capitolo 1 - Dipartimento di Strutture per l`Ingegneria e l`Architettura

Transcript

INDICE
CAPITOLO 1................................................................................................... 4
SISTEMI DI COLLEGAMENTO PER ELEMENTI LIGNEI...................... 4
1.1.
1.2.
1.2.1.
1.2.2.
1.2.3.
1.3.
1.4.
1.4.1.
1.4.2.
1.5.
INTRODUZIONE....................................................................................................................... 4
IL LEGNO LAMELLARE........................................................................................................... 6
Generalità ............................................................................................................................ 6
Produzione .......................................................................................................................... 6
Proprietà ............................................................................................................................ 12
UNIONI TRADIZIONALI (nodi di carpenteria) ...................................................................... 14
UNIONI MECCANICHE ......................................................................................................... 16
Connettori metallici a gambo cilindrico.......................................................................... 17
Connettori metallici di superficie..................................................................................... 21
ASPETTI NORMATIVI ............................................................................................................ 23
CAPITOLO 2................................................................................................. 27
IL COMPORTAMENTO MECCANICO DEI CONNETTORI METALLICI
A GAMBO CILINDRICO........................................................................... 27
2.1.
INTRODUZIONE .................................................................................................................... 27
MODELLO DI CALCOLO PER SOLLECITAZIONI PERPENDICOLARI ALL’ASSE DEL
2.2.
CONNETTORE ...................................................................................................................................... 28
2.2.1.
Osservazioni introduttive ................................................................................................. 28
2.2.2.
Teoria di Johansen........................................................................................................... 29
2.2.2.1. Comportamento delle unioni legno-legno ..................................................................... 32
2.2.2.2. Comportamento delle unioni legno-acciaio .................................................................. 34
2.2.2.3. Comportamento dei collegamenti con piani di taglio multipli ..................................... 37
2.2.2.4. Collegamenti con mezzi di unione multipli.................................................................... 38
2.2.2.5. “Rope effect” - Effetto fune............................................................................................. 39
2.2.2.6. Comportamenti fragili e duttili ......................................................................................... 41
2.2.2.6.1.
2.2.2.6.2.
Rigidezza................................................................................................................................43
Duttilità ....................................................................................................................................45
2.2.3.
Comportamento dei collegamenti con chiodi ............................................................... 46
2.2.3.1. Comportamento delle unioni legno-legno ..................................................................... 50
2.2.3.2. Comportamento delle unioni pannello-legno................................................................ 51
2.2.3.3. Comportamento delle unioni acciaio-legno .................................................................. 52
2.2.4.
Comportamento dei collegamenti con cambrette e graffe.......................................... 52
2.2.5.
Comportamento dei collegamenti con bulloni .............................................................. 55
2.2.5.1. Comportamento delle unioni legno-legno e acciaio-legno ......................................... 56
2.2.5.2. Comportamento delle unioni pannello-legno................................................................ 57
2.2.6.
Comportamento dei collegamenti con spinotti ............................................................. 57
2.2.7.
Comportamento dei collegamenti con viti ..................................................................... 58
2.3.
MODELLO DI CALCOLO PER SOLLECITAZIONI PARALLELE ALL’ASSE DEL
CONNETTORE ...................................................................................................................................... 59
2.3.1.
Osservazioni introduttive ................................................................................................. 59
2.3.2.
2.3.3.
2.3.4.
2.4.
SOLLECITAZIONI COMBINATE PERPENDICOLARI E PARALLELE ALL’ASSE DEL
CONNETTORE ...................................................................................................................................... 65
2.4.1.
2.4.2.
2.4.3.
2.5.
DISPOSIZIONI COSTRUTTIVE.............................................................................................. 66
Dipartimento di Ingegneria STrutturale
1
INDICE
2.5.1.
2.5.2.
2.5.3.
2.5.4.
Chiodi ................................................................................................................................. 66
Bulloni e rondelle .............................................................................................................. 66
Spinotti ............................................................................................................................... 67
Viti ....................................................................................................................................... 68
CAPITOLO 3................................................................................................. 69
PROVE DI CARATTERIZZAZIONE DELLA VITE TECFI TT02 .......... 69
3.1.
3.2.
3.3.
3.3.1.
3.3.2.
3.3.3.
3.4.
3.5.
3.5.1.
3.5.2.
3.5.3.
3.5.4.
3.6.
3.6.1.
3.6.2.
3.6.3.
INTRODUZIONE..................................................................................................................... 69
IL PERCORSO DELLA MARCATURA CE ............................................................................. 69
CARATTERISTICHE DEI MATERIALI DELLE CONNESSIONI SPERIMENTATE .............. 73
Il legno................................................................................................................................ 73
La vite TECFI TT02 .......................................................................................................... 74
La rondella......................................................................................................................... 76
MATRICE DELLE PROVE SPERIMENTALI.......................................................................... 77
PROVE DI ESTRAZIONE........................................................................................................ 78
Geometria dei provini....................................................................................................... 78
Setup di prova ................................................................................................................... 81
Modalità di esecuzione della prova................................................................................ 83
Risultati delle prove di estrazione .................................................................................. 84
PROVE A TAGLIO .................................................................................................................. 93
Setup di prova ................................................................................................................... 94
Modalità di esecuzione della prova................................................................................ 96
Risultati delle prove a taglio ............................................................................................ 97
CAPITOLO 4............................................................................................... 105
DISCUSSIONE DEI RISULTATI SPERIMENTALI .............................. 105
4.1.
INTRODUZIONE................................................................................................................... 105
4.2.
PROVE DI ESTRAZIONE...................................................................................................... 105
4.2.1.
Confronti sull’influenza della direzione dell’asse della vite rispetto alla fibratura. 108
4.2.2.
Confronti sull’influenza dei diametri. ............................................................................ 110
4.2.3.
Confronti sull’influenza della profondità di infissione. ............................................... 111
4.3.
PROVE A TAGLIO ................................................................................................................ 111
4.3.1.
Confronti sull’influenza della direzione di applicazione del carico rispetto alla
fibratura. 114
4.3.2.
Confronti sull’influenza dei diametri. ............................................................................ 115
CAPITOLO 5............................................................................................... 118
CONCLUSIONI ........................................................................................ 118
BIBLIOGRAFIA......................................................................................... 123
LIBRI, REPORT, ATTI DI CONVEGNO ............................................................................................. 123
RIFERIMENTI NORMATIVI ............................................................................................................... 125
SITI INTERNET ................................................................................................................................... 127
ELENCO DELLE FIGURE....................................................................... 129
ELENCO DELLE TABELLE ................................................................... 132
ALLEGATI.................................................................................................. 133
2
INDICE
ALLEGATO 1 ....................................................................................................................................... 133
ALLEGATO 2a ..................................................................................................................................... 134
ALLEGATO 2b ..................................................................................................................................... 135
ALLEGATO 3 ....................................................................................................................................... 136
ALLEGATO 4 ....................................................................................................................................... 137
APPENDICE A............................................................................................ 138
APPENDICE B............................................................................................ 165
APPENDICE C............................................................................................ 171
3
Capitolo 1
Sistemi di collegamento tra elementi lignei
CAPITOLO 1
SISTEMI DI COLLEGAMENTO PER ELEMENTI
LIGNEI
1.1. INTRODUZIONE
L’uso del legno nella realizzazione di strutture è antichissimo, basti
pensare alle palafitte in legno realizzate sull’acqua dai primi ominidi.
Con l’evolversi delle civiltà questo materiale è stato sempre più sostituito
dall’utilizzo di nuovi materiali (le murature e, in tempi più recenti, con lo
sviluppo industriale, l’acciaio ed il conglomerato cementizio armato).
In passato il legno veniva usato nella sua naturale conformazione e cioè
come legno massiccio o attraverso l’uso di segati di legno, ma la continua
ricerca dell’uomo nel realizzare strutture di dimensioni sempre maggiori
e la difficoltà nel reperire in natura elementi lignei tali da soddisfare
questi requisiti hanno spinto l’uomo fin dal XVI secolo a trovare nuove
soluzioni tecnologiche.
Queste soluzioni prevedevano l’utilizzo di segati di legno affiancati e resi
solidali tra di loro con diverse tecniche che andavano dall’utilizzo di
opportune scanalature e denti realizzati nei segati stessi all’utilizzo di
staffe metalliche.
Solo nel 1905 prende forma il legno lamellare oggi conosciuto con il
brevetto Hetzer in cui le tavole vengono incollate tra di loro e si perviene
all’elemento di dimensioni desiderate attraverso la sovrapposizione di più
tavole e la giuntura nel senso longitudinale dell’elemento operata con la
tecnica del giunto a dita.
4
Capitolo 1
Figura 1.1
Tecnologie per la realizzazione di elementi composti di tavole (Laner F.,1989).
Un aspetto molto delicato nell’utilizzo strutturale del legno lamellare è
sempre stato lo studio dei sistemi di collegamento tra più elementi come
possono essere ad esempio un pilastro e una trave o ancora una trave
secondaria ed una principale.
La principale distinzione che può essere fatta è tra:
- unioni tradizionali, le quali vengono realizzate attraverso la
lavorazione delle superfici di contatto (carpentry joint);
- unioni meccaniche, realizzate mediante l’inserimento di
elementi metallici o l’utilizzo di collanti adesivi (mechanical
joint).
Quest’ultime possono essere a loro volta distinte in funzione del tipo di
connettore utilizzato:
- connettori metallici a gambo cilindrico (chiodi, bulloni, perni,
viti e cambrette);
- connettori metallici di superficie (caviglie, anelli, piastre
dentate).
5
Capitolo 1
La prima parte del presente lavoro di tesi prevede l’analisi teorica del
comportamento
meccanico dei connettori a gambo cilindrico, nello
specifico le viti da legno, nei confronti di sollecitazioni assiali e taglianti
rispetto all’asse del gambo.
La seconda parte è costituita dalla caratterizzazione del prodotto
attraverso le prove eseguite in laboratorio.
Le viti da legno che sono state oggetto delle prove sono un prodotto della
TECFI un azienda che opera nel settore del fissaggio.
1.2. IL LEGNO LAMELLARE
1.2.1. Generalità
Il legno lamellare non è nient’altro che un nuovo modo di utilizzare
un materiale antico quanto la storia abitativa dell’uomo: “Il legno”. Esso
nasce dall’applicazione di due tecniche: la lamellazione e l’incollaggio;
questa combinazione permette di ottenere elementi lignei aventi
dimensioni maggiori in lunghezza ed in sezione di quanto non sia
possibile ricavare dalla semplice segagione del tondame. Le due tecniche
sopra enunciate consentono rispettivamente di scartare la discontinuità
della materia prima, eliminandone le parti difettose e realizzare tra le
fibre delle tavole adiacenti un collegamento meccanico il più possibile
simile a quello originario.
1.2.2. Produzione
Il processo di produzione del legno lamellare incollato è l’insieme
delle operazioni eseguite in appositi stabilimenti, che consistono
essenzialmente nella riduzione del tronco in assi e nella loro
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Capitolo 1
ricomposizione, tramite incollaggio fino a dare origine a elementi di
forma e dimensione prestabilita.
Il processo tecnologico consiste nelle seguenti fasi:
a)
Scelta del legname
La scelta del tipo di specie legnosa da utilizzare tiene conto di alcune
caratteristiche fondamentali:
¾ Caratteristiche fisico-meccaniche del materiale;
¾ Attitudine dell’incollaggio;
¾ Durabilità (legata strettamente all’impiego che ne viene fatto);
¾ Costo;
¾ Esigenze estetiche.
I legnami più utilizzati sono: Abete rosso, Abete bianco, Larice, Pino
silvestre.
b) Dimensioni del materiale
Le normative non fissano limiti per la lunghezza massima degli
elementi perché in teoria si potrebbero realizzare travi di qualsiasi
lunghezza grazie all’incollaggio e alle giunture di testa, le limitazioni
però sono di tipo pratico, dimensione degli impianti di produzione e
problemi di trasporto su strada. Vengono fissate invece limitazioni
per lo spessore delle tavole e per la sezione trasversale
principalmente per ridurre le deformazioni e tensioni che si possono
produrre all’atto della loro essiccazione.
c) Essiccazione e controllo umidità
L’umidità è uno dei parametri più importanti del legno poiché ne
influenza tutte le caratteristiche, sia fisiche che meccaniche. Al fine
di garantire stabilità dimensionale ed un perfetto incollaggio si deve
far si che l’umidità delle tavole sia omogenea lungo tutta la tavola e
con valori rientranti nel range 9÷15 % a seconda del suo utilizzo (da
7
Capitolo 1
ambiente chiuso riscaldato ad ambienti esterni). Per assicurare che
questo avvenga si procede prima ad una fase di essiccazione naturale
all’aria aperta (Fig. 1.2) e successivamente ad una essiccazione
artificiale che fa loro raggiungere l’umidità d’impiego (Fig. 1.3).
All’uscita dall’essiccatore le tavole vengono lasciate stabilizzare in
un ambiente climatizzato per 2-3 giorni.
Figura 1.2
Essiccazione naturale delle tavole (www.holzbau.com).
Figura 1.3
Essiccazione artificiale delle tavole (www.holzbau.com).
8
Capitolo 1
d) Controllo della qualità delle tavole
Oltre alla verifica del grado d’umidità delle tavole si esegue quello
visivo degli eventuali difetti del legno come per esempio l’eccessivo
numero di nodi, imbarcamenti, inclinazione delle fibre, cipollature,
ecc. e vengono tagliate le estremità delle assi, eliminando
screpolazioni e fessurazioni di testa.
e) Giunzioni di testa
Per realizzare elementi strutturali di lunghezza maggiore della
singola tavola o asse sono necessari giunzione di testa. Di solito le
giunzioni trasversale correnti fra le varie lamelle vengono effettuate
con giunti detti a pettine o a dita e vengono opportunamente sfalsate
al fine di non indebolire una stessa sezione trasversale. L’operazione
di giuntatura è interamente svolta in modo automatico. Si può
suddividere a sua volta in 4 operazioni successive:
¾ La fresatura degli innesti e la spalmatura della colla (Fig. 1.4);
¾ L’incollaggio a pressione;
¾ La piallatura e il taglio della lamella;
¾ La disposizione in un ambiente a temperatura e umidità
controllate per almeno 8 ore (Fig. 1.6).
Figura 1.4
Fresatura degli innesti (www.holzbau.com).
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Capitolo 1
Figura 1.5
Giunto a dita.
Figura 1.6
Ambiente a temperatura e umidità controllate (www.holzbau.com).
f) Incollaggio e composizione delle travi
Entro massimo 24 ore (così come fissato dalla norma EN 386) dalla
piallatura della tavole si deve effettuare l’operazione di incollaggio
della stessa, per evitare che l’ossidazione della superficie del legno
riduca la presa della colla. L’incollaggio avviene mediante un
incollatrice a tendina (Fig. 1.7).
10
Capitolo 1
Figura 1.7
Incollatrice a tendina (www.holzbau.com).
Questa è l’operazione più critica del processo di produzione delle
tavole lamellari per questo è necessario un continuo monitoraggio
delle condizioni termoigrometriche. L’assemblaggio delle lamelle
avviene a pressione tramite morsetti, fissando le lamelle su una
superficie detta “letto di pressaggio”. Il processo di pressaggio ha in
generale una durata tra le 2 e 10 ore a seconda del tipo di colla e della
temperatura.
Figura 1.8
Letto di pressaggio (www.holzbau.com).
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Capitolo 1
g) Finitura
Una piallatrice automatica elimina tutte le irregolarità presenti dovute
all’incollaggio ed una volta piallate le travi vengono rifinite con
l’impregnante (che può avere anche pigmenti colorati) e il
preassemblaggio della ferramenta.
1.2.3. Proprietà
Il legno lamellare concentra in sé una tale quantità e qualità di
vantaggi da farne un materiale idoneo a molteplici campi di applicazione
del settore costruttivo dall’edilizia residenziale ai ponti e viadotti
passando per le strutture per il commercio, per i servizi, per il culto, per
lo sport, ecc.
Tra i molteplici vantaggi possiamo ricordare:
a) Migliore resistenza statica in caso di incendio
Sembrerebbe un paradosso questa affermazione ma di fatto il legno
lamellare presenta una eccezionale resistenza al fuoco (considerando
il decadimento delle resistenze in rapporto al tempo di esposizione al
fuoco), in quanto la sua superficie brucia e si carbonizza in modo
uniforme formando uno strato protettivo che ritarda la propagazione
delle fiamme agli strati interni riuscendo così a rispettare in pieno le
normative in materia di resistenza alla combustione.
b) Ottime prestazioni antisismiche
Il legno lamellare possiede ottime prestazioni antisismiche grazie
all’eccellente rapporto fra peso specifico e resistenza statica. A tal
proposito si vuole ricordare i test fatti recentemente da un gruppo di
ricercatori italiani che fanno capo all’istituto IVALSA (Istituto per la
valorizzazione delle Specie Arboree) del CNR in collaborazione con
la Provincia di Trento all’interno del più grande laboratorio al mondo
12
Capitolo 1
per la ricerca sulle strutture antisismiche il NIED (National Institute
for Earth Science and Disaster Prevention) di Tsukuba in Giappone su
un edificio di 7 piani interamente realizzato in legno lamellare che è
stato in grado di sopportare la riproduzione per mezzo di tavole
vibranti del reale terremoto di Kobe (considerato il test antisismico
più distruttivo per le opere civili).
c) Tenuta agli agenti atmosferici
Grazie al basso peso specifico ed alla elevata resistenza una struttura
di copertura realizzata in legno lamellare ha ottime prestazioni in
termini di resistenza alle sollecitazioni degli agenti atmosferici. In
particolare una struttura in legno lamellare ben progettata garantisce
una eccellente resistenza ai carichi nevosi.
d) Conservazione e comfort abitativo
Il legno lamellare, materiale perfettamente ecosostenibile ed a basso
impatto ambientale, consente di risparmiare energia grazie alle sue
ottime prestazioni termiche. Il basso grado di conducibilità termica
infatti permette di ridurre notevolmente i fenomeni di condensa ed i
ponti termici favorendo una migliore conservazione dell’immobile
unitamente all’eccellente salubrità e comfort abitativo.
e) Pregio estetico
Il pregio architettonico di un edifico in legno lamellare è rilevante e
conferisce valore aggiunto all’immobile, anche grazie alla possibilità
tecnica di realizzare i progetti più creativi con un materiale da
costruzione tradizionale ed innovativo.
f) Rispetto della natura
La tecnica del legno lamellare privilegia specie arboree autoctone a
rapido accrescimento provenienti da aree dell’Europa dove i boschi
stanno aumentando sia come superficie, sia a livello di massa legnosa
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Capitolo 1
per ettaro. Tutto questo è certificato da enti preposti alla gestione
sostenibile delle foreste.
1.3. UNIONI TRADIZIONALI (nodi di carpenteria)
Con i termini “nodi di carpenteria” o “connessione tradizionale” si
indicano solitamente le connessioni per il collegamento delle membrature
lignee, caratterizzare dalla trasmissione degli sforzi per contatto delle
superfici.
Figura 1.9
Nodi di carpenteria (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Tuttavia le giunzioni di carpenteria che si possono realizzare possono
lavorare non solo a compressione ma anche a taglio e a trazione. La
lavorazione delle superfici, intagliate e lavorate al fine di consentire una
collaborazione più efficace degli elementi lignei connessi, nel passato
avveniva con lavorazioni ad ascia, oggi con procedure più moderne ed
industrializzate di fresatura eseguita da macchine a controllo numerico.
I nodi di carpenteria si ritrovano in alcune tipiche tipologie strutturali
lignee tradizionali come le capriate:
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Capitolo 1
a) collegamento puntone-tirante;
b) collegamento monaco-saetta.
Tali geometrie sono tuttavia molto utilizzate anche nelle strutture
moderne, spesso rinforzate da connettori metallici supplementari, come
bulloni staffature etc..
Figura 1.10
Nodi di carpenteria, possibilità applicative nelle capriate classiche (Piazza
M., I corsi promo_legno, 2004).
Le tipologie più comuni di collegamenti di carpenteria, realizzate
attraverso l’intaglio delle superfici di contatto con le quali si trasmettono
le forze, sono:
-
dente semplice;
-
dente arretrato;
-
doppio dente.
Nelle connessioni a dente semplice l’inclinazione della superficie
intagliata è solitamente tale da rendere minimo, sia per il puntone che per
il tirante, l’angolo tra l’inclinazione della forza e la direzione delle fibre,
e quindi aumentare la resistenza complessiva dell’unione allo
schiacciamento.
Nelle connessioni a dente arretrato, la geometria dell’intaglio è realizzata
in modo tale di aumentare la superficie resistente a taglio del tirante
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Capitolo 1
(lunghezza del tacco). In tali unioni tuttavia, poiché solitamente l’intaglio
del dente arretrato viene realizzato (anche per la facilità di esecuzione)
con un’inclinazione perpendicolare alla direzione del puntone, la verifica
a compressione, per le ragioni precedentemente illustrate, risulta
leggermente più gravosa rispetto al caso di dente semplice.
Una valida alternativa alle prima due risulta la terza e cioè quella a dente
doppio che ha il vantaggio di aumentare sia la lunghezza del tacco, sia il
rapporto tra le superficie portante e la profondità di intaglio,
incrementando l’efficienza del giunto nei riguardi della resistenza a taglio
e della resistenza a compressione. La realizzazione di un nodo a dente
doppio richiede grande precisione al fine di assicurare il contatto di tutte
le superfici, precisione oggi ottenibile solo con macchine a controllo
numerico.
Figura 1.11
Possibili geometrie del nodo di carpenteria (Piazza M., I corsi
promo_legno, 2004).
1.4. UNIONI MECCANICHE
Come già detto nel paragrafo 1.1. le unioni meccaniche sono quelle in
cui la trasmissione degli sforzi avviene non in maniera diretta ma
attraverso l’inserimento di elementi metallici. Esse possono essere
suddivise in funzione della tipologia di connettore adottato:
- connettori metallici a gambo cilindrico (chiodi, bulloni, spinotti, viti);
- connettori metallici di superficie (anelli, caviglie, piastre dentate).
16
Capitolo 1
Figura 1.12
Unioni meccaniche di tipo moderno (Piazza M., I corsi promo_legno,
2004).
Per ogni tipo di unione si possono individuare differenti vantaggi e
svantaggi: i criteri che, nei diversi casi orientano la scelta del progettista,
possono essere di natura estetica, di natura economica, di praticità e
velocità di realizzazione, oppure di efficacia dal punto di vista
meccanico-strutturale.
1.4.1. Connettori metallici a gambo cilindrico
I chiodi si distinguono innanzitutto per la sagoma del gambo (liscio o
corrugato) e per la sezione trasversale del gambo (tonda o quadrata). La
testa del chiodo è generalmente circolare con diametro pari a circa il
doppio del diametro del gambo. I chiodi lisci a gambo tondo più comuni
sono prodotti con diametri nominali compresi tra 2,75 e 8 mm, lunghezze
tra 40 e 200 mm e con resistenza minima a trazione del filo pari a 600
N/mm2. Recentemente hanno trovato sempre maggiore diffusione i chiodi
ad aderenza migliorata che possono avere scanalatura anulare (in questo
caso sono noti come chiodi di tipo ring), oppure elicoidale: la presenza
delle scanalature oltre a migliorare il comportamento a taglio, garantisce
una maggiore efficacia nei riguardi delle sollecitazioni di estrazione (Fig.
1.13).
17
Capitolo 1
Figura 1.13
Chiodi a gambo liscio o con rilievi anulari o ad elica (Piazza M., “Strutture
in legno”, 2006).
Gli spinotti (o perni) sono elementi cilindrici con superficie
completamente liscia talvolta dotati di una leggera rastremazione ad un
estremo per permettere un inserimento più agevole all’interno dei fori
predisposti nel legno o nell’acciaio. La foratura nel legno deve essere
effettuata con diametro pari al diametro degli spinotti, i quali devono
essere inseriti a forza all’interno delle parti lignee da congiungere (Fig.
1.14).
Recentemente sono stati immessi nel mercato anche perni speciali
autoforanti appositamente progettati per connessioni legno-acciaio con
piastre interne agli elementi di legno e dotati di lama di acciaio sulla
punta in grado di forare contemporaneamente sia il legno che le piastre di
acciaio accelerando così la posa in opera dei perni (Fig. 1.15).
I bulloni da carpenteria sono elementi cilindrici in acciaio, filettati ad
un estremità, dotati di teste e dadi. La foratura nel legno, e nella eventuale
piastra di acciaio deve essere effettuata con diametro pari al diametro del
bullone aumentato di 1 mm. I bulloni devono essere serrati
18
Capitolo 1
immediatamente dopo la loro messa in opera, in modo tale da garantire
un adeguato contatto tra gli elementi lignei da unire, e se necessario,
sottoposti ad un ulteriore serraggio allorché le parti lignee collegate
avranno raggiunto l’equilibrio igroscopico con l’ambiente (Fig. 1.14).
Figura 1.14
Perni e bulloni (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Figura 1.15
Perni speciali (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Le viti da legno normalizzate sono elementi caratterizzate da
specifiche geometrie e proprietà meccaniche, definite da diverse
19
Capitolo 1
normative (nazionali o europee). Le parti comuni caratterizzanti una
generica vite sono:
-
testa con caratteristiche geometriche in funzione del tipo di
dispositivo di fissaggio utilizzato;
-
parte del gambo non filettata pari circa al 40% della
lunghezza totale del gambo;
-
restante parte del gambo filettata.
Il diametro nominale delle viti può variare nell’intervallo 8-20 mm
nel caso di viti a testa esagonale e 4-10 mm nel caso di viti a testa piatta o
tonda. Le lunghezze normalmente reperibili in commercio vanno da 25
mm a 400 mm (Fig. 1.16).
Recentemente sono state immesse nel mercato nuove tipologie di viti
da legno, denominate viti autofilettanti (nel senso che la loro messa in
opera non necessita dell’esecuzione del preforo), hanno testa svasata con
specifica rondella o testa esagonale, prodotte attraverso un processo di
indurimento che tiene conto della forma del filetto, e caratterizzate da
valori più elevati del momento di snervamento con diametri del gambo
fino a 12 mm e lunghezze fino a 600 mm (Fig. 1.17).
Figura 1.16
Viti tradizionali a testa esagonale (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
20
Capitolo 1
Figura 1.17
Viti autofilettanti a testa svasata (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
1.4.2. Connettori metallici di superficie
Gli anelli e le caviglie sono elementi metallici circolari utilizzati
frequentemente nelle unioni a due piani di taglio: gli anelli trovano
applicazione solo nel caso di unioni legno-legno, le caviglie possono
essere utilizzate sia in unioni legno-legno che in unioni acciaio-legno. La
modalità di posa di anelli e caviglie è la seguente (Fig. 1.18):
1) foratura del legno per l’inserimento del bullone e fresatura per
l’inserimento del connettore;
2) sovrapposizione degli elementi lignei da unire, inserimento dei
bulloni nei fori e serraggio manuale.
Figura 1.18
Modalità di posa di anelli e caviglie (Piazza M., I corsi promo_legno,
2004).
21
Capitolo 1
I connettori ad anello sono realizzati solitamente in leghe di acciaio o
di alluminio attraverso un processo di laminatura a caldo o a freddo,
oppure per fusione. La loro forma è quella di una porzione di tubo in cui i
bordi sono stati rastremati per consentire l’alloggiamento all’interno della
fresatura circolare realizzata nella parte lignea (Fig. 1.20).
I connettori a caviglia sono indicati anche come semianelli o
connettori a piastra, e sono realizzati solitamente in leghe di acciaio, di
alluminio o di ghisa attraverso un processo di fusione. La loro forma è
solitamente quella di una piastra circolare, dotata di un foro principale per
l’inserimento di un bullone e di flange laterali per l’inserimento nella
fresatura circolare della piastra lignea (Fig. 1.20).
Le piastre dentate sono elementi metallici con diverse forme
geometriche (ovale, circolare, quadrata, etc.), utilizzate normalmente
nelle unioni a due piani di taglio, sia nel caso di unioni legno-legno che
nelle unioni acciaio-legno. Rispetto agli anelli le piastre dentate non
richiedono necessariamente un’operazione preliminare di fresatura poiché
la piastra viene semplicemente pressata in modo tale che i denti di cui è
fornita possano penetrare all’interno degli elementi lignei (Fig. 1.19).
Figura 1.19
Piastre dentate (dn = 50 ÷ 160 mm) (Piazza M., I corsi promo_legno,
2004).
Figura 1.20
Anelli e caviglie (de = 50 ÷ 160 mm) (Piazza M., I corsi promo_legno,
2004).
22
Capitolo 1
1.5. ASPETTI NORMATIVI
In Italia la progettazione e realizzazione di opere di ingegneria civile
sono regolate da un corpus legislativo costituito da leggi e decreti la cui
applicazione generalmente è obbligatoria. Scopo comune a tutte le norme
tecniche è garantire che le costruzioni posseggano i livelli di sicurezza
minimi scelti dal legislatore. A tal fine ogni progetto comprendente
strutture in c.a., c.a.p., o metalliche deve essere depositato a cura del
costruttore, in un archivio esistente presso l’Ufficio del Genio Civile
competente per territorio. Di recente questo obbligo è stato esteso anche
alle strutture in legno nel rispetto delle indicazioni specifiche sulle
costruzioni di legno e sui materiali e prodotti a base di legno presenti nei
paragrafi 5.3 e 11.6 delle Norme Tecniche per le costruzioni D.M.
14/09/05.
Prima dell’entrata in vigore di questo decreto un progettista poteva
effettuare i calcoli strutturali per le strutture in legno nel rispetto di “leggi
di comprovata affidabilità” redatte in altre nazioni come ad esempio la
DIN 1052 della Germania (nata nel lontano 1933 e continuamente
aggiornata fino ai giorni nostri), la REGLES C.B. 71 della Francia, la
SIA 164 della Svizzera o ancora nel rispetto del più recente EUROCODE
5 Design of Timber Structures preparato a cura del CEN (Comitato
Europeo di Normazione), pubblicato in lingua inglese nel 1995 come
norma sperimentale suddiviso in tre parti : 1.1 Regole generali e regole
per gli edifici; 1.2 Regole generali, progettazione strutturale contro
l’incendio; 2 Ponti. Tuttavia per poter essere utilizzata anche in Italia
doveva prima essere redatto il NAD (Documento di Applicazione
Nazionale) avente la funzione di interfacciare il codice europeo con la
norma italiana in materia che però era assente. Proprio per porre fine a
23
Capitolo 1
tale mancanza, nel luglio del 1999, si è insediata presso il Ministero dei
Lavori Pubblici la commissione incaricata della redazione delle “Norme
tecniche Italiane per la progettazione, esecuzione e collaudo delle
COstruzioni in LEgno” (N.I.CO.LE.) che non hanno mai visto la loro
pubblicazione ufficiale. Nel 2003, infatti, a seguito della ben nota
catastrofe dovuta al terremoto di San Giuliano di Puglia, il presidente del
Consiglio dei Ministri emanò l’OPCM 3274 in accordo alle direttive
proposte dai tecnici della Protezione Civile, all’interno del quale vengono
citati gli edifici a struttura di legno tra i sistemi costruttivi ammessi in
zona sismica, elimina le limitazioni in altezza per le strutture
“interamente realizzate in legno lamellare”, inizia a fare riferimento ai
principi dell’Eurocodice 8 (costruzioni in zona sismica), ma non fissa
regole di calcolo specifiche per le strutture di legno, anzi nel capitolo 9
“Edifici con strutture in legno” le subordina alla “emanazione delle
corrispondenti norme relative alle combinazioni di carico non sismiche”
(anche se le N.I.CO.LE erano pronte da un anno).
Nel 2005 l’OPCM 3431 (aggiornamento della 3274) colma finalmente il
vuoto normativo, viene introdotto nel capitolo 9 un breve testo che
riprende i principi degli Eurocodici 8 e 5. L’aspetto più importante è
presente quali integrazioni delle regole di “pertinenti prescrizioni tecniconormative italiane quando disponibili”.
Poiché nel frattempo l’Eurocodice 5 è stato pubblicato come norma UNI
EN definitiva il cerchio sembra finalmente chiuso. Successivamente
sempre nel 2005 vengono emanate le Norme Tecniche (anche note come
Testo Unico dell’Edilizia), il già citato D.M. 14/09/05, a cui fa seguito la
pubblicazione nel 2006 del Documento CNR-DT 206/2006 di cui parti
del documento N.I.CO.LE. hanno costituito la base di un insieme di
“istruzioni” da affiancare alle Norme Tecniche per fornire ai progettisti le
24
Capitolo 1
indispensabili basi di calcolo per affrontare il problema della
progettazione e verifica delle strutture in legno.
Per le strutture in generale, le zone a cui bisogna prestare una maggiore
attenzione progettuale sono i nodi e nella fattispecie delle strutture in
legno le “Connessioni”. All’interno delle norme più moderne sono
riportate indicazioni ben precise circa le sollecitazioni che possono
interessare le connessioni delle strutture in legno ed in alcune di esse
sono riportate le formule per il calcolo dei valori di resistenza in base al
tipo di sollecitazione e al tipo di connessione. Inoltre l’UNI ha redatto
delle specifiche norme circa le metodologie da adottare per l’esecuzione
delle prove da eseguire al fine di caratterizzare le resistenze degli
elementi che costituiscono la connessione stessa, qui si riportano le
principali norme mentre nel capitolo 3 si entrerà nel dettaglio delle prove
discusse nella presente tesi:
- UNI EN 26891:1991 Strutture di legno. Assemblaggi realizzati
tramite elementi meccanici di collegamento. Principi generali per
la
determinazione
delle
caratteristiche
di
resistenza
e
deformabilità.
- UNI EN 28970:1991 Strutture di legno. Prova degli assemblaggi
realizzati
tramite
elementi
meccanici
di
collegamento.
Prescrizioni relative alla massa volumica del legno.
- UNI EN 409:1994 Strutture di legno. Metodi di prova.
Determinazione del momento di snervamento degli elementi
meccanici di collegamento di forma cilindrica. Chiodi.
- UNI EN 1382:2002 Strutture di legno. Metodi di prova Resistenza all’estrazione di elementi meccanici di collegamento
per il legno.
- UNI EN 338:2004 Legno strutturale. Classi di resistenza.
25
Capitolo 1
- UNI EN 383:2007 Strutture di legno. Metodi di prova.
Determinazione della resistenza al rifollamento e dei moduli
locali di rigidezza per elementi di collegamento di forma
cilindrica.
26
Capitolo 2
Il comportamento meccanico dei connettori metallici a gambo cilindrico
CAPITOLO 2
IL COMPORTAMENTO MECCANICO DEI
CONNETTORI METALLICI A GAMBO CILINDRICO
2.1. INTRODUZIONE
Le sollecitazioni che possono gravare su un elemento di connessione
sono essenzialmente di due tipi: TAGLIO e TRAZIONE. Nel caso in cui
la direzione di applicazione della forza è perpendicolare all’asse
dell’elemento si dirà che essa è una sollecitazione tagliante (Fig. 2.1),
mentre nel caso in cui sia parallela all’asse dell’elemento, si dirà che essa
è una sollecitazione assiale (Fig. 2.2). Ci si può inoltre (e questo avviene
spesso) trovare di fronte ad una sollecitazione combinata di taglio e
trazione in quanto la direzione di applicazione della forza è inclinata di
un angolo α diverso da 0° e da 90° rispetto all’asse dell’elemento
metallico.
Una precisazione va fatta in merito alla suddetta sollecitazione di
trazione, in quanto non essendo il solo elemento metallico soggetto alla
forza ma essendo interessato tutto l’insieme (acciaio della vite e legno in
cui è infissa), si deve più correttamente parlare di sollecitazione di
ESTRAZIONE del connettore dall’elemento ligneo.
Figura 2.1
Sollecitazione perpendicolare all’asse del connettore (Bernasconi A.,
“Introduzione all’uso pratico della nuova norma SIA 265 per le strutture di
legno, 2005).
27
Capitolo 2
Figura 2.2
Sollecitazione parallela all’asse del connettore (Bernasconi A.,
“Introduzione all’uso pratico della nuova norma SIA 265 per le strutture di
legno, 2005).
I connettori a gambo cilindrico, come già detto nel paragrafo 1.4.1., sono
costituiti da elementi metallici che attraversano in tutto o in parte gli
elementi strutturali lignei da collegare e si differenziano in: chiodi, perni
(o spinotti), bulloni e viti.
La caratterizzazione e la classificazione dei collegamenti e dei connettori,
sotto l’aspetto del loro comportamento meccanico (deformazioni e valori
del carico ultimo) costituiscono argomenti di notevole interesse nella
tecnica delle costruzioni in legno, questi aspetti saranno trattati
ampiamente nei successivi paragrafi.
2.2. MODELLO DI CALCOLO PER SOLLECITAZIONI
PERPENDICOLARI ALL’ASSE DEL CONNETTORE
2.2.1. Osservazioni introduttive
Il modello di calcolo delle connessioni con connettori cilindrici
sollecitati perpendicolarmente al loro asse si basa sulle modalità di
collasso osservate sperimentalmente. Nel caso di sistemi di connessione
di tipo “puntuale” con elementi meccanici a gambo cilindrico, la
resistenza del collegamento è legata al rifollamento delle pareti del foro,
in conseguenza dell’azione meccanica degli elementi metallici sul legno,
ed allo snervamento del gambo di acciaio del connettore. Per la
28
Capitolo 2
determinazione della resistenza del singolo mezzo di collegamento a
partire dalle principali grandezze meccaniche e geometriche degli
elementi che lo costituiscono, è ormai consolidato, nelle normative più
recenti, il ricorso a una formulazione basata sull’analisi limite del
collegamento elementare, considerando un comportamento rigidoplastico per i materiali coinvolti (legno e metallo). Tale formulazione è
nota come EYM (European Yield Model) ed è stata proposta inizialmente
da Johansen nel 1949.
2.2.2. Teoria di Johansen
Le evidenze sperimentali che portarono Johansen a formulare questa
teoria mostrarono che i meccanismi di rottura che si verificavano in una
connessione lignea con connettori metallici a gambo cilindrico, sono
associati a fenomeni di rifollamento di una delle due parti lignee
connesse e di snervamento (a flessione) del gambo del connettore
metallico, con formazione di una o più cerniere plastiche.
Figura 2.3
Collasso della connessione (Ballerini M., I corsi promo_legno, 2004).
29
Capitolo 2
Nella zona contrassegnata dal “cerchio rosso” si può notare il
rifollamento del legno, mentre nella zona contrassegnata con il “cerchio
blu” è evidente la formazione della cerniera plastica nel connettore in
acciaio.
Le caratteristiche meccaniche associate alla crisi del materiale legnoso
(tensione di rifollamento) e degli elementi di acciaio (tensione di
snervamento) possono essere determinate attraverso prove sperimentali
descritte nelle normative armonizzate UNI EN 383:2007 e UNI EN
409:1994, tenendo anche presente quanto indicato in UNI EN 28970.
La resistenza al rifollamento è una caratteristica meccanica del materiale
legnoso che descrive uno stato di sforzo limite determinato dallo
schiacciamento localizzato delle fibre legnose per effetto del carico
concentrato del connettore sulle pareti del foro di alloggiamento: le
deformazioni plastiche causano l’ovalizzazione del foro e la conseguente
messa fuori servizio della connessione. La resistenza al rifollamento può
variare sensibilmente in funzione di alcune caratteristiche geometriche e
meccaniche, come la massa volumica del legno, il diametro del
connettore, la direzione della forza applicata rispetto alla direzione della
fibratura.
Figura 2.4
Setup di prova per la determinazione della resistenza al rifollamento del
legno (Ballerini M., I corsi promo_legno, 2004).
30
Capitolo 2
Il valore del momento di snervamento dell’elemento metallico può essere
determinato in funzione del diametro del connettore e della classe di
resistenza dell’acciaio utilizzato.
Figura 2.5
Setup di prova per la determinazione del momento di snervamento del
connettore (Ballerini M., I corsi promo_legno, 2004).
Poiché ogni connettore ha delle peculiarità proprie non si possono dare
formulazioni rigorose che possano essere applicate indistintamente a tutte
le tipologie ma ognuna di esse va studiata opportunamente e per questo si
rimanda ai successivi paragrafi.
Per quanto riguarda la teoria di Johansen le equazioni della capacità
portante della connessione con connettori a gambo cilindrico sono
ricavate da semplici considerazioni di equilibrio allo stato limite con
l’ipotesi di comportamento rigido-plastico per entrambi i materiali. Tale
approccio proposto per la prima volta da Johansen, e successivamente
perfezionato e validato sperimentalmente da diversi ricercatori, è oggi
alla base del calcolo della resistenza dei collegamenti di diverse
normative tecniche sia nazionali che internazionali (DIN 1052:2004, EN
1995:2004, documento N.I.Co.Le., istruzione CNR-DT 206-2006). In tali
normative le equazioni di Johansen sono riportate in funzione delle
principali grandezze geometriche e meccaniche, per unioni ad un piano di
31
Capitolo 2
taglio (il connettore “attraversa” due elementi) o a due piani di taglio (il
connettore “attraversa” tre elementi); per unioni legno-acciaio (cioè con
elementi lignei collegati a piastre metalliche per mezzo degli stessi
elementi metallici a gambo cilindrico). I valori espressi dalle equazioni di
Johansen si riferiscono alle resistenze caratteristiche per singolo mezzo di
unione e per singolo piano di taglio.
I valori di progetto sono da determinarsi in funzione del coefficiente
parziale di sicurezza per la proprietà del materiale γm (per il legno
lamellare incollato γm= 1,35) e del coefficiente di correzione Kmod che
tiene conto dell’effetto sui parametri di resistenza, sia della durata del
carico sia dell’umidità degli elementi.
I modi di rottura che possono aver luogo in un collegamento sono
sostanzialmente i seguenti:
-
Modo I :
rifollamento di una delle due parti lignee connesse;
-
Modo II e III:
rifollamento di una delle due parti lignee
connesse
e
contemporaneo
snervamento
del
connettore metallico con formazione di una o più
cerniere plastiche.
2.2.2.1.
Comportamento delle unioni legno-legno
Le formule di Johansen per le unioni legno-legno e pannelli-legno
realizzate con chiodi, cambrette, graffe, bulloni, spinotti e viti, che come
si è già detto, riportano il valore caratteristico della capacità portante per
ciascun piano di taglio e per ciascun mezzo di unione, sono riportate nelle
tabelle 2.1 e 2.2:
32
Capitolo 2
Tabella 2.1
Unioni ad un piano di taglio (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Tabella 2.2
Unioni a due piani di taglio (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
33
Capitolo 2
Dove:
t 1 e t2
spessori del legno o del pannello, o profondità d’infissione
del mezzo di unione;
fh,1,k e fh,2,k
resistenze caratteristiche a rifollamento degli elementi di
legno caratterizzati dallo spessore rispettivamente t1 e t2;
d
diametro del connettore;
My,k
valore caratteristico del momento di snervamento del
connettore;
valore caratteristico della resistenza a taglio della
Rk
connessione per singolo piano di taglio;
β= fh,1,k/fh,2,k
2.2.2.2.
rapporto tra le tensioni caratteristiche di snervamento.
Comportamento delle unioni legno-acciaio
Anche nel caso di unioni legno-acciaio valgono le stesse
considerazioni fatte per la determinazione delle resistenze ultime delle
unioni legno-legno. Nell’assemblaggio dell’unione legno-acciaio possono
essere usate piastre di acciaio spesse ovvero sottili.
Nel caso di “piastre spesse”, lo spessore della piastra è tale da fornire una
sorta di vincolo rigido (incastro) al connettore metallico e quindi
normalmente si avrà la formazione di una cerniera plastica nel connettore
in corrispondenza dell’interfaccia legno-acciaio (Tab. 2.3).
Nel caso di “piastre sottili”, invece, lo spessore della piastra non è
sufficiente per fornire un vincolo rotazionale al connettore; in tal caso si
ipotizza nullo il momento flettente nel connettore in corrispondenza
dell’interfaccia legno-acciaio (Tab. 2.4).
34
Capitolo 2
La normativa definisce “piastre spesse” quelle piastre aventi spessori
maggiori o uguali al diametro del connettore (t ≥ d) e “piastre sottili”
quelle piastre aventi spessori minori o uguali alla metà del diametro del
connettore (t ≤ 0,5d).
Tabella 2.3
Unioni ad un piano di taglio, piastre sottili (Piazza M., “Strutture in legno”,
2006).
Tabella 2.4
Unioni ad un piano di taglio, piastre spesse (Piazza M., “Strutture in
legno”, 2006).
35
Capitolo 2
La capacità portante caratteristica per ciascuna sezione resistente e per
ogni mezzo di unione in unioni ad una sezione resistente con elemento
esterno di acciaio sarà assunta come il minore dei valori ottenibili
mediante le formule delle tabelle 2.3 o 2.4.
ogni mezzo di unione in unioni a due sezioni resistenti con elemento
centrale di acciaio, sarà assunta come il minore dei valori ottenibili
mediante le formule della tabella 2.5.
ogni mezzo di unione in unioni a due sezioni resistenti con entrambi gli
elementi esterni di acciaio, sarà assunta come il minore dei valori
ottenibili mediante le formule della tabella 2.6.
Tabella 2.5
Unioni a due piani di taglio, piastra interna (Piazza M., “Strutture in
legno”, 2006).
36
Capitolo 2
Tabella 2.6
Unioni a due piani di taglio, piastre esterne (Piazza M., “Strutture in
legno”, 2006).
Nelle situazioni intermedie tra i casi di “piastra spessa” e “piastra sottile”
(cioè per 0,5d < t < d ), è consentita l’interpolazione lineare tra i valori di
resistenza ottenuti nei due casi. Ovviamente, dovranno poi essere
effettuate le verifiche di resistenza della piastra metallica.
2.2.2.3.
Comportamento dei collegamenti con piani di taglio
multipli
Nei collegamenti con mezzi di unione a gambo cilindrico con più di
due piani taglio, la resistenza della connessione è data dalla somma della
resistenza di ciascun piano di taglio. La resistenza di ciascun piano di
taglio va valutata come per le unioni con due piani di taglio,
considerando le triplette di elementi alle quali quel piano di taglio
appartiene.
37
Capitolo 2
Figura 2.6
Calcolo della resistenza per unioni con più di due piani di taglio (Piazza
M., “Strutture in legno”, 2006).
La resistenza di ciascun piano di taglio sarà quindi assunta pari alla
minore di quelle così calcolate. Nei collegamenti con piani di taglio
multipli, i modi di rottura dei mezzi di unione dei singoli piani di taglio
deve essere fra di loro compatibili.
2.2.2.4.
Collegamenti con mezzi di unione multipli
La capacità portante di un collegamento realizzato con mezzi di
unione multipli, tutti dello stesso tipo e dimensioni, può essere minore
della somma delle capacità portanti del singolo mezzo di unione. Per una
linea di mezzi di unione disposti parallelamente alla direzione della
fibratura (fila), la capacità portante caratteristica efficace nella direzione
della fila Fef,RK deve essere assunta pari a:
Fef , RK = nef ⋅ FRK
Questa formula è quella presente nel documento CNR-DT 206/2006 e
riprende la formulazione presente nell’EUROCODICE 5 del 2004 ed in
cui
nef =
numero efficace di mezzi di unione appartenenti alla fila. I valori
di nef variano in funzione del tipo di mezzo di unione;
FRK =
capacità portante caratteristica di ciascun mezzo di unione,
parallelamente alla fibratura.
38
Capitolo 2
Nel documento N.I.Co.Le. è stata utilizzata un’altra relazione ed in
particolare si assume che la capacità portante di più elementi sia
determinabile a partire dalla capacità portante Rd del singolo elemento di
collegamento tramite la seguente formula:
Rcon,d = K ef ⋅ n ⋅ Rd
dove:
Rcon,d = è la capacità portante di progetto dell’unione
n=
è il numero degli elementi di collegamenti allineati
Kef =
è un fattore riduttivo ( ≤ 1 ) funzione anche del tipo di connettore
Rd =
è la capacità portante di progetto del singolo elemento di
collegamento.
In questo modo è reso ancora più evidente il concetto di “riduzione di
resistenza” causata dall’allineamento di più elementi di collegamento.
2.2.2.5.
“Rope effect” - Effetto fune
La resistenza ultima di alcuni tipi di unioni, quali ad esempio quelle
realizzate tramite chiodi, viti, bulloni (ma non gli spinotti), risulta spesso
maggiore rispetto alla resistenza calcolata utilizzando le equazioni di
Johansen prima esposte. Per tali tipi di unioni, infatti, una volta raggiunti
uno dei meccanismi di rottura misti descritti dal modello di Johansen
(modi di rottura II e III), si instaura un ulteriore meccanismo di
trasmissione degli sforzi talvolta indicato come effetto fune. Dalla
seguente figura si può osservare che una volta raggiunto il modo di
rottura II o III il connettore inizierà a essere sollecitato anche a trazione,
oltre che a flessione e taglio come avveniva prima del raggiungimento
dello snervamento a flessione (o, meglio, nel campo dei piccoli
spostamenti).
39
Capitolo 2
Figura 2.7
Effetto fune (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Inoltre all’aumentare del valore dell’azione applicata, il connettore, se
opportunamente vincolato alle due estremità, tenderà a comprimere gli
elementi lignei collegati. Questa sorta di “precompressione” trasversale è
responsabile di un aumento delle forze d’attrito in prossimità
dell’interfaccia tra gli elementi lignei, forze che, assieme alla componente
dello sforzo normale nel connettore in direzione della sollecitazione
esterna
applicata,
contribuiranno
ad
una
accresciuta
resistenza
dell’unione rispetto a quella calcolata facendo uso delle equazioni di
Johansen che, come si è potuto vedere, non tengono conto di questa
ulteriore possibilità di trasmissione degli sforzi.
Determinare esattamente l’aumento di resistenza fornito all’unione da un
tale tipo di meccanismo sarebbe stato molto difficile e su questo
argomento si sono sviluppate due teorie di calcolo citate rispettivamente
nella DIN 1052 e nella EN 1995-1-1 (che altro non è che la parte 1.1
dell’Eurocodice 5, inoltre sono state riprese integralmente nel documento
N.I.Co.Le. e nell’istruzione CNR-DT 206-2006) e che possono essere
così sintetizzate:
40
Capitolo 2
a) Inserimento di un fattore amplificativo sui valori di resistenza
ottenuti utilizzando le equazioni di Johansen rispettivamente nei
modi di rottura II e III;
b) Aggiunta di un termine esplicito additivo ai valori di resistenza
ottenuti utilizzando le equazioni di Johansen rispettivamente nei
modi di rottura II e III.
La formulazione b) stabilisce che il termine additivo può essere assunto
pari al massimo a Fax ,RK / 4 essendo Fax , RK la resistenza caratteristica
all’estrazione assiale dell’elemento di collegamento. Tuttavia, tale
contributo deve essere limitato ad una certa frazione della resistenza
calcolata alla Johansen, in particolare :
100% per le viti;
15% per i chiodi tondi;
25% per i chiodi quadri;
50% per gli altri chiodi ad aderenza migliorata;
25% per i bulloni;
0% (ovviamente) per i perni.
2.2.2.6.
Comportamenti fragili e duttili
I limiti della formulazione proposta da Johansen devono essere
ricercati proprio nelle ipotesi di base su cui essa si fonda, essendo
concepita per un collegamento realizzato con “un elemento” a gambo
cilindrico inserito nel legno a sufficiente distanza dai bordi e dalle
estremità dell’elemento ligneo stesso, in modo da potere effettivamente
sviluppare il comportamento teorico rigido-plastico per i materiali
coinvolti (metallo e legno).
Quindi tale modello non può tenere conto di alcune modalità di collasso
della parte lignea, associate all’insorgere nel legno di tensioni ortogonali
41
Capitolo 2
alla direzione della fibratura, e che possono determinare meccanismi si
rottura fragili (come quelli mostrati in Fig. 2.8), tali meccanismi sono
responsabili quindi di collassi strutturali a valori inferiori a quelli previsti
dal modello di Johansen. Questi meccanismi sono stati evidenziati da uno
studio effettuato da Jorissen A. nel 1999 e sono: a) fenditura (splitting);
b) estrazione di uno o più “tasselli” di legno in corrispondenza di singoli
connettori (plug shear); c) strappo di parte di elemento in corrispondenza
di un gruppo di connettori (group tear out); d) rottura dell’elemento
ligneo per trazione (tension).
Figura 2.8
Modalità di rottura fragili (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Per questo motivo le normative fissano per le modalità di rottura a e b
valori minimi di distanze dei connettori dalle estremità e dai bordi degli
elementi, e valori minimi di spaziatura tra i mezzi singoli di unione
allineati nella direzione di fibratura o ortogonalmente ad essa. Per le
modalità di rottura di tipo c il documento normativo EN 1995 prescrive
delle formulazioni specifiche mentre per le modalità di rottura d è
implicitamente considerata quando si effettua la verifica a trazione nella
“sezione retta” dell’elemento ligneo.
L’altro limite della formulazione dovuta a Johansen è insito nel metodo
stesso di analisi: il modello è perciò in grado di predire, nelle ipotesi
fatte, il carico limite a rottura ma non può fornire alcuna indicazione sulla
42
Capitolo 2
deformabilità del collegamento né, conseguentemente sulle proprietà di
rigidezza e duttilità del collegamento. A questo riguardo, i risultati
sperimentali (forza-scorrimento) su collegamenti realizzati con diversi
tipi di connettori mostrano comportamenti meccanici diversi, sia con
riferimento alle rigidezze iniziali che alle capacità duttili.
Figura 2.9
Diagrammi schematici di comportamento forza-scorrimento (parallelo alla
fibratura) per differenti collegamenti: a) collegamento incollato (12500
mm2); b) anello (d= 100 mm); c) piastra dentata (d= 62 mm); d) perno (d=
14 mm); e) bullone (d= 14 mm); f) piastra stampata (100x100 mm); g)
chiodo (d= 4.4 mm) (grafico rielaborato da Blass H.J., 1995) (Piazza M.,
“Strutture in legno”, 2006).
Tra l’altro proprio i comportamenti iniziali in corrispondenza di valori di
carico non elevati e quindi di particolare rilievo per stati limite di
esercizio, possono essere differenziati e presentare veri e propri giochi
iniziali, come nel caso di collegamento realizzato con bulloni.
2.2.2.6.1. Rigidezza
Le proprietà di rigidezza e di duttilità del singolo connettore hanno
una grande influenza sia sulla distribuzione delle sollecitazioni tra i
43
Capitolo 2
diversi connettori elementari componenti il collegamento che sul
comportamento globale del medesimo collegamento.
Le caratteristiche di rigidezza delle unioni possono variare fortemente in
funzione dei diversi tipi di connettori utilizzati: come si può notare dalla
figura, le unioni incollate hanno una rigidezza (oltre che una resistenza)
maggiore delle corrispondenti realizzate con elementi metallici, esse
presentano però una rottura a carattere essenzialmente fragile associata a
bassi valori di deformazione. E’ importante quindi conoscere i valori dei
moduli di scorrimento Kser (che nella normativa EN 26891 vengono
indicati con il simbolo Ks) che possono essere calcolati in funzione del
tipo di collegamento realizzato, per ciascuna sezione resistente e per
singolo mezzo di unione, secondo il documento CNR-DT 206-2006,
mediante le seguenti relazioni:
- Per spinotti, viti, bulloni, e chiodi senza preforatura
K ser = ρ m1,5 ⋅
d
20
- Per chiodi con preforatura
K ser = ρ m1,5 ⋅
d 0 ,8
25
Dove
d
è il diametro del mezzo di unione (in mm)
ρm
è il valore medio della massa volumica del legno (in Kg/m3)
Se le unioni sono realizzate con materiali legnosi di differente massa
volumica (ρm1 e ρm2) il valore di ρm riportato nelle formule dovrà essere
calcolato come:
ρ m = ρ m1 ⋅ ρ m 2
Mentre per le unioni legno-acciaio e legno-calcestruzzo i valori di Kser
devono essere raddoppiati.
44
Capitolo 2
2.2.2.6.2. Duttilità
La definizione del grado di duttilità del collegamento risulta
fondamentale per determinare la capacità di una struttura di assorbire
spostamenti e deformazioni e di ridistribuire le forze al di là del limite
elastico oppure per caratterizzarne la possibilità di assorbire energia
quando essa sia soggetta ad azioni sismiche.
La conoscenza del grado di duttilità allo stato attuale non viene fornita
dai modelli teorici, come ad esempio quello di Johansen, che sta alla base
delle attuali normative. Ciò nonostante l’esperienza pratica e le prove
sperimentali suggeriscono che, nel caso di unioni con connettori a gambo
cilindrico, l’utilizzo di elementi più piccoli e snelli, come possono essere
i chiodi, possa portare ad un maggior grado di duttilità della connessione,
mentre elementi meno snelli, come i perni ed i bulloni, pur assicurando
singolarmente resistenze maggiori possono causare in alcuni casi un
comportamento a rottura fragile per tensioni ortogonali alla direzione
della fibratura, non previsti dalla teoria di Johansen.
Figura 2.10
Influenza della snellezza del connettore sul comportamento (forzascorrimento) della connessione e quindi della sua duttilità (Giordano G.,
“Tecnica delle costruzioni in legno”, 1999).
Sebbene una caratterizzazione del livello di duttilità statica della
connessione risulti di difficile attuazione senza il supporto di una corretta
modellazione meccanica del reale comportamento del giunto alcuni autori
45
Capitolo 2
hanno dato indicazioni empiriche sui possibili valori massimi e minimi di
duttilità (Racher 1995) riportati nella seguente tabella:
Tabella 2.7
Classificazione dei collegamenti in funzione della loro duttilità statica
(Racher P., Mechanical timber joints, 1995).
Tipo di collegamento e condizioni di carico
Chiodi e viti sollecitati assialmente
Barre incollate
Anelli, caviglie
Connettori a gambo cilindrico con modo di rottura di tipo I
Piastre dentate
Piastre punzonate
Connettori a gambo cilindrico con modo di rottura di tipo II
Chiodi
Connettori a gambo cilindrico con modo di rottura di tipo III
Du
Du ≤ 3
3 < Du ≤ 6
6 < Du
Il valore di duttilità presente in tabella è definito come il rapporto tra la
deformazione corrispondente al carico massimo (uu) e la deformazione al
limite elastico (uy)
Du =
uu
uy
Come si può notare dalla tabella il valore del grado di duttilità varia al
variare del modo di rottura per i connettori a gambo cilindrico e
precisamente è direttamente proporzionale al numero di cerniere plastiche
che si formano nel connettore.
2.2.3. Comportamento dei collegamenti con chiodi
La teoria esposta finora è in linea di massima valida per tutti i tipi di
connettori a gambo cilindrico, ci sono poi delle indicazioni specifiche in
funzione della tipologia del mezzo di unione utilizzato fornite al fine di
ottenere le predette prestazioni dal collegamento stesso. In questo e nei
paragrafi che seguiranno si riportano le specifiche indicate nel documento
CNR-DT 206/2006.
Dal paragrafo B 7.8.3.1 del suddetto documento:
46
Capitolo 2
per il calcolo della resistenza di un collegamento chiodato ad uno a due
piani di taglio si utilizzano le espressioni relative al punto B 7.8.2,
tenendo conto che gli spessori t1 e t2 sono definiti come segue:
- Nel caso di unione ad un piano di taglio t1 è lo spessore
dell’elemento ligneo dal lato della testa del chiodo mentre t2 è la
profondità d’infissione della punta nell’elemento (Fig. 2.11.a);
- Nel caso di unione a due piani di taglio t1 rappresenta il valore
minimo tra lo spessore dell’elemento legno dove è presente la
testa del chiodo e la profondità d’infissione nell’elemento
contenente la punta mentre t2 è lo spessore dell’elemento
centrale (Fig. 2.11.b).
Per chiodi a gambo quadro o scanalato il diametro del chiodo d deve
essere assunto pari alla dimensione del lato. Ogni collegamento deve
essere realizzato con almeno due chiodi .
La profondità d’infissione della punta del chiodo (Fig. 2.11) deve essere
pari ad almeno 8d per chiodi a gambo liscio e ad almeno 6d per chiodi ad
aderenza migliorata (EN 14592), affinché il collegamento possa lavorare
efficacemente a taglio escludendo la possibilità di estrazione del chiodo.
Figura 2.11
Definizione degli spessore t1 e t2 (Istruzione CNR-DT 206/2006, par. B
7.8.3.1.1).
In un collegamento tra tre elementi i chiodi possono sovrapporsi
nell’elemento centrale, purché (t- t2) sia maggiore di 4d (Fig. 2.12). In
47
Capitolo 2
questo caso la capacità portante deve essere calcolata con riferimento a
due piani di taglio.
Figura 2.12
Possibilità di sovrapposizione per chiodi infissi senza preforatura
(Istruzione CNR-DT 206/2006, par. B 7.8.3.1.1).
Per chiodi a gambo liscio prodotti con filo di acciaio avente un valore
caratteristico della resistenza ultima a trazione non minore di 600 N/mm2,
si utilizzano i seguenti valori caratteristici del momento di snervamento:
M yK = ζ ch ⋅ f cK ⋅ W pl ,b
Dove:
f cK
resistenza ultima caratteristica a trazione dell’acciaio
ζ ch
fattore riduttivo minore di 1 del momento plastico, che tiene in
considerazione l’effettivo comportamento allo stato limite ultimo
del chiodo, pari a ζ ch = k ⋅ d −0, 4 con k = 1,8mm 0, 4
W pl ,b
modulo di resistenza plastico che assume formulazioni diverse,
ovviamente, in funzione della geometria del chiodo
W pl ,b = d 3 / 6
per chiodi a gambo liscio
W pl ,b = d 3 / 4
per chiodi a gambo quadro o scanalato
48
Capitolo 2
Per chiodi aventi diametri fino a 8 mm, in assenza di risultati più accurati,
si possono adottare le seguenti resistenze caratteristiche a rifollamento
per il legno massiccio, lamellare e LVL:
- Senza preforatura:
f h , K = 0,082 ⋅ ρ K ⋅ d −0,3
- Con preforatura:
f h , K = 0,082 ⋅ (1 − 0,01d )ρ K
N / mm 2
N / mm 2
Dove:
ρK
massa volumica caratteristica del legno, in Kg / m 3
d
diametro del chiodo, in mm .
Per chiodi aventi diametri maggiori di 8 mm, si applicano i valori di
resistenza caratteristica al rifollamento validi per i bulloni (par. 2.2.5.).
Figura 2.13
Disposizione sfalsata di chiodi (Istruzione CNR-DT 206/2006, par. B
7.8.3.1.1).
Per una fila di chiodi disposti parallelamente alla fibratura , a meno che i
chiodi di tale fila siano sfalsati per almeno 1d (Fig. 2.13), la capacità
portante parallela alla fibratura si calcola utilizzando il numero efficace di
mezzi di unione, nef , definito come segue
nef = n
k ef
n
numero di chiodi di una fila
kef
valore fornito in Tab. 2.8
49
Capitolo 2
Tabella 2.8
Valori di kef (Istruzione CNR-DT 206/2006, par. B 7.8.3.1.1).
kef
Interasse tra i chiodi
Senza preforatura
Con preforatura
a1≥ 14d
1.00
1.00
a1= 10d
0.85
0.85
a1= 7d
0.70
0.70
a1= 4d
-
0.50
Per interassi intermedi è ammessa l’interpolazione lineare di kef.
Il legno deve essere preforato quando:
- La massa volumica caratteristica del legno è maggiore di 500
Kg/m3;
- Il diametro del chiodo è maggiore di 6 mm.
Per le disposizioni strutturali relative alle connessioni con chiodi si
rimanda al paragrafo 2.5.1 del presente testo.
2.2.3.1.
Comportamento delle unioni legno-legno
I valori minimi di interassi e distanze da bordi ed estremità sono
fornite in Tab. 2.9 mentre la simbologia è esplicata nella Fig. 2.14
Tabella 2.9
Interassi e distanze da bordi ed estremità, valori minimi per chiodi
(Istruzioni CNR-DT 206/2006 par. B 7.8.3.1.2).
50
Capitolo 2
Figura 2.14
Spaziature e distanze minime (Istruzioni CNR-DT 206/2006 par. B
7.8.3.1.2).
I chiodi infissi nelle testate degli elementi, con il gambo parallelo alla
fibratura, non possono essere considerati in grado di trasmettere alcuna
forza.
La preforatura è necessaria nel caso in cui gli elementi di legno abbiano
spessore inferiore a:
7d
⎧⎪
ρ
t = max ⎨
(13d − 30) ⋅ k
⎪⎩
400
[in mm]
Nel caso di elementi lignei di specie particolarmente sensibili allo spacco
(splitting), quali ad esempio Abete e Douglas, se la distanza dal bordo
(a4) è minore di 14d, la preforatura è necessaria nel caso in cui gli
elementi di legno abbiano spessore inferiore a:
7d
⎧⎪
ρ
t = max ⎨
(
13d − 30) ⋅ k
⎪⎩
400
2.2.3.2.
[in mm]
Comportamento delle unioni pannello-legno
Gli interassi minimi dei chiodi nelle unioni pannello-legno sono
quelli forniti nella Tab. 2.9, moltiplicati per 0,85. Le distanze da estremità
e bordi rimangono invariate rispetto a quelle indicate in Fig. 2.14.
51
Capitolo 2
Soltanto nel caso di elementi di pannello di legno compensato tali
distanze devono essere assunte pari a: 3d in caso di bordo (o estremità)
scarico e pari a (3 + 4 senα )d ; in caso di bordo (o estremità) sollecitato,
essendo α l’angolo fra le direzioni del carico e il bordo (l’estremità)
sollecitato.
Per chiodi aventi un diametro della testa pari ad almeno 2d le resistenze
caratteristiche a rifollamento sono le seguenti
- Per pannelli di legno compensato:
f h , k = 0,11 ⋅ ρ k ⋅ d −0,3
- Per pannelli di fibre conformi alla EN 622-2: f h,k = 30d −0,3 ⋅ t 0,6
- Per pannelli di particelle e pannelli OSB:
f h ,k = 65d −0, 7 ⋅ t 0,1
Dove:
f h ,k
resistenza caratteristica a rifollamento, in N / mm 2 ;
ρK
massa volumica caratteristica del legno, in Kg / m 3 ;
d
diametro del chiodo, in mm ;
t
spessore del pannello, in mm .
2.2.3.3.
Comportamento delle unioni acciaio-legno
Gli interassi minimi tra i chiodi sono quelli forniti in Tab. 2.9,
moltiplicati per un coefficiente 0,7 mentre le distanze da estremità e bordi
rimangono invariate.
2.2.4. Comportamento dei collegamenti con cambrette e graffe
I collegamenti realizzati con cambrette e graffe non possono essere
considerate in grado di trasmettere forze assiali. Per cambrette e graffe a
gambo cilindrico o rettangolare, con punte simmetriche o a becco di
flauto, si applicano le regole fornite al punto B 7.8.2 (paragrafo
52
Capitolo 2
dell’istruzione CNR-DT 206-2006 in cui vengono descritte le
formulazioni della teoria di Johansen relative ai vari casi di rottura), a
meno di quanto diversamente specificato nei seguenti paragrafi.
I valori di resistenza caratteristica di rifollamento f h,k devono essere
determinati sperimentalmente oppure desunti da formulazioni di
comprovata validità. Per cambrette e graffe con sezioni trasversali
rettangolari si assumerà un diametro equivalente d pari alla radice
quadrata del prodotto di entrambe le direzioni. La larghezza b della testa
della cambretta o graffa deve essere almeno pari a 6d e la profondità di
infissione della punta t2 deve essere almeno pari a 14d (Fig. 2.15). Ogni
collegamento deve essere costituito da almeno due cambrette o graffe. La
capacità portante laterale di progetto per ogni cambretta o graffa e per
ciascun piano di taglio può essere considerata equivalente a quella di due
chiodi aventi diametro pari a quello della cambretta o graffa, purché
l’angolo θ fra la testa della cambretta o graffa e la fibratura del legno sia
maggiore di 30° (Fig. 2.15). Se l’angolo θ è minore o uguale a 30° la
capacità portante laterale di progetto deve essere moltiplicata per 0,7.
Per cambrette e graffe di acciaio con un valore caratteristico della
resistenza ultima a trazione f u ,k non minore di 800 N / mm 2 si utilizzano i
seguenti valori caratteristici del momento di snervamento per ciascun
gambo:
M y , Rk = 0,2 ⋅ f uk ⋅ d 3
Dove:
M y , Rk
momento di snervamento caratteristico;
d
diametro del gambo della cambretta o graffa;
f uk
valore caratteristico della resistenza ultima a trazione
dell’acciaio.
53
Capitolo 2
I valori minimi di interassi e distanze dai bordi ed estremità sono forniti
dalla Tab. 2.10, con l’indicazione delle distanze nella Fig. 2.16.
Figura 2.15
Dimensioni della cambretta (Istruzioni CNR-DT 206/2006 par. B 7.8.4).
Figura 2.16
Definizione della spaziatura per le cambrette (Istruzioni CNR-DT
206/2006 par. B 7.8.4).
Tabella 2.10
Interassi e distanze da bordi ed estremità, valori minimi per cambrette e
graffe (Istruzioni CNR-DT 206/2006 par. B 7.8.4).
54
Capitolo 2
2.2.5. Comportamento dei collegamenti con bulloni
Per il calcolo della resistenza di un collegamento bullonato ad uno o
due piani di taglio si utilizzano le espressioni riportate al punto B 7.8.2. Il
valore caratteristico del momento di snervamento, valido per diametri del
bullone fino a 30 mm, M y , Rk è pari a :
M y , Rk = ζ b ⋅ f uk ⋅ d 3 / 6
Dove:
f uk resistenza ultima caratteristica a trazione dell’acciaio;
d
diametro del bullone;
ζb
fattore riduttivo, minore di 1, del momento plastico, che tiene in
conto l’effettivo comportamento allo stato limite ultimo del
bullone, pari a ζ b = k ⋅ d −0, 4 con k = 1,8mm 0, 4
Il numero efficace di bulloni di una fila, nef deve essere assunto pari a:
n
⎧
⎪
nef = min ⎨ 0,9 4 a1
n ⋅
⎪⎩
13d
Dove:
a1
spaziatura fila bulloni in direzione della fibratura;
d
diametro del bullone;
n
numero di bulloni nella fila.
I valori minimi di interassi e distanze da bordi ed estremità sono forniti
nella Tab. 2.11:
55
Capitolo 2
Tabella 2.11
Interassi e distanze da bordi ed estremità, valori minimi per bulloni
(Istruzioni CNR-DT 206/2006 par. B 7.8.5.1.1).
Nel caso di bulloni calibrati, cioè inseriti in fori nel legno aventi lo stesso
diametro del bullone, i valori minimi di interassi e distanze da bordi ed
estremità sono quelli forniti nella Tab. 2.12, valida per gli spinotti. I
dettagli strutturali per le unioni con i bulloni sono forniti nel par. 2.5.2.
2.2.5.1.
Comportamento delle unioni legno-legno e acciaiolegno
Per bulloni aventi diametro d ≤ 30mm, si adottano i seguenti valori
caratteristici della resistenza a rifollamento del legno massiccio, lamellare
e LVL, relativi ad un angolo α dello sforzo rispetto alla direzione della
fibratura.
f h ,α ,k =
f h ,0,k
k 90 ⋅ sen 2α + cos 2 α
Dove :
f h , 0,k = 0,082 ⋅ (1 − 0,01d )ρ k
resistenza caratteristica a rifollamento per
α = 0 in N / mm 2 ;
⎧1,35 + 0,015d
⎪
k90 ⎨1,30 + 0,015d
⎪0,90 + 0,015d
⎩
per legno di conifere massiccio e lamellare
per LVL
per legno di latifoglie massiccio e lamellare
56
Capitolo 2
ρK
massa volumica caratteristica del legno, in Kg / m 3 ;
d
diametro del chiodo, in mm .
2.2.5.2.
Comportamento delle unioni pannello-legno
La resistenza caratteristica a rifollamento del
pannello,
indipendentemente dall’angolo α di inclinazione dello sforzo rispetto alla
direzione della fibratura, deve essere assunta pari a:
- Pannelli di legno compensato: f h,0,k = 0,11 ⋅ (1 − 0,01d )ρ k
N / mm 2
- Pannelli di particelle e pannelli OSB: f h,k = 50d −0,6 ⋅ t 0, 2 N / mm 2
Dove:
ρK
massa volumica caratteristica del compensato, in Kg / m 3 ;
d
diametro del bullone, in mm ;
t
spessore del pannello, in mm .
La resistenza caratteristica a rifollamento del legno si calcola come
indicato al punto 2.2.4.
2.2.6. Comportamento dei collegamenti con spinotti
I collegamenti realizzati con spinotti non sono in grado di trasmettere
forze assiali. Per le unioni con spinotti si applicano le stesse regole
fornite nel punto 2.2.4. valide per unioni con bulloni soggetti a
sollecitazioni taglianti, salvo diversamente specificato. Il diametro dello
spinotto deve essere compreso tra 6 e 30 mm. I valori minimi di interassi
e distanze da bordi ed estremità sono forniti nella Tab. 2.12
57
Capitolo 2
Tabella 2.12
Interassi e distanze da bordi ed estremità, valori minimi per spinotti
(Istruzioni CNR-DT 206/2006 par. B 7.8.6).
I dettagli strutturali per le unioni con spinotti sono fornite nel punto 2.5.3.
2.2.7. Comportamento dei collegamenti con viti
La profondità d’infissione della parte della vite (Fig. 2.11) deve essere
pari ad almeno 6d, affinché il collegamento possa lavorare efficacemente
a taglio escludendo la possibilità di estrazione della vite.
Il calcolo della capacità portante si effettuerà in accordo alle formule del
punto B 7.8.2 dell’istruzione CNR-DT 206/2006 (par. 2.2.2 della presente
tesi), adottando per il diametro d un valore efficace def che tiene conto
della filettatura della vite. Nel caso di viti con parte di gambo liscio e con
il diametro esterno della filettatura uguale al diametro del gambo liscio
che penetra nell’elemento ligneo contenente la punta della vite sia almeno
pari a 4d. Nel caso in cui tali condizioni non fossero soddisfatte il
diametro efficace d ef è posto pari a 1,1 volte il diametro del nucleo della
filettatura.
Per viti con parte di gambo liscio aventi un diametro d > 6 mm si
applicano le regole di cui al punto 2.2.4 valide per collegamenti con
spinotti e bulloni soggetti ad azioni taglianti.
58
Capitolo 2
Per viti con parte di gambo liscio aventi un diametro d ≤ 6 mm si
applicano le regole di cui al punto 2.2.3, valide per collegamenti con
chiodi soggetti ad azioni taglianti.
I requisiti per i dettagli strutturali ed il controllo dei collegamenti
realizzati con viti sono forniti nel punto 2.5.4.
Nel caso di viti rispettose di specifici attestati di conformità in alternativa,
potrà farsi riferimento alle corrispondenti specifiche tecniche.
2.3. MODELLO DI CALCOLO PER SOLLECITAZIONI
PARALLELE ALL’ASSE DEL CONNETTORE
2.3.1. Osservazioni introduttive
Come abbiamo visto nel paragrafo 2.2.2., per sollecitazioni ortogonali
all’asse del connettore, esiste un modello teorico (EYM) sul quale si
fondano tutte le prescrizioni delle normative. Nel caso, invece, di
sollecitazioni parallele all’asse del connettore non esiste un modello
teorico ma le normative forniscono delle indicazioni sulla base delle
esperienze fatte in tal campo. Ovviamente è facile intuire che dato il tipo
di sollecitazione, tra le tipologie in precedenza enunciate di connettori
metallici, ce ne sarà qualcuna non in grado di trasmettere sollecitazioni
assiali a causa della sua particolare geometria. E’ il caso degli spinotti,
dei chiodi lisci, delle graffe e delle cambrette.
Ne consegue quindi, che le uniche tipologie di connettori che potranno
essere utilizzate per resistere a carichi assiali saranno:
-
i chiodi ad aderenza migliorata;
-
i bulloni;
-
le viti.
59
Capitolo 2
Analogamente a quanto fatto in precedenza per le sollecitazioni taglianti
ora si riporteranno le indicazioni riguardanti le sollecitazioni assiali
fornite dal documento CNR-DT 206/2006.
I chiodi a gambo liscio non devono essere utilizzati per resistere a
carichi assiali permanenti o di lunga durata. Nel caso di chiodi ad
aderenza migliorata, solo la parte filettata si considera in grado di
trasmettere un carico assiale. I chiodi infissi parallelamente alla direzione
della fibratura non possono essere considerati in grado di trasmettere
carichi assiali.
La resistenza caratteristica ad estrazione, Fax , Rk , per chiodi ortogonali alla
fibratura (Fig. 2.17a) e per chiodi obliqui (Fig. 2.17b) può essere assunta
al più pari a:
Fax , Rk
⎧
f ax ,k ⋅ d ⋅ t pen
⎪
= min ⎨ f ax ,k ⋅ d ⋅ t + f head ,k ⋅ d h2
⎪
f head ,k ⋅ d h2
⎩
per tutti i chiodi
per chiodi a gambo liscio
per chiodi ad aderenza migliorata (EN 14592)
dove:
f ax ,k
resistenza unitaria caratteristica a estrazione della punta, in
N/mm2;
f head ,k
resistenza caratteristica alla penetrazione della testa
nell’elemento, in N/mm2;
d
diametro del chiodo, in mm;
dh
diametro della testa del chiodo, in mm;
60
Capitolo 2
lunghezza d’infissione della punta (Fig. 2.17), oppure la
t pen
larghezza della parte filettata inserita nell’elemento in cui è
infissa la punta, in mm;
spessore dell’elemento dal lato della testa, in mm.
t
Le resistenze caratteristiche f ax ,k e f head ,k devono essere determinate
sperimentalmente in conformità alle EN 1382, EN 1383, EN 14358.
Per i chiodi a gambo liscio, normalmente la profondità d’infissione della
punta
t pen non deve essere inferiore a 12d e, in mancanza di dati
sperimentali si possono adottare i seguenti valori caratteristici per le
resistenze:
f ax ,k = 20 ⋅ 10 −6 ⋅ ρ k2
f head ,k = 70 ⋅ 10 −6 ⋅ ρ k2
dove ρ k è la massa volumica del legno in kg/m3.
E’ possibile adottare anche profondità di infissione della punta inferiori a
12d, ma comunque maggiori di 8d; in tal caso la resistenza all’estrazione
deve essere ridotta col fattore (t pen / 4d − 2) .
Per i chiodi ad aderenza migliorata, normalmente la profondità di
infissione della punta t pen non deve essere inferiore a 8d. E’ possibile
adottare anche una profondità di infissione della punta inferiori a 8d, ma
comunque maggiori di 6d; in tal caso la resistenza all’estrazione deve
essere ridotta col fattore (t pen / 2d − 3) .
Particolare attenzione deve essere posta nella valutazione della resistenza
ad estrazione nel caso in cui il legno strutturale è messo in opera con un
umidità vicina al punto di saturazione, e per il quale è prevista
essiccazione sotto carico. In tal caso si raccomanda comunque di ridurre i
valori di f ax ,k e f head ,k di almeno il 50%.
61
Capitolo 2
Interassi e distanze minimi validi per i chiodi caricati lateralmente, si
applicano anche ai chiodi caricati assialmente.
Per le chiodature oblique la distanza dal piano dell’unione deve essere
almeno pari a 10d (Fig. 2.17b). In ogni collegamento devono essere
presenti almeno due chiodi obliqui, disposti simmetricamente rispetto
all’asse di sollecitazione.
Figura 2.17
Disposizione della chiodatura perpendicolare ed obliqua (Istruzione CNRDT 206/2006, par. B 7.8.3.2).
La capacità portante assiale e la capacità ad estrazione di un bullone
devono essere assunte pari al valore minore fra:
-
la resistenza a trazione del bullone;
-
la resistenza a schiacciamento del legno al di sotto della rondella
o, per connessioni acciaio-legno, della piastra di acciaio.
La resistenza a schiacciamento del legno al di sotto della rondella deve
essere calcolata assumendo una resistenza caratteristica a compressione
sull’area di contatto pari a 3 f c ,90,k .
La resistenza a schiacciamento del legno al di sotto della piastra di
acciaio deve essere assunta come minore o uguale a quella di una
rondella circolare equivalente avente un diametro d R pari a :
d R = min[12t ;4d ]
62
Capitolo 2
dove:
t
spessore della piastra, in mm;
d
diametro del bullone, in mm.
Per la valutazione della capacità portante di collegamenti realizzati
con viti caricate assialmente si deve far riferimento alle seguenti modalità
di rottura:
-
estrazione della parte filettata della vite;
-
rottura a trazione della vite;
-
strappo della testa della vite;
-
penetrazione della testa della vite nell’elemento;
-
rottura dell’elemento lungo il perimetro di un gruppo di viti (“plug
shear” oppure “block shear”).
Per viti utilizzate in combinazione con piastre d’acciaio la capacità allo
strappo della testa della vite deve essere maggiore della resistenza a
trazione della vite. La resistenza caratteristica ad estrazione della vite,
secondo un angolo α rispetto alla direzione della fibratura, deve essere
assunta pari a: Fax ,α , Rk = nef (π ⋅ d ⋅ l ef )0,8 ⋅ f ax.α ,k
dove:
nef
numero efficace di viti;
d
diametro esterno misurato sulla filettatura, in mm;
l ef
profondità d’infissione della parte filettata all’interno
dell’elemento contenente la punta, meno una volta il
diametro della vite, in mm;
f ax.α ,k
resistenza caratteristica unitaria a estrazione, secondo un
angolo α rispetto alla direzione della fibratura, in N/mm2.
63
Capitolo 2
La resistenza caratteristica unitaria a estrazione secondo un angolo α
rispetto alla fibratura si assume pari a:
f ax.α ,k =
f ax ,k
sen 2α + 1,5 ⋅ cos 2 α
con
f ax ,k = 3,6 ⋅ 10 −3 ⋅ ρ k1,5
dove:
resistenza caratteristica unitaria a estrazione in direzione
f ax ,k
ortogonale alla fibratura, in N/mm2;
ρk
massa volumica del legno in kg/m3.
La resistenza alla penetrazione della testa nell’elemento ligneo deve
essere determinata tramite prove sperimentali in conformità alla EN
1383:2002.
Per un collegamento con un gruppo di viti caricate da forze parallele al
loro gambo, il numero efficace di viti, nef è dato da nef = n 0,9 dove n è il
numero di viti presenti nel collegamento.
La profondità minima d’infissione della parte filettata all’interno
dell’elemento ligneo contenente la punta deve essere almeno pari a 6d. I
valori minimi di interassi e distanze da bordi ed estremità sono forniti in
Tab. 2.13.
Nel caso di viti rispettose di specifici attestati di conformità, in
alternativa, potrà farsi riferimento alle corrispondenti specifiche tecniche.
Tabella 2.13
Interassi e distanze da bordi ed estremità, valori minimi per viti caricate
assialmente (Istruzioni CNR-DT 206/2006 par. B 7.8.7.2).
Viti infisse
Interasse minimo
Minima distanza dal bordo
Ad angolo retto rispetto alla fibratura
4d
4d
Parallelamente alla fibratura
4d
2.5d
64
Capitolo 2
2.4. SOLLECITAZIONI COMBINATE PERPENDICOLARI E
PARALLELE ALL’ASSE DEL CONNETTORE
Nel caso di collegamenti soggetti ad una sollecitazione combinata di
carico assiale (Fax ,d ) e carico tagliante (Fv ,d ) , devono essere soddisfatte le
seguenti condizioni:
-
per chiodi a gambo liscio:
Fax ,d
Fax , Rd
-
+
Fv ,d
Fv , Rd
≤1
per chiodi ad aderenza migliorata (EN 14592):
⎛ Fax ,d
⎜
⎜F
⎝ ax , Rd
2
⎞ ⎛ Fv ,d
⎟ +⎜
⎟ ⎜F
⎠ ⎝ v , Rd
2
⎞
⎟ ≤1
⎟
⎠
Fax , Rd e Fv , Rd sono le capacità portanti di progetto dell’unione caricata
rispettivamente con il solo carico assiale o laterale.
carico assiale (Fax ,d ) e carico tagliante (Fv ,d ) , devono essere soddisfatta la
seguente condizione:
⎛ Fax ,d
⎜
⎜F
⎝ ax , Rd
2
⎞ ⎛ Fv ,d
⎟ +⎜
⎟ ⎜F
⎠ ⎝ v , Rd
2
⎞
⎟ ≤1
⎟
⎠
Fax , Rd e Fv , Rd sono le capacità portanti di progetto dell’unione caricata
rispettivamente con il solo carico assiale o laterale.
carico assiale (Fax ,d ) e carico tagliante (Fv ,d ) , si deve verificare che:
65
Capitolo 2
⎛ Fax ,d
⎜
⎜F
⎝ ax , Rd
2
⎞ ⎛ Fv ,d
⎟ +⎜
⎟ ⎜F
⎠ ⎝ v , Rd
2
⎞
⎟ ≤1
⎟
⎠
Fax , Rd e Fv , Rd sono le capacità portanti di progetto del singolo mezzo di
unione caricato rispettivamente con carico assiale o tagliante.
2.5. DISPOSIZIONI COSTRUTTIVE
2.5.1. Chiodi
Se non diversamente specificato, i chiodi devono essere infissi
ortogonalmente alla fibratura e fino ad una profondità tale che le superfici
delle teste dei chiodi risultino a filo della superficie del legno.
Se non diversamente specificato, la chiodatura obliqua deve essere
eseguita in conformità alla Fig. 2.17.
Il diametro delle preforature nel legno non deve essere maggiore di 0,8d,
dove d è il diametro del chiodo. Il diametro dei fori nelle piastre d’acciaio
non deve essere maggiore di 1 mm del diametro del chiodo salvo
eventuale diversa indicazione riportata nel benestare tecnico della
specifica tipologia di chiodi prevista.
2.5.2. Bulloni e rondelle
Il diametro dei fori nel legno deve essere al massimo di 1 mm più
grande rispetto al diametro d del bullone. Nel caso di bulloni calibrati , il
diametro del foro del legno deve essere lo stesso di quello del bullone. Il
diametro dei fori nelle piastre di acciaio non deve essere più grande di s,
rispetto al diametro d del bullone, con:
⎧2mm
s = max ⎨
⎩ 0,1d
66
Capitolo 2
Si raccomanda di verificare la compatibilità dei giochi meccanici con la
deformabilità complessiva della struttura: al riguardo, la realizzazione di
connessioni esclusivamente a mezzo di bulloni può risultare preferibile
ad eccezione delle strutture transitorie o di modesta importanza.
Al di sotto della testa del bullone e del dado devono essere utilizzate
rondelle aventi lunghezza del lato o diametro pari ad almeno 3d e
spessore pari ad almeno 0,3d. Le rondelle devono appoggiare per intero
sul legno.
Bulloni e tirafondi devono essere serrati nuovamente, se necessario,
quando il legno ha raggiunto l’umidità d’equilibrio, in modo d’assicurare
il mantenimento della capacità portante e della rigidezza della struttura. I
valori minimi del diametro dei bulloni utilizzati insieme a connettori per
legno sono riportati nella Tab. 2.14.
Tabella 2.14
Requisiti per diametri di bulloni utilizzati con connettori per legno
(Istruzioni CNR-DT 206/2006 par. B 7.8.8.3).
Tipo di connettore EN 912
dc [mm]
dmin [mm]
dmax [mm]
A1 – A6
≤ 130
12
24
A1, A4, A6
> 130
0,1 dc
24
d1 -1
d1
B
dove:
dc
diametro del connettore, in mm;
d
diametro del bullone, in mm;
d1
diametro del foro centrale del connettore, in mm.
2.5.3. Spinotti
Il diametro degli spinotti non deve essere minore di 6 mm. Le
tolleranze sul diametro dello spinotto devono essere contenute entro
0/+0,1 mm. Le preforature negli elementi di legno non devono avere
67
Capitolo 2
diametro maggiore di quelle dello spinotto. Il diametro dei fori nelle
piastre d’acciaio non deve essere maggiore di 1 mm, rispetto al diametro
dello spinotto.
2.5.4. Viti
Per le viti applicate al legno di conifere con diametro del tratto liscio
del gambo minore o uguale a 6 mm, non è richiesta la preforatura. E’
richiesta la preforatura per tutte le viti impiegate con legno di latifoglie e
per viti applicate anche al legno di conifere aventi un diametro d > 6 mm.
Il foro-guida per la porzione filettata della vite deve essere un diametro
pari approssimativamente al 70% del diametro del filetto, mentre la parte
liscia della vite deve avere lo stesso diametro del gambo liscio.
Il diametro dei fori nelle piastre d’acciaio non deve essere maggiore di 1
mm del diametro della parte liscia della vite, salvo eventuale diversa
indicazione riportata nel benestare tecnico della specifica tipologia di viti.
68
Capitolo 3
Prove di caratterizzazione della vite TECFI TT02
CAPITOLO 3
PROVE DI CARATTERIZZAZIONE DELLA VITE
TECFI TT02
3.1. INTRODUZIONE
Dopo una prima parte in cui si è descritta l’analisi teorica dei sistemi
di connessione a gambo cilindrico in riferimento alle diverse tipologie
esistenti ora si descriverà la parte sperimentale del presente lavoro di tesi
attraverso la quale si sono valutate la resistenza all’estrazione e la
resistenza a taglio della vite da legno oggetto di studio. Le prove svolte
sono state eseguite nel rispetto delle normative vigenti in materia, al fine
di raggiungere una competenza riguardo alla Marcatura CE dei
connettori per legno, nonostante il fatto che per questi particolari prodotti
non sia stata ancora fissata una data limite oltre la quale la marcatura CE
diventi obbligatoria.
3.2. IL PERCORSO DELLA MARCATURA CE
La Marcatura CE è stata istituita dalla legislazione comunitaria nel
quadro delle iniziative per l’attuazione comunitaria del grande Mercato
Interno Comunitario.
Costituisce lo strumento per comunicare agli utilizzatori che quel
prodotto rispetta i sei requisiti essenziali di sicurezza (cogenti) contenuti
nella Direttiva:
1 - Resistenza meccanica e stabilità;
2 - Sicurezza in caso di incendio ;
3 - Igiene, salute, ambiente;
4 - Sicurezza nell'uso;
5 - Protezione contro il rumore ;
69
Capitolo 3
6 - Risparmio energetico ed isolamento termico.
Essa è costituita da una etichetta che deve essere apposta in modo
visibile, leggibile e indelebile sul prodotto (o sul suo imballaggio, o sui
documenti commerciali di accompagnamento, a condizione che la
Direttiva lo preveda).
Figura 3.1
Marcatura CE ed informazioni di corredo (Documento Guida D, Servizio
Tecnico Centrale).
L’ordine con cui queste possibilità sono state indicate (marcatura CE e
informazioni di accompagnamento affisse sul prodotto stesso, su un
etichetta allegata ad esso o sul suo imballo, oppure fa parte dei documenti
di trasporto) riflette chiaramente le preferenze gerarchicamente espresse.
Quindi, se possibile, la marcatura CE e le informazioni di
accompagnamento devono essere affisse sul prodotto stesso. Se ciò non
fosse praticabile, per ragioni di tipo fisico, tecnico ed economico, per la
marcatura CE e per le informazioni di accompagnamento si deve
scegliere la soluzione immediatamente successiva nella lista indicata. Per
taluni prodotti appare appropriato specificare una combinazioni di tali
possibilità. Per esempio un informazione minima può apparire sul
prodotto stesso, mentre l’informazione completa può essere inserita nel
Documento di Trasporto.
70
Capitolo 3
Il responsabile dell’apposizione della marcatura CE è il fabbricante,
l’importatore e comunque colui che immette in commercio il prodotto. Il
rivenditore e/o installatore, prima di acquistare un prodotto, deve
accertarsi che ci sia la marcatura CE. In caso contrario la legislazione
comunitari e/o nazionale prevede specifiche sanzioni.
Inoltre la marcatura deve essere facilmente accessibile per le autorità di
sorveglianza del mercato. Per ogni materiale e prodotto a base di legno
(così come per gli altri materiali da costruzione) esiste una specifica
procedura (Tab. 3.1).
Tabella 3.1
Procedure per la Marcatura CE dei differenti prodotti (Direttiva
89/106/CEE - CPD).
Prodotto
pannelli a base legno
Legno lamellare incollato
legno strutturale finger joint
Legno massiccio classificato con
sezione rettangolare
Reticolari prefabbricate con piastre
metalliche punzonate
Muri, tetti e solai prefabbricati per
case in legno
Laminated Veneer Lumber
(LVL/Kerto)
Elementi meccanici di collegamento
per legno
Pannelli e tamponamenti di legno
massiccio
Connettori
Piastre metalliche tridimensionali
Kit edifici timber frame
Travi e pilastri per case in legno
Case tipo blockbau
Piastre tridimensionali
Standard o
ETAG
EN 13986
EN 14080
EN 385
Attestato di
Conformità
1, 2+, 3, 4
1
1
EN 14081
2+
EN 14250
2+
EN 14732-1/2 1
EN 14374
1
EN 14592
3, 4
EN 14915
1, 3, 4
EN 14545
EN 14342
ETAG 007
ETAG 011
ETAG 012
ETAG 015
2+, 3
3, 4
1
1
1
2+
71
Capitolo 3
Tabella 3.2
Sistema
Sistemi di attestazione della qualità (Estratto dalla linea guida K, Direttiva
89/106/CEE - CPD).
Compiti del produttore
Prove iniziali di tipo del prodotto
Controllo di produzione in fabbrica
4
3
2
2+
Prove su campioni in accordo ad un
piano di prove prestabilito
1
Ulteriori prove su campioni in accordo
ad un piano di prove prestabilito
Ulteriori prove su campioni in accordo
ad un piano di prove prestabilito
1+
1
Compiti dell’Organismo Notificato
Certificazione del Controllo di produzione in
fabbrica sulla base dell’ispezione iniziale
Certificazione del controllo di produzione in
fabbrica sulla base di:
• Ispezione iniziale
• Sorveglianza continua, valutazione ed
approvazione del controllo di produzione in
fabbrica
Certificazione di conformità del prodotto sulla base
di compiti dell’Organismo Notificato e dei compiti
assegnati al produttore
Compiti dell’Organismo Notificato:
• Prove iniziali di tipo del prodotto
• Ispezione iniziale della fabbrica e del controllo
di produzione in fabbrica
fabbrica
Certificazione di conformità del prodotto sulla base
di compiti dell’Organismo Notificato e dei compiti
assegnati al produttore
Compiti dell’Organismo Notificato:
• Prove iniziali di tipo del prodotto
• Ispezione iniziale della fabbrica e del controllo
di produzione in fabbrica
fabbrica
• Prove su campioni prelevati dalla fabbrica, sul
mercato o in cantiere
Documenti per marchio CE
Dichiarazione di conformità1
del produttore
del produttore
+
Certificazione del controllo di
produzione in fabbrica
del produttore
+
Certificato di conformità del
prodotto
La dichiarazione di conformità è sempre richiesta.
In termini pratici esistono 3 casi in cui un produttore può trovarsi e le
relative conseguenze sono:
1. Il prodotto è coperto da una norma: in questo caso (il più
semplice) non bisogna fare altro che scegliersi un Organismo
Notificato a cui affidare le procedure per la marcatura CE;
2. Il prodotto non è coperto da una norma ma c’è la guida tecnica: il
produttore deve in questo caso scegliere un Organismo di
Approvazione che prepara un ETA (specifica europea per il
prodotto) e solo a questo punto si torna a scegliere un ON per le
procedure conseguenti;
72
Capitolo 3
3. Il prodotto non è coperto da una norma e non c’è una guida: il
produttore avrà bisogno in questo caso di farsi fare un ETA,
scegliendo un organismo membro dell’EOTA che stabilisce una
procedura di valutazione assieme agli altri organismi; dopo di che
per procedere con le relative procedure per la marcatura CE
bisogna passare da un ON.
Una volta accreditati ad apporla sul prodotto, la marcatura CE:
- Indica che sono stati soddisfatti i requisiti essenziali di tutte
le Direttive Comunitarie applicabili sul prodotto;
- Indica che sono state svolte sul prodotto tutte le verifiche e
le prove richieste dalle specifiche tecniche delle norme
armonizzate ;
- Abilita il prodotto all’immissione sul mercato;
- Assicura
il
consumatore
sull’idoneità
del
prodotto
relativamente ai requisiti essenziali previsti e per il solo uso
previsto.
La marcatura CE non è un marchio di origine né un marchio di qualità,
ma solo una garanzia di sicurezza.
3.3. CARATTERISTICHE DEI MATERIALI DELLE
CONNESSIONI SPERIMENTATE
3.3.1. Il legno
Per caratterizzare la vite oggetto di studio si è scelto di utilizzare un
tipo di legno, in particolare legno lamellare, molto utilizzato nelle
pratiche costruttive odierne. Sono stati così ordinati ad un azienda umbra,
e precisamente la COST S.P.A. – SISTEMA LEGNO di Bastia Umbra
73
Capitolo 3
(PG), dei blocchi costituiti da pezzi di travi in legno lamellare ottenute
incollando tavole di abete selezionate, aventi classe di resistenza BS11 (o
l’equivalente designazione per la norma UNI EN 1194 alla classe GL24).
Questo di tipo di legno lamellare è stato scelto per mettersi in condizione
di massima sicurezza dato che i valori di resistenza forniti dalle prove
sono influenzati proporzionalmente dal valore della massa volumica del
legno, ed essendo quella di questo tipo di legno pari a ρ = 350 Kg / m 3 ,
cioè il valore più basso, si sarebbero ottenuti i più bassi valori di
resistenza così da valutare i connettori nella condizione peggiore.
Negli Allegati 1 e 2 sono riportati rispettivamente la “Relazione sulla
certificazione del processo produttivo” e l’”Attestato A di controllo
dell’idoneità ad incollare strutture portanti in legno lamellare secondo la
normativa DIN 1052 parte 1 – paragrafo 12.1” posseduti dalla COST
S.P.A.
Come si può notare queste certificazioni sono in riferimento a normative
tedesche secondo le quali è già da tempo obbligatoria la certificazione del
processo produttivo mentre soltanto le normative italiane più recenti in
accordo con le direttive CEN hanno introdotto questo concetto attraverso
la marcatura CE.
3.3.2. La vite TECFI TT02
La vite oggetto di studio è prodotta da un’azienda ai primi posti in
Italia per la produzione di sistemi di fissaggio la TECFI S.P.A. di
Pastorano (CE), ed è una vite TPS per truciolare, avente un impronta
TORX, prodotta con acciaio cementato, rivestita da una speciale
zincatura di colore giallo, dotata di un filetto speciale brevettato TECFI
ed alesatore.
74
Capitolo 3
Dalla figura è possibile comprendere meglio le caratteristiche
geometriche:
Figura 3.2
Vite TECFI TT02 (Scheda tecnica della vite, Allegato 4).
La prima parte della filettatura favorisce l’infissione nel legno per questo
il filetto elicoidale è “seghettato”; la seconda parte è quella che fornisce
la resistenza all’estrazione della vite; la presenza dell’alesatore serve a
fornire una maggiore resistenza all’estrazione dovuta al diverso attrito
che si crea rispetto alla parte filettata per effetto della sua forma; la testa
fornita di alette aumenta la resistenza alle rotazioni che potrebbero svitare
la vite per effetto dell’attrito che genera sulla rondella.
Le particolari caratteristiche di cui è dotata questa vite consentono un
veloce, pratico e sicuro serraggio anche nei legni lamellari più duri. La
produzione ricopre tre diversi diametri ∅ 6 mm, ∅ 8 mm e ∅ 10 mm con
un ampio spettro di lunghezze adatte ai diversi utilizzi previsti. Per
quanto riguarda le dimensioni prodotte dall’azienda si rimanda
all’Allegato 3 in cui è riportato il catalogo della produzione.
Le caratteristiche tecniche della vite, invece, sono riportate all’interno
dell’Allegato 4 (scheda tecnica).
Le lunghezze delle viti utilizzate nella presente sperimentazione sono
state le seguenti:
75
Capitolo 3
Tabella 3.3
Caratteristiche delle viti utilizzate nella presente sperimentazione.
DIAMETRO VITE
d
LUNGHEZZA VITE
PROFONDITA’ D’INFISSIONE
L [mm]
[mm]
6
150
8d = 48
6
200
20d = 120
8
140
8d = 64
8
200
20d = 160
10
160
8d = 80
10
300
20d = 200
[mm]
Come si può notare sono state eseguite prove con due differenti
profondità di infissione e precisamente 8d e 20d.
3.3.3. La rondella
Al fine di evitare che avvenga la penetrazione della testa della vite nel
legno durante la posa in opera della vite si inserisce una rondella che ha
la funzione di aumentare la superficie di contrasto facendo diminuire così
le tensioni di contatto.
La rondella viene prodotta in acciaio rivestita da una zincatura gialla, ed
ha una forma conica così da permettere il perfetto alloggiamento della
testa svasata della vite.
Il foro della rondella deve essere tale da permettere il passaggio della vite
senza intaccarla e di conseguenza vengono prodotte tre diverse
dimensioni di rondella da utilizzare in funzione dei tre diversi diametri di
vite.
Per ogni diametro di vite è stata utilizzata la corrispondente rondella
caratterizzata dalle seguenti dimensioni:
76
Capitolo 3
Tabella 3.4
Dimensioni delle rondelle utilizzate nella presente sperimentazione.
DIAMETRO VITE
d
DIAMETRO FORO RONDELLA
SPESSORE RONDELLA
[mm]
[mm]
6
7,6
4,5
8
9,5
5,3
10
11,4
6,0
[mm]
3.4.
MATRICE DELLE PROVE SPERIMENTALI
Ogni analisi sperimentale prevede la redazione di un programma di
prove da compiere in laboratorio, noto ai più come “Matrice delle
Prove”.
La matrice delle prove che è stata fissata per questa sperimentazione
prevede due tipologie di prove:
-
Prove di estrazione (Tab. 3.5);
-
Prove a taglio (Tab. 3.6);
Tabella 3.5
Matrice delle prove di estrazione.
PROVE DI
ESTRAZIONE
d = 6 mm
d = 8 mm
d = 10 mm
i =48 mm i =120 mm i =64 mm i =160 mm i =80 mm i =200 mm
PARALLELA
5
5
5
5
5
5
ORTOGONALE
5
5
5
5
5
5
Tabella 3.6
Matrice delle prove a taglio.
PROVE A
TAGLIO
PARALLELA
ORTOGONALE
d = 6 mm
i = 10d = 60 mm
3
3
d = 8 mm
i = 10d = 80 mm
3
3
d = 10 mm
i = 10d = 100 mm
3
3
dove:
d
diametro della vite
77
Capitolo 3
i
profondità d’infissione
parallela
prova eseguita con l’asse della vite in direzione parallela
rispetto alla direzione della fibratura
ortogonale
prova eseguita con l’asse della vite in direzione ortogonale
rispetto alla direzione della fibratura
3.5. PROVE DI ESTRAZIONE
Le prove sono state effettuate seguendo le istruzioni riportate nella
normativa UNI EN 1382:2002 – “Resistenza all’estrazione di elementi
meccanici di collegamento”. Scopo delle prove è valutare la resistenza
all’estrazione delle viti da campioni in legno lamellare con dimensioni
ottemperanti alle indicazioni della normativa, valutandone il parametro di
resistenza all’estrazione per diverse profondità d’infissione nel legno e
con diversa orientazione delle viti rispetto alla fibratura.
3.5.1. Geometria dei provini
Si riportano ora le indicazioni della norma UNI EN 1382:2002
riguardanti la fabbricazione dei provini e la loro preparazione
applicandole al caso delle viti:
1) Asse
dell’elemento
di
collegamento
perpendicolare
alla
fibratura:
l’asse della vite deve essere perpendicolare alla superficie del
legno; l’inserimento delle viti nel legno deve seguire la normale
prassi (vedi disposizioni costruttive par. 2.5.4.); la larghezza e
78
Capitolo 3
l’altezza del provino nella direzione di inserimento della vite
deve essere almeno pari a (l p + 5d ) (Fig. 3.3);
2) Asse dell’elemento di collegamento parallelo alla fibratura:
l’asse della vite deve essere perpendicolare alla superficie del
legno; l’inserimento della vite nel legno deve seguire la normale
prassi (par. 2.5.4.); la lunghezza del provino nella direzione di
inserimento della vite deve essere almeno pari a
(2l
p
+ 5d ) (Fig. 3.4);
3) Carico perpendicolare alla fibratura:
i provini devono essere conformi alla figura 3.3; le viti devono
essere inserite fino a raggiungere una penetrazione compresa tra
8d e 20d e devono essere rispettate le distanze dai bordi come
riportato in figura 3.3;
4) Carico parallelo alla fibratura:
i provini devono essere conformi alla figura 3.4; le viti devono
essere inserite fino a raggiungere una penetrazione compresa tra
8d e 20d e devono essere rispettate le distanze dai bordi (Fig.
3.4).
Figura 3.3
Provini per prova di estrazione – carico perpendicolare alla fibratura (UNI
EN 1382:2002 par. 6.4.1).
79
Capitolo 3
Figura 3.4
Provini per prova di estrazione – carico parallelo alla fibratura (UNI EN
1382:2002 par. 6.4.2).
Al fine di rispettare tali indicazioni fornite dalla norma UNI EN
1382:2002 le dimensioni dei provini di legno lamellare da utilizzare sono
le seguenti (Fig. 3.5).
Dimensioni del provino utilizzato per le prove di estrazione.
22
cm
25 cm
Figura 3.5
45 cm
80
Capitolo 3
3.5.2. Setup di prova
Figura 3.6
Elementi componenti il setup di prova.
Dado ferma-barra
Piastra
Martinetto
Cella di carico
Piastra
Barra filettata
Supporto per il trasduttore
Trasduttore (LVDT)
Telaio di contrasto
Bulloni per fissare le piastre forate
Seconda piastra forata
Dado ferma-barra
Rondella
Vite
Angolare per la lettura
degli spostamenti
Prima piastra forata
Blocco di legno lamellare
81
Capitolo 3
Figura 3.7
A)
A) Schema del setup di prova; B) foto della strumentazione di prova.
B)
Come si può notare dagli schemi che riproducono il setup della prova
(Fig. 3.6 e Fig. 3.7), il carico assiale di estrazione viene trasferito alla vite
tramite un sistema di piastre collegate con una barra filettata ∅ 18 mm
(che per tali sollecitazioni registra deformazioni trascurabili) ad un telaio
di contrasto. Sul telaio è poggiato un martinetto idraulico, messo in
azione per mezzo di una pompa, e grazie ad esso si applica il carico.
Le misurazioni del carico sono state effettuate utilizzando una cella di
carico (che può portare fino a 30 KN) collegata ad una centralina Spider
della HBM. Questa a sua volta è stata collegata ad un notebook sul quale
è installato il software di acquisizione dati CATMAN Professional 5.0.
82
Capitolo 3
Sfruttando un altro canale di ingresso dati della stessa centralina è stato
possibile acquisire gli spostamenti (misurati in corrispondenza della testa
della vite) attraverso l’applicazione di un trasduttore (LVDT). La
frequenza di acquisizione dati è stata fissata in 5 Hz (5 registrazioni al
secondo).
3.5.3. Modalità di esecuzione della prova
La normativa UNI EN 1382:2002 fornisce al par. 6.5 le indicazioni
sul procedimento di prova ed in essa è così riportato:
“La prova di estrazione deve essere eseguita a velocità costante di
applicazione del carico. In caso di determinazione del parametro di
resistenza a estrazione f , la velocità di applicazione del carico deve
essere tale che il tempo necessario per raggiungere FMAX sia pari a
(90 ± 30)s . Determinare
FMAX con accuratezza dell’1%.”
Per rispettare queste indicazioni è stata effettuata, per ogni tipologia
prevista nella matrice, una prova ad hoc in modo da individuare il valore
di resistenza massimo atteso. Conosciuto il valore FMAX per ogni tipo di
prova è stata determinata la velocità di applicazione del carico che
permettesse di rispettare le suddette indicazioni. Questo è stato
l’andamento del diagramma di applicazione del carico in funzione del
tempo (Fig. 3.8):
83
Capitolo 3
Figura 3.8
Andamento temporale dell’applicazione del carico.
3.5.4. Risultati delle prove di estrazione
I dati ottenuti dalle prove sono stati organizzati in tre tabelle (Tab.
3.8, 3.9 e 3.10) ognuna corrispondente ad un diametro della vite diverso.
In esse sono riportati:
- La denominazione del campione, sigla che sta ad indicare la
tipologia di prova (E = estrazione), il diametro (06, 08 o 10), la
direzione del carico rispetto alla direzione della fibratura (ORT =
ortogonale o PAR = parallela), la profondità d’infissione (8d o
20d), il numero della prova (1,2,3,4, o 5);
- Il valore di resistenza massima registrata all’estrazione Fmax in KN;
- Il tempo, in secondi, corrispondente al raggiungimento del carico
massimo, TFmax;
- Il
valore
dello
spostamento,
in
mm,
corrispondente
al
raggiungimento del carico massimo, SFmax;
- Il valore medio, calcolato come la media dei valori massimi
ottenuti nelle 5 prove di ogni tipologia, della resistenza
all’estrazione, Fmedio in KN;
84
Capitolo 3
- Il valore medio y della variabile stocastica y = ln m calcolato con
la relazione y =
1 n
∑ ln mi dove mi è l’i-esimo valore ottenuto dalla
n i =1
prova, ed n è la numerosità delle prove;
- La deviazione standard S y per la variabile stocastica y = ln m
calcolata con la relazione S y =
(
1 n
∑ ln mi − y
n − 1 i =1
)
2
;
- Il valore caratteristico mk con un frattile del 5 % calcolato con la
relazione mk = exp(y − k s S y ) dove k s è fornito nella Tab. 3.7.
Questi ultimi tre valori sono valori statistici determinati in accordo alle
indicazioni fornite nella normativa UNI EN 14358:2007 Strutture di
legno – Calcolo dei valori caratteristici 5-percentili e criteri di
accettazione per un campione.
Tabella 3.7
Valori del fattore k s .
Numero di campioni della prova
Fattore
n
ks
3
3,15
5
2,46
10
2,10
15
1,99
20
1,93
50
1,87
100
1,81
500
1,71
∞
1,65
Per far capire l’andamento grafico delle prove si riportano anche per ogni
diametro della vite 2 diagrammi carico-spostamento rappresentativi delle
prove con infissione 8d, uno in direzione parallela ed uno in direzione
ortogonale.
85
Capitolo 3
Tabella 3.8
DENOMINAZIONE
CAMPIONE
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 ORT 120 - 1
E 06 ORT 120 - 2
E 06 ORT 120 - 3
E 06 ORT 120 - 4
E 06 ORT 120 - 5
E 06 PAR 48 - 1
E 06 PAR 48 - 2
E 06 PAR 48 - 3
E 06 PAR 48 - 4
E 06 PAR 48 - 5
E 06 PAR 120 - 1
E 06 PAR 120 - 2
E 06 PAR 120 - 3
E 06 PAR 120 - 4
E 06 PAR 120 - 5
Figura 3.9
Sintesi risultati delle prove di estrazione (Diametro della vite 6 mm).
Fmax
T(Fmax)
S(Fmax)
Fmedio
[KN]
6,06
5,28
5,38
5,79
5,19
15,06
15,25
15,27
13,89
15,73
4,36
4,49
3,78
3,85
3,53
12,08
11,50
10,47
10,16
13,30
[s]
100,00
87,60
79,30
89,40
89,00
89,60
92,20
67,40
82,60
88,20
62,00
80,80
73,80
68,40
66,80
83,00
100,20
80,00
61,00
63,40
[mm]
1,57
0,56
1,49
0,92
1,27
1,83
0,33
0,96
1,25
1,01
0,35
0,24
0,46
0,08
0,27
0,25
0,51
0,44
0,39
0,73
[KN]
Valore
Deviazione
Caratteristico
Standard
[KN]
_
y
5,54
1,71
0,07
4,70
15,04
2,71
0,05
13,40
4,00
1,38
0,10
3,11
11,50
2,44
0,11
8,76
Prova E 06 ORT 48 - 4.
7,000
6,000
Forza [KN
5,000
4,000
3,000
d = 6 mm
2,000
8d
1,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
Spostamento [mm]
86
Capitolo 3
Figura 3.10
Prova E 06 PAR 48 - 4.
4,500
4,000
d = 6 mm
3,500
8d
Forza [KN
3,000
2,500
2,000
1,500
1,000
0,500
0,000
0,000
Tabella 3.9
DENOMINAZIONE
CAMPIONE
E 08 ORT 64 - 1
E 08 ORT 64 - 2
E 08 ORT 64 - 3
E 08 ORT 64 - 4
E 08 ORT 64 - 5
E 08 ORT 160 - 1
E 08 ORT 160 - 2
E 08 ORT 160 - 3
E 08 ORT 160 - 4
E 08 ORT 160 - 5
E 08 PAR 64 - 1
E 08 PAR 64 - 2
E 08 PAR 64 - 3
E 08 PAR 64 - 4
E 08 PAR 64 - 5
E 08 PAR 160 - 1
E 08 PAR 160 - 2
E 08 PAR 160 - 3
E 08 PAR 160 - 4
E 08 PAR 160 - 5
0,200
0,400
0,600
0,800
Spostamento [mm]
1,000
1,200
_
y
Deviazione
Standard
Valore
Caratteristico
[KN]
9,00
2,19
0,11
6,78
16,35
2,79
0,07
13,71
6,85
1,92
0,09
5,54
13,22
2,57
0,18
8,36
Fmax
T(Fmax)
S(Fmax)
Fmedio
[KN]
9,57
8,57
7,57
9,12
10,16
16,12
16,07
15,30
15,82
18,41
6,21
6,56
6,64
7,77
7,07
13,36
9,99
16,46
12,45
13,87
[s]
103,20
76,60
93,40
93,80
69,80
101,60
105,40
118,00
111,00
110,00
68,20
62,20
73,60
95,80
67,00
89,40
67,80
104,00
84,20
65,60
[mm]
1,32
0,65
1,37
1,61
0,48
0,19
0,30
1,82
1,75
1,93
0,25
0,79
0,99
0,34
0,17
0,07
0,44
0,69
0,83
0,36
[KN]
87
Capitolo 3
Figura 3.11
10,000
9,000
8,000
Forza [KN
7,000
6,000
5,000
4,000
d = 8 mm
3,000
8d
2,000
1,000
0,000
0,000
Figura 3.12
0,500
1,000
1,500
2,000
Spostamento [mm]
2,500
3,000
3,500
7,000
6,000
Forza [KN
5,000
4,000
d = 8 mm
3,000
8d
2,000
1,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
5,000
Spostamento [mm]
88
Capitolo 3
Tabella 3.10
DENOMINAZIONE
CAMPIONE
E 10 ORT 80 - 1
E 10 ORT 80 - 2
E 10 ORT 80 - 3
E 10 ORT 80 - 4
E 10 ORT 80 - 5
E 10 ORT 200 - 1
E 10 ORT 200 - 2
E 10 ORT 200 - 3
E 10 ORT 200 - 4
E 10 ORT 200 - 5
E 10 PAR 80 - 1
E 10 PAR 80 - 2
E 10 PAR 80 - 3
E 10 PAR 80 - 4
E 10 PAR 80 - 5
E 10 PAR 200 - 1
E 10 PAR 200 - 2
E 10 PAR 200 - 3
E 10 PAR 200 - 4
E 10 PAR 200 - 5
Figura 3.13
Fmax
T(Fmax)
S(Fmax)
Fmedio
[KN]
15,75
14,89
13,22
14,03
16,57
21,91
18,94
21,97
20,30
21,37
14,26
13,99
9,18
9,53
10,47
15,58
14,93
16,17
16,06
15,80
[s]
111,80
63,20
89,40
89,60
108,00
119,80
118,20
111,80
114,60
118,00
66,80
65,80
67,20
64,80
78,60
68,80
71,60
89,60
93,60
80,00
[mm]
1,45
0,86
0,83
2,20
2,16
2,18
2,94
2,21
2,55
2,63
1,03
0,45
0,69
0,54
0,49
1,14
0,61
0,49
0,85
0,34
[KN]
_
y
Valore
Deviazione
Caratteristico
Standard
[KN]
14,89 2,70
0,09
11,90
20,90 3,04
0,06
17,89
11,48 2,42
0,21
6,72
15,71 2,75
0,03
14,52
18,000
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
d = 10 mm
6,000
8d
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
Spostamento [mm]
2,500
3,000
89
Capitolo 3
Figura 3.14
10,000
9,000
8,000
Forza [KN
7,000
6,000
5,000
d = 10 mm
4,000
3,000
8d
2,000
1,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
Spostamento [mm]
3,000
3,500
4,000
Per poter esaminare ogni singolo diagramma delle prove di estrazione
effettuate nella sperimentazione si rimanda all’Appendice A della
presente tesi.
Dal riscontro delle prove effettuate si è evinto che la modalità di rottura
che si è registrata nella totalità dei casi esaminati è stata quella di
estrazione della vite dal legno in quanto, come era lecito aspettarsi, la
resistenza del legno all’estrazione della vite si raggiunge per valori di
forza applicata molto più bassi rispetto ai valori per i quali si ha la rottura
della vite.
Le viti estratte presentano però dei segni evidenti, esclusivamente nella
parte filettata della vite, di deformazione anelastica (in trazione) come si
può notare dalla Figura 3.15, da essa, infatti, si nota il distaccamento
dello strato protettivo zincante nella parte centrale tra due ali consecutive
della filettatura, corrispondente al punto in cui la sezione della vite ha un
90
Capitolo 3
diametro minore. Questo fa supporre che le tensioni raggiunte nella vite
in corrispondenza della parte filettata per effetto della trazione della
stessa siano state maggiori del valore che si ha in corrispondenza del
limite elastico del diagramma forza-spostamento della prova a trazione
della vite.
Figura 3.15
Segni di deformazione anelastica a trazione delle viti sperimentate.
Per quanto riguarda la rottura del legno, è rilevante annotare che nelle
prove in direzione ortogonale alla direzione delle fibre si è avuta la
rottura dello strato più superficiale del legno durante l’estrazione (Fig.
3.16), mentre in quelle in direzione parallela si è avuta l’estrazione di un
truciolo di legno che restava in parte attaccato alla parte filettata della vite
(Fig. 3.17).
Figura 3.16
Rottura superficiale del legno durante l’estrazione della vite.
91
Capitolo 3
Figura 3.17
Formazione di un truciolo di legno durante l’estrazione.
Si riportano ora alcune immagini di blocchi di legno utilizzati nella
sperimentazione che sono stati sezionati per evidenziare gli effetti interni
dell’estrazione della vite (Fig. 3.18 e Fig. 3.20).
Figura 3.18
Fori nel legno lasciati dall’estrazione di viti.
Figura 3.19
Particolare dei segni lasciati dalla parta filettata della vite durante
l’infissione.
92
Capitolo 3
3.6. PROVE A TAGLIO
Le prove a taglio sono state eseguite seguendo le indicazioni della
norma UNI EN 383:2007 – “Strutture di legno – Metodi di prova –
Determinazione della resistenza al rifollamento e dei moduli di rigidezza
locali per elementi di collegamento di forma cilindrica.”
Questa norma è stata pubblicata nell’aprile 2007 in lingua inglese e
rappresenta l’aggiornamento della UNI EN 383:1994.
Come si può comprendere dal titolo stesso della norma essa fornisce
indicazioni circa la determinazione della resistenza al rifollamento che,
come già detto nel par. 2.2, è quel fenomeno deformativo che si registra
nella zona di legno adiacente al connettore per effetto dei carichi taglianti
che sollecitano il sistema legno-connettore.
Nella resistenza a taglio rientra anche la resistenza dell’acciaio della vite
che gioca un ruolo importante nel momento in cui si raggiungono valori
di carico per i quali si ha la formazione di una cerniera plastica, dovuta al
raggiungimento del valore di momento di snervamento dell’acciaio in un
punto della vite.
Anche in questo caso si è seguita la tabella costituente la matrice delle
prove solo che, a differenza delle prove di estrazione, la profondità di
infissione che è stata scelta è una sola, e precisamente 10d.
93
Capitolo 3
3.6.1. Setup di prova
Figura 3.20
Profilato a C di supporto per il martinetto
Martinetto
Trasduttore verticale (LVDT 1)
Piastra
Cella di carico
Piastra
Lamiera anti-rotazione
Angolare in acciaio per lettura spostamenti LVDT 1
Trasduttore orizzontale (LVDT 2)
Prisma rettangolare in legno lamellare
Vite
Blocco in legno lamellare
Figura 3.21
A)
A) Schema del setup di prova; B) foto della strumentazione di prova.
B)
94
Capitolo 3
Come si può notare dalle fasi del montaggio (Fig. 3.20) si è cercato di
trovare un setup ottimale cercando di riprodurre le condizioni previste
dalla normativa, e al tempo stesso permettere un rapido montaggio e
smontaggio della prova al fine di favorire la ripetibilità della stessa. Si è
partiti dal ricreare due piani orizzontali utilizzando dei profili di acciaio a
C connessi ad un telaio fisso in acciaio; quello posizionato più in basso è
servito da base per i provini, mentre l’altro è servito da contrasto. Questo
perché, proprio fissato sotto questo piano, vi è un martinetto idraulico che
serve a fornire il carico sul provino. Tra il martinetto ed il provino infine
vi è una serie di piastre atte a ripartire meglio il carico trasmesso dal
martinetto ed una cella di carico da 15 KN collegata ad una centralina
SPIDER. Il provino è costituito da due parti: la prima è un blocco in
legno lamellare (delle stesse dimensioni di quelli utilizzati per le prove di
estrazione); la seconda è costituita da un prisma rettangolare (sempre in
legno lamellare) che viene fissato al primo tramite la vite che deve essere
testata. Al fine di non far ruotare questo prisma durante l’applicazione del
carico (con asse di rotazione coincidente con la vite stessa), sono state
apposte due lamiere opportunamente spalmate con del grasso per evitare
che si possa creare attrito tra il legno del prisma e la lamiera. Sui due
piani orizzontali sono stati fissati due trasduttori per la lettura degli
spostamenti, uno in direzione verticale e l’altro in direzione orizzontale.
Quest’ultimo serve in realtà a tenere sotto controllo la prova affinché non
si registrino eccessive rotazioni del prisma dovute al momento flettente
che si genera per effetto della non simmetria dello schema. E’ da
precisare però che questo trasduttore non fornisce un vincolo alla
rotazione, ma ne misura gli effetti in modo che nel caso in una prova si
registrasse uno spostamento orizzontale troppo ampio, la stessa verrebbe
ripetuta.
95
Capitolo 3
Anche in questo caso la frequenza di acquisizione dati è stata fissata in
5Hz.
3.6.2. Modalità di esecuzione della prova
La normativa UNI EN 383:2007 fornisce al par. 6.5.6. le indicazioni
sul procedimento di prova ed in essa è riportato sinteticamente questa
modalità: la procedura di applicazione del carico deve seguire questo
percorso, si deve raggiungere il valore di carico pari a 0,4 ⋅ FMAX ,est in
corrispondenza di 120 secondi dall’inizio della prova e si deve mantenere
costante questo livello di carico per 30 secondi. Dopodiché si scarica il
martinetto fino ad arrivare al valore di carico pari a 0,1 ⋅ FMAX ,est in
corrispondenza di 240 secondi dall’inizio della prova e di deve mantenere
costante questo livello di carico per 30 secondi, trascorsi i quali si deve
iniziare a caricare nuovamente il provino fino al raggiungimento del
carico FMAX ,est . Quest’ultima fase deve durare un tempo compreso
nell’intervallo 300 ± 120 secondi.
Tutto quanto appena descritto è possibile comprenderlo meglio
guardando il grafico che rappresenta l’andamento dell’applicazione del
carico rispetto al tempo (Fig. 3.22).
La normativa UNI EN 383:2007 presuppone la conoscenza di FMAX ,est per
poter definire la velocità di applicazione del carico. Questo FMAX ,est può
essere determinato o sulla base dell’esperienza comune o con prove
preliminari. Nella presente sperimentazione sono state fatte prove ad hoc
per la determinazione di FMAX ,est che hanno permesso in seguito di stabilire
la velocità di applicazione del carico che, ovviamente, varia in funzione
96
Capitolo 3
del diametro del connettore e della direzione dell’asse del connettore
rispetto alla direzione della fibratura.
Figura 3.22
1
Carico-tempo
0,9
0,8
Fmax/Fmax,es
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
30
60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690
300 ± 120 secondi
Tempo [s]
3.6.3. Risultati delle prove a taglio
I dati ottenuti dalle prove sono stati organizzati in tre tabelle (Tab.
3.11, 3.12 e 3.13) ognuna corrispondente ad un diametro della vite
diverso. In esse sono riportati:
- La denominazione del campione, sigla che sta ad indicare la
tipologia di prova (T = taglio), il diametro (06, 08 o 10), la
direzione del carico rispetto alla direzione della fibratura (ORT =
ortogonale o PAR = parallela), la profondità d’infissione (8d o
20d), il numero della prova (1,2,3,4, o 5);
- Il valore di resistenza massima registrata a taglio (Fmax), in KN;
- Il tempo, in secondi, corrispondente al raggiungimento del carico
massimo, TFmax;
97
Capitolo 3
- Il
valore
dello
spostamento,
in
mm,
corrispondente
al
raggiungimento del carico massimo, SFmax;
- Il valore medio, calcolato come la media dei valori massimi
ottenuti nelle 3 prove per ogni tipologia, della resistenza
all’estrazione, Fmedio in KN;
- Il valore medio y della variabile stocastica y = ln m calcolato con
la relazione y =
1 n
∑ ln mi dove mi è l’i-esimo valore ottenuto dalla
n i =1
prova, ed n è la numerosità delle prove;
- La deviazione standard S y per la variabile stocastica y = ln m
calcolata con la relazione S y =
(
1 n
∑ ln mi − y
n − 1 i =1
)
2
;
- Il valore caratteristico mk con un frattile del 5 % calcolato con la
relazione mk = exp(y − k s S y ) dove k s è fornito nella Tab. 3.7.
Per far capire l’andamento grafico delle prove si riportano anche per ogni
diametro della vite 2 diagrammi carico-spostamento rappresentativi delle
prove con infissione 10d, uno in direzione parallela ed uno in direzione
ortogonale.
Tabella 3.11
Sintesi risultati delle prove a taglio (Diametro della vite 6 mm).
DENOMINAZIONE Fmax
CAMPIONE
[KN]
T 06 ORT 60 - 1
2,53
T 06 ORT 60 - 2
2,69
T 06 ORT 60 - 3
2,47
T 06 PAR 60 - 1
2,26
T 06 PAR 60 - 2
2,30
T 06 PAR 60 - 3
2,30
T(Fmax)
S(Fmax)
Fmedio
[s]
627,60
589,40
593,00
689,40
523,60
527,80
[mm]
20,53
17,76
15,81
15,76
22,74
19,36
[KN]
_
y
Valore
Deviazione
Caratteristico
Standard
[KN]
2,56
0,94
0,04
2,23
2,29
0,83
0,01
2,22
98
Capitolo 3
Figura 3.23
Prova T 06 ORT 60 – 1.
3,000
2,500
Forza [KN]
2,000
1,500
1,000
F
10d
X
0,500
Y
0,000
0,000
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
16,000
18,000
20,000
Spostamento [mm]
Figura 3.24
Prova T 06 PAR 60 – 2.
2,500
2,000
Forza [KN]
1,500
1,000
F
10d
X
0,500
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
Spostamento [mm]
99
Capitolo 3
Tabella 3.12
DENOMINAZIONE Fmax
CAMPIONE
[KN]
T 08 ORT 80 - 1
4,30
T 08 ORT 80 - 2
4,49
T 08 ORT 80 - 3
3,90
T 08 PAR 80 - 1
3,18
T 08 PAR 80 - 2
3,35
T 08 PAR 80 - 3
3,35
Figura 3.25
T(Fmax)
S(Fmax) Fmedio
[s]
571,87
698,80
535,40
458,40
477,00
533,00
[mm]
27,46
30,54
23,18
23,84
27,09
20,25
[KN]
_
y
Valore
Deviazione
Caratteristico
Standard
[KN]
4,23 1,44
0,07
3,37
3,29 1,19
0,03
3,00
5,000
4,500
4,000
3,500
Forza [KN]
3,000
2,500
2,000
F
1,500
10d
X
1,000
0,500
0,000
0,000
Y
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
Spostamento [mm]
Figura 3.26
4,000
3,500
3,000
Forza [KN]
2,500
2,000
1,500
F
1,000
10d
X
0,500
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
Spostamento [mm]
100
Capitolo 3
Tabella 3.13
DENOMINAZIONE Fmax
CAMPIONE
[KN]
T 10 ORT 100 - 1 5,93
T 10 ORT 100 - 2 6,21
T 10 ORT 100 - 3 6,31
T 10 PAR 100 - 1 4,95
T 10 PAR 100 - 2 5,31
T 10 PAR 100 - 3 5,97
Figura 3.27
T(Fmax)
S(Fmax) Fmedio
[s]
472,20
485,80
541,40
515,33
358,98
373,41
[mm]
20,02
23,54
26,11
20,51
10,64
9,66
_
y
[KN]
Valore
Deviazione
Caratteristico
Standard
[KN]
6,15
1,82
0,03
5,54
5,41
1,69
0,09
4,00
Prova T 10 ORT 100 – 1.
7,000
6,000
Forza [KN]
5,000
4,000
3,000
F
2,000
10d
X
1,000
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
Spostamento [mm]
Figura 3.28
Prova T 10 PAR 100 – 1.
6,000
5,000
Forza [KN]
4,000
3,000
2,000
F
10d
X
1,000
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
Spostamento [mm]
101
Capitolo 3
Per poter esaminare ogni singolo diagramma delle prove a taglio
effettuate nella sperimentazione si rimanda all’Appendice B della
presente tesi.
I diversi modi di rottura che possono essere registrati nelle connessioni
sollecitate perpendicolarmente al proprio asse, come già riportato nel
par. 2.2.2., sono funzione della resistenza al rifollamento del legno e del
momento di snervamento dell’acciaio della vite, nonché del diametro
della stessa e degli spessori t1 e t2 (definiti nella Fig. 2.11).
Nella presente sperimentazione si è registrato principalmente un solo
modo di rottura, il modo IIb (Tab. 2.1), caratterizzato dalla formazione di
una cerniera plastica. Si riporta a titolo di esempio un immagine di una
vite sperimentata deformata in tal modo (Fig. 3.29).
Figura 3.29
Vite utilizzata nella prova a taglio T 06 PAR 60 - 2.
In alcuni casi si è registrato il modo di rottura III (Tab. 2.1) caratterizzato
dalla formazione di due cerniere plastiche. Si riporta a titolo di esempio
un immagine di una vite sperimentata, deformata in tal modo (Fig. 3.30),
si possono notare le deformazioni della vite in corrispondenza delle due
cerniere plastiche contrassegnate dai cerchi blu.
102
Capitolo 3
Figura 3.30
Solo in un caso si è registrato il modo di rottura Ic (Tab. 2.1)
caratterizzato dalla rotazione rigida della vite con rifollamento del legno
in entrambi gli elementi (Fig. 3.31), si può notare che la vite non si è
deformata.
Figura 3.31
Per quanto riguarda il legno in tutti i casi si è registrato il fenomeno del
rifollamento e a tal riguardo si mostra la Fig. 3.32 che fa ben vedere lo
schiacciamento delle fibre del legno.
103
Capitolo 3
Figura 3.32
Rifollamento del legno.
104
Capitolo 4
Discussione dei risultati sperimentali
CAPITOLO 4
DISCUSSIONE DEI RISULTATI SPERIMENTALI
4.1. INTRODUZIONE
In questo capitolo si analizzano i risultati delle prove della presente
sperimentazione. Attraverso dei confronti, effettuati tenendo conto delle
diverse variabili che entrano in gioco nella determinazione delle
resistenze, si è cercato di valutare la corrispondenza dei dati sperimentali
con quelli riconosciuti dalle esperienze riportate in letteratura.
4.2. PROVE DI ESTRAZIONE
Nella presente sperimentazione, come già riferito nel par. 3.3.2, sono
state effettuate 60 prove di estrazione della vite TECFI TT02 in base ad
una fissata matrice delle prove (par. 3.4.).
Dopo aver riportato (par. 3.5.4) i risultati delle prove eseguite nonché i
grafici, presi come campione, delle singole prove è possibile ora
effettuare dei confronti.
In questo paragrafo si illustreranno due diagrammi costituiti ognuno dalle
5 prove effettuate appartenenti ad una tipologia.
La prima tipologia di prova ad essere illustrata sarà quella con ∅ 6 mm,
profondità di infissione 48 mm e direzione dell’asse del connettore
ortogonale alle fibre (Fig. 4.1).
105
Capitolo 4
Figura 4.1
Prove di estrazione E 06 ORT 48.
7,000
6,000
5,000
4,000
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
3,000
2,000
1,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
Spostamento [mm]
4,000
5,000
6,000
La prima cosa che si può evidenziare è che sono presenti delle
discontinuità nell’andamento del grafico. Questo si ha perché la
strumentazione utilizzata prevede l’utilizzo di una pompa idraulica con
applicazione della forza a mano il che, come si può intuire, comporta
l’inconveniente di dover ricaricare la pompa una volta giunti a fine corsa.
Quest’operazione anche se fatta velocemente (generalmente dura 1÷2
secondi) da luogo ad uno scarico ed un ricarico che sul diagramma si
traducono in una cuspide con punta rivolta verso il basso.
Un altro aspetto evidente è la differenza di valore massimo raggiunto
nelle diverse prove. Questo dipende in massima parte dalle caratteristiche
del legno in generale, tra le quali l’anisotropia del legno e la presenza di
difetti. In particolare per quanto riguarda i difetti del legno basti pensare
alla presenza di nodi che costituiscono elementi essenziali della crescita
del legno. Nella realizzazione di elementi in legno lamellare nonostante
106
Capitolo 4
la
conformazione
in
tavole
incollate
(che
vengono
scelte
opportunamente) sono comunque presenti nodi che possono variare la
resistenza del legno, e frequentemente si può verificare il caso in cui
visivamente (dall’esterno) non si registri la presenza di nodi mentre siano
in realtà presenti nelle tavole interne. Questo è possibile notarlo ad
esempio dalla Fig. 4.2.
Figura 4.2
Presenza di nodo interno all’elemento in legno lamellare.
Si riporta ora il diagramma della tipologia di prove con ∅ 6 mm,
profondità di infissione 48 mm e direzione dell’asse del connettore
parallela alle fibre (Fig. 4.3).
Figura 4.3
Prove di estrazione E 06 PAR 48.
5,000
d = 6 mm
4,500
48 mm
4,000
3,500
Forza [KN]
3,000
2,500
E 06 PAR 48 - 1
E 06 PAR 48 - 2
E 06 PAR 48 - 3
2,000
E 06 PAR 48 - 4
E 06 PAR 48 - 5
1,500
1,000
0,500
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
Spostamento [mm]
2,500
3,000
3,500
107
Capitolo 4
In questo caso si può notare un andamento simile per 4 prove su 5 solo
una prova ha registrato deformazioni minori a parità di forza nella fase di
scarico.
4.2.1. Confronti sull’influenza della direzione dell’asse della vite
rispetto alla fibratura.
Dal confronto tra le Figure 4.1 e 4.3 si può notare subito una
differenza dell’andamento del grafico oltre alle differenze di valore
massimo raggiunto. Per questo si riportano due tipologie di prove (quindi
10 curve in tutto) in un unico grafico avendo preso in considerazione lo
stesso diametro ∅ 6 mm, la stessa profondità di infissione ma diversa
direzione dell’asse del connettore rispetto alla fibratura (Fig. 4.4).
Figura 4.4
Prove di estrazione E 06 48.
7,000
6,000
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 48 - 5
Forza [KN]
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
Spostamento [mm]
108
Capitolo 4
Dall’analisi visiva del grafico il primo aspetto che viene esaltato è la
differenza tra la media dei massimi valori di resistenza che si registrano
nelle prove di estrazione in direzione ortogonale alle fibre e la media dei
massimi valori registrati nelle prove in direzione parallela alle fibre.
Per spiegare questo si provi a immaginare il momento dell’infissione
della vite nel legno, quasi a livello microscopico. Se l’infissione avviene
in direzione parallela alle fibre, quelle che vengono attraversate dalla vite
subiscono ripetuti tagli netti in direzione ortogonale alla loro estensione e
questo è dovuto alle alette della filettatura che penetrano nel legno. Nel
caso, invece, in cui l’infissione avviene in direzione ortogonale alle fibre,
quelle presenti nella zona d’infissione non vengono tagliate di netto ma le
alette della filettatura si vanno a disporre nei piani interstiziali esistenti
tra le fibre. Di conseguenza nel momento dell’estrazione le prove in
direzione parallela danno come risultato valori minori rappresentati dalla
resistenza di quelle poche fibre che non vengono tagliate, mentre nel caso
di prova ortogonale la resistenza è offerta dalle forze di legame tra le
fibre.
L’altro aspetto molto importante è dato dal diverso andamento che si
registra nel grafico in funzione della direzione. Si ha, infatti, per le curve
delle prove parallele il raggiungimento del valore massimo di resistenza
seguito da un improvviso calo delle resistenze corrispondenti
all’estrazione della vite con l’asportazione di un cilindretto di legno nella
parte filettata.
Per le curve delle prove in direzione ortogonali invece il valore massimo
di resistenza si raggiunge e si mantiene per un intervallo maggiore di
deformazioni dopo di che inizia il tratto discendente.
109
Capitolo 4
4.2.2. Confronti sull’influenza dei diametri.
Al fine di mostrare la proporzionalità diretta tra i diametri delle viti e
il valore della resistenza all’estrazione si riporta qui il diagramma in cui
sono visibili le curve delle prove realizzate con asse del connettore in
direzione parallela, con la stessa profondità di infissione 8d, e con i tre
diametri delle viti ∅ 6 mm, ∅ 8 mm e ∅ 10 mm (Fig. 4.5).
Figura 4.5
Prove di estrazione E PAR 8d.
16,000
14,000
12,000
Forza [KN]
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
Spostamento [mm]
3,500
4,000
4,500
5,000
Come era lecito aspettarsi l’incremento di resistenza è proporzionale al
diametro della vite, infatti, come si è potuto notare anche dai valori delle
Tabelle 3.8, 3.9 e 3.10 i valori maggiori di resistenza vengono forniti dalle
prove con viti di diametro 10 mm, seguite poi da quelle con diametro 8 mm e,
infine, quelle con diametro 6 mm.
Questo si può spiegare dal fatto che man mano che aumenta il diametro della
vite aumenta anche la differenza tra diametro esterno della filettatura e
diametro del nucleo interno, ossia aumenta la superficie di contatto tra la vite
ed il legno aumentando così la resistenza all’estrazione.
110
Capitolo 4
4.2.3. Confronti sull’influenza della profondità di infissione.
Anche per quanto riguarda la profondità d’infissione è possibile
effettuare dei confronti, e questo viene riportato nella Figura 4.6.
Figura 4.6
Prove di estrazione E 06 ORT.
18
d = 6 mm
16
14
8d
e
20 d
Forza [KN]
12
10
8
6
4
2
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Spostamento [mm]
Come era lecito attendersi la resistenza all’estrazione è direttamente
proporzionale alla profondità di infissione ovvero aumenta all’aumentare
della profondità di infissione.
Questo si ha perché, aumenta la zona di legno interessata dalla filettatura
a discapito della parte in cui si ha il gambo liscio.
4.3. PROVE A TAGLIO
In questo paragrafo si analizzeranno i risultati delle prove a taglio
della presente sperimentazione che, come già riferito nella Tab. 3.6, sono
costituite da 3 prove per ogni tipologia (18 prove).
111
Capitolo 4
Un primo commento potrebbe essere fatto sull’andamento dei diagrammi,
questi infatti, riportano un primo tratto crescente con rigidezza pressoché
costante, dopodiché si ha una diminuzione dell’inclinazione del
diagramma con continua crescita della resistenza fino al raggiungimento
del valore massimo seguito da un tratto discendente. Questo andamento è
del tutto analogo a quello riportato in Fig. 4.7 con il tratto blu. Il
diagramma riportato in tale figura riproduce con la curva di colore rosso
la curva di resistenza a taglio che si ha se la rottura è governata dal solo
rifollamento del legno, mentre con la curva blu riproduce il caso in cui la
rottura è determinata anche dalla plasticizzazione della vite. La linea
tratteggiata, invece, rappresenta il valore di resistenza della connessione
predetto attraverso l’utilizzo dell’European Yield Model (par. 2.2.2
Teoria di Johansen).
Figura 4.7
Comportamento a taglio di una connessione con elementi a gambo
cilindrico (Ballerini M., I corsi Promo_legno).
112
Capitolo 4
Per quanto riguarda la dispersione dei risultati ottenuti nelle prove a
taglio si riportano, come esempio, alcuni diagrammi significativi (Fig.
4.8, 4.9 e 4.10).
Figura 4.8
Prova a taglio T 06 ORT 60.
3,000
2,500
Forza [KN]
2,000
1,500
1,000
F
1a prova
2a prova
10d
3a prova
X
0,500
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
Spostamento [mm]
Figura 4.9
5,000
4,500
4,000
3,500
Forza [KN]
3,000
2,500
2,000
F
1,500
10d
X
1,000
1a prova
2a prova
0,500
0,000
0,000
3a prova
Y
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
Spostamento [mm]
113
Capitolo 4
Figura 4.10
7,000
6,000
Forza [KN]
5,000
4,000
3,000
F
2,000
10d
X
1a prova
1,000
2a prova
3a prova
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
Spostamento [mm]
Come si può notare dai tre grafici sopra riportati ed anche dai valori delle
deviazioni standard calcolati nelle tabelle 3.11, 3.12 e 3.13, nel caso delle
prove a taglio la dispersione registrata è stata di gran lunga inferiore
rispetto a quella avuta con le prove di estrazione e questo ha permesso la
diminuzione della numerosità delle prove (da 5 si è passati a 3).
4.3.1. Confronti sull’influenza della direzione di applicazione del
carico rispetto alla fibratura.
Anche nel caso delle prove a taglio è importante analizzare
l’influenza della direzione di applicazione del carico rispetto alla
direzione della fibratura. Per questo si riporta il grafico di Fig. 4.11
relativo alle prove realizzate con viti di diametro 6 mm e spessore t2 = 60
mm in entrambe le direzioni.
114
Capitolo 4
Figura 4.11
Prove a taglio T 06 60.
3,000
2,500
Forza [KN]
2,000
1,500
1,000
ORT 1
ORT 2
ORT 3
PAR 1
0,500
PAR 2
PAR 3
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
Spostamento [mm]
20,000
25,000
In questo caso, come in precedenza, i valori di resistenza a taglio ottenuti
con le prove effettuate in direzione ortogonale alle fibre sono maggiori di
quelli ottenuti in direzione parallela.
4.3.2. Confronti sull’influenza dei diametri.
Nelle prove a taglio, così come nelle prove di estrazione, la resistenza
è direttamente proporzionale al diametro delle viti e per notare ciò si
riportano le Fig. 4.12 e 4.13 riguardanti rispettivamente le prove a taglio
con applicazione del carico in direzione ortogonale e quelle in direzione
parallela. In entrambi i casi ovviamente sono state riportate le curve delle
prove dei tre differenti diametri ∅ 6 mm, ∅ 8 mm e ∅10 mm ed aventi
spessore t2 = 10d.
115
Capitolo 4
Figura 4.12
Prove a taglio T ORT 10d.
7,000
6,000
Forza [KN]
5,000
4,000
3,000
F
2,000
10d
X
1,000
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
Spostamento [mm]
Figura 4.13
Prove a taglio T PAR 10d.
7,000
6,000
5,000
Forza [KN]
4,000
3,000
2,000
F
10d
1,000
X
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
Spostamento [mm]
116
Capitolo 4
Come si può notare dai diagrammi al crescere dei diametri aumenta
anche il valore massimo di resistenza. In questo caso però, a differenza
delle prove di estrazione, si può notare che il valore del contributo di
resistenza dato dal legno è pressoché lo stesso (vedasi il primo tratto del
diagramma) quello che fa variare e di molto il valore di resistenza
massimo è dato dal contributo di resistenza a taglio offerto dalla vite che
ovviamente aumenta al crescere del diametro perché il momento di
snervamento è direttamente proporzionale ad esso.
117
Capitolo 5
Conclusioni
CAPITOLO 5
CONCLUSIONI
L’utilizzo del legno lamellare in edilizia sta sempre più diffondendosi
grazie alla consapevolezza delle grandi potenzialità di questa materia
prima ecologica per eccellenza. Questo non è da considerarsi un passo
indietro dello sviluppo edilizio, ma rappresenta quello che le nuove
tecnologie cercano sempre più di raggiungere e cioè il rispetto delle
politiche ambientali e del risparmio energetico.
Nonostante ciò sembri un eufemismo, nei paesi scandinavi e in molti altri
paesi questa è diventata la “regola”: tagliare alberi per produrre il legno e
reimpiantarne nuovi contemporaneamente in modo da garantire un
ricambio generazionale.
Inoltre, l’emissione di CO2 nell’atmosfera si riduce moltissimo, a parità
di m3 prodotti tra il legno e il cemento.
Per quanto riguarda il risparmio energetico, invece, si tratta di un
risparmio indotto, nel senso che, la minor produzione di cemento
sopperita utilizzando il legno, causa un minor consumo di energia
elettrica usata per la produzione del cemento.
Qualsiasi struttura intelaiata, così come lo sono anche quelle in legno
lamellare, presenta delle aste che si incontrano in nodi e un aspetto che
deve essere molto curato è proprio lo studio attento degli elementi che
costituiscono il nodo ed il suo comportamento.
Il presente lavoro di tesi si è articolato in due parti: una prima parte in cui
si è descritto lo stato dell’arte delle unioni tra elementi lignei con
particolare riferimento alle connessioni metalliche a gambo cilindrico; la
seconda parte, invece, è stata elaborata con riguardo alle prove
sperimentali effettuate nel laboratorio del Dipartimento di Ingegneria
118
Capitolo 5
Conclusioni
Strutturale (DIST) dell’Università degli Studi di Napoli Federico II, in
merito alla caratterizzazione del connettore metallico a gambo cilindrico,
vite TECFI TT02 (par. 3.3.2).
Un primo aspetto importante nella realizzazione del presente lavoro è
stata l’individuazione dello status normativo riguardante le connessioni
metalliche a gambo cilindrico (par. 1.5), in quanto in questi anni si è
manifestata una forte esigenza da parte di vari enti, privati e non, circa la
formulazione di norme precise e dettagliate in tal campo.
Queste esigenze sono in parte state esaurite anche se in alcuni settori vige
ancora una situazione di coesistenza, o di rimando, a leggi di altri paesi
e/o comunitarie.
Per quanto riguarda lo stato dell’arte dei connettori a gambo cilindrico,
(cap. 2), c’è da dire che nel campo teorico ben poco si sa nei confronti di
sollecitazioni di tipo assiale sui connettori a gambo cilindrico.
Pochi studi sono stati effettuati in merito ed infatti non esiste, a livello
internazionale, un modello teorico riconosciuto e applicato come, invece,
accade nel caso delle sollecitazioni taglianti per le quali è di dominio
internazionale l’European Yield Model (EYM), anche nota come “Teoria
di Johansen” dal nome dello studioso che, ormai nel lontano 1949, la
elaborò.
Nei confronti delle sollecitazioni assiali sul gambo del connettore, quindi,
il riferimento teorico utilizzato nel presente lavoro di tesi è stato il
documento CNR – DT 206/2006 che ha recepito alcune indicazioni
fornite nel documento N.I.CO.LE., oltre ad essere in accordo in via
generale con, l’ormai definitivo, Eurocodice 5.
Lo studio sperimentale è stato effettuato prendendo come riferimento la
normativa UNI EN 1382:2002 – Strutture di legno – Metodi di prova –
119
Capitolo 5
Conclusioni
Resistenza all’estrazione di elementi meccanici di collegamento per
legno.
I risultati delle prove di estrazione (par. 3.5.4), hanno mostrato un
comportamento piuttosto fragile, così come noto dalle esperienze citate in
letteratura, delle connessioni metalliche a gambo cilindrico realizzate con
viti.
Le prove, effettuate in due direzioni rispetto alla fibratura del legno,
hanno evidenziato la formazione di due tipologie di rotture: una in cui le
fibre superficiali del legno si sono spezzate (Fig. 3.16) e questo è
avvenuto nelle prove in cui l’applicazione della forza di estrazione era in
direzione ortogonale alla direzione della fibratura; l’altra in cui si è avuta
la formazione di un truciolo di legno che si è sfilato solidalmente alla
parte filettata della vite (Fig. 3.17) e questo è avvenuto nelle prove in cui
l’applicazione della forza di estrazione era in direzione parallela alla
direzione della fibratura.
I diagrammi delle prove di estrazione effettuate in direzione parallela alla
fibratura hanno mostrato la corrispondenza con le indicazioni fornite
dalle diverse normative secondo le quali: le connessioni effettuate con
connettori a gambo cilindrico in direzione parallela alle fibre
(indipendentemente dal tipo di connettore utilizzato) non possono
ritenersi in grado di trasmettere alcuna forza.
Questo è vero non tanto per i bassi valori di resistenze dimostrati nelle
prove quanto più per il loro comportamento del tutto fragile evidenziato
nei diagrammi.
I diagrammi delle prove di estrazione effettuate in direzione ortogonale
alla fibratura hanno fornito valori di una certa entità considerando che si
tratta di diametri piuttosto piccoli (∅ 6 mm, ∅ 8 mm, ∅ 10 mm) e che il
legno lamellare utilizzato per le prove è quello classificato con la sigla
120
Capitolo 5
Conclusioni
GL24h, secondo la normativa UNI EN 1194:2000, che rappresenta la
tipologia di legno lamellare con i più bassi valori di resistenza e di massa
volumica che può essere messo in commercio.
Nei confronti di sollecitazioni taglianti molti sono stati gli studi effettuati
a partire dai primi anni del XX secolo in cui alle unioni di carpenteria si
andavano sempre più sostituendo le unioni meccaniche grazie alla spinta
del progresso ricevuta con la rivoluzione industriale.
La maggior parte degli studi sviluppati negli ultimi anni, non sono stati
rivoluzionari, bensì di validazione e integrazione della teoria sviluppata
nel 1949 da Johansen (par. 2.2.2.).
I risultati delle prove a taglio effettuate (par. 3.6.3), hanno mostrato una
corrispondenza con il comportamento duttile previsto dalle esperienze
citate in letteratura (Fig. 4.7). Le connessioni hanno evidenziato un
comportamento molto duttile dovuto proprio all’effetto fune (par.
2.2.2.5), che può svilupparsi in pieno proprio con le viti, data la loro
costituzione.
Sono state effettuate inizialmente delle prove nel rispetto della minima
profondità d’infissione della punta della vite prevista dal documento
CNR – DT 206/2006 che è di 6d per viti di diametro 6 mm, dato che si
rimanda alle indicazioni previste per i chiodi (par. 2.2.3), ma queste
prove hanno dato risultati poco incoraggianti dato che oltre alla rottura
per rifollamento del legno seguita, all’aumentare del carico, dalla
formazione di una cerniera plastica nella vite, si aveva anche un rotazione
del provino in cui era infissa la parte liscia del gambo con estrazione
della parte filettata della vite e quindi si registravano bassissimi valori di
resistenza.
121
Capitolo 5
Conclusioni
Per evitare l’insorgere di questi problemi si è proceduto con prove a
profondità d’infissione pari a 10d e queste hanno fornito valori piuttosto
buoni dal punto di vista della massima resistenza, oltre che dal punto di
vista della duttilità.
E’ proprio quest’ultimo aspetto che va evidenziato molto nella diffusione
delle viti da legno insieme ad un altro aspetto fondamentale che è quello
della rapidità della posa in opera di tali connettori, dato che quest’ultima
avviene a “secco”, ovvero l’infissione avviene tramite trapani avvitatori,
essendo la vite autofilettante, e non è richiesto l’utilizzo di collanti come
accade per i sistemi a duttilità diffusa ottenuti con barre incollate.
Un altro aspetto che è stato trattato nella presente tesi è stato l’utilizzo
delle viti come connettori utilizzati per il sistema di connessioni che
prevede l’uso di lamiere chiodate tridimensionali (Appendice C). Questo
argomento è stato esposto con particolare riguardo all’ETAG 015
“Guideline for European Technical Approval of three-dimensional
nailing plates” (Linee guida per l’Approvazione Tecnica Europea, ETA,
delle lamiere chiodate tridimensionali).
E’ stata fornita una traduzione per grandi linee dell’ETAG 015 al fine di
raggiungere un buon livello di conoscenze riguardanti il conseguimento
della marcatura CE per le lamiere chiodate tridimensionali.
Lo sviluppo futuro di questo studio potrebbe riguardare un programma di
prove sperimentali più ampio sulle connessioni metalliche a gambo
cilindrico effettuando ad esempio confronti in relazione all’angolo
d’infissione delle viti, alle diverse profondità d’infissione ed alle
connessioni realizzate con un gruppo di viti.
122
BIBLIOGRAFIA
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UNI EN 1998-1-1, Eurocodice 8. Indicazioni progettuali per la resistenza
sismica delle strutture. Parte 1-1: Regole generali - Azioni sismiche e
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Laboratorio federale per i prodotti
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Ente normatore mondiale.
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Università di Stoccarda, Dipartimento
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www.ing.unitn.it/dims/
Università di Trento, Dipartimento di
ingegneria Meccanica e Strutturale.
128
ELENCO DELLE FIGURE
ELENCO DELLE FIGURE
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
1.13
1.14
1.15
1.16
1.17
1.18
1.19
1.20
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
Tecnologie per la realizzazione di elementi composti di tavole (Laner F., 1989)
Essiccazione naturale delle tavole (www.holzbau.com)
Essiccazione artificiale delle tavole (www.holzbau.com)
Fresatura degli innesti (www.holzbau.com).
Giunto a dita.
Ambiente a temperatura e umidità controllate (www.holzbau.com).
Incollatrice a tendina (www.holzbau.com).
Letto di pressaggio (www.holzbau.com).
Nodi di carpenteria (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Nodi di carpenteria, possibilità applicative nelle capriate classiche (Piazza M., I
corsi promo_legno, 2004).
Possibili geometrie del nodo di carpenteria (Piazza M., I corsi promo_legno, 2004).
Unioni meccaniche di tipo moderno (Piazza M., I corsi promo_legno, 2004).
Chiodi a gambo liscio o con rilievi anulari o ad elica (Piazza M., “Strutture in
legno”, 2006).
Perni e bulloni (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Perni speciali (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Viti tradizionali a testa esagonale (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Viti autofilettanti a testa svasata (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Modalità di posa di anelli e caviglie (Piazza M., I corsi promo_legno, 2004).
Piastre dentate (dn = 50 ÷ 160 mm) (Piazza M., I corsi promo_legno, 2004).
Anelli e caviglie (de = 50 ÷ 160 mm) (Piazza M., I corsi promo_legno, 2004).
Sollecitazione perpendicolare all’asse del connettore (Bernasconi A., “Introduzione
all’uso pratico della nuova norma SIA 265 per le strutture di legno, 2005).
Sollecitazione parallela all’asse del connettore (Bernasconi A., “Introduzione
all’uso pratico della nuova norma SIA 265 per le strutture di legno, 2005).
Collasso della connessione (Ballerini M., I corsi promo_legno, 2004).
Setup di prova per la determinazione della resistenza al rifollamento del legno
(Ballerini M., I corsi promo_legno, 2004).
Setup di prova per la determinazione del momento di snervamento del connettore
(Ballerini M., I corsi promo_legno, 2004).
Calcolo della resistenza per unioni con più di due piani di taglio (Piazza M.,
“Strutture in legno”, 2006).
Effetto fune (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Modalità di rottura fragili (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Diagrammi schematici di comportamento forza-scorrimento (parallelo alla
fibratura) per differenti collegamenti: a) collegamento incollato (12500 mm2); b)
anello (d= 100 mm); c) piastra dentata (d= 62 mm); d) perno (d= 14 mm); e)
bullone (d= 14 mm); f) piastra stampata (100x100 mm); g) chiodo (d= 4.4 mm)
(grafico rielaborato da Blass H.J., 1995) (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Influenza della snellezza del connettore sul comportamento (forza-scorrimento)
della connessione e quindi della sua duttilità (Giordano G., “Tecnica delle
costruzioni in legno”, 1999).
129
ELENCO DELLE FIGURE
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
3.1
Definizione degli spessore t1 e t2 (Istruzione CNR-DT 206/2006, par. B 7.8.3.1.1).
Possibilità di sovrapposizione per chiodi infissi senza preforatura (Istruzione CNRDT 206/2006, par. B 7.8.3.1.1).
Disposizione sfalsata di chiodi (Istruzione CNR-DT 206/2006, par. B 7.8.3.1.1).
Spaziature e distanze minime (Istruzioni CNR-DT 206/2006 par. B 7.8.3.1.2).
Dimensioni della cambretta (Istruzioni CNR-DT 206/2006 par. B 7.8.4).
Definizione della spaziatura per le cambrette (Istruzioni CNR-DT 206/2006 par. B
7.8.4).
Disposizione della chiodatura perpendicolare ed obliqua (Istruzione CNR-DT
206/2006, par. B 7.8.3.2).
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
3.23
3.24
3.25
3.26
3.27
3.28
3.29
3.30
3.31
3.32
Marcatura CE ed informazioni di corredo (Documento Guida D, Servizio Tecnico
Centrale).
Vite TECFI TT02 (Scheda tecnica della vite, Allegato 4).
Provini per prova di estrazione – carico perpendicolare alla fibratura (UNI EN
1382:2002 par. 6.4.1).
Provini per prova di estrazione – carico parallelo alla fibratura (UNI EN 1382:2002
par. 6.4.2).
Dimensioni del provino utilizzato per le prove di estrazione.
A) Schema finale del setup di prova; B) foto della strumentazione di prova.
Segni di deformazione anelastica a trazione delle viti sperimentate.
Rottura superficiale del legno durante l’estrazione della vite.
Formazione di un truciolo di legno durante l’estrazione.
Fori nel legno lasciati dall’estrazione di viti.
Particolare dei segni lasciati dalla parta filettata della vite durante l’infissione.
A) Schema finale del setup di prova; B) foto della strumentazione di prova.
Prova T 10 ORT 100 – 1.
Prova T 10 PAR 100 – 1.
Rifollamento del legno.
4.1
Prove di estrazione E 06 ORT 48.
3.2
3.3
3.4
130
ELENCO DELLE FIGURE
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
Presenza di nodo interno all’elemento in legno lamellare.
Prove di estrazione E 06 PAR 48.
Prove di estrazione E 06 48.
Prove di estrazione E PAR 8d.
Prove di estrazione E 06 ORT.
Comportamento a taglio di una connessione con elementi a gambo cilindrico
(Ballerini M., I corsi Promo_legno).
Prove a taglio T 06 60.
Prove a taglio T ORT 10d.
Prove a taglio T PAR 10d.
131
ELENCO DELLE TABELLE
ELENCO DELLE TABELLE
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
Unioni ad un piano di taglio (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Unioni a due piani di taglio (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Unioni ad un piano di taglio, piastre sottili (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Unioni ad un piano di taglio, piastre spesse (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Unioni a due piani di taglio, piastra interna (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Unioni a due piani di taglio, piastre esterne (Piazza M., “Strutture in legno”, 2006).
Classificazione dei collegamenti in funzione della loro duttilità statica (Racher P.,
Mechanical timber joints, 1995).
Valori di kef (Istruzione CNR-DT 206/2006, par. B 7.8.3.1.1).
Interassi e distanze da bordi ed estremità, valori minimi per chiodi (Istruzioni CNRDT 206/2006 par. B 7.8.3.1.2).
Interassi e distanze da bordi ed estremità, valori minimi per cambrette e graffe
(Istruzioni CNR-DT 206/2006 par. B 7.8.4).
Interassi e distanze da bordi ed estremità, valori minimi per bulloni (Istruzioni
CNR-DT 206/2006 par. B 7.8.5.1.1).
Interassi e distanze da bordi ed estremità, valori minimi per spinotti (Istruzioni
CNR-DT 206/2006 par. B 7.8.6).
Interassi e distanze da bordi ed estremità, valori minimi per viti caricate assialmente
(Istruzioni CNR-DT 206/2006 par. B 7.8.7.2).
Requisiti per diametri di bulloni utilizzati con connettori per legno (Istruzioni CNRDT 206/2006 par. B 7.8.8.3).
Procedure per la Marcatura CE dei differenti prodotti (Direttiva 89/106/CEE CPD).
Sistemi di attestazione della qualità (Estratto dalla linea guida K, Direttiva
89/106/CEE - CPD).
Caratteristiche delle viti utilizzate nella presente sperimentazione.
Dimensioni delle rondelle utilizzate nella presente sperimentazione.
Matrice delle prove di estrazione.
Matrice delle prove a taglio.
Valori del fattore k s .
132
ALLEGATI
ALLEGATI
ALLEGATO 1
133
ALLEGATI
ALLEGATO 2a
134
ALLEGATI
ALLEGATO 2b
135
ALLEGATI
ALLEGATO 3
136
ALLEGATI
ALLEGATO 4
137
APPENDICE A
APPENDICE A
In quest’appendice sono riportati i singoli grafici di tutte le “Prove ad
Estrazione” eseguite nella presente sperimentazione.
DIAMETRO 6 mm - DIREZIONE ORTOGONALE - PROFONDITA’ DI INFISSIONE 8D
E 06 ORT 48 - 1
7,000
6,000
Forza [KN
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
0,800
1,000
1,200
Spostamento [mm]
E 6 ORT 48 - 2
6,000
5,000
Forza [KN
4,000
3,000
2,000
1,000
0,000
0,000
0,200
0,400
0,600
Spostamento [mm]
138
APPENDICE A
E 06 ORT 48 - 3
6,000
5,000
Forza [KN
4,000
3,000
2,000
1,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
Spostamento [mm]
E 06 ORT 48 - 5
6,000
5,000
Forza [KN
4,000
3,000
2,000
1,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
Spostamento [mm]
139
APPENDICE A
E 06 ORT 120 - 1
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
2,000
2,500
3,000
Spostamento [KN]
E 06 ORT 120 - 2
18,000
16,000
Forza[KN]
14,000
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
Spostamento [mm]
140
APPENDICE A
E 06 ORT 120 - 3
18,000
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
9,000 10,000
Spostamento [mm]
E 06 ORT 120 - 4
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
Spostamento [mm]
141
APPENDICE A
E 06 ORT 120 - 5
18,000
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
Spostamento [mm]
DIAMETRO 6 mm - DIREZIONE PARALLELA - PROFONDITA’ DI INFISSIONE 8D
E 06 PAR 48 - 1
5,000
4,500
4,000
Forza [KN
3,500
3,000
2,500
2,000
1,500
1,000
0,500
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
Spostamento [mm]
142
APPENDICE A
E 06 PAR 48 - 2
5,000
4,500
4,000
Forza [KN
3,500
3,000
2,500
2,000
1,500
1,000
0,500
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
Spostamento [mm]
E 06 PAR 48 - 3
4,000
3,500
Forza [KN
3,000
2,500
2,000
1,500
1,000
0,500
0,000
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
1,400
1,600
1,800
Spostamento [mm]
143
APPENDICE A
E 06 PAR 48 - 5
4,000
3,500
Forza [KN
3,000
2,500
2,000
1,500
1,000
0,500
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
Spostamento [mm]
E 06 PAR 120 - 1
14,000
12,000
Forza [KN
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
1,400
1,600
1,800
2,000
Spostamento [mm]
144
APPENDICE A
E 06 PAR 120 - 2
14,000
12,000
Forza [KN
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
Spostamento [mm]
E 06 120 PAR - 3
12,000
10,000
Forza [KN
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
Spostamento [mm]
145
APPENDICE A
E 06 PAR 120 - 4
12,000
10,000
Forza [KN
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
Spostamento [mm]
E 06 PAR 120 - 5
14,000
12,000
Forza [KN
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
Spostamento [mm]
146
APPENDICE A
E 08 ORT 64 - 1
12,000
10,000
Forza [KN
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
Spostamento [mm]
E 08 ORT 64 - 2
10,000
9,000
8,000
Forza [KN
7,000
6,000
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
Spostamento [mm]
147
APPENDICE A
E 08 ORT 64 - 3
8,000
7,000
6,000
Forza [KN
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
Spostamento [mm]
E 08 ORT 64 - 5
12,000
10,000
Forza [KN
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
1,400
1,600
1,800
2,000
Spostamento [mm]
148
APPENDICE A
E 08 ORT 160 - 1
18,000
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
4,000
5,000
6,000
Spostamento [mm]
E 08 ORT 160 - 2
18,000
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
Spostamento [mm]
149
APPENDICE A
E 08 ORT 160 - 3
18,000
16,000
14,000
Forza [kn
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
Spostamento [mm]
E 08 ORT 160 - 4
18,000
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
Spostamento [mm]
150
APPENDICE A
E 08 ORT 160 - 5
20,000
18,000
16,000
Forza [KN
14,000
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
Spostamento [mm]
E 08 PAR 64 - 1
7,000
6,000
Forza [KN
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
Spostamento [mm]
151
APPENDICE A
E 08 PAR 64 - 2
7,000
6,000
Forza [KN
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
Spostamento [mm]
E 08 PAR 64 - 4
9,000
8,000
7,000
Forza [KN
6,000
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0,000
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
Spostamento [mm]
152
APPENDICE A
E 08 PAR 64 - 5
8,000
7,000
Forza [KN
6,000
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
5,000
Spostamento [mm]
E 08 PAR 160 - 1
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
1,400
Spostamento [mm]
153
APPENDICE A
E 08 PAR 160 - 2
12,000
10,000
Forza [KN
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
Spostamento [mm]
E 08 PAR 160 - 3
18,000
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
1,400
1,600
Spostamento [mm]
154
APPENDICE A
E 08 PAR 160 - 4
14,000
12,000
Forza [KN
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
2,000
2,500
3,000
Spostamento [mm]
E 08 PAR 160 - 5
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
Spostamento [mm]
155
APPENDICE A
E 10 ORT 80 - 2
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
Spostamento [mm]
E 10 ORT 80 - 3
14,000
12,000
Forza [KN
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
Spostamento [mm]
156
APPENDICE A
E 10 ORT 80 - 4
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
Spostamento [mm]
E 10 ORT 80 - 5
18,000
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
Spostamento [mm]
157
APPENDICE A
E 10 ORT 200 - 1
25,000
20,000
Forza [KN
15,000
10,000
5,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
Spostamento [mm]
4,000
5,000
8,000
10,000
E 10 ORT 200 - 2
20,000
18,000
16,000
Forza [KN
14,000
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
2,000
4,000
6,000
Spostamento [mm]
158
APPENDICE A
E 10 ORT 200 - 3
25,000
20,000
Forza [KN
15,000
10,000
5,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
5,000
Spostamento [mm]
E 10 ORT 200 - 4
25,000
20,000
Forza [KN
15,000
10,000
5,000
0,000
0,000
2,000
4,000
6,000
8,000
Spostamento [mm]
10,000
12,000
159
APPENDICE A
E 10 ORT 200 - 5
25,000
Forza [KN
20,000
15,000
10,000
5,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
Spostamento [mm]
7,000
8,000
9,000
E 10 PAR 80 - 1
16,000
14,000
12,000
Forza [KN
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
Spostamento [mm]
160
APPENDICE A
E 10 PAR 80 - 2
16,000
14,000
12,000
Forza [KN
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000 2,500 3,000
Spostamento [mm]
3,500
4,000
4,500
5,000
E 10 PAR 80 - 4
12,000
10,000
Forza [KN
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
Spostamento [KN]
4,000
5,000
161
APPENDICE A
E 10 PAR 80 - 5
12,000
10,000
Forza [KN
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
Spostamento [mm]
3,000
3,500
4,000
E 10 PAR 200 - 1
18,000
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
Spostamento [mm]
5,000
6,000
162
APPENDICE A
E 10 PAR 200 - 2
16,000
14,000
12,000
Forza [KN
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
Spostamento [mm]
E 10 PAR 200 - 3
18,000
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
1,000
2,000
3,000
Spostamento [mm]
4,000
5,000
163
APPENDICE A
E 10 PAR 200 - 4
18,000
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
Spostamento [mm]
2,500
3,000
E 10 PAR 200 - 5
18,000
16,000
14,000
Forza [KN
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0,000
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000 2,500 3,000
Spostamento [mm]
3,500
4,000
4,500
164
APPENDICE B
APPENDICE B
In quest’appendice sono riportati i singoli grafici di tutte le “Prove a
Taglio” eseguite nella presente sperimentazione.
3,000
T 06 ORT 10d
2,500
KN
2,000
1,500
1,000
F
10d
2a prova
X
0,500
Y
0,000
0,000
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
16,000
18,000
20,000
mm
3,000
T 06 ORT 10d
2,500
KN
2,000
1,500
1,000
F
10d
3a prova
X
0,500
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
mm
165
APPENDICE B
2,500
T 06 PAR 10d
2,000
1,500
1,000
F
10d
X
0,500
2a prova
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
2,500
T 06 PAR 10d
2,000
1,500
1,000
F
10d
X
0,500
3a prova
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
166
APPENDICE B
5,000
T 08 10d
4,500
4,000
3,500
3,000
2,500
2,000
F
1,500
10d
X
1,000
2a prova
0,500
0,000
0,000
Y
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
4,500
T 08 10d
4,000
3,500
3,000
2,500
2,000
F
1,500
10d
1,000
X
3a prova
0,500
0,000
0,000
Y
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
167
APPENDICE B
3,500
T 08 PAR 10d
3,000
2,500
2,000
1,500
F
1,000
10d
X
0,500
1a prova
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
4,000
T 08 PAR 10d
3,500
3,000
2,500
2,000
1,500
F
1,000
10d
X
2a prova
0,500
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
168
APPENDICE B
7,000
T 10 10d
6,000
5,000
4,000
3,000
F
2,000
10d
X
1,000
2a prova
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
7,000
T 10 10d
6,000
5,000
4,000
3,000
F
2,000
10d
X
1,000
3a prova
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
169
APPENDICE B
6,000
T 10 PAR 10d
5,000
4,000
3,000
2,000
F
10d
X
1,000
2a prova
Y
0,000
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
7,000
T 10 PAR 10d
6,000
5,000
4,000
3,000
F
2,000
10d
X
1,000
3a prova
Y
0,000
0,000
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
16,000
18,000
170
20,000
APPENDICE C
APPENDICE C
LAMIERE CHIODATE TRIDIMENSIONALI
C.1 GENERALITA’
Nella pratica costruttiva, per collegare tra loro elementi strutturali
lignei mediante sistemi meccanici, si utilizzano quasi sempre
collegamenti che fanno ricorso a un certo numero di elementi metallici
singoli e/o a piastre metalliche. La scelta del collegamento dovrebbe
essere fatta in funzione delle caratteristiche statiche e cinematiche per cui
è progettato, va da se quindi che per un collegamento, come ad esempio,
il collegamento di una trave secondaria con la trave principale, oppure il
collegamento trave-pilastro, o ancora un collegamento di base con la
fondazione, si deve fare in modo da non impedire la rotazione relativa
delle sezioni estreme delle aste afferenti al nodo. Si avranno così unioni
flessibili o a cerniera del tipo in Figura C.1.
Figura C.1
Collegamenti flessibili tra trave secondaria e principale, tra pilastro e trave,
tra pilastro e fondazione (Piazza M., I corsi promo_legno, 2004).
171
APPENDICE C
Per realizzare questo tipo di collegamenti fra elementi in legno sono
molto usate le cosiddette “lamiere chiodate tridimensionali” normalmente
realizzate tramite lamierino metallico sagomato a freddo (con spessore da
2 a 4 mm), dotato di fori per l’inserimento di chiodi: nel caso di carichi di
valore relativamente elevato, possono essere realizzate tramite piastre
metalliche saldate dotate di fori per l’inserimento di chiodi, viti, bulloni o
spinotti. Tali collegamenti sono in grado di garantire la trasmissione di
sforzi sia in direzione verticale, sia in direzione orizzontale. Per la
trasmissione degli sforzi in alcuni casi si sfrutta anche il contatto diretto
tra la scarpa metallica e l’elemento ligneo secondario, mentre il
trasferimento dell’azione tra la scarpa metallica e la trave principale
avviene, quasi sempre, per mezzo di chiodi, viti, spinotti o bulloni.
Al fine di comprendere i diversi utilizzi di questo tipo di collegamenti
nelle strutture in legno si riporta la Figura C.2 con le rispettive
nomenclature.
1)
2)
3)
4) -5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
14)
15)
16)
17)
18)
19)
20)
piastra preforata liscia per collegamenti chiodati;
piastra c.s. per collegamenti chiodati e/o bullonati;
mini piastra liscia preforata;
piastre lisce a fitta preforatura;
bande preforate;
piastre lisce parallelepipede a fitta preforatura;
piastre preforate e con dentellatura per aggancio su NP in acciaio;
mini piastre angolari preforate;
squadretta nervata;
banda angolare preforata;
squadrette preforate non nervate per applicazione sotto trave;
zanca preforata;
squadra preforata per collegamenti laterali;
c.s. per triplo collegamento;
squadra per il sostegno di asta di coronamento (mantovana);
giunzione Gerber;
angolari preforati per collegamenti testa-testa;
piastra per il collegamento di elementi incrociatisi a livelli diversi;
angolare per il collegamento di due elementi orizzontali, ortogonali tra loro, su
colonna montante:
21)
doppia squadra per il collegamento di asta montante su trave di banchina;
22)
squadra doppia per il collegamento di travi ortogonali tra loro;
23) - 24) scarpe per il sostegno di barcarecci o travi secondarie;
25)
semi-scarpe per lo stesso impiego di cui sopra.
172
APPENDICE C
Figura C.2
Elementi preforati di collegamento in acciaio (Cenci G., Strutture il legno,
1980).
Appare evidente che la correttezza dell’ipotesi di vincolo a cerniera
richiede che le rotazioni dell’elemento secondario, valutate in funzione
dell’inerzia flessionale e dei carichi su di esso agenti, siano compatibili
con le reali possibilità di rotazione del collegamento. Nel caso, per
esempio, di piastre forate per l’inserimento di connettori a gambo
cilindrico la rotazione del collegamento è da mettere in relazione con la
possibilità di rifollamento del foro, ma è nello stesso tempo limitata
dall’instaurarsi di meccanismi di rottura secondari per trazioni ortogonali
alla fibratura, causati da deformazioni troppo elevate.
L’utilizzo dei connettori chiodati tridimensionali permette anche di
realizzare collegamenti semi-rigidi. Si parla di collegamenti semi-rigidi
173
APPENDICE C
in quanto non è possibile realizzare un collegamento infinitamente rigido
il che vorrebbe dire che sarebbe in grado di trasmettere azioni di tipo
flessionale, ovvero, le sezioni estreme delle aste convergenti al nodo
siano costrette a subire la stessa rotazione. Ad esempio, nel caso di nodi
d’angolo di portali si può realizzare un cosiddetto “giunto a raggiera”
(Fig. C.3) in grado di trasferire il momento flettente disponendo i perni
lungo una o due circonferenza concentriche nella zona di sovrapposizione
degli elementi giuntati.
Figura C.3
Giunto a raggiera (Piazza M., I corsi promo_legno, 2004).
C.2 ETAG 015. MARCATURA CE DELLE LAMIERE
CHIODATE TRIDIMENSIONALI
La Direttiva Prodotti da Costruzione (89/106/CEE - CPD) già da
aprile 2002 aveva iniziato a imporre la marcatura CE attraverso la
pubblicazione di norme armonizzate preparate dal CEN e attraverso
l’emissione di Benestare Tecnici Europei (ETA) redatti in conformità ad
apposite
Linee
Guida
(ETAG)
emesse
dall’EOTA
(European
Organization for Technical Approvals). Marcare il prodotto significa,
come già detto nel par. 3.2, certificare che il prodotto possiede e rispetta i
Requisiti Essenziali previsti dalle normative.
174
APPENDICE C
Sulla base del Mandato di richiesta (Construct 99/339, rev 1) datato
28.05.99 il Gruppo di Lavoro 06.03/11dell’EOTA, costituito da membri
della Germania, Danimarca e del Regno Unito ha redatto le Linee Guida
ETAG 015 che riguarda le lamiere chiodate tridimensionali (Fig. 4.2)
Questa linea guida è stata approvata dall’EC (European Communities) il
24/09/02 mentre la data limite oltre la quale è diventato obbligatorio
apporre la marcatura CE sui connettori chiodati tridimensionali è stata
fissata per 01/08/2007. Alla data attuale si è quindi nella condizione di
poter dire che per poter commercializzare questo tipo di prodotto si deve
apporre la marcatura CE seguendo tutto l’iter che la precede (par. 3.2).
L’ETAG 015 si compone di 4 sezioni:
1) Introduzione
2) Linee guida per l’accertamento dell’idoneità all’uso
3) Attestazione e valutazione di conformità
4) Contenuto dell’ETA
oltre ai due allegati:
A) Terminologia comune e abbreviazioni
B) Elenco dei documenti
C.2.1. Introduzione
Queste linee guida riguardano le lamiere metalliche chiodate
tridimensionali preformate con i relativi specifici connettori per le
connessioni in strutture in legno e per il fissaggio di elementi in legno ai
loro supporti. I specifici connettori includono chiodi, viti, bulloni e
spinotti.
Quest’ETAG non riguarda:
• I prodotti coperti dal Mandato M112 del CEN per “Prodotti da
costruzione in legno strutturale e accessori”
175
APPENDICE C
• Ganci ricoperti dal Mandato M116 del CEN per “Muratura e
relativi prodotti” (come i componenti accessori)
• Uso delle lamiere chiodate tridimensionali nei pali di fondazione
• Prodotti non coperti dalla Decisione dell’EC 96/603/EC, emendati
dalla Decisione dell’EC 2000/605/EC
Lo stato dell’arte non permette, entro tempi ragionevoli, lo sviluppo di
completi e dettagliati metodi di verifica e dei corrispondenti criteri/linee
guida tecniche per l’accettazione di alcuni aspetti particolari dei prodotti.
Quest’ETAG contiene assunzioni valide per i prodotti realizzati nel
rispetto dello stato dell’arte, casi particolari possono essere esaminati
caso per caso tenendo conto dell’ETA. La guida resta valida per i casi che
non si spostano significativamente da quelli previsti. La maggior parte
delle assunzioni fatte in quest’ETAG assicurano che il progetto delle
connessioni strutturali è in accordo con le principali raccomandazioni
dell’Eurocodice 5, o un altro appropriato codice di progettazione
strutturale, in particolare relazione alla durata del carico.
C.2.2. Linee guida per l’accertamento dell’idoneità all’uso
L’accertamento dell’idoneità delle lamiere chiodate tridimensionali con
riguardo all’idoneità per gli usi previsti nelle costruzioni è costituito da
quattro livelli principali:
•
Il capitolo 4 chiarisce i requisiti specifici relativi alle lamiere
chiodate tridimensionali e gli usi concernenti, partendo da i
Requisiti Essenziali per i prodotti e poi elencando le
corrispondenti caratteristiche relative alle lamiere chiodate
tridimensionali;
•
Il capitolo 5 estende la lista del capitolo 4 a definizioni più
precise e elencando i metodi disponibili per la verifica delle
176
APPENDICE C
caratteristiche relative dei prodotti e indica come i requisiti e le
caratteristiche relative dei prodotti sono descritte. Questo
capitolo definisce le procedure dei test, i metodi di calcolo e di
prova, etc.;
•
Il capitolo 6 definisce le linee guida sui metodi di accertamento e
di giudizio per confermare l’idoneità agli usi previsti delle
lamiere chiodati tridimensionali;
•
Il capitolo 7 definisce le assunzioni e le raccomandazioni sotto le
quali l’idoneità all’uso delle lamiere chiodate tridimensionali è
valutata.
C.2.2.1.
Requisiti per i prodotti e loro relazioni con le
caratteristiche delle lamiere chiodate tridimensionali
I Requisiti Essenziali relativi, i paragrafi relativi del corrispondente IDs
(Documento Interpretativo del CPD) e i requisiti riferiti alle prestazioni
del prodotto sono indicate nella Tabella C.1.
Tabella C.1
Requisiti Essenziali per il prodotto previsti dall’ETAG 015.
ER
Paragrafo corrispondenti
dell’ID per l’opera
1
4.2
Provvedimenti
concernenti l’opera o parti
di essa
2
4.2.3.3.1 Limitazioni della
generazione di fiamme e
fumo tra le stanze
3
4
3.3.1.1
Ambiente interno – qualità
dell’aria
NON RILEVANTE
5
NON RILEVANTE
6
NON RILEVANTE
(2)
Paragrafo corrispondente
dell’ID per le prestazioni del
prodotto
4.3.1
Caratteristiche relative
4.3.2
Prestazione del prodotto
(guarda Appendice –Tavola
2 Prodotti di legno da
costruzione per usi
strutturali)
4.3.1.1
Prodotti soggetti a requisiti
per la reazione al fuoco
3.3.1.1.3.2a
Materiali da costruzione
Caratteristiche del
prodotto dal Mandato
Paragrafo dell’ETAG sulla
prestazione del prodotto
Resistenza meccanica
(resistenza, rigidezza…,
quelle relative)
4.1 Resistenza meccanica
e stabilità
Rilascio di sostanze
pericolose (1)
4.2 Sicurezza in caso
d’incendio
4.2.1 reazione al fuoco
4.2.2 resistenza al fuoco
4.3 Igiene, salute e
ambiente
4.4 Sicurezza nell’uso
Resistenza contro la
corrosione, come
relative
4.5 Protezione contro il
rumore
4.6 Risparmio energetico e
isolamento termico
4.7 Aspetti della
durevolezza, capacità di
servizio e identificazione
177
APPENDICE C
(1)
In particolare quelle sostanze nocive definite nel Consiglio Direttivo 76/769/EEC e suoi
emendamenti.
(2)
Aspetti della durevolezza, della capacità di servizio e di identificazione.
1) Il Requisito Essenziale n°1 “Resistenza Meccanica e Stabilità”
imposto dal Consiglio Direttivo 89/106/EEC è:
La costruzione dell’opera deve essere progettata e realizzata in modo
che i carichi a cui è soggetta durante la costruzione e durante il suo
uso non portino ad una delle seguenti condizioni:
• Collasso di tutta o di parte dell’opera;
• Deformazioni maggiori del grado definito ammissibile;
• Danneggiamento di altre parti dell’opera in seguito ad
adattamenti o installazioni di attrezzature, ottenendo come
risultato deformazioni maggiori della capacità di deformazione
della costruzione;
• Danneggiamento dovuto ad un evento o ad uno sproporzionato
aumento di una delle cause originali di carico.
I seguenti aspetti delle prestazioni sono rilevanti per le lamiere
chiodate tridimensionali nei riguardi di questo Requisito Essenziale.
Azioni imposte sulla struttura durante la sua vita, per esempio,
aumento dell’azione del vento, della neve, deformazioni termiche,
deformazioni indotte dall’umidità, peso proprio della struttura, etc.
Dal momento in cui la struttura è caricata la resistenza e la rigidezza
dell’opera vanno assunte in considerazione ai carichi permanenti,
variabili, e accidentali.
La resistenza del prodotto dovrà essere sufficiente a resistere
all’azione agente nel nodo. Sarà assunta in considerazione della
durata del carico e della classe di servizio.
Le seguenti azioni possono essere applicate:
178
APPENDICE C
trazione; taglio; compressione; flessione; torsione; traslazione tra gli
elementi; rotazione tra gli elementi; o una combinazione di queste
azioni.
La rigidezza del prodotto deve garantire le deformazioni maggiori di
un grado ammissibile senza causare danni all’opera e ad altre
costruzioni. Sarà assunta in considerazione della durata del carico e
della classe di servizio.
In zone sismiche dove il comportamento strutturale dissipativo è
assunto nel progetto, i nodi dovranno dimostrare una appropriata
duttilità nelle prove cicliche.
2) Il Requisito Essenziale n°2 “Sicurezza in caso di incendio” imposto
dal Consiglio Direttivo 89/106/EEC è:
che in caso di scoppio di un incendio:
• La capacità di carico della costruzione può essere stabilita per
uno specifico periodo di tempo;
• La generazione e la diffusione delle fiamme e del fumo
nell’opera sia limitata;
• La diffusione delle fiamme nei pressi della costruzione
dell’opera sia limitata;
• Gli occupanti possano evacuare l’opera o essere salvati;
• La sicurezza delle squadre di salvataggio è tenuta in
considerazione.
I requisiti per la reazione al fuoco per le lamiere chiodate
tridimensionali devono essere in accordo con le leggi, i regolamenti e
179
APPENDICE C
i provvedimenti amministrativi, applicabili a tali prodotti nei loro
previsti usi.
La prestazione in relazione alla resistenza al fuoco può essere
determinata per gli elementi strutturali completi con alcune associate
finiture, perciò non ci sono aspetti rilevanti per le prestazioni delle
lamiere chiodate tridimensionali rispetto a questo Requisito
Essenziale.
3) Il Requisito Essenziale n°3 “Igiene, Salute e Ambiente” imposto dal
Consiglio Direttivo 89/106/EEC è:
che non costituisca una minaccia all’igiene e alla salute degli
occupanti o dei confinanti, in particolare come risulta da uno dei
seguenti:
• Il rilascio di gas tossici;
• La presenza di particelle solide o gassose nocive nell’aria;
• L’emissione di radiazioni nocive;
• L’inquinamento o l’avvelenamento dell’acqua o del suolo;
• L’eliminazione difettosa di acque reflue, fumo, rifiuti solidi o
liquidi;
• La presenza di umidità in parti dell’opera o sulla superficie di
contatto tra le opere.
I
seguenti
aspetti
delle
prestazioni
delle
lamiere
chiodate
tridimensionali sono rilevanti nei riguardi di questo Requisito
Essenziale.
I connettori chiodati tridimensionali devono essere fatti in modo che,
quando installati in accordo ai provvedimenti nazionali degli Stati
180
APPENDICE C
Membri, soddisfino il ER3 (Requisito Essenziale n°3) del CPD come
espresso dai provvedimenti nazionali degli Stati Membri ed in
particolare non causino emissione dannose di gas tossici, particelle
dannose o radiazioni all’interno degli ambienti o contamino
l’ambiente esterno (aria, acqua, suolo).
4) Il Requisito Essenziale n°4 “Sicurezza nell’uso” imposto dal
Consiglio Direttivo 89/106/EEC è:
che non presenti rischi inaccettabili di incidenti in fase di servizio o
nei casi di urti, scottature, scosse elettriche, danni da esplosione.
Non ci sono aspetti delle prestazioni relativi alle lamiere chiodate
tridimensionali nei riguardi di questo Requisito Essenziale.
5) Il Requisito Essenziale n°5 “Protezione contro il Rumore” imposto
dal Consiglio Direttivo 89/106/EEC è:
che il rumore percepito dagli occupanti o dalle persone vicine è
mantenuto ad un livello che non minaccerà la loro salute e
permetterà loro di dormire, riposare e lavorare in condizioni
soddisfacenti.
Non ci sono aspetti delle prestazioni relative alle lamiere chiodate
tridimensionali nei riguardi di questo Requisito Essenziale.
6) Il Requisito Essenziale n°6 “Risparmio energetico e isolamento
termico” imposto dal Consiglio Direttivo 89/106/EEC è:
La costruzione dell’opera e il suo impianto di riscaldamento, di
raffreddamento e di ventilazione devono essere progettati e realizzati
181
APPENDICE C
in modo che l’ammontare dell’energia richiesta nell’utilizzo sarà
bassa, tenendo in considerazione le condizioni climatiche del luogo e
gli occupanti.
7) I requisiti considerati nel presente punto sono riferiti ai Requisiti
Essenziali, ma non ad un requisito in particolare.
Le lamiere chiodate tridimensionali, e i componenti e le loro possibili
finiture dovranno essere resistenti alle cause di deterioramento da
agenti fisici e chimici al fine di prevenire la riduzione delle proprietà
meccaniche durante la loro vita prevista.
Il prodotto dovrà essere definito precisamente dal riferimento alle
caratteristiche fisiche, così come:
-
materiali;
-
proprietà di resistenza;
-
trattamenti superficiali;
-
dimensioni.
C.2.2.2.
Metodi di verifica
I Requisiti Essenziali relativi, i requisiti riferiti alle prestazioni del
prodotto (come stabilito nel par. C.2.2.1), le caratteristiche del prodotto
corrispondente valutate e i corrispondenti metodi di verifica sono indicati
nella Tabella C.2.
182
APPENDICE C
Tabella C.2
ER
1
Metodi di verifica per il prodotto previsti dall’ETAG 015.
Paragrafo corrispondente
dell’ID per le prestazioni del
prodotto
4.3.1
Caratteristiche relative
4.3.2
Prestazione del prodotto
(guarda Appendice –Tavola
2 Prodotti di legno da
costruzione per usi
strutturali)
Paragrafo dell’ETAG sulla
prestazione del prodotto
Resistenza del nodo
Rigidezza del nodo
Duttilità del nodo in
prove cicliche
5.1 Resistenza meccanica
e stabilità
2
4.3.1.1
Prodotti soggetti a requisiti
per la reazione al fuoco
Reazione al fuoco
5.2 Sicurezza in caso
d’incendio
3
3.3.1.1.3.2a
Materiali da costruzione
Sostanze pericolose
5.3.1. Rilascio di sostanze
pericolose
4
NON RILEVANTE
5
NON RILEVANTE
6
NON RILEVANTE
Resistenza contro la
corrosione
5.7 Aspetti della
durevolezza, utilità e
identificazione
(1)
(1)
Caratteristiche del
prodotto dal Mandato
Aspetti della durevolezza, utilità e identificazione.
I nodi con le lamiere chiodate tridimensionali possono essere progettati
per resistere a forze con specifiche direzioni e/o momenti in diverse
direzioni o ad una combinazione di essi.
La resistenza meccanica e la stabilità delle lamiere chiodate
tridimensionali può essere verificata usando:
a) Calcolo;
b) Calcolo assistito da prove;
c) Prove.
La portata in termini di forza e di momento sarà determinata per
deformazione degli elementi di legno simili a quelli delle strutture nelle
quali sono previsti. Il supporto e le condizioni di vincolo saranno
specificate dal produttore. Il supporto e le condizioni di vincolo per gli
elementi sono fondamentali per le prestazioni e quindi anche i carichi
183
APPENDICE C
caratteristici delle lamiere chiodate tridimensionali, e rifletteranno gli usi
previsti dichiarati. Il produttore specificherà ogni assunzione riguardante
la preparazione degli elementi di legno, le pre-forature, la tolleranza sul
diametro di un foro e ogni installazione/manutenzione speciale prevista,
ri-serraggio dei bulloni.
La resistenza meccanica e la stabilità sarà determinata prendendo in
considerazione lo spazio vuoto tra gli elementi di legno che possono
occorrere nella pratica. Per connessioni lato-lato (Fig. C.4.) essa si può
assumere normalmente come se gli elementi di legno fossero chiusi senza
nessuno spazio vuoto. Per connessioni estremo-estremo (Fig. C.5.) e
estremo-lato (Fig. C.6.) la misura massima di spazio vuoto permesso sarà
considerata e, in nessun caso, sarà più piccola di 3 mm tra le facce
accoppiate (legno-legno o legno-lamiera chiodata tridimensionale).
Figura C.4
Connessioni lato-lato.
184
APPENDICE C
Figura C.5
Connessioni estremo-estremo.
Figura C.6
Connessioni estremo-lato.
a)Calcolo.
Il calcolo può essere usato come attestazione se la lamiera chiodata
tridimensionale è di un materiale duttile e se una delle due seguenti
condizioni è soddisfatta:
• Il comportamento statico del nodo è duttile e se i componenti
del nodo hanno un comportamento forza-spostamenti duttile;
• Il comportamento statico dei connettori metallici (chiodi o viti)
è fragile, allora oltre la distribuzione di forza sarà determinata
staticamente o basata su un’assunzione conservativa.
I metodi di calcolo saranno formulati in accordo con l’Eurocodice 3
e 5. I metodi di calcolo saranno basati sulle proprietà caratteristiche
dei materiali per la durata del carico e la classe di servizio
appropriata, calcolata in accordo con l’Eurocodice 5 usando il
185
APPENDICE C
fattore kmod. Il valore del modulo di scorrimento istantaneo Kser
fornito nell’Eurocodice 5 potrebbe essere usato nei metodi di
calcolo. Esempi di metodi che potrebbero essere usati per i calcoli
sono forniti nell’EOTA Rapporto Tecnico ‘Principi per il calcolo
statico di connessioni fatte con lamiere chiodate tridimensionali, con
esempi’.
Le proprietà dei materiali e i componenti dei nodi con connettori
chiodati tridimensionali dovranno essere specificati preferibilmente
alle rilevanti ENs.
Per le parti in acciaio, il momento di snervamento e il momento
ultimo dovranno essere documentati. Per i chiodi, viti, spinotti o
bulloni soggetti a carico laterale o a carico assiale le capacità di
carico e le rigidezze saranno determinate o dall’Eurocodice 5 o da
prove.
Le deformazioni degli elementi di legno connessi e i componenti
delle connessioni con lamiere chiodate tridimensionali dovranno
essere assunte compatibilmente con quelle dell’analisi globale della
struttura.
Per i chiodi e le viti filettate soggetti a carico laterale e aventi una
profondità di penetrazione l > 9d, dove d è il diametro dei chiodi o
delle viti come definito nell’Eurocodice 5, potrebbe essere assunto
un comportamento elasto-plastico.
Per i chiodi e le viti filettate soggetti a forza assiali dovrà assumersi
un comportamento fragile.
b)Calcolo assistito da prove.
Il calcolo assistito da prove comprende:
• Verifica del modello statico;
186
APPENDICE C
• Valutazione delle proprietà dei componenti il test, da usare
come dati di input per il modello statico, il momento di
snervamento
di
una
sezione
della
lamiera
chiodata
tridimensionale interessata;
• O una combinazione delle prime due.
Lo scopo delle prove è di verificare o calibrare un modello statico
teorico per i nodi con lamiere chiodate tridimensionali o per ottenere
le proprietà dove il calcolo non è pratico o non è possibile per
proprietà particolari. Il modello rifletterà il reale comportamento
statico. Esso può essere assunto quale verifica se è stato formulato a
partire dal modello statico teorico – possibilmente con alcuni
coefficienti d’efficienza – può descrivere il comportamento statico
delle lamiere chiodate tridimensionali. Un modello statico per la
capacità di carico ultima del nodo può solo essere assunto per la
verifica, se il modello per la capacità di carico dei componenti della
connessione può predire la capacità di carico del nodo.
Il modello statico dovrà essere verificato per il tipo di forza nel nodo
e per l’intervallo della loro posizione. La verifica conterrà delle
considerazioni speciali per il caso di chiodi e viti caricate
assialmente. Dalle prove di controllo sarà possibile stabilire
l’effettivo numero di chiodi o viti oppure l’efficacia dei chiodi o
delle viti. Le prove per determinare il contenuto di umidità e la
densità del legno saranno stabilite in accordo con le prove standard
rilevanti riportate nell’Eurocodice 5. Le prove per valutare le
relative proprietà riferite ai componenti in acciaio saranno stabilite
in accordo con le relative prove standard riportate nell’Eurocodice 3.
La
prova
della
capacità
flettente
delle
lamiera
chiodata
tridimensionale con sezione trasversale speciale sarà stabilita in
187
APPENDICE C
modo che la flessione della lamiera chiodata tridimensionale sia
corrisponda alla reale distribuzione del momento della lamiera
chiodata tridimensionale nella connessione. Applicando la forza con
uno o un po’ di eccentricità, può essere determinata una curva della
capacità
flettente
della
flangia
della
lamiera
chiodata
tridimensionale. Il diagramma della capacità flettente sarà costituito
da diverse linee rette determinate dalle prove con differenti valori di
eccentricità.
c)Prove.
La prova per la resistenza e la rigidezza del nodo sarà in accordo con
la EN 26891:1991 e la prova per il la duttilità del nodo in condizioni
cicliche sarà in accordo con la EN 12512:2001. La prova simulerà il
comportamento del nodo sotto le condizioni pratiche, e il carico, il
supporto e le condizioni di vincolo usate nella prova riprodurranno
quelle che vengono applicate nella pratica. Poiché la EN
26891:1991 è un documento generale, e dovuto alla varietà di
prodotti compresi in queste linee guida, non è possibile impostare
delle regole per ogni tipo di prodotto.
I principi generali, che
saranno adottati per le prove, sono forniti sotto. Esempi sono forniti
nell’EOTA Rapporto Tecnico ‘Metodi di prove delle lamiere
chiodate tridimensionali, con esempi’. Queste raccomandazioni sono
basate sul lavoro del RILEM TC169-MTE che sta continuando a
sviluppare metodi di prova per le lamiere chiodate tridimensionali.
(1) Determinare la sezione trasversale degli elementi primari e
secondari a seconda dello scopo e funzione previsto e usare
questi elementi in scala reale durante il test.
188
APPENDICE C
(2) Scegliere il setup di prova evitando rotture dovute a fenomeni
che non rientrano nello scopo della prova, come rotture dovute a
tensioni perpendicolari alle fibre del legno, rotture a flessione
dell’elemento secondario, il comportamento a rottura nel punto
di carico non sarà presente.
(3) Scegliere il setup di prova dell’elemento secondario così che le
deformazioni della connessione nella zona della prova riflettano
gli usi previsti.
(4) Evitare innalzamenti eccessivi del metodo di applicazione del
carico ed elementi di supporto che deviano dagli scopi e funzioni
previsti, il carico dovrebbe essere applicato solo nell’area
connessa se questa comprende l’uso previsto.
(5) Assicurarsi che i principi di trasmissione del carico siano
determinabili, per esempio usando una cella di carico
supplementare per determinare esattamente il carico trasferito
alla connessione; se rilevante, il peso dell’apparecchiatura di
prova potrebbe essere tolto dall’ammontare dei dati registrati.
(6) Misurare gli spostamenti relativi tra gli elementi e tenere in
considerazione che le influenze non desiderate sono evitate con
il fissaggio dei trasduttori in punti al di fuori dalle zone di attesa
rottura; posizionare il trasduttore su uno dei lati del campione e
mediare i risultati tenendo in conto qualsiasi distorsione degli
elementi.
(7) Tenere in conto che le tolleranze pratiche nella giunzione tra gli
elementi connessi possono influenzare la capacità di carico della
connessione, predisponendo lo spazio vuoto appropriato tea gli
elementi.
189
APPENDICE C
(8) Assemblare i pezzi della prova con legno avente un contenuto di
umidità di equilibrio corrispondente a (20 ± 2)°C e (85 ± 5) % di
umidità relativa, condizionare l’assemblaggio a (20 ± 2)°C e (65
± 5) % di umidità relativa giusto fino a prima della prova, e
misurare il contenuto di umidità nel momento della prova (altre
condizioni potrebbero essere usate solo se in linea con gli usi
previsti della connessione).
(9) Quando asciutto, si possono avere diminuzioni significative della
capacità di carico o della rigidezza della connessione, quindi,
considerazioni speciali saranno fornite nel condizionamento
della fabbricazione e della prova.
(10)
Determinare e registrare i dettagli rilevanti dei materiali,
per esempio la qualità o classe del legno, i dettagli e le
dimensioni delle componenti metalliche e degli altri connettori, e
menzionare nel rapporto della prova che i risultati della prova
non sono essenzialmente applicabili ad altri tipi di componenti
metallici o legno.
(11)
Una esaustiva registrazione del comportamento carico-
deformazioni potrebbe essere fatta per svariati interessi.
Il legno sarà selezionato in accordo con uno dei due metodi riportati
nella EN 28970:1991. La densità caratteristica sarà determinata in
base alla EN 338:1995.
Le relative proprietà caratteristiche (per esempio resistenza ultima a
trazione, deformazione in corrispondenza dello snervamento) del
metallo usato per produrre le lamiere chiodate tridimensionali, presi
dal rotolo o dalla striscia usata nella produzione, saranno determinate
usando procedure di prova standard (eg EN 10002-1:1990). La
190
APPENDICE C
maggior parte delle lamiere chiodate tridimensionali sono prodotte in
un intervallo di misure, le misure usate nelle diverse prove potrebbero
essere selezionate in modo che la resistenza e la rigidezza
dell’intervallo
completo
potrebbero
essere
ottenute
dall’interpolazione fornendo lo stesso meccanismo di rottura.
I chiodi, le viti, i bulloni e gli spinotti saranno in accordo con le
indicazioni armonizzate standard pr EN 14592. I metodi di test per le
connessioni con chiodi e viti sono specificate nelle EN 1380:1999,
EN 1382:2002 e EN 1383:1999.
La procedura di prova è definita al punto 5.1.3.3 dell’ETAG 015. La
stima del massimo carico Fmax,est per il tipo di nodo che deve essere
provato può essere determinato sulla base di esperienze, o da calcoli
di prove preliminari, e può essere aggiustato come richiesto dalla
procedura di carico. Sarà seguita la procedura di carico fornita
nell’articolo 8 dell’EN 26891:1991. Il carico prima raggiunto o quello
a uno spostamento di 15 mm, sarà registrato come il massimo carico
per qualsiasi campione. La resistenza alla compressione sarà presa
come il maggior carico richiesto per chiudere lo spazio vuoto tra gli
elementi. Questo definirà la capacità di carico della lamiera chiodata
tridimensionale, ma non necessariamente del nodo. Le deformazioni
saranno prese come i movimenti relativi tra i due elementi di legno in
prossimità del nodo.
Il rapporto di prova includerà:
- Il tipo di legno e la classe, e il trattamento superficiale,
densità e contenuto di umidità del legno
- Metodo per la selezione della densità del legno, in
riferimento alla EN 28970:1991
191
APPENDICE C
- Dimensioni del nodo, misura delle lamiere chiodate
tridimensionali, dettagli dello spazio tra gli elementi
- Dettagli di qualsiasi connettore usato, per esempio chiodi,
viti, in riferimento agli standard appropriati
- Condizionamento del legno a dei pezzi della prova prima e
dopo la fabbricazione
- La procedura di carico utilizzata, e tutte le indicazioni su
qualsiasi deviazione apportata da questa procedura
- Dettagli di produzione, incluso le dimensioni, spessore del
rivestimento,
se
assegnato,
e
proprietà
meccaniche
specifiche (per esempio resistenza a trazione, tensione di
snervamento e deformazione di snervamento) del metallo
usato per prodotto
- Metodo di installazione
- Risultati del massimo carico delle singole prove e rilevanti
informazioni riguardanti aggiustamenti, descrizione dei
modi di rotture, densità del legno nel quale si è avuta la
rottura
- Scorrimento iniziale e modulo di scorrimento in accordo
alla EN 26891:1991, e diagrammi carico-scorrimento.
C.2.2.3.
Accertamento e giudizio dell’idoneità del prodotto per
gli usi previsti
Questo paragrafo descrive le prestazioni richieste incontrate nel par.
C.2.2.1 in modo preciso e misurabile o in termini qualitativi, riferiti al
prodotto e ai suoi usi previsti, usando i risultati dei metodi di verifica
(par. C.2.2.2). Qualsiasi prestazione richiesta incontrata per un uso
previsto in generale, è valutata in termini di classi, categorie d’uso o
192
APPENDICE C
valori numerici. L’ETA in generale indicherà o il risultato di queste
valutazioni oppure la condizione ‘Nessuna prestazione valutata’ (per
paesi/regioni/costruzioni
dove
nessun
requisito
è
fornito
nelle
leggi/regolamenti/provvedimenti). Quest’espressione non vuol dire che le
lamiere chiodate tridimensionali hanno prestazioni negative, ma
semplicemente che la prestazione nei riguardi di questa proprietà
specifica non è stata testata e valutata poiché essa non è necessaria
all’interno del contesto dell’Approvazione Tecnica Europea. Il possibile
modo di esprimere i risultati delle valutazioni delle prestazioni
obbligatorie richieste è illustrato nella Tabella C.3.
Tabella C.3
ER
1
Tabella esempio x esprimere i risultati delle prove.
Paragrafo dell’ETAG sulla prestazione del prodotto
che deve essere valutata
6.1.1. Resistenza
Categoria/Classe/Valore Numerico
Valore numerico(i)
6.1.2. Rigidezza
Valore numerico(i) o Nessuna
prestazione valutata
6.1.3. Duttilità in prove cicliche
Valore numerico(i) o Nessuna
prestazione valutata
2
6.2. Reazione al fuoco
3
6.3.1. Sostanze pericolose
Classe A1 in accordo alla EN135011:2002 e EC Decision 96/603/EC,
emendata dalla EC Decision
2000/605/EC
Indicazioni dei materiali nocivi dalla
dichiarazione, o Nessuna prestazione
valutata.
4
NON RILEVANTE
5
NON RILEVANTE
6
NON RILEVANTE
(1)
6.7.1 Resistenza alla corrosione e al deterioramento
(1)
Classe di servizio
Aspetti della durevolezza, utilità e identificazione.
Il valore determinato dall’articolo 6.1.1 è il più alto valore il produttore
potrebbe dichiarare come il valore caratteristico. Esso potrebbe, è
193
APPENDICE C
consigliabile, dichiarare un valore più basso per evitare uno scarto
inconveniente.
C.2.2.4.
Assunzioni e raccomandazioni sotto le quali l’idoneità
per l’uso delle lamiere chiodate tridimensionali è valutata
Questo capitolo mette in mostra le assunzioni e le raccomandazioni per il
progetto, l’installazione e l’esecuzione, il confezionamento, il trasporto e
immagazzinamento, l’uso, la manutenzione e riparazione, sotto le quali la
valutazione dell’idoneità all’uso in accordo all’ETAG può essere fatta.
Il progetto dell’opera sarà in accordo con l’Eurocodice 5 o con un
adeguato codice di progettazione strutturale.
La qualità e la quantità sufficiente di questa letteratura tecnica sarà
valutata sulla base delle raccomandazioni dell’Eurocodice 5, concernente
in particolare gli aspetti del seguente elenco di controllo:
- Numero, posizione e tipi di connettori
- Condizione e adeguatezza dei supporti e dei vincoli
- Dettagli degli elementi lignei, per esempio classe
- Contatto con legni trattati per la conservazione
- Misura dello spazio vuoto permesso tra gli elementi
In accordo con le raccomandazioni dell’Eurocodice 5, bulloni e viti
saranno ri-serrate quando il legno avrà raggiunto il contenuto di
equilibrio di umidità se questo è necessario a garantire la capacità di
carico o la rigidezza della struttura.
C.2.3. Attestazione e valutazione di conformità (AC)
Il sistema di attestazione della conformità specificato dalla Commissione
Europea nella Decisione delle Commissione 97/638/EC per i connettori
per i prodotti di legno strutturale è il sistema 2+ descritto nella Direttiva
194
APPENDICE C
del Consiglio (89/106/EEC), Allegato III, 2(ii), Prima possibilità ed è
dettagliata come segue:
a) Compiti del produttore
- Prove iniziali del tipo di prodotto
- Controllo di produzione in fabbrica.
Nota: Nel contesto di queste linee guida, le prove iniziali del tipo di
prodotto potrebbero essere prove e/o calcoli.
b) Compiti dell’Organismo di Approvazione
Certificazione del controllo di produzione in fabbrica sulla base di:
- Ispezione iniziale della fabbrica e del controllo di produzione in
fabbrica
- Continua sorveglianza, valutazioni e approvazione del controllo
di produzione in fabbrica.
Il produttore eserciterà permanentemente controlli di produzione interni.
Tutti gli elementi, requisiti e provvedimenti adottati dal produttore
saranno documentati in maniera sistematica in forma di presidi e
procedure scritte. Questo sistema di controllo della produzione garantirà
che il prodotto è conforme con l’Approvazione Tecnica Europea (ETA).
La valutazione del sistema di controllo di produzione in fabbrica –
ispezione iniziale e continua sorveglianza. La valutazione del sistema di
controllo di produzione in fabbrica è la responsabilità dell’Organismo di
Approvazione. Una valutazione deve essere stilata per ogni unità di
produzione al fine di dimostrare che il controllo di produzione in fabbrica
è in conformità con l’ETA e per qualsiasi informazione ausiliaria. Questa
valutazione sarà basata su un ispezione iniziale della fabbrica.
Successivamente la sorveglianza continua del controllo di produzione in
fabbrica è necessaria al fine di garantire la continua conformità con
195
APPENDICE C
l’ETA. L’Organismo di Approvazione emanerà il Certificato del
Controllo di Produzione in Fabbrica.
L’Organismo di Approvazione sta emanando l’ETA che supplirà alle
informazioni dettagliate più in basso. Le informazioni date più in basso,
insieme ai requisiti dati nell’EC Foglio d’istruzione B, formano
generalmente le basi sulle quali il controllo di produzione in fabbrica è
valutato. Queste informazioni saranno inizialmente preparate o raccolte
dall’Organismo di Approvazione e saranno convenute con il produttore.
Le seguenti istruzioni sono date sul tipo di informazioni richieste:
(1)
L’ETA
Guardare la sezione 9 dell’ETAG 015. La natura di qualsiasi
informazione
addizionale
(confidenziale)
sarà
dichiarata
nell’ETA.
(2)
Processo fondamentale di produzione
Il processo fondamentale di produzione sarà descritto in dettagli
sufficienti a supportare il metodo proposto dal FPC. I diversi
componenti delle lamiere chiodate tridimensionali, generalmente,
sono prodotti utilizzando tecniche convenzionali. A qualsiasi
processo o trattamento spinto dei componenti che può incidere
sulle prestazioni sarà dato rilievo.
Nota: la saldatura è un trattamento spinto se la tensione nel punto
saldato è maggiore della metà della tensione di progetto.
(3)
Prodotto e caratteristiche del materiale
Queste possono includere:
Disegni dettagliati (incluse le tolleranze di produzione)
Caratteristiche
d’ingresso
dei
materiali
(grezzo)
dichiarazioni
196
e
APPENDICE C
Riferimenti gli standards Europei e/o internazionali o
adeguate caratteristiche
Fogli dei dati di produzione
(4)
Programma di prove (come parte dell’ FPC)
Il produttore e l’Organismo di Approvazione stanno emanando
l’ETA in accordo ad un programma di prove dell’FPC. La
validità del tipo e la frequenza dei controlli/prove condotti
duranti la produzione e sul prodotto finale saranno considerati.
Questi includeranno i controlli condotti durante la produzione
sulle proprietà che non possono essere ispezionate ad una fase
successiva e i controlli sul prodotto finale. Questi normalmente
includeranno:
(4.1) Lamiere chiodate tridimensionali
Controlli sui materiali grezzi
Certificati del fornitore, per esempio certificato dello
stabilimento
Controlli sul processo
Generalmente non applicabile
Controlli sul prodotto finito
Protezione alla corrosione
Dimensioni
Ispezione visiva, per esempio per le incrinature
Tipo di saldatura, per esempio dal punto di vista dell’EN
288
(4.2) Connettori
Il testo in queste Linee guida sul controllo di produzione in
fabbrica è inteso essere provvisorio, e potrebbe essere
sostituito dall’emanazione della Normativa Armonizzata
197
APPENDICE C
per i connettori sotto preparazione dal CEN TC 124 nota
come prEN 14592.
Controlli sul materiale grezzo
Certificati del fornitore certificati della fabbrica per
materiali ferrosi, per esempio in accordo con la EN
10204:1991
Controlli sul processo
Generalmente non applicabili
Controlli sul prodotto finito
Diametro della testa e spessore
Diametro della filettatura
Diametro del nucleo
Lunghezza
Rondella
Spessore dello strato protettivo alla corrosione
Prove meccaniche, per esempio resistenza torsionale delle
viti
(4.3) Per le parti di ferro rivestite
Dati del processo di pulizia/pretrattamento
Dati del processo di rivestimento
Massa e/o spessore del rivestimento
(5)
Prove prescritte nel programma (prove campioni nella fabbrica)
Il produttore e l’Organismo di Approvazione stanno emanando
l’ETA in cui sarà convenuto un programma di prove obbligatorie.
Le caratteristiche dedicate e descritte nel mandato sono Resistenza
Meccanica e Rilascio di sostanze pericolose. Queste saranno controllate
almeno due volte l’anno con analisi/misurazioni/uso dei certificati del
198
APPENDICE C
fornitore, per esempio certificato dello stabilimento delle caratteristiche
rilevanti per i componenti della seguente lista:
composizione
dimensioni
proprietà fisiche
proprietà meccaniche.
Comunque,
se
i
risultati
dell’ispezione
di
sorveglianza
sono
soddisfacenti, l’intervallo d’ispezione può essere ridotto ad una volta
l’anno.
L’ETA indicherà come deve essere posizionato il marchio CE, a le
informazioni di accompagnamento come riportato nella Direttiva di
Costruzione del Prodotto, e amplificato dall’EC Foglio d’istruzione D.
Ogni lamiera chiodata tridimensionale sarà marchiata con il marchio CE
e il numero dell’ETA, a meno che le sue dimensioni o la sua superficie
rendano questo impossibile.
C.2.4. Contenuti dell’ETA
I contenuti dell’ETA saranno in accordo con la Decisione della
Commissione 97/571/EC, datata 22 luglio 1997.
La parte tecnica dell’ETA conterrà informazioni sui seguenti argomenti,
nell’ordine e con riferimento ai relativi Requisiti Essenziali. Per ognuno
degli
argomenti
della
lista,
l’ETA
darà
o
menzionate
indicazioni/classificazioni/campioni/descrizioni oppure condizioni che la
verifica/valutazione di questi argomenti non ha riportato. Per chiarimenti
l’ETA potrebbe contenere diagrammi o illustrazioni del prodotto o della
sua installazione. Gli argomenti sono dati qui con riferimento ai relativi
articoli di questa guida.
199
APPENDICE C
La parte tecnica dell’ETA potrebbe contenere informazioni sui seguenti
punti dove appropriato (i punti indicati nelle parentesi indicano i
paragrafi dell’ETAG 015 in cui sono presenti le relative indicazioni):
- Capacità caratteristica di carico per un assegnata durata del
carico e una classe di servizio per ogni direzione di carico
considerata (6.1.1)
- Scorrimento iniziale e modulo di scorrimento iniziale per ogni
direzione di carico considerata (6.1.2)
- Dettagli della lamiera chiodata tridimensionale, geometria (per
esempio disegni e descrizioni), dettagli dei materiali e
rivestimenti (se presenti) (6.7.3)
- Dettagli dei connettori (6.7.3)
- Configurazione dei connettori di cui sopra (6.1.1)
- Dettagli del legno a cui si riferiscono le capacità di carico, per
esempio classe di resistenza, presenza di difetti, misure, finiture
superficiali (5.1.0)
- Assunzioni riguardo i supporti e/o i vincoli degli elementi in
legno presenti nel nodo, per esempio semplicemente supportati,
vincolati lateralmente (5.1.0)
- A qualsiasi installazione/manutenzione speciale prevista sarà
dato rilievo, per esempio ri-serraggio dei bulloni (5.1.0)
200

capitolo 1 - Dipartimento di Strutture per l`Ingegneria e l`Architettura

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