Strutture in Legno - Ingegneria Civile, Architettura, Territorio e

PROGETTARE LE STRUTTURE IN LEGNO
Giovanni Metelli
Università degli Studi di Brescia
[email protected]
a.a. 2011-12
1
1.
LEGNO: Caratteristiche fisiche e meccaniche del
materiale
2.
Legno e materiali a base di legno
3
3.
Il legno nelle strutture e tipologie strutturali
4.
Inquadramento Normativo
5.
Norme tecniche
1.
Verifiche agli stati limite ultimi
2.
Verifiche agli stati limite di esercizio
3.
Collegamenti
6.
Sistemi strutturali
7
7.
Travi composte legno-cls
SOMMARIO
2
Giovanni Metelli – Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
vBIBLIOGRAFIA
[1] Piazza M., Tomasi R., Modena R. Strutture in legno. Biblioteca tecnica HOEPLI. Milano.
2006. Questo testo contiene una ricca bibliografia ragionata.
[[2]] Gattesco N., Collegamenti.
g
Presentazione del documento CNR-DT 206/2007 Brescia, 30
maggio 2008.
[3] AA.VV. Wood handbook.Wood as an engineering material, Madison WI, U.S.A.Department
of agriculture, Forest service, Forest Product Laboratory. (disponibile online).
[4] Ceccotti A., Follesa M., Lauriola M.P. Le strutture di legno in zona sismica. CLUT. Torino.
2007.
[5] Fragiacomo M. Appunti del Seminario sul tema “Evoluzione delle tecniche costruttive
nell’ingegneria
nell
ingegneria del legno
legno” Università degli Studi di Sassari.
Sassari
[6] Gubana A., Collegamenti incollati. Presentazione del documento CNR-DT 206/2007 Brescia,
30 maggio 2008.
[[7]] D.M. 14.1.2008. Norme tecniche p
per le costruzioni.
[8] C.M. n° 617 del 2 febbraio 2009: Istruzioni per l’applicazione delle “Nuove norme tecniche
per le costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008
[9] CNR-DT 206/2007. Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Strutture di
Legno .
3
1 LEGNO: caratteristiche fisiche e
1.
meccaniche del materiale
4
Giovanni Metelli – Progettare le strutture
in legno – Norme Tecniche 2008
LEGNO
Le prestazioni meccaniche del
legno sono intimamente
connesse all’origine naturale
d l materiale
del
t i l
La fibra legnosa può essere assimilata ad un composito con MATRICE (lignina) in
cui sono disposti gli ELEMENTI FIBROSI ad alta resistenza meccanica
(microfobrille) disposti parallelamente all’asse delle fibre.
5
LEGNO
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
STRUTTURA INTERNA
Ref. [1]
6
LEGNO
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
STRUTTURA INTERNA
Conifere
Tracheidi
Latifoglie
V i e fib
Vasi
fibre
Ref. [1]
7
LEGNO
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
CONIFERE E LATIFOGLIE
Legno di conifera (pino)
Legno di latifoglia (quercia)
Ref. [3]
Proprietà del materiale in funzione degli anelli di accrescimento:
Conifera: anello ampio  + legno primaverile  materiale cedevole
Latifoglia: anello ampio  + legno tardivo  materiale + resistente
8
LEGNO
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
CONIFERE E LATIFOGLIE
Legno primaverile
Legno autunnale
Conifera: pino marittimo
Latifoglia: rovere
Individuazione specie: colore, sezione e fianchi del segato con valutazione
della conformazione degli anelli di accrescimento.
9
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
LEGNO
MATERIALE CON DIFETTI
- Nodi (rami rimasti inclusi)
- Cipollature (fessure anulari)
- Deviazione fibrature (spiralate o torte a causa del vento)
(per riduzione di umidità))
- Fessure da ritiro (p
- Tasche di resina (cavità schiacciate tra due anelli)
Ref. [2]
10
LEGNO
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
MATERIALE CON DIFETTI
- Nodi (rami rimasti inclusi)
- Cipollature (fessure anulari)
- Deviazione fibrature (spiralate o torte a causa del vento)
(per riduzione di umidità))
- Fessure da ritiro (p
- Tasche di resina (cavità schiacciate tra due anelli)
Ref. [2]
Ref. [5]
11
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
LEGNO
MATERIALE CON DIFETTI
- Nodi (rami rimasti inclusi)
- Cipollature (fessure anulari)
- Deviazione fibrature (spiralate o torte a causa del vento)
(per riduzione di umidità))
- Fessure da ritiro (p
- Tasche di resina (cavità schiacciate tra due anelli)
Ref. [2]
12
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
LEGNO
MATERIALE CON DIFETTI
- Nodi (rami rimasti inclusi)
- Cipollature (fessure anulari)
- Deviazione fibrature (spiralate o torte a causa del vento)
(per riduzione di umidità))
- Fessure da ritiro (p
- Tasche di resina (cavità schiacciate tra due anelli)
Ref. [2]
13
LEGNO
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
CLASSIFICAZIONE
Classificazione a vista ((UNI EN 518))
- dimensione e distribuzione nodi, cipollature, smussi e deformazioni
- densità, spessore degli anelli, inclinazione fibratura
Classificazione a macchina (UNI EN 519)
- massa volumica
- modulo di elasticità
- ispezione a vista supplementare
Ref. [3]
14
LEGNO
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
CLASSIFICAZIONE
Eseguendo prove su numerosi campioni di legno della stessa specie e
provenienza si ottiene grande dispersione dei risultati. È allora fondamentale
selezionare gli elementi migliori da quelli peggiori. In particolare si possono
differenziare i campioni: peggiori (a), intermedi (b), migliori (c).
15
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
Per gli impieghi strutturali il legno offre:
+ Ottimo rapporto Resistenza/Peso specifico
+ Strutture leggere
gg
= buone p
prestazioni in zona sismica
+ Buona resistenza al fuoco
+/- Resistenza funzione della durata del carico
Si devono tuttavia considerare:
- Variabilità delle resistenze anche per la stessa specie legnosa
- Materiale ortotropo: proprietà meccaniche funzione dell’orientazione
delle fibre
- Materiale igroscopico: risente di MC e T
T, UR
- Materiale fortemente viscoso: deformazione prodotta dai carichi
permanenti cresce nel tempo
- Durabile solo se ben protetto
- Difficoltosa realizzazione delle giunzioni
16
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
Ottimo rapporto Resistenza (Rw)/Massa volumica (w)
Strutture leggere = Buone prestazioni in zona sismica
Legno di conifera vs calcestruzzo:
w = 500 kg/mc (1/5 cls )
resistenze paragonabili (il legno offre resistenza anche a trazione)
Rw / w  5 (Rcls / cls)  Rs / s
A parità di luci, carichi e schema statico: le sezioni di legno di hanno
dimensioni paragonabili a quelle delle strutture in cc.a.,
a ed una massa
totale paragonabile a quella della corrispondente struttura in acciaio.
Modulo elastico
Ew = 8000÷13000MPa = 1/3 Ecls
17
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
Buona resistenza al fuoco: il legno è un materiale combustibile; tuttavia
le strutture di legno possiedono resistenza e risultano meno vulnerabili al
fuoco rispetto alle quelle di acciaio o di calcestruzzo armato.
Ref. [5]
- Il legno brucia lentamente, la carbonizzazione procede dall’esterno verso
l’interno della sezione.
- Il legno non carbonizzato è efficiente dal punto di vista meccanico anche
se la sua temperatura è aumentata;
- la perdita di efficienza di una struttura di legno avviene per riduzione
della sezione e non per decadimento delle caratteristiche meccaniche.
18
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
Buona resistenza al fuoco: il legno è un materiale combustibile; tuttavia
le strutture di legno possiedono resistenza e risultano meno vulnerabili al
fuoco rispetto alle quelle di acciaio o di calcestruzzo armato.
Legno di conifera
esposto al fuoco
su tre lati: la
porzione centrale
è ancora integra
Ref. [5]
19
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
RESISTENZA FUNZIONE DELLA DURATA DEL CARICO
+ resistenza funzione della durata del carico
+ migliori prestazioni per carichi dinamici
- meno performante per carichi statici di lunga durata
La resistenza del
materiale varia al
variare in funzione
d ll d
della
durata
t d
dell
carico:
se ne tiene conto
considerando la
CLASSE di
DURATA DEL
CARICO
20
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
MATERIALE ORTOTROPO
Proprietà meccaniche funzione dell’orientazione delle fibre
Direzioni p
principali
p rispetto
p
all’orientazione delle fibre:
- parallela alle fibre //
- longitudinale (L)
- ortogonale alle fibre 
- radiale (R )
- tangenziale (T o C)
Ref [3]
Ref.
21
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
MATERIALE ORTOTROPO
Modello cannucce affiancate:
Compressione // e 
fibre
-
-
Le verifiche devono essere svolte
separatamente per le tensioni
agenti nelle due direzioni
ortogonali principali.
-
Occorre comunque tener conto
dell’inclinazione
dell
inclinazione delle tensioni
rispetto alla direzione delle fibre.
T i
Trazione
// e  alle
ll fib
fibre
-
Taglio
Le resistenze in direzione  alle
fibre sono molto più basse di
quelle in direzione //
//.
Le tensioni di trazione  alla fibre
sono da evitare. Q
Qualora non si
possano evitare, vanno
considerate con attenzione e
mantenute a valori molto bassi
(ex: travi curve
curve, a doppia
rastremazione, fori, intagli agli
appoggi).
Ref. [2]
22
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
MATERIALE ORTOTROPO
Legno NETTO (piccole dimensioni, scevre da difettosità) di conifera:
Effetto
Eff
tt
SCALA
((a)) resistenza
i t
a ttrazione
i
// e
(b) a compressione // alle fibre;
(c) resistenza a trazione  e
((d)) a compressione
p
 alle fibre.
Ref. [1]
23
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
INFLUENZA DELLE DIMENSIONI DEGLI ELEMENTI
Legno per OPERE STRUTTURALI (incremento dimensioni)
 perdita di duttilità e resistenza.
Ref. [1]
Ref. [5]
24
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
INFLUENZA DELLE DIMENSIONI DEGLI ELEMENTI
Ref. [1]
Legno massiccio: caratteristiche meccaniche in funzione delle dimensioni
dell’elemento strutturale.
Resistenza a trazione e compressione “apparente”
apparente e duttilità penalizzate per la
presenza dei nodi e difetti in generale.
La NT2008 fa riferimento a un legame costitutivo elastico lineare fino a rottura.
25
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
MATERIALE IGROSCOPICO
- Il materiale risente delle variazioni igrotermiche stagionali
6% (ANIDRO) < MC < 10÷12÷14< 22% (VERDE)
condizioni standard:
T=20°C, UR=65%  MC=12%
26
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
MATERIALE IGROSCOPICO
- Variazioni d’acqua si traducono nella formazione di fenditure:
NB: Le dilatazioni
L= 0.1÷0.4%
termiche sono poco
rilevanti se
R= 3
3.0÷6.0%
0÷6 0%
confrontate
f t t con le
l
variazioni
T= 6.0÷10.0%
dimensionali indotte
da variazioni di MC.
Materiale NON stagionato
Materiale stagionato
27
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
MATERIALE IGROSCOPICO
L= 0
0.1÷0.4%
1÷0 4%
Ref [3]
R= 3.0÷6.0%
6 0÷10 0%
T= 6.0÷10.0%
Poiché la contrazione tangenziale TRef.
è [5]
maggiore di quella radiale R, la distorsione
subita dall’elemento strutturale sarà differente
i ffunzione
in
i
d
dell punto
t di prelievo
li
28
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
MATERIALE IGROSCOPICO
Resistenza funzione del contenuto d’acqua (oltre che dell’orientazione
delle fibre e della durata del carico)
R f [1]
Ref.
Ref. [3]
V  V̂(MC)
u  ˆ u (MC)
E  Ê(MC)
La resistenza del materiale varia al
variare del contenuto d’acqua (MC):
se ne tiene conto considerando la
CLASSE di SERVIZIO
29
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
VISCOSITÀ
Deformazione prodotta a lungo termine dai carichi permanenti.
NB: Il legno non ha
“
“memoria”:
i ” soggetto
tt a
significative variazioni
del contenuto d’acqua,
la deformazione riparte
p
come su materiale
vergine.
30
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
VISCOSITÀ
Se il legno è sollecitato a tensioni inferiori alla metà dei limiti consentiti da
normativa, il problema della viscosità è meno rilevante.
Ref. [[3]]
se g
 il legno risente poco della viscosità
se g
 grandi deformazioni viscose: possibili
danni a divisori e pavimenti fragili.
31
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
PROPRIETA’ DEL MATERIALE
VISCOSITÀ
Se il legno è sollecitato a tensioni inferiori alla metà dei limiti consentiti da
normativa, il problema della viscosità è meno rilevante.
Per contenere la
deformazione viscosa è
consigliabile limitare gli
sforzi in esercizio prodotti
dai carichi permanenti. Il
concetto, ripreso dalle
g
francesi,, NON viene
Regles
considerato dalle NT2008!
Ref. [[3]]
NB. P
NB
Problema
bl
d
della
ll viscosità
i
i à delle
d ll connessioni
i i
che vedono la concentrazione degli sforzi!
se g
 il legno risente poco della viscosità
se g
 grandi deformazioni viscose: possibili
danni a divisori e pavimenti fragili.
La massima sollecitazione in
esercizio può essere scelta
in funzione della
destinazione d’uso e del sito
(
(ex.
Il carico
i d
da neve iin
montagna è carico
permanente)
32
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008.
2 LEGNO e materiali
2.
t i li a b
base di llegno
33
LEGNO e materiali a base di legno
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
LEGNO MASSICCIO
Ref [5]
Ref [1]
34
LEGNO e materiali a base di legno
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
LEGNO LAMELLARE
Elementi costituiti da segati
g sovrapposti
pp
o affiancati ((spessore
p
in
genere <50mm) che vengono uniti per mezzo di adesivi in
grado di garantire resistenza e durabilità
Elemento di trave lignea con difetto
e sua ricomposizione casuale
35
LEGNO e materiali a base di legno
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
LEGNO LAMELLARE
Realizzazione di elementi a sezione
variabile e/o curvi
Giunti a dita
Ref. [6]
36
LEGNO e materiali a base di legno
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
CROSS LAMINATED PANELS (XLAM)
Sono un’estensione bidimensionale delle travi in legno lamellare. I pannelli sono ottenuti
sovrapponendo incrociati e incollando diversi strati di assi di legno, in genere abete rosso. La
disposizione incrociata delle lamelle longitudinali e trasversali permette di ridurre a valori
trascurabili i fenomeni di rigonfiamento e ritiro del pannello, aumentandone notevolmente la
resistenza statica e la stabilità dimensionale.
Si possono raggiungere dimensioni notevoli: 3m x 16m con spessori di 250mm
Diversamente dalle travi in legno
lamellare, le tavole sovrapposte
sono disposte perpendicolarmente
una all’altra. Le tavole possono
essere
esse
e incollate
co a e o g
giuntate
u a e co
con
connettori metallici.
37
LEGNO e materiali a base di legno
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
CROSS LAMINATED PANELS (XLAM)
Prova
sperimentale su
XLAM chiodati
38
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
LEGNO e materiali a base di legno
MICROLAMELLARE O LAMINATED
VENEER LUMBER (LVL)
Sono ottenuti incollando fogli
g di legno
g
di spessore
p
compreso
p
tra 2 e 4mm ottenuti
mediante una sfogliatrice da tronchi ammorbiditi a vapore.
Si possono ottenere elementi strutturali con buone proprietà perché i difetti sono piccoli e
sparsi in tutto il volume. I difetti sono così un problema meno critico rispetto al legno
massiccio.
massiccio
Ref. [6]
39
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
LEGNO e materiali a base di legno
PLYWOOD (Legno compensato)
Simile a LVL, ma i fogli sovrapposti vengono disposti in maniera che l’andamento delle fibre di
ognuno sia perpendicolare a quello del successivo. Nella disposizione incrociata, il limitato
rigonfiamento longitudinale di un foglio impedisce il rigonfiamento nel piano trasversale dei fogli
adiacenti (da cui l’espressione compensato). Le caratteristiche del pannello dipendono dalla
specie legnosa, ma anche dallo spessore e dal numero di fogli. A differenza del LVL, Il Plywood
presenta caratteristiche meccaniche nel piano confrontabili nelle due direzioni. E
E’
principalmente usato per elementi piani, come impalcati e pareti portanti.
Ref. [6]
40
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
LEGNO e materiali a base di legno
PANNELLI DI FIBRE o PARTICELLE
OSB
Oriented Strand Board
Costituiti da particelle/scaglie lunghe nella
direzione della fibratura,
fibratura da 100 a 150mm,
150mm larghe
da 6 a 50mm e spesse 0.38 a 0.7mm
MDF
Medium Density Fibreboard
(elementi non strutturali)
Il legno viene disaggregato in fibre o
particelle di piccole dimensioni
41
3. IL LEGNO NELLE STRUTTURE E
TIPOLOGIE STRUTTURALI
42
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
IL LEGNO NELLE STRUTTURE
43
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
IL LEGNO NELLE STRUTTURE
44
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
IL LEGNO NELLE STRUTTURE
Chiesa di San Lorenzo (Clibbio) – Particolare dei nodi delle capriate.
45
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
IL LEGNO NELLE STRUTTURE
nodo tra puntoni e monaco
nodo tra saettoni e monaco
particolare dell’appoggio
nodo tra saettoni e puntoni
46
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
IL LEGNO NELLE STRUTTURE
Destinazioni d’uso
Abitazioni
C t i commerciali
Centri
i li
Industrie e capannoni
Edifici religiosi
Cantine vinicole
47
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
IL LEGNO NELLE STRUTTURE
Destinazioni d’uso
Scuole
Impianti sportivi
Ponti e passerelle
Tribune
48
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
IL LEGNO NELLE STRUTTURE
Travi di grande luce
Travi curve,
Travi reticolari e lenticolari
pilastri, archi,
impalcati, pannelli portanti
49
TIPOLOGIE STRUTTURALI
Strutture a portale: 1 piano
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
Serie di TELAI PRINCIPALI in legno lamellare o LVL collegati da travi
longitudinali. Gli elementi costituenti il portale e i giunti sono soggetti a
momento flettente e taglio
Ref. [6]
50
TIPOLOGIE STRUTTURALI
Strutture a portale: 1 piano
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
Principali tipologie di portali
con giunto metallico
con g
giunto a raggiera
gg
con giunto a pettine
rastremato curvo
51
TIPOLOGIE STRUTTURALI
Strutture a portale: 1 piano
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
Ref. [6]
con giunto metallico
con giunto a raggiera
con giunto a pettine
rastremato curvo
52
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
TIPOLOGIE STRUTTURALI
Strutture ad arco
Ref. [6]
Elementi prevalentemente
compressii
53
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
TIPOLOGIE STRUTTURALI
Grandi coperture
Grandi coperture realizzate con travi reticolari, archi, su elementi di
sostegno verticale in c.a.
Ref. [5]
54
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
TIPOLOGIE STRUTTURALI
Edifici residenziali a uno
uno-due
due piani
In Canada e Nuova Zelanda il 90% degli edifici residenziali a 1-2 piani sono
costruiti con telai interamente in legno.
Ref. [6]
55
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
TIPOLOGIE STRUTTURALI
Edifici residenziali a uno
uno-due
due piani
Panelli di piano e di parete in Plywood e travi in LVL o lamellare
Ref. [6]
Ref. [5]
56
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
TIPOLOGIE STRUTTURALI
Edifici residenziali a uno
uno-due
due piani
Tale soluzione è stata adottata anche in edifici multipiano caratterizzati da
molte partizioni interne (hotel, edifici con piccoli appartamenti)
Ref. [6]
57
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
TIPOLOGIE STRUTTURALI
Edifici residenziali a uno
uno-due
due piani
I panelli di piano devono essere sfalsati e fissati con viti o pioli ai travetti al
fine di trasmettere le forze sismiche di piano alle pareti verticali sismoresistenti (azione diaframma)
Ref. [5]
Ref. [4]
58
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
TIPOLOGIE STRUTTURALI
Edifici multipiano
SOLUZIONI IBRIDE, con strutture verticali in
acciaio e/o c.a. e impalcati in legno, anche di
grande luce
Carichi orizzontali: telaio in acciaio
Carichi orizzontali: pareti in c.a
Carichi verticali: pilastri e travi in LVL o lamellare
Carichi verticali: pilastri in acciaio e travi in LVL o
lamellare e/o composte legno calcestruzzo
59
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
TIPOLOGIE STRUTTURALI
Edifici multipiano
p
Si stanno diffondendo anche in Italia soluzioni interamente in legno con
pannelli in legno lamellare a strati incrociati (CROSS-LAM), sia per gli
impalcati sia per le strutture verticali.
60
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
TIPOLOGIE STRUTTURALI
Edifici multipiano
p
CROSS-LAM SYSTEM
Ref. [6]
61
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
TIPOLOGIE STRUTTURALI
Edifici multipiano
p
Murray Grove Buildings: 8 piani a Londra
Ref. [6]
62
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
TIPOLOGIE STRUTTURALI
Edifici multipiano
p
Murray Grove Buildings: 8 piani a Londra
Ref. [5]
Isolamento acustico
63
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
4.
4 Inquadramento Normativo
64
Giovanni Metelli - Progettare le strutture
in legno – Norme Tecniche 2008
INQUADRAMENTO NORMATIVO
PROGETTO DELLE STRUTTURE DI LEGNO
Situazione di forte evoluzione:
- aggiornamento e transizione verso metodi di calcolo e verifica secondo i
criteri più avanzati di verifica della sicurezza strutturale (metodo
semiprobabilistico agli stati limite)
- finalità: unificare le legislazioni tecniche dei paesi della Comunità Europea.
- DIN 1052:
1052 1988 (REV
(REV. 1996 per le proprietà dei materiali)
materiali): TENSIONI AMMISSIBILI
- DIN 1052: 2004 – transizione verso gli eurocodici
- EUROCODICE 5: solo METODO AGLI STATI LIMITE
- NORME TECNICHE D.M. 2008
- ISTRUZIONI CNR DT 206 (Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il
Controllo di Strutture di Legno)
- ex Nicole (Norme tecniche italiane per la progettazione esecuzione
e collaudo delle costruzioni in legno)
-…
- collaudo:
UNI EN 380 “Strutture di legno- Metodi di prova – Principi generali per le prove di
carico statico”
65
Giovanni Metelli - Progettare le strutture
in legno – Norme Tecniche 2008
INQUADRAMENTO NORMATIVO
EDIFICI ESISTENTI
- NORME TECNICHE D.M. 2008
- Istruzioni: CNR DT 206:2006
- UNI-NORMAL
UNI NORMAL
- UNI 11118: Beni di interesse storico e artistico. Beni culturali. Manufatti
lignei. Strutture portanti degli edifici. Criteri per l’identificazione delle specie
legnose”
g
- UNI 11119: Beni di interesse storico e artistico. Beni culturali. Manufatti
lignei. Strutture portanti degli edifici. Ispezioni in situ per la diagnosi degli
elementi in opera”
- UNI 11138: Beni di interesse storico e artistico
artistico. Beni culturali
culturali. Manufatti
lignei. Strutture portanti degli edifici. Criteri per la valutazione preventiva, la
progettazione e l’esecuzione di interventi”
66
Giovanni Metelli - Progettare le strutture
in legno – Norme Tecniche 2008
INQUADRAMENTO NORMATIVO
67
Giovanni Metelli - Progettare le strutture
in legno – Norme Tecniche 2008
INQUADRAMENTO NORMATIVO
68
Giovanni Metelli - Progettare le strutture
in legno – Norme Tecniche 2008
INQUADRAMENTO NORMATIVO
69
Giovannni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
5.
5 Norme Tecniche DM 14/01/2008
70
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
 Riferimento alle UNI NORMAL
 Criteri di accettazione materiale:
capitolo 11
71
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
4.4.1 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA
Si fa riferimento al “Metodo
Metodo degli Stati Limite”
Limite
Stati Limite Ultimi (sicurezza al collasso)
Sd < Rd
S i Li
Stati
Limite
i di Esercizio
E
i i (f
(funzionalità
i
li à iin esercizio)
i i )
ESd < ERd
(es. deformabilità)
 NON si opera più alle TENSIONI AMMISSIBILI
72
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
condizioni istantanee e finali
73
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
NB: poiché il legno subisce continue
variazioni dimensionali a causa delle
variazioni igrotermiche ambientali, la
precompressione
i
può
ò essere iin b
buona
parte persa dopo pochi cicli di umidità.
74
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
Peso proprio e
carichi non
rimovibili.
i
ibili
Carichi variabili (ad
esclusione di magazzini e
depositi)
Carichi permanenti
suscettibili di
cambiamenti
durante l’esercizio;
carichi variabili
relativi a magazzini
e depositi.
Da valutare in funzione del sito: carico da
neve
Istantaneo: Carico da vento e azioni eccezionali
quali il sisma
75
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
Ref. [1]
76
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
PROFILI RESISTENTI
Il legno strutturale è caratterizzato dai seguenti parametri fisici e meccanici:
77
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
CNR DT 206
C
06
78
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
CNR DT 206
C
06
- Valori caratteristici: frattile al 5%
- Prove sperimentali con durata di 5 min.
- Umidità di equilibrio alle condizioni
ambientali
bi t li (T
(T=20°C,
20°C UR
UR=65%).
65%)
Per impieghi progettuali tali valori dovranno
essere scalati per tener conto della
dispersione delle caratteristiche a parità di
specie legnosa (M), degli effetti dell’umidità,
della durata del carico kmod)
79
Giovannni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
5 1 Verifiche allo SLU
5.1
80
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
81
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
COEFFICIENTI PARZIALI DI SICUREZZA
M NT
M EC5
Incr.NT
legno massiccio
1,50
1,30
15 %
legno lamellare incollato
1,45
1,25
16 %
pannelli di particelle o di fibre
1 50
1,50
1 30
1,30
15 %
LVL, compensato, OSB
1,40
1,20
17 %
unioni
1,50
1,30
16 %
1,00
1,00
0%
Stati limite ultimi
- combinazioni fondamentali
- combinazioni eccezionali
NT2008
+
CNR DT 206
Eurocodice 5
NB: M delle NT2008 oggetto di discussione!
82
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
83
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
kmod tien conto
d ll classe
della
l
di
servizio (umidità) e
della durata del
carico
84
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
ESEMPIO
- Abete Nord Italia classe di resistenza S3

f m ,k  17 MPa
- Interno di civile abitazione: classe di servizio 1
Classe di durata del carico media per la combinazione di carico rara
CNR DT 206
85
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NORME TECNICHE DM 2008
ESEMPIO
- Abete Nord Italia classe di resistenza S3

f m ,k  17 MPa
- Interno di civile abitazione: classe di servizio 1
Classe di durata del carico media per la combinazione di carico rara
-
Nelle applicazioni si terrà anche conto delle dimensioni dell’elemento.
f m ,d 
0,8 17
 9.06 MPa
1,5
9.06


  adm 
 6.0 MPa 
1,5


86
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
NT 2008 (4.4.8.1
(4 4 8 1 VERIFICHE DI RESISTENZA)
Ipotesi di comportamento elastico lineare fino alla rottura e sezioni piane.
Le tensioni si calcolano con la teoria elastica lineare:
 =N/A
 =M/W
 =VS/(Jb)
sforzo normale a compressione
sforzo normale a flessione
sforzi di taglio
Le verifiche agli SLU si
possono svolgere in
termini di tensioni invece
che di sollecitazione e
resistenza della sezione.
87
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
Resistenze diverse a compressione a trazione e a flessione
Le verifiche per le diverse caratteristiche della sollecitazione (anche se
determinano sempre tensioni normali) si devono svolgere con riferimento a
valori diversi di resistenze di calcolo.
Nel caso di stati tensionali combinati (sforzo normale e momento flettente)
non si possono sommare le corrispondenti tensioni né far riferimento ad un
unico valore di resistenza di calcolo.
Il criterio di resistenza globale adottabile è quello dello sfruttamento relativo
delle singole resistenze (formule di interazione lineari).
Profili prestazionali – classi di resistenza per il legno strutturale EN 338
– CNR DT 206
88
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
Elementi strutturali aventi la direzione della fibratura praticamente coincidente con il
proprio asse longitudinale e sezione trasversale costante, soggetti a sforzi agenti
prevalentemente lungo uno o più assi principali dell’elemento stesso.
Le verifiche degli stati tensionali di trazione e compressione si devono eseguire
dell’angolo
tensione
tenendo conto dell
angolo  tra direzione della fibratura e direzione della tensione.
  direzione // fibre
  direzione  fibre
89
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.1 Trazione // alla fibratura
f t , 0 ,d 
f t , 0 ,k  k mod  k h
M
 t , 0 ,d 
Nd
A netta
 t , 0 ,d  f t , 0 ,d
- La rottura avviene in generale al giunto.
- Considerare eccentricità di carichi ai giunti riducendo la tensione (DIN 1052:2004)
***
11.7.2 - Influenza delle dimensioni della sezione sulla resistenza
LEGNO
MASSICCIO

 150 0.2

;1.3
;
min 
gg
< 150 mm
 lato maggiore

kh  
h




lato maggiore1.1> 150 mm
1
1.0

 600 0.1 
min 
 ;1.1 lato maggiore < 600mm
LEGNO
kh  
h





LAMELLARE
lato maggiore > 600mm
1
230
600
90
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.2 Trazione  alla fibratura
Considerare l’effettivo volume sollecitato a trazione (maggiore il volume sollecitato,
maggiore l’incidenza dei difetti).
-
I t
Interazione
i
sfavorevole
f
l con fenomeni
f
i di ritiro;
iti
- Attenzione
alle azioni ai bordi;
Rif. norme di comprovata validità  CNR DT 206 o EC5
 t ,90,d  kvol ft ,90,d
kvol  (V0 / V )0.2  1
Vo di riferiemento = 0.01m
0 01m3
V uniformemente sollecitato
Effetto volume dei materiali fragili – studio di Weibull “ teoria dell’anello debole”
m    
f ( )   
   
m 1
e
    


  
m
Distribuzione di densità di probabilità
di rovina per un volume unitario
sottoposto a sollecitazione uniforme.
 = parametro di scala; m = parametro di forma; f = parametro di posizione;
91
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.3 Compressione // alla fibratura:
Per elementi tozzi (per elementi snelli sarà vincolante la verifica all’instabilità):
 c , 0 ,d  f c , 0 ,d
 c , 0 ,d 
Nd
A lorda
f c , 0 ,d 
f c , 0 ,k  k modd
M
4.4.8.1.4 Compressione  alla fibratura:
 c , 90 ,d  f c , 90 ,d
F
 c , 90 ,d  90 ,d
b  l leff
f
k
f c , 90 ,d  c , 90 ,k mod
M
F90,d
l
b
l eff
arctan 1/3
h
(per la valutazione di leff si può far riferiemento al CNR DT 206 – § 6.5.1.4)
92
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.5 Compressione inclinata rispetto alla fibratura:
riferimento a normative di comprovata validità  CNR DT 206 (§ 6.5.1.5)
Formula di Hankinson:
f c , 0 ,d
f c , 0 ,d
 sin
i 2   cos 2 
f c , 90 ,d
fc,,d 
08
0.8
fc,d/fc,0,d
 c , ,d 
1
fc,0,d
fc,0,d
fc,90,d
 sin2   cos2 
0.6
0.4
0.2
0
0
20
40
60
80
inclinazione rispetto alla fibratura, 
93
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.6 Flessione
In assenza di fenomeni di instabilità dovuti allo svergolamento della trave:
 m, y ,d
f m, y ,d
km
 km
 m, y ,d
f m , y ,d

 m , z ,d
f m, z ,d
 m , z ,d
f m, z ,d
1
1
Ref. [1]
myd
y 
Myd
Wy
mzd 
Mzd
Wz
In presenza di sezioni rettangolari i valori di resistenza possono essere differenti
nelle due direzioni, a causa del differente valore di kh:
fmyd 
fmyk  k mod  k h y
fmyk  k mod  k h z
 fmzd 
M
M
94
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.6 Flessione
In assenza di fenomeni di instabilità dovuti allo svergolamento della trave :
f m, y ,d
km
 km
 m, y ,d
f m , y ,d

 m , z ,d
f m, z ,d
 m , z ,d
f m, z ,d
1
1
km tiene conto del fatto che le tensioni massime
si raggiungono solo negli spigoli (si avrà in
generale un solo punto in cui la tensione sarà
pari a quella ultima). km tiene conto inoltre degli
effetti di disomogeneità del materiale nella
sezione.
0.8
mzd/fmzd
 m, y ,d
1
km=0.7
06
0.6
km=1.0
myd 
0.4
mzd 
0.2
Myd
Wy
Mzd
Wz
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
myd/fmyd
NB: EC5 adotta questi valori solo per legno
massiccio, lamellare e LVL
NB:Per elementi inflessi è in
generale più vincolante la
verifica a deformabilità.
95
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.6 Flessione
Caso particolare di flessione retta:
 m ,d  f m ,d
f m ,d
f m ,k  k modd  k h

M
1
Hp:
mzd=0
0
km=1.0
0.8
  c ,0,d

 f c ,0,d
  c ,0,d

 f c ,0,d
2
  m , y ,d

 km m , z ,d  1
 
f m, y ,d
f m, z ,d

2

 m , y ,d  m, z ,d

1
  km
f
f
m, y ,d
m, z ,d

4.4.8.1.7 Tenso-flessione
c0dd/fc0d
4.4.8.1.7 Presso-flessione
0.6

t ,0,d
f t ,0,d
0.4

t ,0,d
0.2
f t ,0,d

 m , y ,d
 m , z ,d
 km
1
f mregressione f
, y ,d
m , z ,d
 km
lineare

m, y ,d
f m, y ,d

 m , z ,d
f m , z ,d
1
0
Deve essere inoltre effettuata la verifica
di instabilità
Deve0essere0.2
inoltre 0.4
effettuata
la verifica
di 1
0.6
0.8
instabilità allo svergolamento (flessomyd/f
torsionale) per gli elementi
inflessi
myd (§ 4.4.8.2.1).
96
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.9 Taglio
d  fv,d
V  S 3 / 2( Vd / A )

d  d
Jb
4 / 3( Vd / A )
Sezioni rettangolari
Sezioni circolari
k
f
fv,d  mod v,k
M
- In
I presenza di flessione
fl
i
d i t media
deviata:
di quadratica
d ti dei
d i valori
l i nelle
ll due
d direzioni
di i i
- Resistenza a taglio per rotolamento delle fibre (rolling shear) < 2 f t 90 k
P
- Ai fini del calcolo dello sforzo di
taglio di estremità, non si considera il
q
contributo di forze agenti all
all’interno
interno
del tratto di lunghezza pari all’altezza
h della trave, misurato a partire dal h
bordo interno dell’appoggio, o
all’altezza effettiva ridotta heff nel
caso di travi con intagli.
ABETE S1: f vk = 3MPa
f vk, RS = 2 f t90k =2x0.4=0.8MPa
q
h eff
h
h
h eff
97
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.10 Torsione
 tor,d  k sh fv,d
 tor,d 
Mtor,d
Jt
b 3h
Jt 
3(1  0.6b / h)
b
k
f
fv,d  mod v,k
M
1
-
Rilevante solo per sezioni allungate.
In g
generale da evitare (p
(può favorire lo
svergolamento delle membrature inflesse)
mediante accurata definizione dei vincoli.
0.8
4.4.8.1.11
8
Taglio
ag o e Torsione
o so e
tor,d/fvdksh
-
0.6
04
0.4
0.2
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
d/fvd
98
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
ESEMPIO: solaio inflesso (SLU)
GEOMETRIA
pavimento e massetto
assito
L = 4.5 m
i = 0.5 m
B = 120 mm
A = bh = 21600 mm2
H = 180 mm
W = bh2/6 = 648000 mm3
h
b
J= bh3/12 = 5.83x107 mm4
i
CARICHI
MATERIALE
GK = 2.3 kN/m2
ABETE S1
QK = 2.0
kN/m2
durata media
gK = 1.15 kN/m
qK = 1.0 kN/m
Comb. Quasi perm. 2i =0.3
M = 1.5
Classe servizio 1
Classe durata del carico:
- permanente:
kmod = 0.6
- media:
kmod = 0.8
99
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
ESEMPIO: solaio inflesso (SLU)
PROPRIETA’
PROPRIETA
Classe durata del carico:
- permanente: kmod ,I= 0.6
- media: kmod,II = 0.8
COMBINAZIONI DI CARICO
C1 - Effetto simultaneo di variabili e permanenti:
p d   ggk   qqk  1.3  1.15  1.5  1.0  3.0kN / m
p d1L2
Mc1 
 7.58kNm
8
p L
Vc1  d1  6.74kN
2
Mc1
 11.7MPa  fmod(k mod 0.8 )  15.47MPa
W
V
d  1.5 c1  0.47MPa  fvd(k mod 0.8 )  1.6MPa
A
 m0 d 
100
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
ESEMPIO: solaio inflesso (SLU)
PROPRIETA’
PROPRIETA
Classe durata del carico:
- permanente: kmod ,I= 0.6
- media: kmod,II = 0.8
Verifica
dell’appoggio:
V ifi d
ll’
i
pd1L
 6.74kN
2
distribuzione triangolare :
2Vc1
2  6740
L app 

 72mm
bfc 90d 120  1.55
Vc1 
distribuzione uniforme :
Vc1
6740
L app 

 36mm
bfc 90d 120  1.55
101
101
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
ESEMPIO: solaio inflesso (SLU)
PROPRIETA’
PROPRIETA
Classe durata del carico:
- permanente: kmod ,I= 0.6
- media: kmod,II = 0.8
COMBINAZIONI DI CARICO
C2 – SOLI carichi permanenti:
p d2   ggk  1.3  1.15  1.5 kN / m
p d 2L2
Mc 2 
 3.8kNm
8
p L
Vc 2  d 2  3.36kN
2
Mc1
 5.84MPa  fmod(k mod 0.6 )  11.6MPa
W
V
d  1.5 c1  0.23MPa  fvd(k mod 0.6 )  1.2MPa
A
 m0 d 
102
Giovannni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
5 2 Verifiche allo SLE
5.2
103
Giovanni Metelli –
NTC 2008
VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIO
NT 2008 (par.
(par 4
4.4.7
4 7 - STATI LIMITE DI ESERCIZIO)
Controllo delle deformazioni istantanea e finale in modo da garantire funzionalità
dell’opera (evitando danni alle tramezze e alle finiture, garantire requisiti estetici…)
Osservazione: Le caratteristiche reologiche del legno influenzano il
comportamento deformativo dell’elemento in esercizio (il comportamento è
solo
l inizialmente
i i i l
t elastico,
l ti
e diventa
di
t ben
b
presto
t visco-elastico,
i
l ti
causando
d un
progredire della deformazione sotto carico costante).
La deformazione viscosa è tanto più importante quanto meno favorevole è
l’ambiente (ambiente umido e variazioni di umidità significative,
significative per esempio
indotte dall’essicazione).
Osservazione: Oltre determinati valori tensionali il recupero elastico al cessare
dei carichi variabili non è più completo, generando un consistente accumulo di
deformazioni irreversibili.
Nonostante non sia richiesto dalla norma è
comunque bene limitare il tasso di lavoro del
materiale in esercizio
104
Giovanni Metelli –
NTC 2008
VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIO
NT 2008 (par.
(par 4
4.4.7
4 7 - STATI LIMITE DI ESERCIZIO)
Controllo della deformazione:
ufin = uin + udif
- deformazione istantanea o iniziale (uin):
- valori medi dei moduli elastici Emean
- valore istantaneo dello scorrimento delle unioni kser
- deformazione a lungo termine (ufin):
- valori medi dei moduli elastici ridotti del fattore 1/(1+Kdef)
- valore istantaneo dello scorrimento delle unioni kser ridotto
del fattore 1/(1+kdef)
- kdef
d f tien conto dell’aumento della deformabilità x effetto
combinato di viscosità e contenuto d’acqua del materiale
105
Giovanni Metelli –
NTC 2008
VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIO
NT 2008 (par.
(par 4
4.4.7
4 7 - STATI LIMITE DI ESERCIZIO)
Controllo della deformazione:
ufin = uin + udif
106
Giovanni Metelli –
NTC 2008
VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIO
kdef tien conto
d ll’
dell’aumento
t di
freccia dovuto
all’effetto
combinato di
viscosità e umidità
del materiale
NB: Se il legno è posto in opera prossimo al punto di saturazione, ed è
soggetto ad essicazione sotto carico, il valore di kdef va incrementato di
almeno 2 unità (1 unità secondo EC5)
107
Giovanni Metelli –
NTC 2008
VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIO
CNR DT 206 – § 6.4.1
6 4 1 Deformazioni istantanee e finali
Secondo un approccio semplificato, la deformazione finale ufin,
relativa ad una certa condizione di carico, si può valutare come:
ufin = uin + udif
uin è la deformazione iniziale (istantanea), calcolata con riferimento
alla combinazione di carico rara;
udif è la deformazione differita che può essere valutata attraverso la
relazione:
udif = u'in ·kdef
u’in è la deformazione iniziale ((istantanea),
), calcolata con riferimento
alla combinazione di carico quasi permanente;
kdef è il coefficiente riportato nella Tabella 4.4V.
108
Giovanni Metelli –
NTC 2008
VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIO
CNR DT 206 – §
§– Norme specifiche per elementi inflessi)
La freccia netta istantanea di un elemento inflesso, unet, è data da:
unet = u1 + u2 – u0
u0
u1
u2
è la controfreccia (qualora presente);
è la freccia dovuta ai soli carichi permanenti;
è la freccia dovuta ai soli carichi variabili.
Ref. [1]
109
Giovanni Metelli –
NTC 2008
VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIO
CNR DT 206 – §
§– Norme specifiche per elementi inflessi)
Limiti per la freccia istantanea dovuta ai soli carichi variabili:
u2,in < L /300
combinazione di carico rara per i soli carichi variabili:
gk
Equivale a porre un limite alle rotazioni
u1,fin
Limiti per la freccia finale:
u2,fin < L /200
d carico:
da
i
da carico:
A
B
A
B
qk
u2,fin
unet,fin < L/250
u1,in
u1,dif
u2,in
u2,dif
Il progettista può scegliere limiti più severi in funzione della destinazione d’uso
110
Giovanni Metelli –
NTC 2008
VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIO
osservazione
Il modulo elastico a taglio G è modesto (E0mean /Gmean =16):
 è necessario computare la parte di freccia dovuta alla
deformazione a taglio.
 Nel caso di una trave inflessa semplicemente appoggiata, a
sezione costante e soggetta a carico uniforme p, la freccia totale
massima vale quindi:
4
2
f max
5pl
pl


384EJ
8GA
 La deformazione a taglio non è più trascurabile per rapporti
h/L>1/10
h/L
1/10.
111
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
ESEMPIO:: solaio inflesso (SLE)
ESEMPIO
GEOMETRIA
pavimento e massetto
assito
L = 4.5 m
i = 0.5 m
B = 120 mm
A = bh = 21600 mm2
H = 180 mm
W = bh2/6 = 648000 mm3
h
b
J= bh3/12 = 5.83x107 mm4
i
CARICHI
MATERIALE
GK = 2.3 kN/m2
ABETE S1
QK = 2.0
kN/m2
durata media
gK = 1.15 kN/m
qK = 1.0 kN/m
Comb. Quasi perm. 2i =0.3
M = 1.5
Classe servizio 1 kdef
0.6
6
d f = 0
Classe durata del carico:
- permanente:
kmod = 0.6
- media:
kmod = 0.8
112
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
ESEMPIO: solaio inflesso (SLE)
gk
PROPRIETÀ
E0mean = 12000 MPa
E0,05 = 8000 MPa
u1,fin
u1,in
u1,dif
1 dif
A
B
A
B
Gmean = 750 MPa
qk
CALCOLO DELLA FRECCIA
Classe servizio 1
kdef = 0.6
u2,fin
u2,in
u2,dif
u1in
5
gkL4
1 gkL2


 8.77  0.22  8.99 mm
384 E0mean J 8 Gmean A
u2in
5
qkL4
1 qkL2


 7.63  0.19  7.82 mm
384 E0mean J 8 Gmean A
u2in / L  1/ 576  1/ 300
unet ,fin  u1fin  u2 fin  u1in (1 k def )  u2in (1 2k def ) 
ufin / L  1/ 191  1/ 250
 14.38  9.23  23.61 mm
 h= 200mm
NON verificato
113
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
ESEMPIO: solaio inflesso (SLE)
gk
PROPRIETÀ
À
E0mean = 12000 MPa
E0,05
0 05 = 8000 MPa
u1,fin
u1,in
u1,dif
1 dif
A
B
A
B
Gmean = 750 MPa
qk
CALCOLO DELLA FRECCIA
A parità di freccia istantanea:
u1in  8.99 mm
u2in  7.82 mm
u2,fin
u2,in
u2,dif
Se il legno viene messo in opera non stagionato e subirà forti processi di essicazione,
kdef deve essere incrementato di 2 unità
Classe Servizio 1
unet ,fin  u1in (1 k def )  u2in (1 2k def )  32.36  13.92  46.28 mm
kdef = 2+0.6
u fin / L  1/ 97  1/ 250
Classe Servizio 3
kdef = 2+2 unet ,fin  u1in (1 k def )  u2in (1 2k def )  44.95  17.20  62.15 mm
u fin / L  1/ 72  1/ 250
u fin  18mm
114
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in
legno – Norme Tecniche 2008
ESEMPIO: solaio inflesso (SLE)
gk
MATERIALE
Classe servizio 1
kdef = 0.6
PROPRIETÀ
u1,fin
u1,in
u1,dif
1 dif
A
B
A
B
E0mean = 12000 MPa
qk
= 8000 MPa
E0,05
,
Gmean = 750 MPa
u2,fin
u2,in
u2,dif
TENSIONE IN ESERCIZIO
È comunque utile avere la
misura dello sforzo in esercizio.
Con riferimento
C
if i
t alla
ll condizione
di i
di carico RARA:
Il tasso di lavoro
è alto!!!
MGk =
MQk Qk =
M =
2.91 kNm
2.53 kNm
5.44 kNm
//ES, Gk = 4.49 MPa
//ES, Qk = 3.91 MPa
//ES= 8.40 MPa
In presenza di sforzi
elevati e nel caso di
ambiente soggetto ad
escursioni rilevanti di UR
UR,
la freccia viscosa continua
a incrementare
115