Appunti Progetto di strutture in legno

RESISTENZA A FUOCO DI PARETI A TELAIO LEGGERO

Se questi elementi possiamo fare un calcolo a mano :

Come ?

C'è una sezione dell'EC5 che ce lo spiega .

•In questo tipo di solaio,se abbiamo luci grandi, possiamo fare una contromonta:

METODO DI PROGETTO

La TEORIA DI JOHANSEN nasce dallo studio di metodi di rottura delle viti ed è implementata ora nell’

Eurocodice 5.

Si basa su un metodo di analisi limite,cioè metodi che individuano condizioni cinematicamente ammissibili

e staticamente ammissibili cioè equilibrate, di cui prendiamo il minimo valore di resistenza dato da

meccanismi ipotizzati; nel caso di Johansen si usa il metodo staticamente ammissibile.

Ha impostato un connettore che lavora a taglio secondo questi metodi, usando il metodo staticamente

ammissibile.

Vediamo una connessione legno-legno a due piani di taglio, con due mezzi di unione a gambo cilindrico, e

deformando tale unione induciamo due possibili condizioni:

- rotture locali sul legno (rifollamento del legno),

- plasticizzazione del connettore (il connettore subisce spostamenti molto più grandi rispetto a una

connessione in acciaio) cioè la formazione della cerniera plastica sull’acciaio in quel ginocchio.

Sviluppa la teoria con un approccio rigido-plastico, cioè considera che i materiali abbiano questo

comportamento: appena abbiamo uno spostamento infinitesimo abbiamo attivato già la massima

resistenza che pio avere il sistema, sia per la resistenza di rifollamento sia per la resistenza di

plasticizzazione.

Abbiamo una dipendenza da densità e da diametro.

La tensione di collasso di prova è: Fh (rifollamento) i (inclinazione nervatura rispetto alla applicazione di

carico), k (caratteristico).

Per trovare la resistenza a rifollamento si prende un pezzo di legno, si fa un incavo, si schiaccia e si trova

la resistenza, stesso approccio dell’acciaio.

Oggi per un connettore di diametro minore di 8 mm usiamo la formulazione nuova, questa: c’è sempre

una dipendenza con la densità e una proporzionalità inversa rispetto al diametro.

Tanto più alta è la densità e tanto più alta è la resistenza, tanto più è grande il diametro è tanto più bassa

è la resistenza

NB Viene da pensare che mettendo la connessione parallela alle fibre vi sia l’attivazione di un effetto

ascia, ma riusciamo a attivare le trazioni perpendicolari alle fibre solo se siamo in grandi spostamenti,

mentre queste sono in piccolo spostamenti, per cui resistiamo di più (la resistenza a rifollamento è

massima) in direzione parallela alle fibre. Non si innesca cioè effetto ascia.

La resistenza a rifollamento massima è quando carichiamo in direzione parallela alle fibre.

Quando abbiamo connettori di piccolo diametro non abbiamo più la dipendenza della resistenza dalla

direzione delle finestre le infatti l’effetto di rifollamento è indipendente dalla direzione, non c’è più i.

Se inseriamo la vite senza fare un preforo non risentiamo dell’inclinazione della fibratura, quando

facciamo foro risentiamo dell’inclinazione.

Dobbiamo fare preforo con materiale molti densi come tutti i pannelli, oppure quando connettiamo

elementi sottili con connettori grossi.

GRAFICO:

Vediamo la resistenza a rifollamento al variare del diametro: per i CHIODI, più aumentiamo il diametro più

cala la resistenza in modo repentino. Per i BULLONI abbiamo la resistenza perpendicolare alle fibre e

quella parallela: la resistenza perpendicolare alle fibre è minore.

I diversi colori rappresentano diverse densità.

Tutte le connessioni non rispettano più la legge di Navier per l’incrudimento, dobbiamo calcolare il

momento di snervamento da scheda tecnica: più aumenta il diametro e più aumenta la classe dell’acciaio,

più aumenta la resistenza

CONNESSIONE LEGNO-LEGNO

Dobbiamo capire le connessioni con cui lavoreremo: introduciamo il PIANO DI TAGLIO, possiamo avere

uno o due piano di taglio. Vediamo tutti i possibili meccanismi di rottura: la

prima riga ha connessioni a un piano di taglio, la

seconda riga ha due piani di taglio.

Le modalità a,b,c sono caratterizzate dal fatto che

il connettore non si deforma, viene rifallato solo il

legno, o nel primo elemento di legno, o nel

secondo, o in entrambi.

Se si plasticizza il connettore: d,e,f, cerniera

plastica nel primo elemento, nel secondo, in

entrambi.

Le formule che troveremo ci danno la resistenza per singolo piano di taglio.

La connessione della seconda riga può essere usata come due condizioni a un solo piano di taglio

combinate. Nella seconda riga abbiamo gli stessi casi di prima: le rotture che interessano solo il legno non

sono mai duttili (g,h) perché il legno è sempre FRAGILE. La più duttile è la k perché ha due cerniere

plastiche. Vedremo le condizioni di resistenza rispetto ai

meccanismi visti prima. Ad esempio nelle prime tre

formule dove il connettore resta rigido, non c’è My.

Dalla quarta in poi, dove si plasticizza il connettore,

ce My.

Le formule di Johansen sono queste, in realtà 1.05

e 1.15 sono stati inseriti in seguito per passare dalle

tensioni ammissibili agli stati limite.

La parte rossa delle formulazioni riguarda il ROPE

EFFECT, un fenomeno attrition che incrementa un

po’ la resistenza. Fax è il contributo di resistenza a

trazione.

Quando facciamo scorrere la unione abbiamo una

fase iniziale di lavoro a flessione, fino a che non si

plasticizza; quando si plasticizza, alcune parti

Como inclinate e si attiva un meccanismo di non

linearità geometrica e ora il connettore lavora

assialmente, cioè è in trazione (o è un bullone con

rondella o è una vite incalanata nel legno). Quando

il legno va in trazione, possiamo aggiungere un

contributo resistente dato dalla forza di trazione

scomposta: la componente parallela al piano di

taglio è molto piccola, è invece molto importante la

componente perpendicolare al piano di taglio.

Questa per reazione genera una compressione che

impacchetta i piani di taglio, generando attrito. Il

coefficiente di attrito del legno è proprio 0.25, ecco

perché la nascita di quel 1/4.

Perche questa componente si possa attivare al 100% il connettore deve essere proprio ancorato, deve

avere la resistenza ad estrazione Fax.

La differenza tra curva con connettore con rope effect e curva per connettore senza rope effect:

Il secondo ha la curva rossa, ha una fase elastica, fase post elastica, picco, scende (ha solo resistenza a

taglio).

Il primo ha fase elastica simile, punto di picco, e da quel punto di picco la resistenza non si riduce ma

riaumenta. Quell’incurvamento che presenta la curva blu rappresenta la non linearità geometrica.

La connessione viene calcolata un po’ prima della fine della curva.

La norma per ogni tipo di connessione ci dice che il contributo Fax/4 viene calibrato. Ad esempio, uno

spinotto liscio non ha rope effect. Chiodi che non hanno aderenza non molto buona, a gambo liscio, non

attiva bene il rope effect, quindi la norma ci dice di tenere conto solo di una quotaparte. Tale quotaparte

viene dato dalle eta di ogni connettore.

NB Per la gerarchia delle resistenze,le eta includono sempre tale Fax.

Ovviamente è inaccettabile che un connettore porti più resistenza per la parte assiale rispetto a quella

tagliarne, al massimo accettiamo che il contributo del rope effect sia al massimo pari al contributo assiale.

Qui ci sono vari modi di rottura di una connessione a due piani

di taglio.

Si osserva che ci sono dei modi che si disinteressano dello

spessore degli elementi, sono quelli legati alla plasticizzazione

del connettore.

Per altri modi, se aumentiamo lo spessore dell’elemento

aumenta la resistenza, sono quelli legati a rifollamento.

Infine ci sono i modi ibridi.

CONNESSIONI LEGNO-ACCIAIO:

Esistono le formule duali per le connessioni legno

acciaio, la differenza è che qui diventa importante

capire se la piastra riesce a incastrarci la testa

dell’Unione.

Una piastra è spessa quando lo spessore è almeno

il diametro del connettore. Se guardiamo le eta, il

calcolo ormai è sempre in piastra spessa.

NB

Nella compressione perpendicolare alle fibre

avevamo visto che c’è l’effetto di confinamento a

destra a sinistra dell’area di impronta, dove

nasceva una trazione. È lo stesso concetto del

rope effect: se il materiale si incastra a destra e a

sinistra in grandi deformazioni si attiva la trazione. Ogni connettore ha le sue distanze, a1

e a2 sono tra connettori e a3, a4 sono

tra connessione e bordo.

Anche le connessioni in legno devono rispettare degli aspetti geometrici, non solo legati al fatto che la

connessione deve esplicare la resistenza calcolata; se abbiamo tanti mezzi di unione geometricamente

dobbiamo rispettare in entrambe le direzioni delle distanze dal bordo.

inoltre la distanza tra bordo e connettori non è solo legata all’aspetto meccanico: se inseriamo una vite

vicino al bordo, questa si spacca, lontano non si spacca.

Queste distanze sono date da Eurocodice e da eta.

Dobbiamo sempre tenere conto di direzione di forza rispetto alle fibrature, per le distanze dai bordi.

Guardiamo le distanze a3 e a4, quelle delle distanze dai bordi. Se spingiamo fuori possiamo rompere il

legno, se spingiamo dentro no perché c’è più massa. Se spingiamo fuori dobbiamo stare più lontani dal

bordo (a3,t), se spingiamo dentro possiamo stare più vicini (a3,c). Le a4 sono la stessa cosa ma cambia la

direzione della forza.

NUMERO EFFICACE

Abbiamo visto la resistenza di rifollamento e di plasticizzazione: tali resistenze valgono solo se abbiamo

un connettore isolato e se rispettiamo le distanze dai bordi.

Se abbiamo più connettori, questi interagiscono: ne teniamo conto con il NUMERO EFFICACE.

Se abbiamo tanti connettori, ognuno di questi

connettori porta meno rispetto a quel che

porterebbe da singolo. La resistenza di un

insieme di n connettori non è n*singola res., ma

num.eff.*res. singola.

Tale n dipende dai connettori.

Più sono vicini, più interferiscono è minore è la

loro efficienza: ad esempio, se mettiamo dei

chiodini allineati, dobbiamo ridurre l’efficienza.

Per connettori a diametro grosso abbiamo la

resistenza massima nella direzione parallela alle

fibre e minima nella direzione perpendicolare.

Ora parliamo invece di efficacia, in direzione

perpendicolare alle fibre è vero che la

connessione porta meno ma non c’è alcuna

direzione della efficacia.

Vediamo l’esempio di quel che abbiamo detto: se solleci