottenuta incrementando il momento d inerzia della sezione resistente con una tavola-ala superiore in legno distanziata dalla trave esistente con un anima che può essere continua o interrotta in corrispondenza dei travetti.

31 CONSOLIDAMENTO DI SOLAI IN LEGNO (3) Si sovrappone al tavolato esistente una soletta in calcestruzzo resa collaborante con l uso di connettori. La soletta deve essere collegata anche alle murature perimetrali.

32 CONSOLIDAMENTO DI SOLAI IN LEGNO (4)

33 VERIFICA DELLA SEZIONE COMPOSTA (1) La sezione ottenuta per sovrapposizione degli elementi aggiunti alla trave (o al travetto) preesistente non è monolitica, poiché le due parti possono in parte scorrere. L EC5 fa riferimento alla teoria di Möhler per le sezioni assemblate meccanicamente che tiene conto della deformabilità delle connessioni. a) Sezione non connessa; b) Sezione connessa rigidamente (monolitica); c) Sezione con connessione elastica. Nel caso (c) le due parti risultano presso-inflesse o tenso-inflesse.

34 VERIFICA DELLA SEZIONE COMPOSTA (2) Azione nel mezzo di collegamento N.B.: Nella formula per il calcolo di g l (o L): - nel caso di trave appoggiata agli estremi è pari alla luce della trave; - nel caso di trave continua o incastrata agli estremi è pari a 0,8 volte la luce della trave; - nel caso di trave a sbalzo è pari a 2 volte la luce della trave.

35 VERIFICA DELLA SEZIONE COMPOSTA (3) N.B.: Qualora una delle parti della sezione sia realizzata in calcestruzzo e sia soggetta a sforzi di trazione dovrà essere disposta una armatura tale da assorbire interamente gli sforzi di trazione.

36 VERIFICA DELLA SEZIONE COMPOSTA (4) In caso di connettori commerciali Il modulo di scorrimento è fornito dal produttore sulla base di analisi sperimentali In genere gli elementi di collegamento sono disposti a passo variabile (più fitti dove è maggiore l azione di taglio). Se il passo massimo Smax ed il minimo Smin rispettano la disuguaglianza Smax < 4 x Smin allora si può utilizzare il valore S = 0,75 Smin + 0,25 Smax

37 VERIFICA DELLA SEZIONE COMPOSTA (5) L EC5 prevede che la verifica delle connessioni sia condotta sulla base della teoria di Johansen. La teoria prevede alcuni possibili meccanismi di collasso della connessione. Il meccanismo reale è quello che porta al valore di resistenza più basso.