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prof. ing. anna saetta
iuav venezia
PROGETTAZIONE STRUTTURALE
Giovedì 17 Aprile 2018
Ph.D. eng. Luca Pozza
Dipartimento ICAM – Università di BOLOGNA
Progettazione delle strutture in legno CRITERI DI PROGETTAZIONE E VERIFICA – ESEMPI APPLICATIVI
APPROCCIO NORMATIVO PER LA VERIFICA DI
ELEMENTI LIGNEI
APPLICAZIONE DELLE FORMULE DI VERIFICA AD UN
SOLAIO NUOVO
STRUTTURE ESISTENTI IN LEGNO - rilievo e diagnosi
SOMMARIO
STRUTTURE ESISTENTI IN LEGNO - criteri di intervento
per il miglioramento sismico
ESEMPIO DI CONSOLIDAMENTO ESTRADOSSALE DI UN
SOLAIO ESISTENTE CON LA TECNICA LEGNO-LEGNO
APPROCCIO
NORMATIVO PER
LA VERIFICA DI
ELEMENTI LIGNEI
Le caratteristiche meccaniche del legno in dimensione d’uso sono
definite mediante prove sperimentali realizzate con modalità di
applicazione del carico e in condizioni ambientali standard.
Il legno in esercizio si trova ad operare in condizioni differenti
da quelle delle prove sperimentali in quanto:
Le condizioni ambientali
sono differenti da quelle di
prova in termini di umidità
La durata del carico è
differente da quella impiegata
nell’esecuzione della prova
COMPORTAMENTO
IGROSCOPICO
COMPORTAMENTO
VISCOSO
Le normative tengono conto di tali comportamenti
attraverso due diversi coefficienti:
Kmod e Kdef
APPROCCIO NORMATIVO
LA NORMATIVA TIENE CONTO DELL’EFFETTO COMBINATO
DELL’UMIDITA’ E DELLA DURATA DEL CARICO:
1. ASSEGNANDO LE STRUTTURE LIGNEE A CLASSI DI SERVIZIO
2. ASSEGANDO LE AZIONI A CLASSI DI DURATA DEL CARICO
NELLE VERIFICHE DI RESISTENZA VIENE UTILIZZATO IL COEFFICIENTE
CORRETTIVO DELLA RESISTENZA DEL MATERIALE Kmod
NELLE VERIFICHE DI DEFORMABILITA’ VIENE UTILIZZATO IL COEFFICIENTE
CORRETTIVO DEL MODULO ELASTICO DEL MATERIALE 1/(1+Kdef)
APPROCCIO NORMATIVO
MATERIALE
CLASSE DI SERVIZIO
DURATA DEL CARICO
Kmod MATERIALE
CLASSE DI SERVIZIO Kdef
La definizione delle classi di servizio e della durata dei carichi e dei
coefficienti correttivi Kmod e Kdef è indicata dalla normativa
APPROCCIO NORMATIVO – durata del carico
APPROCCIO NORMATIVO – classi di servizio
Possono appartenere alla classe di servizio 1 gli
elementi lignei protetti contro le intemperie come
quelli posti all’interno di edifici.
Possono appartenere alla classe di servizio 2 gli
elementi lignei posti all’esterno degli edifici ma
protetti, almeno parzialmente, dalle intemperie e
dall’irraggiamento solare.
Possono appartenere alla classe di servizio 3 gli
elementi lignei posti all’esterno direttamente
esposti alle intemperie.
APPROCCIO NORMATIVO – coefficiente Kmod
Valori di K mod: tabella 4.4.IV NTC 2008
L’ influenza della
colla è rilevante per
i carichi permanenti
Non vi è differenza
tra legno massiccio
e legno lamellare
APPROCCIO NORMATIVO – coefficiente Kdef
APPROCCIO NORMATIVO – coefficiente Kdef
Prestare molta attenzione quando si mettono in opera travi non essiccate w>20%
Le verifiche di resistenza di un elemento strutturale possono essere
condotte seguendo due diverse criteri di verifica:
1. APPROCCIO ALLE TENSIONI AMMISSIBILI - TA
2. APPROCCIO AGLI STATI LIMITE - SL
L’APPROCCIO ALLE TENSIONI AMMISSIBILI APPLICA:
- dei coefficienti riduttivi alla resistenza dei materiali
- lascia invariata l’entità dei carichi di progetto
L’APPROCCIO AGLI STATI LIMITE APPLICA:
- dei coefficienti riduttivi alla resistenza dei materiali
- dei coefficienti amplificativi dei carichi di progetto
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
Resistenze ridotte
Carichi di progetto TA
Resistenze ridotte
Carichi amplificati SL
Faremo riferimento al metodo degli SL per coerenza con l’approccio
normativo sulla valutazione dell’influenza dell’umidità e della durata
del carico sulla resistenza dei materiali
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
Dato che i valori caratteristici dei materiali sono determinati in base all'assunzione che esista una
relazione lineare fra tensione e deformazione fino a rottura, la verifica della resistenza di
singoli elementi deve essere anch'essa basata sulla medesima relazione lineare.
dmax fLe verifiche di resistenza di una sezione consistono in semplici verifiche tensionali.
4.4.8 STATI LIMITE ULTIMI - 4.4.8.1 Verifiche di Resistenza:
tensione di calcolo resistenza di calcolo
dove
- gm è il coefficiente parziale di sicurezza relativo al materiale
- kmod è un coefficiente correttivo che tiene conto dell’effetto, sui parametri di resistenza, sia della durata del
carico (classe di durata del carico) sia dell’umidità della struttura (classe di servizio)
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
NTC2008
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
TRAZIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA
COMPRESSIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA
d,0,td,0,t f
dove:
t,0,d è la tensione di calcolo a trazione parallela alla fibratura calcolata sulla sezione netta;
ft,0,d è la corrispondente resistenza di calcolo, determinata tenendo conto anche delle dimensioni della
sezione trasversale mediante il coefficiente kh, come definito al § 11.7.1.1
d,0,cd,0,c f
dove:
c,0,d è la tensione di calcolo a compressione parallela alla fibratura;
fc,0,d è la corrispondente resistenza di calcolo
Nelle giunzioni di estremità si dovrà tener conto dell’eventuale azione flettente indotta dall’eccentricità dell’azione di
trazione attraverso il giunto: tali azioni secondarie potranno essere computate, in via approssimata, attraverso una
opportuna riduzione della resistenza di calcolo a trazione (in letteratura è suggerito 0.60).
Deve essere inoltre effettuata la verifica di instabilità per gli elementi compressi, come definita al §4.4.8.2.2.
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
FLESSIONE SEMPLICE
y
yd
ydmW
M,
z
zdzdm
W
M,
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
FLESSIONE
Mz
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
La resistenza a taglio per rotolamento delle fibre (rolling shear) si può assumere non
maggiore di due volte la resistenza a trazione in direzione ortogonale alla fibratura
TAGLIO
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
TRAZIONE ORTOGONALE ALLA FIBRATURA
COMPRESSIONE ORTOGONALE ALLA FIBRATURA
PER QUESTI STATI DI TENSIONE DIVENTA IMPORTANTE LO
STUDIO DEL DETTAGLIO COSTRUTTIVO
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
Gli stati di compressione perpendicolare alla
fibratura devono essere tenuti in debita
considerazione non tanto per il pericolo di collasso
strutturale ma per lo sviluppo di fenomeni di
schiacciamento che compromettono lo stato limite
di esercizio della struttura.
La capacità portante è data da due meccanismi resistenti:
1° contributo resistenza a schiacciamento delle fibre di legno
2° contributo resistenza data dagli «effetti di confinamento»
COMPRESSIONE ORTOGONALE ALLA FIBRATURA
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
COMPRESSIONE ORTOGONALE ALLA FIBRATURA – effetti del confinamento
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
COMPRESSIONE ORTOGONALE ALLA FIBRATURA – effetti del confinamento
Le fibre adiacenti all’impronta di
carico sono sollecitate localmente a
trazione e assorbono una quota
parte del carico
L’entità del confinamento è:
- Indipendente dalla lunghezza dell’impronta di carico
- Proporzionale alle dimensioni delle aree laterali all’impronta
- Influenzata dalla distanza dalle zone di applicazione del carico
Le normative considerano l’effetto del confinamento in 2 modi:
- Assumendo un fattore di riduzione del carico kc90 (coeff. di confinamento)
- Aumentando l’area di impronta Aeff (area efficacie)
NON CI SONO INDICAZIONI SPECIFICHE PERTANTO BISOGNA FAR RIFERIMENTO AD ALTRE
NORME: EC5 1.1 ; CNR DT 206
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
COMPRESSIONE ORTOGONALE ALLA FIBRATURA
CNR DT 206 (2007)
Area efficacie
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
COMPRESSIONE ORTOGONALE ALLA FIBRATURA
CNR DT 206 (2007) – calcolo della lunghezza efficacie
lef
l>400mm lef =l
l<400mm 3 casi
Presenza su entrambi i lati di
una zona scarica
parallelamente alla fibratura
pari ad almeno h/6 Presenza su un solo lato di
una zona scarica
parallelamente alla fibratura
pari ad almeno h/6
Presenza di una zona scarica
parallelamente alla fibratura
pari a lsc
SU ENTRAMBI I LATI
SU UN SOLO LATO
1
2
3
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
COMPRESSIONE ORTOGONALE ALLA FIBRATURA
SE LA VERIFICA A COMPRESSIONE ORTOGONALE
ALLE FIBRE NON RISULTA SODDISFATTA SI PUO’:
1. AUMENTARE LE DIMENSIONI DELL’APPOGGIO
2. RINFORZARE L’APPOGGIO CON:
a. VITI A TUTTO FILETTO
b. BARRE RESINATE
Il rinforzo con viti a tutto filetto è più facile e veloce da realizzare
rispetto alle barre resinate in quanto non presenta le problematiche di
esecuzione legate alla messa in opera della resina epossidica (pulizia
del foro, temperatura ecc..)
PRINCIPIO DI
FUNZIONAMENT
O ANALOGO AI
PALI DI
FONDAZIONE
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
Come calcoliamo i valori della
resistenza assiale delle viti?
- formule CNR-DT206 Rax,k
- modello di Bejtka Rki,k
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
CNR DT 206 (2007)
AREA DI ADERENZA TAU DI ADERENZA
RESISTENZA ALLO SPROFONDAMENTO DELLA VITE NEL LEGNO
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
RESISTENZA ALLO SPROFONDAMENTO DELLA VITE NEL LEGNO
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
RESISTENZA ALLO SPROFONDAMENTO DELLA VITE NEL LEGNO
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
Resistenza all’instabilità della vite: MODELLO DI BEJTKA
§ 2.1 ETA 110030 – viti Rotho Blaas
APPROCCIO NORMATIVO – metodo di verifica
ALCUNI CERTIFICATI ETA DANNO DELLE INDICAZIONI SUL
CALCOLO DELLA RESISTENZA DEGLI APPOGGI RINFORZATI CON
VITI. PER ESEMPIO ETA 110030 – viti Rotho Blaas
APPLICAZIONE
DELLE FORMULE DI
VERIFICA AD UN
SOLAIO NUOVO
Applicazione – verifica di un solaio in legno
Note generali sulle modalità di esecuzione dell’applicazione:
- In via semplificata non si è tenuto conto dei differenti coefficienti di
sicurezza da applicare ai carchi permanenti g1 e g2 ma si è
applicato un unico coefficiente amplificativo.
- Si è effettuata la verifica per la sola combinazione SLU che
considera i carichi accidentali con coefficiente riduttivo delle
resistenze Kmod relativo alle azioni di media durata. A rigore
dovrebbe essere effettuata anche la verifica considerando la
combinazione SLU con soli carichi permanenti e coefficiente
riduttivo delle resistenze Kmod relativo alle azioni permanenti.
- La verifica di deformabilità a lungo termine è stata condotta in
maniera semplificata trascurando il contributo dato dalla porzione
dei carichi accidentali che rientrano nella combinazione quasi
permanente mediante il coefficiente Y2.
Applicazione – verifica di un solaio in legno
Applicazione – verifica di un solaio in legno
Applicazione – verifica di un solaio in legno
Applicazione – verifica di un solaio in legno
Applicazione – verifica di un solaio in legno
Applicazione – verifica di un solaio in legno
Applicazione – verifica di un solaio in legno
TABELLA DI VERIFICA DEL PRODUTTORE
Applicazione – verifica di un solaio in legno
VERIFICHE EFFETTUATE:
-Tenendo già conto del peso proprio del pannello
-Considerando Kmod=0.8
-Considerando Kdef=0.6
Applicazione – verifica di un solaio in legno
È NECESSARIO UN PANNELLO IN XLAM A 3 STRATI DI SPESSORE 103mm
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
NOTE SULLE MODALITA’ DI SVOLGIMENTO DELL’ESERCITAZIONE
La presente esercitazione ha scopo didattico, le verifiche delle membrature
lignee sono state condotte in maniera semplificata senza far riferimento a:
- Approccio agli stati limite per l’amplificazione delle azioni agenti e
riduzione delle resistenze dei materiali
- Anisotropia del materiale legno e relative diverse resistenze per ogni
stato di sollecitazione come indicato dei profili di resistenza del
materiale
- Approccio normativo per tener conto degli effetti viscosi del materiale
nonché dell’influenza dell’umidità ambientale sulla resistenza del
materiale
L’obiettivo della presente esercitazione è quello di fornire il necessario
background per la definizione dei corretti schemi statici di calcolo nonché
per la determinazione delle sollecitazioni agenti sugli elementi strutturali e
relativi stati tensionali.
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – COPERTURA IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – SOLAIO IN LEGNO
NOTE SULLE MODALITA’ DI SVOLGIMENTO DELL’ESERCITAZIONE
La presente esercitazione ha scopo didattico, le verifiche delle membrature
lignee sono state condotte in maniera semplificata senza far riferimento a:
- Approccio agli stati limite per l’amplificazione delle azioni agenti e
riduzione delle resistenze dei materiali
- Anisotropia del materiale legno e relative diverse resistenze per ogni
stato di sollecitazione come indicato dei profili di resistenza del
materiale
- Approccio normativo per tener conto degli effetti viscosi del materiale
nonché dell’influenza dell’umidità ambientale sulla resistenza del
materiale
L’obiettivo della presente esercitazione è quello di fornire il necessario
background per la definizione dei corretti schemi statici di calcolo nonché
per la determinazione delle sollecitazioni agenti sugli elementi strutturali e
relativi stati tensionali.
ESEMPIO DI CALCOLO – SOLAIO IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – SOLAIO IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – SOLAIO IN LEGNO
ESEMPIO DI CALCOLO – SOLAIO IN LEGNO
prof. ing. anna saetta
iuav venezia
PROGETTAZIONE STRUTTURALE
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Giovedì 30 novembre 2017
Ph.D. eng. Luca Pozza
Dipartimento ICAM – Università di BOLOGNA
Progettazione delle strutture in legno CRITERI DI PROGETTAZIONE E VERIFICA – ESEMPI APPLICATIVI
