Le verifiche dei collegamenti Acciaio-Legno con barre incollate

Come verificare una unione acciaio-legno realizzata con barre incollate. Le Modalità di verifica previste dal documento CNR DT 206–R1 / 2018 – Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo delle Strutture di Legno”

Secondo il documento CNR DT 206–R1 / 2018 si definiscono collegamenti con elementi di acciaio incollati quelli realizzati utilizzando elementi metallici, quali barre o piastre, inseriti in apposite sedi ricavate negli elementi di legno da unire, e solidarizzati ad essi mediante adesivi strutturali.

Tali unioni devono essere limitate a strutture da utilizzare in classe di servizio 1 e 2. E' importante che al momento dell’incollaggio l’umidità del legno non deve essere superiore al 15% e comunque non superiore, rispetto al valore minimo previsto in esercizio, del 3% per barre incollate perpendicolarmente alle fibre e per piastre incollate e del 6 % per barre incollate parallelamente alle fibre del legno. 

Resistenza di collegamenti con barre incollate

Il calcolo della resistenza assiale e laterale di unione Acciaio-Legno con barre incollate viene di seguito esplicitato in conformità alla CNR DT 206–R1 / 2018 – “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo delle Strutture di Legno”. Le indicazioni fornite nel documento valgono per collegamenti di elementi in legno massiccio e per elementi realizzati con prodotti a base di legno (legno lamellare incollato, legno bi-lama o tri-lama,legno microlamellare, pannelli X-lam) con barre filettate (o nervate) incollate aventi diametro nominale d compreso tra 6 mm e 30 mm. Al momento dell’incollaggio delle barre di acciaio, l’umidità del legno può risultare al massimo pari al 15%.

Collegamenti con barre soggette a sollecitazione parallela al proprio asse

Il valore caratteristico della capacità portante del collegamento con barre di acciaio incollate in direzione parallela alla fibratura si determina tramite la relazione:

unione-legno-acciaio-capacita-portante-formula.JPG

Dove:

  • deq diametro equivalente, da assumere pari al minore fra il diametro del foro e d
  • d diametro nominale della barra di acciaio
  • Aeff area efficace di rottura del legno.
  • lad lunghezza di ancoraggio della barra di acciaio, tale lunghezza, affinché la portanza del collegamento sia garantita, deve essere maggiore del suo valore minimo che, in funzione del diametro, è pari a:
    unione-legno-acciaio-lunghezza-ancoraggio-formula.JPG
  • fv,k,α = fv,k, (1,5 sin α2 cos α2) valore caratteristico della resistenza con un angolo α rispetto alla direzione della fibratura funzione di fv,k, resistenza a scorrimento in direzione della fibratura a sua funzione di lad
  • ft,0,d  tensione caratteristica di trazione in direzione parallela alla fibratura del legno;

Il numero nef di barre incollate che partecipano alla resistenza giunto viene calcolato in funzione di  , numero di barre effettive, con la seguente formula:

nef = n 0,9

Unioni con barre soggette a sollecitazione ortogonale al proprio asse

Evidenze sperimentali hanno mostrato che se una connessione acciaio-legno viene caricata con un’azione di taglio la risposta in termini di capacità portante è fortemente correlata con lo spessore delle piastre di acciaio che costituisco la connessione.
Da questo forte legame nasce la necessità di classificare le unioni come segue e di differenziare le modalità di calcolo della capacità portate a seconda della casistica di riferimento.

 

unione-legno-acciaio-piastra-formula.JPG

Il comportamento delle piastre di spessore intermedio tende a quello delle piastre sottili man mano che lo spessore si riduce, dell’altro canto, se lo spessore aumenta, si avvicina al comportamento delle piastre spesse. Il valore Capacità Caratteristica viene, dunque, ricavato per interpolazione.

Il calcolo del momento per un’unione con barre incollate segue modalità uguali al medesimo calcolo per un’unione con bulloni. Le modalità sono, comunque, esplicitate nel seguito:

M y,Rk  = 0.3 fuvk kd2,6

  • y,Rk  valore caratteristico del momento di snervamento;
  • fuvk   resistenza caratteristica a trazione;
  • d   diametro della vite.

Viene, inoltre, adottato il seguente valore per la resistenza caratteristica a rifollamento del legno e del LVL, per un angolo α rispetto alla direzione della fibratura: 

unione-legno-acciaio-resistenza-caratteristica-formula.JPGDove:

unione-legno-acciaio-resistenza-caratteristica.JPG

Per una fila di n viti parallela alla direzione della fibratura, la capacità portante parallela alla fibratura viene calcolata utilizzando il numero efficace di bulloni nef dove:

formula-numero-bulloni.JPG

  • α1 spaziatura fra viti in direzione della fibratura;
  • diametro della vite;
  • n numero di viti nella fila.

Per carichi ortogonali alla fibratura, il numero efficace di mezzi di unione viene assunto pari a:

neff = n

Per angoli 0° < α < 90° fra direzione del carico e direzione della fibratura, neff viene determinato per interpolazione. 

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