Lezioni, Materiale ed elementi costruttivi

12) CAPRIATA A CONTRAFFISSI A

CONNESSIONI IN LEGNO

I mezzi impiegati per il collegamento di parti in legno sono :

 INCASTRI – con o senza parti metalliche o collanti

 ELEMENTI METALLICI

 INCOLLAGGIO

INCASTRO

È il metodo di unione più antico ed è tipico degli elementi astiformi.

Attualmente abbandonato in edilizia per la difficoltà, sono molto utilizzati per gli

infissi . Gli incastri sono concepiti per consentire ai singoli pezzi di

(in falegnameria)

mantenere le reciproche posizioni.

L’incastro detto “giunto a dardo di Giove”

è senza protesi metalliche ed unisce

elementi soggetti a flessione ma non è

efficace a trazione.

ELEMENTI METALLICI

Queste connessioni mantengono le parti nella posizione originale e ne trasmettono gli sforzi. Il sistema più

diffuso è “la chiodatura” con chiodi di acciaio extradolce collocati a seconda dell’intensità dello sforzo da

trasmettere. È efficace per impedire lo scorrimento fra le parti collegate , dipendente però dalla resistenza

del legno . Il collegamento attraverso viti e bulloni elimina in

(se sono presenti deformazioni nel legno, le viti si piegano)

parte i limiti della chiodatura consentendo un forte serraggio delle parti da unire.

LEGNO MULTISTRATO

I prodotti derivati del legno diffusi nel commercio hanno l'obiettivo di eliminare le caratteristiche negative

del legno naturale. A partire da prodotti segati, sfogliati e tranciati è possibile ottenere una grande quantità

di prodotti piani, tra i principali e più comuni ci sono :

1) COMPENSATO – ottenuto dividendo il legno difettoso(es. ricco di nodi) in fogli di legno incollati con

le fibre ortogonali tra loro, aumentandone la resistenza e rendendolo isotropo (non dipende dalla

. I fogli hanno generalmente spessore da 2 a 10mm e sono sempre essiccati e

direzione delle fibre)

incollati tra loro a colla o a pressione.

2) PANNELLO MULTISTRATO - un pannello di compensato costituito da più di 3 strati.

3) PANIFORTI - sono costituiti da un'anima di listelli tenuti insieme da due fogli esterni incollati.

(HDF) (MDF)

4) PANNELLI DI FIBRA AD ALTA E MEDIA DENSITÀ - prodotto utilizzando fibre di legno

cellulosa (es. paglia, bagassa - residui dalla lavorazione del legno) e attraverso :

- “Processo umido” - con un’umidità delle fibre superiore al 20% che mantiene nella

faccia posteriore la griglia di marcatura.

- “Processo secco” – ha entrambe le facce lisce

Le fibre vengono legate attraverso la “feltratura” e con piccole quantità

(intreccio attraverso compenetrazione)

di legante. Le sue proprietà possono essere migliorate con additivi.

5) TRUCIOLARE – legno frantumato(trucioli) e agglomerato a caldo e a pressione con resine sintetiche.

Il suo prezzo è basso e circa metà degli altri prodotti.

6) LEGNO RICOMPOSTO – l’OSB(pannello a scaglie orientate) è un pannello costituito da scaglie di

legno incollate insieme con resina sintetica e successivamente pressate in diversi

(resistente all’umidità)

strati. Le scaglie degli strati esterni sono orientate in senso opposto a quelle interne.

I pannelli sono prodotti in sezioni quadrate o ad incastro maschio-femmina. La densità e il peso

variano a seconda dell’essenza e del processo di fabbricazione, anche se le densità tipiche sono

comprese tra 600 – 680 kg/cmᶟ. Le misure standard sono 244x120 o 250x125, mentre lo spessore

compreso tra 0,6 e 4cm.

LEGNO LAMELLARE

Mentre in passato l’uso del collante era limitato alle opere di falegnameria, oggi si stabilisce continuità tra le parti

strutturali attraverso collanti sintetici ad alta resistenza e l’introduzione del legno lamellare ha riportato in voce l’uso

del legno come materiale da costruzione che contiene in se le caratteristiche del legno ma, grazie alla scelta delle

tavole, elimina tutti quei difetti all’uso strutturale e all’uso di collanti sintetici ad alta resistenza.

La produzione di legno lamellare consiste nella sovrapposizione di tavole (lunghezza 1,5-

5m) di modesto spessore (18-25mm) che vengono disposte secondo la direzione

parallela alle fibre ed incollate sotto pressione tramite speciali colle a base di resine

sintetiche.

Mentre la connessione tra le lamelle avviene per sovrapposizione, incollaggio e

pressione, la connessione in lunghezza tra le lamelle avviene con dei giunti "a dita" o "a

pettine".

Con questa tecnica si possono realizzare elementi strutturali di qualsiasi

forma con le quali creare coperture di grande dimensione .

(anche superiore a 30m, come coperture di tribune di stadi)

Poiché è versatile, leggero e facile da montare e smontare, è adatto a opere temporanee (es.fiere, mostre).

Caratteristiche principali :

- circa 1/5 del calcestruzzo(500,0 kg/mᶟ), abbinata alle alte prestazioni meccaniche.

LEGGEREZZA

- Questo influisce sul dimensionamento delle strutture verticali e di fondazione.

- Permette la realizzazione di sistemi complessi come telai, archi,

LIBERTA’ DI REALIZZAZIONE

- strutture reticolari di grandi dimensioni la cui forma e dimensione dipendono dal “processo di

produzione”, dal “trasporto” e dal “montaggio”.

– grazie al controllo della produzione e alla maggiore omogeneità

PRESTAZIONI MENO VARIABILI

- che ammettono tensioni più elevate rispetto al legno massiccio.

- anche se maggiore non ne ha impedito la diffusione

COSTO MAGGIORE

-

Con il legno lamellare è possibile realizzare elementi strutturali, come travi favorevoli a lunghezze maggiori

non obbligatoriamente rettilinee e, dal rapporto base - altezza, favorevole alla resistenza meccanica,

permettere di coprire grandi luci e ottenere superfici più flessibili, leggere e originali.

Le caratteristiche meccaniche principali del legno lamellare sono :

 Buon comportamento a flessione e compressione

 Assenza di dilatazioni termiche

 Resistenza agli attacchi chimici

 Buon comportamento al fuoco – brucia lentamente ed ha comportamento prevedibile

SOLAI IN LEGNO LAMELLARE

Una delle più diffuse applicazioni del legno lamellare è il solaio che prevede una

sezione mista formata da travetti prefabbricati in legno lamellare e soletta in cls,

armata con rete elettrosaldata. La collaborazione tra i due materiali è assicurata da

un sistema di collegamento ad attrito, ottenuto con connettori metallici. Il materiale

interposto è costituito da tavolato.

Nei solai in legno massello tra il tavolato e le travi vi sono interposti dei travicelli.

SISTEMA X-LAM

I pannelli in legno a strati incrociati X-LAM, impiegati per strutture lineari portanti, sono formati da più

strati di tavole sovrapposte e incollate con le fibre ortogonali tra loro. Lo spessore è generalmente

compreso tra 5 e 30cm ed assume la capacità strutturale di una lastra. Il sistema ricorda quello lamellare

ma il costo è superiore.

METALLO

L’opera che meglio rappresenta la tecnica costruttiva del metallo è il Crystal Palace(1851-EXPO-Londra) il cui principio

costruttivo è un sistema ripetitivo composto da 3.300 colonne di ghisa portanti controventate con elementi a croce di

sant’Andrea, travi a traliccio in ghisa. Dopo tre anni venne smontato e ricomposto in luogo differente. Poi venne

distrutto dopo 82 anni. Il salto di qualità si ha quando Siemens, Bessemer e Thomas con i loro convertitori

<<

permettono di convertire la ghisa in acciaio Dalla fine dell’800 le strutture metalliche hanno larga diffusione per la

>>.

realizzazione di grattacieli.

Rispetto al c.a. l’uso dell’acciaio, come “gabbia metallica strutturale controventata”, richiede una sezione ridotta e

permette ampie luci e grandi spazi liberi : il grattacielo viene concepito come una mensola infissa nel terreno che deve

resistere all’inflessione nella direzione della spinta del vento.

Sono “METALLI” tutti gli elementi chimici caratterizzati da

- una buona conducibilità termica ed elettrica,

- duttili e malleabili,

- opachi alla luce e che si possono ossidare.

I metalli si classificano in :  METALLI PESANTI (ferro, piombo, rame)

 METALLI LEGGERI (alluminio, berillio)

LEGA METALLICA

Per “ ” s’intende la combinazione di 2 o più metalli. Le più diffuse sono :

- OTTONE - rame zinco(5-40%) – “Ottoni comuni” , “ottoni speciali”

+ (solo rame e zinco) (anche altri metalli)

- BRONZO - rame stagno(1-30%)

+

“Materiali ferrosi” o “Prodotti siderurgici” prodotti metallici ottenuti da minerali di ferro fusi in altoforno

=

I materiali ferrosi, a seconda della percentuale di carbonio contenuta, si classificano in 3 gruppi :

Ghisa

 Acciaio

 Ferro dolce



1) GHISA

È il primo prodotto metallico usato in edilizia sottoforma di colonne per grandi opere(ponti, acquedotti, ferrovie) e

coperture ad ampie luci.

E’ il primo prodotto di fusione d’altoforno con elevata percentuale di carbonio di 2-5,5% e si divide in :

ghisa bianca : se il carbonio è sottoforma di “carburo di ferro”

 (cementite), che è bianco.

ghisa grigia nera : se il carbonio è sottoforma di “grafite”, .

 o che è nera

Buona Resistenza a compressione - 35-45 Kg/mm²

Resistenza a trazione nulla - 0

Fragilità - deve essere colata in stampi

Scarsa capacità ad essere saldata (bullonatura)

Ottima conducibilità termica

Buona conducibilità elettrica

2) ACCIAO

E’ il secondo prodotto di fusione d’altoforno ma primo come metallo utilizzato per la costruzione, derivato

dalla ghisa per decarburazione con percentuale di carbonio 0,1-1,5%, e siccome il limite di

“fucinabilità” è 1,7-1,8%, si passa dall’acciaio alla ghisa

(lavorazione plastica a caldo) (che è fucinabile) (che non lo è).

Come per la ghisa, il differente contenuto di carbonio determina acciai con diverse caratteristiche tra loro

ma l’acciaio , materiale isotropo, ha sempre resistenza a compressione e a trazione uguali :

MATERIALE DENSITA’ (Kg/m3) ELASTICITA’ RESISTENZA A RESISTENZA A

COMPRESSIONE TRAZIONE

Acciaio 7.800 2.000.000 1.500 1.500

Calcestruzzo 2.400 200.000 325-525 -

Laterizio 1.800 84.000 250-525 -

Legno 600-800 84.000 78 49

F360

In edilizia l’acciaio più utilizzato è ( 36 N/mm² 360 kg/mm²) ed aggiungendo

“resistenza a trazione” =

F510

l’1,5% di manganese si ottiene (acciaio ad alta resistenza).

In base alla percentuale di carbon