Appunti completi di Progetto di strutture in legno M - Parte 2

N.B.:

macchina, è chiaro che quella è la parte finale della risposta, il prof si aspetta che si parte dicendo per quale

motivo si fa la classificazione del legno: perché la resistenza meccanica del legno è condizionata dai difetti e

quindi si ha la necessità di riuscire a correlare la difettosità del materiale con determinate proprietà

meccaniche; ci sono determinate regole di classficazione e determinate procedure di classificazione.

Si deve dire tutto quello che è stato detto, anche se le cose sono tante e sono state trattate velocemente,

l’importante è tenere tutto dentro ad uno schema per rispondere alla domanda “perché il legno è classificato

e cosa si deve fare?”.

Quando viene chiesto che influenza ha l’umidità nel comportamento del legno, se si segue uno schema come

questo (magari fatto meglio) ci si ricorda tutto, è importante cercare di incasellare tutto quello che si vede

dentro un framework che è il materiale, si deve usare questo approccio con gli schemi se no diventa difficile

studiare. 124

Uno schema di questo tipo è utile anche per ripassare e una strategia furba per ripassare può essere tirare

, k , k , ecc.); non verrà richiesto

fuori per ognuna delle proprietà del legno il coefficiente associato (k mod def h

cos’è k ma se ci si ricorda che i difetti vengono generati dalla classificazione ma anche dal coefficiente k che

h h

prevede la norma per tenere conto che gli elementi più piccoli hanno percentualmente una probabilità

minore di avere difetti grossi che inficiano la resistenza, quindi la norma lascia usare una resistenza più alta.

In questo modo è sicuramente più facile ricordarsi tutto, quindi è consigliato impostare degli schemi di questo

tipo per memorizzare tutte le cose.

Capitolo 7 - Progettazione delle connessioni

Generalmente le dimensioni massime dell’elemento strutturale sono legate all’albero se si ha legno naturale,

se si hanno elementi ingegnerizzati le dimensioni degli elementi strutturali sono legate alle dimensioni

trasportabili o producibili (16 o 20 m a dipendere dal tipo di trasporto che si usa), quindi è inevitabile che per

realizzare delle strutture composte si dovranno giuntare gli elementi meccanici.

Il problema della giunzione degli elementi in legno è un problema che storicamente è stato affrontato in

tantissimi modi diversi, c’è uno spartiacque che divide un uso tradizionale da uno più moderno del legno, tale

spartiacque è dato proprio dall’introduzione delle connessioni meccaniche ingegnerizzate.

Una volta le strutture in legno venivano giuntate attraverso quelli che erano chiamati “Giunti di carpenteria”

che tipicamente nelle realizzazioni lignee tipiche si usano per costruire le capriate, tutti i nodi di una capriata

sono dei giunti di carpenteria, cioè delle connessioni legno-legno perché una volta si cercava di limitare l’uso

dell’acciaio nelle costruzioni.

Da un certo punto in poi invece i giunti di carpenteria che erano fatti dagli artigiani sono stati sostituiti dai

giunti meccanici (ingegnerizzati), quindi sono state importate le modalità costruttive dell’acciaio all’interno

delle strutture in legno. È anche un processo naturale perché le connessioni meccaniche moderne sono

intervenute quando non si è più usato il legno naturale nelle travi, ma sono intervenute quando si è iniziato

ad usare il legno lamellare; il legno lamellare è un materiale più ingegnerizzato che assomiglia di più ad una

struttura in acciaio, per cui è stata cambiata anche la tecnologia di giunzione.

Giunti di carpenteria

I giunti di carpenteria sono dei giunti che vengono ottenuti attraverso degli intagli che si realizzano sugli

elementi lignei e funzionano per contatto diretto, le forze quindi vengono trasferite per contatto e

tipicamente in questo tipo di giunti si hanno 2 aspetti significativi da ricordarsi:

• Il primo è che a causa delle forme geometriche del nodo, le condizioni di carico coinvolte sono le seguenti:

Trazione ortogonale alla fibratura;

o Compressione ortogonale alla fibratura;

o Compressione inclinata alla fibratura.

o

• Il secondo punto importante è che sono giunti unilaterali, cioè funzionano in una sola direzione, portano

compressione o trazione, non possono trasferire entrambi i tipi di sollecitazione proprio perché

funzionano a contatto.

Adesso si passa a vedere una carrellata delle principali tipologie di giunti di carpenteria, molti di questi al

giorno d’oggi sono in disuso mentre altri vengono ancore utilizzati, anche perché negli ultimi anni c’è una

riscoperta di queste tipologie di giunti, sia per una questione estetica e sia perché è diventato più facile fare

questi giunti, grazie ovviamente al disegno 3D e alle macchine da controllo numerico.

I giunti di carpenteria possono essere classificati in 4 tipologie principali:

1. Giunto tenone-mortasa 2. Giunto dentato 3. Giunto a mezzo legno 4. Giunto composto

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Queste tipologie di giunti sono sollecitate prevalentemente a forze di compressione inclinate rispetto alle

fibrature, quindi non si è nell’ambito di stati di sollecitazioni fragili per il legno però non si è nemmeno

nell’ambito delle direzioni in cui il legno mostra le prestazioni buone, perché si sa che perpendicolarmente

alle fibre si ha la minima resistenza ma se ci si inclina rispetto alle fibre si hanno meno prestazioni.

Si hanno le solite formulazioni già viste, con la formula di Hankinson, che vengono poi approssimate da quelle

che sono le formulazioni di normativa dell’EC5 piuttosto che del CNR dove si trova che la compressione

rispetto ad un generico angolo α è una combinazione trigonometrica delle resistenze nella direzione parallela

e perpendicolare:

1. Giunto tenone-mortasa

È il tipico giunto dei serramenti, infatti le finestre in legno negli angoli hanno questo tipo di collegamento,

ma strutturalmente si trova nel mondo delle capriate; tipicamente in una capriata il monaco è staccato dalla

catena ed è un elemento che è funzionale solo per collegare i 2 elementi puntoni, si lasciava questo spazio

sotto perché molto spesso si metteva una braga metallica (a forma di U) che permetteva di tenere in

posizione il tutto evitando di avere effetti torcenti. 126

Però nella tradizione veneziana veniva realizzato a contatto con la catena, addirittura veniva fatto un giunto

tenone-mortasa tra la catena e il monaco, in questo modo globalmente si ha una struttura più robusta;

innanzitutto come reticolarizzazione si ha qualcosa di più efficace ma dall’altro canto si ha una trasmissione

diretta degli sforzi tra i puntoni e la catena. Anche nel caso in cui i nodi

di estremità non fossero più efficaci, perché magari si marcisce il nodo

puntone-catena sopra il muro, la catena può continuare a lavorare

sulla luce come una trave, quindi il sistema in qualche modo porta

ancora dei carichi.

Questa è l’architettura tipicamente veneziana, le capriate fatte così non si trovano in nessun’altra zona

d’Italia, tant’è che molte capriate veneziane in seguito ad interventi di restauro sono proprio state

trasformate in questo modo, un esempio tipico è la copertura dell’Arsenale di Venezia dove durante un

restauro del 1800 sono stati tagliati tutti i monaci delle capriate che precedentemente erano in contatto ed

erano stati realizzati con il giunto tenone-mortasa. Questi sono gli schemi

di funzionamento del

giunto tenone-mortasa

ma sono degli schemi

limite e chiaramente il

nodo tenone-mortasa

ha anche una rigidezza

flessionale, cioè riesce a

trasferire anche

momento e non è un

nodo a cerniera che

trasferisce solo taglio o

la componente assiale.

(sono cose più da

falegname che da lato

strutturale)

2. Giunto dentato

Molto più interessante invece è il giunto dentato, che è il vero giunto che viene usato per comporre le

capriate, lo si ha nella configurazione presente nell’immagine, quindi non si ha mai la combinazione di giunto

dentato con quello tenone-mortasa, perché oggi giorno sarebbe facilissimo da realizzare con una macchina

a controllo numerico ma una volta realizzare questo giunto era molto complesso.

Questo è il tipico giunto che si usa per il nodo puntone-catena che si riscontra in una capriata; si riconosce

subito che il giunto è monodirezionale, cioè grazie al contatto che si realizza sulle superfici riesce a trasferire

solo una compressione. 127

Con riferimento all’aspetto che si diceva

prima, anche se si sta tornando al giunto

tenone-mortasa, si può vedere che per dare

un minimo di bidirezionalità al giunto

venivano messi dei cavicchi, che sono delle

spine (bulloncini) in legno, si sta usando il

legno ma si va verso un altro modo di giuntare

gli elementi che assomiglia di più al mondo

delle connessioni con carpenterie metalliche.

Senza entrare nel dettaglio dei calcoli si vuole capire come si possono calcolare i giunti dentati: è chiaro che

la compressione viene trasferita sul dente a forma di V, quindi su queste 2 superfici si avranno delle

compressioni inclinate rispetto alla fibratura. Il puntone lontano dalla zona di giunzione è soggetto ad una

compressione praticamente costante, così come la catena lontana dalla zona del nodo è tutta tesa.

In corrispondenza della sezione evidenziata la catena risulta essere tensoinflessa, perché chiaramente l’asse

su cui agisce la forza è quello orizzontale ma il baricentro della sezione è a metà dell’altezza, quindi si ha una

certa eccentricità. Lo sforzo normale N agisce nel baricentro della catena, ma siccome in questa sezione si ha

un intaglio il baricentro della sezione è più in basso e allora lo sforzo normale per l’eccentricità e genera una

coppia; quindi se ovunque basta fare una verifica a trazione pura per la catena, in questa sezione si ha

tensoflessione.

Lungo la superficie che viene indicata nel disegno come “Shear plane” si deve andare a fare una verifica a

taglio perché è una superficie di scorrimento. Tutto questo approccio di verifica una volta era riportato

solamente in alcune norme mentre oggi giorno la CNR DT 206 del 2018 ha recepito tutte queste verifiche,

quindi al suo interno c’è proprio la procedura di verifica di questi giunti, per cui individua non solo le verifiche

da fare ma anche quali sono le sezioni importanti di verifica.

Può succedere molto spesso che la lunghezza u non sia sufficiente per avere un’adeguata resistenza a taglio,

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