Cenci dal 1972 anticipa l'evoluzione delle strutture in legno HolzBaustra® E' LA PROPOSTA DI UN NUOVO TIPO DI TRAVETTO COMPOSITO PER SOLAI IN LEGNO-CEMENTO, IDEATO DA GIOVANNI E SABRINA CENCI. IL TRAVETTO HolzBaustra® VOLUTAMENTE NON E' STATO BREVETTATO E PUO' CONSIDERARSI DI STRETTA DERIVAZIONE DAL SOLAIO LUXSOL® DEL TIPO CON TRALICCIO A "V". L'ARMATURA DEI TRAVETTI HolzBaustra® E' COSTITUITA DA UN TRALICCIO TIPO BAUSTRADA O BAUSTA, ORIENTATO A "V" E SOLIDALMENTE CONNESSO CON ADESIVO XEPOX® 26 ALLA NERVATURA IN LEGNO LAMELLARE O LEGNO KVH SELECT (KONSTRUKTIONSVOLLHOLZ). QUI DI SEGUITO SONO RIPORTATI DUE ESEMPI DI CALCOLO DI SOLAIO HolzBaustra® AD USO DEI PROFESSIONISTI EDILI, DEI COSTRUTTORI E DEI PRODUTTORI DI CARPENTERIA IN LEGNO. SOLAI HolzBaustraâ IN LEGNO-CEMENTO Come progettarli, calcolarli e costruirli di Giovanni Cenci, strutturistica del legno esempi di calcolo Negli ultimi vent'anni sono stati proposti molti sistemi per la costruzione di solai misti in legno e calcestruzzo, che abitualmente chiamiamo in legno-cemento. Molte soluzioni, a partire dal sistema Turrini-Piazza e dal sistema Llear, hanno basi scientifiche e sono affidabili. Ve ne sono altri che appaiono frutto di fervide immaginazioni e, pur essendo utilizzati, sono privi di sufficienti convalide. Per i solai compositi è ragionevole diffidare di presentazioni unicamente descrittive, non supportate da esempi numerici (calcoli statici). Stante il grande interesse riscontrabile nell'area del legno da costruzione, è auspicabile che avvenga una sempre maggior diffusione degli esempi di calcolo, così da rafforzare le conoscenze da parte dei tecnici progettisti e dei consulenti di imprese e carpenterie. E' opportuno ribadire alcuni concetti essenziali, che stanno alla base della funzionalità dei solai in legno-cemento. Trattasi di indirizzi generali, che rispettano appieno la scienza delle costruzioni e del buon costruire. I sistemi misti legno-cemento, ma anche i sistemi compositi legno-legno, sono da ritenersi a norma se sono previste le condizioni di esercizio imposte dalle normative e sono ottemperate le regole della statica e della scienza delle costruzioni, senza mai travalicare i limiti prestazionali ammessi per ciascuno dei materiali che concorrono alla realizzazione strutturale. Se ciò viene rispettato e risultano adottati ampi margini di sicurezza, l'inventiva e la riformulazione ingegneristica possono senz'altro meritare attenzione ed essere attuate, beninteso con diretta responsabilità del tecnico abilitato a sovrintendere i lavori. Lo stesso criterio è valido per qualsiasi altro elemento costruttivo misto. Legno Il travetto in legno deve corrispondere alla classificazione strutturale, non inferiore a quella prevista nel calcolo. Ossia, è necessario osservare la rispondenza del materiale ai valori attribuiti al modulo di elasticità longitudinale ed alle diverse sollecitazioni ammissibili. Ciò vale per qualsiasi elemento ligneo impiegabile: legno massiccio di conifera delle classi III, II, I; legno KVH select, legno bilama, legno lamellare BS 11, 14, 16. Altri eventuali specie legnose e loro classificazioni. Calcestruzzo Il calcestruzzo dovrà avere una resistenza caratteristica adeguata con Rck mai inferiore a daN/cm2 250, preferibilmente Rck 300. E' opportuno ricordare che l'aumento sconsiderato di acqua durante l'impasto è un fattore che diminuisce la qualità del calcestruzzo. Per migliorare la lavorabilità dell'impasto è opportuno ricorrere all'impiego di additivi fluidificanti. Mezzi di connessione Nella costruzione dei solai misti in legno-cemento sono da ritenersi fondamentali i mezzi di connessione tra il legno ed il calcestruzzo. I mezzi di connessione metallici possono essere realizzati in diverso modo e ritenuti nel legno per infissione a secco o, preferibilmente, mediante adesivi epossidici. La connessione tra gli elementi strutturali costituenti la sezione mista ha lo scopo di far lavorare a flessione l'intera sezione come un "corpo unico", con notevole incremento del momento d'inerzia e quindi delle caratteristiche prestazionali. Per connettere le varie parti della sezione composita e renderle solidali al fine di farle lavorare assieme, è necessario garantire il trasferimento delle forze di scorrimento dovute al taglio. Per tale scopo si utilizzano elementi metallici che fanno da "ponte", ossia trasferiscono le forze tra le parti che interfacciandosi costituiscono la sezione composita. Quindi, i mezzi di connessione sono essenziali per assicurare la staticità del solaio. Senza il loro impiego l'elemento composito disporrà solo di modestissime risorse prestazionali, certamente inadeguate nel soddisfare le richieste normate di carichi e sovraccarichi utili. Nel 1998, in un ottimo lavoro di ricerca comparativa sui solai in legno-cemento, i professori Piazza e Ballerini dell'Università di Trento, hanno evidenziato il miglior comportamento dei solai con connessioni incollate, sia in termini di carico a rottura che di incremento di rigidezza flessionale. Adesivo epossidico Gli adesivi da utilizzarsi devono essere costituiti da resine epossiamminiche di tipo termoindurente, che una volta polimerizzate diventano chimicamente inerti. Ciò sta a significare che la loro struttura molecolare non è più modificabile. Di conseguenza la resistenza caratteristica rimane immutata. A questo tipo appartengono gli adesivi della linea Xepox, appositamente studiati per strutture in legno e per le connessioni legno-cemento e legno-acciaio. Le resine epossidiche utilizzate sono formulate per garantire ottime caratteristiche di colabilità, adesività e bagnabilità del legno e dell'acciaio, sono insensibili alle variazioni di umidità e, in caso di incedio, sono protette dallo stesso legno. Essendo l'elemento in legno quello che presenta le caratteristiche più deboli, la durata delle connessioni, correttamente dimensionate, non può ritenersi inferiore alla durata dell'elemento ligneo. Le giunzioni sono ottenute mediante percolazione nel legno dell'adesivo, che aderisce perfettamente alle superfici degli intagli e contestualmente inviluppa ed affranca gli elementi metallici di connessione inseriti internamente. Operativamente le caratteristiche principali delle resine epossiamminiche sono: - mancanza di tossicità; - facilità di applicazione; - alta resistenza; - immodificabilità della loro struttura molecolare e massima affidabilità nel tempo; - protezione degli inserti metallici dagli agenti aggressivi (es. salsedine, cloro, piogge acide, ecc.); - protezione dei giunti a scomparsa assicurata dallo stesso legno della struttura, adeguatamente dimensionato per il tempo di resistenza richiesto alla penetrazione della carbonizzazione. Calcolo E' fondamentale che i produttori di tecnologia sui solai ed i costruttori di solai forniscano ai progettisti informazioni sul calcolo statico. Soprattutto i tecnici devono essere in possesso delle informazioni basilari sui sistemi, affinché ciascuno di essi sia in grado di controllare l'idoneità delle tecniche proposte dal mercato e possa responsabilmente intervenire nelle scelte, evitando soluzioni poco affidabili. Sistemi di calcolo eccessivamente macchinosi non servono granché, perché qualora risultasse difficoltoso il loro utilizzo, indurrebbe a "praticonerie" sostitutive, ossia all'improvvisazione. Molto meglio che gli operatori diano la migliore disponibilità, fornendo esempi di pratica verifica statica, sostanzialmente corretti ed affidabili, alla portata dei tecnici operativi. Questo metodo sarà ancor più proficuo se, in aggiunta alle modalità di articolazione del calcolo e della verifica, saranno fornite concrete indicazioni esecutive. Il sistema HolzBaustraâ, costituisce una valida soluzione per la costruzione di solai in legno-cemento e prevede l'impiego di tralicci metallici tipo Bausta o Baustrada, già comunemente utilizzati per la costruzione di solai tipo predalles o in latero-cemento. Il solaio HolzBaustraâ non è stato volutamente brevettato, per rendere questa tecnologia disponibile a chicchessia e per contrastare quelle soluzioni staticamente meno affidabili, recentemente proposte con disinvoltura sul mercato delle costruzioni. Nel solaio HolzBaustraâ, la posizione a "V" del traliccio é la più confacente dal punto di vista della economicità e dell'affidabilità strutturale. E' pure evidente che con questa soluzione si eviti il ricorrere all'allargamento del travetto, indispensabile per il traliccio nella posizione ad "A". UNA RICERCA COMPARATIVA SUI SOLAI IN LEGNO-CEMENTO DEL DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA MECCANICA E STRUTTURALE DELL'UNIVERSITA' DI TRENTO Al III Workshop Italiano sulle Costruzioni Composte, Ancona 29-30 ottobre 1998, i professori ing. Maurizio Piazza e ing. Marco Ballerini del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Strutturale, Facoltà di Ingegneria dell'Università di Trento, presentarono uno studio su "Solai lignei composti: confronti sperimentali tra diverse tipologie di connessione". Ancora una volta furono dimostrati i grandi vantaggi, in genere, dei solai composti in legno-calcestruzzo, purché dotati di efficaci sistemi di connessione. In particolare, rispetto ai solai tradizionali fatti di solo travetti ed impalcato in legno, fu evidenziato: 1) quelli in legno-cemento assumono non trascurabili incrementi di resistenza e di rigidezza; 2) la soletta contribuisce ad una più efficace ripartizione dei carichi; 3) la soletta viene a costituire un efficace collegamento orizzontale tra i diversi elementi portanti verticali dell'organismo edilizio. Inoltre, tali solai composti presentano un ottimo compromesso tra esigenze funzionali riferite all'isolamento acustico, al controllo delle vibrazioni, alla prestazione statica ed alla resistenza al fuoco. Quel lavoro di ricerca dei professori Piazza e Ballerini mise inoltre a confronto diverse tipologie: gruppo "A" quattro tipi di solai i cui elementi di connesione in acciaio erano fissati alle travi con adesivo epossidico equivalente alla XEPOX 26 e, gruppo "B", altri quattro tipi di solaio con "connessioni a secco", due dei quali mediante viti. Fu scritto nelle Conclusioni:" La sperimentazione fino ad ora svolta ha consentito di evidenziare un migliore comportamento dei solai con connessioni incollate sia in termini di carico massimo a rottura che di incremento di rigidezza flessionale. Le prove con cicli di carico hanno consentito inoltre il minor accumulo di deformazioni residue dei solai con tali tipi di connessione." Formuliamo due esempi di calcolo di solai Holzbaustra in legno-cemento: Solaio mt. 4,50 con traliccio Baustrada 6/8/6 HD ; 2. Solaio mt. 6,00 con traliccio Baustrada 8/10/6 HD . CALCOLO ESEMPLIFICATO DI UN SOLAIO HOLZBAUSTRA® m 4,50 CALCOLO ESEMPLIFICATO DI UN SOLAIO HOLZBAUSTRA® m 6,00 Composizione ed analisi dei carichi per un solaio HolzBaustra® Travetti lamellare BS 11 sez. cm 10/12 (daN/m3 500) = daN/m2 12 Tavolato M/F spessore mm 20 (daN/m3 600) = daN/m2 12 Isolante polistirene spessore cm 5 (daN/m3 36) = daN/m2 2 Nervature cls Rck 300, sez. cm2 63 (daN/m3 2400) = daN/m2 23 Massetto cls Rck 300 (1), spess. cm 5 (daN/m3 2400) = daN/m2 120 Proprietà della sezione composita di un solaio HolzBaustra® Prestazione attribuibile alla sezione composta di un solaio HolzBaustra® Meccanismo di resistenza a taglio delle connessioni tra le sezioni di un solaio HolzBaustra® Verifiche allo scorrimento di un solaio HolzBaustra®

 

Esempi di calcolo

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