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1PROGETTARE LE STRUTTURE IN LEGNOPROGETTARE LE STRUTTURE IN LEGNO
Giovanni MetelliUniversit degli Studi di Brescia
gmetelli@ing.unibs.it
a.a. 2011-12
21. LEGNO: Caratteristiche fisiche e meccaniche del materialemateriale
2. Legno e materiali a base di legno
3 Il legno nelle strutture e tipologie strutturali3. Il legno nelle strutture e tipologie strutturali
4. Inquadramento Normativo
5. Norme tecniche
1. Verifiche agli stati limite ultimi
2. Verifiche agli stati limite di esercizio
3. Collegamenti
6. Sistemi strutturali
7 Travi composte legno-clsSOMMARIOSOMMARIO
7. Travi composte legno-cls
3vvBIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIAGiovanni Metelli Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
[1] Piazza M., Tomasi R., Modena R. Strutture in legno. Biblioteca tecnica HOEPLI. Milano.2006. Questo testo contiene una ricca bibliografia ragionata.
[2] Gattesco N., Collegamenti. Presentazione del documento CNR-DT 206/2007 Brescia, 30[ ] gmaggio 2008.
[3] AA.VV. Wood handbook.Wood as an engineering material, Madison WI, U.S.A.Departmentof agriculture, Forest service, Forest Product Laboratory. (disponibile online).
[4] Ceccotti A., Follesa M., Lauriola M.P. Le strutture di legno in zona sismica. CLUT. Torino.2007.
[5] Fragiacomo M. Appunti del Seminario sul tema Evoluzione delle tecniche costruttivenellingegneria del legno Universit degli Studi di Sassarinell ingegneria del legno Universit degli Studi di Sassari.
[6] Gubana A., Collegamenti incollati. Presentazione del documento CNR-DT 206/2007 Brescia,30 maggio 2008.
[7] D.M. 14.1.2008. Norme tecniche per le costruzioni.[ ] p[8] C.M. n 617 del 2 febbraio 2009: Istruzioni per lapplicazione delle Nuove norme tecniche
per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio 2008[9] CNR-DT 206/2007. Istruzioni per la Progettazione, lEsecuzione ed il Controllo di Strutture di
LLegno .
41 LEGNO: caratteristiche fisiche e1 LEGNO: caratteristiche fisiche e1. LEGNO: caratteristiche fisiche e 1. LEGNO: caratteristiche fisiche e meccaniche del materialemeccaniche del materiale
5LEGNOLEGNOGiovanni Metelli Progettare le strutture in legno Norme Tecniche 2008
Le prestazioni meccaniche del legno sono intimamente connesse allorigine naturale d l t i ldel materiale
La fibra legnosa pu essere assimilata ad un composito con MATRICE (lignina) incui sono disposti gli ELEMENTI FIBROSI ad alta resistenza meccanicacui sono disposti gli ELEMENTI FIBROSI ad alta resistenza meccanica(microfobrille) disposti parallelamente allasse delle fibre.
6LEGNOLEGNOSTRUTTURA INTERNA
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
STRUTTURA INTERNA
Ref. [1]Ref. [1]
7STRUTTURA INTERNA
LEGNOLEGNOGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008STRUTTURA INTERNA
Conifere LatifoglieV i fib
TracheidiVasi e fibre
Ref. [1]
8CONIFERE E LATIFOGLIE
LEGNOLEGNOGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008CONIFERE E LATIFOGLIE
Legno di conifera (pino) Legno di latifoglia (quercia)
Propriet del materiale in funzione degli anelli di accrescimento:
Ref. [3]
Propriet del materiale in funzione degli anelli di accrescimento: Conifera: anello ampio + legno primaverile materiale cedevoleLatifoglia: anello ampio + legno tardivo materiale + resistente
9LEGNOLEGNOCONIFERE E LATIFOGLIE
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
CONIFERE E LATIFOGLIE
Legno primaverile
Legno autunnale
Conifera: pino marittimo Latifoglia: rovere
Individuazione specie: colore, sezione e fianchi del segato con valutazione della conformazione degli anelli di accrescimento.
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LEGNOLEGNOMATERIALE CON DIFETTI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
- Nodi (rami rimasti inclusi)
- Cipollature (fessure anulari)
MATERIALE CON DIFETTI
- Deviazione fibrature (spiralate o torte a causa del vento)
- Fessure da ritiro (per riduzione di umidit)(p )
- Tasche di resina (cavit schiacciate tra due anelli)
Ref. [2]
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LEGNOLEGNOMATERIALE CON DIFETTI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
- Nodi (rami rimasti inclusi)
- Cipollature (fessure anulari)
MATERIALE CON DIFETTI
- Deviazione fibrature (spiralate o torte a causa del vento)
- Fessure da ritiro (per riduzione di umidit)(p )
- Tasche di resina (cavit schiacciate tra due anelli)
Ref. [2] Ref. [5]
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LEGNOLEGNOMATERIALE CON DIFETTI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
- Nodi (rami rimasti inclusi)
- Cipollature (fessure anulari)
MATERIALE CON DIFETTI
- Deviazione fibrature (spiralate o torte a causa del vento)
- Fessure da ritiro (per riduzione di umidit)(p )
- Tasche di resina (cavit schiacciate tra due anelli)
Ref. [2]
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LEGNOLEGNOMATERIALE CON DIFETTI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
- Nodi (rami rimasti inclusi)
- Cipollature (fessure anulari)
MATERIALE CON DIFETTI
- Deviazione fibrature (spiralate o torte a causa del vento)
- Fessure da ritiro (per riduzione di umidit)(p )
- Tasche di resina (cavit schiacciate tra due anelli)
Ref. [2]
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LEGNOLEGNOCLASSIFICAZIONE
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
CLASSIFICAZIONE
Classificazione a vista (UNI EN 518) Ref. [3]( )- dimensione e distribuzione nodi, cipollature, smussi e deformazioni- densit, spessore degli anelli, inclinazione fibraturaClassificazione a macchina (UNI EN 519)- massa volumica- modulo di elasticit- ispezione a vista supplementare
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LEGNOLEGNOCLASSIFICAZIONE
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
CLASSIFICAZIONE
Eseguendo prove su numerosi campioni di legno della stessa specie e provenienza si ottiene grande dispersione dei risultati. allora fondamentale selezionare gli elementi migliori da quelli peggiori. In particolare si possono
differenziare i campioni: peggiori (a), intermedi (b), migliori (c).
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Per gli impieghi strutturali il legno offre:
PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008Per gli impieghi strutturali il legno offre:
+ Ottimo rapporto Resistenza/Peso specifico
+ Strutture leggere = buone prestazioni in zona sismicagg p
+ Buona resistenza al fuoco
+/- Resistenza funzione della durata del carico
Si devono tuttavia considerare:
- Variabilit delle resistenze anche per la stessa specie legnosa
- Materiale ortotropo: propriet meccaniche funzione dellorientazione delle fibre
- Materiale igroscopico: risente di MC e T UR- Materiale igroscopico: risente di MC e T, UR- Materiale fortemente viscoso: deformazione prodotta dai carichi
permanenti cresce nel tempo
- Durabile solo se ben protetto
- Difficoltosa realizzazione delle giunzioni
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Ottimo rapporto Resistenza (R )/Massa volumica ( )PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Ottimo rapporto Resistenza (Rw)/Massa volumica (w)Strutture leggere = Buone prestazioni in zona sismica
Legno di conifera vs calcestruzzo:
w = 500 kg/mc (1/5 cls )resistenze paragonabili (il legno offre resistenza anche a trazione)
Rw / w 5 (Rcls / cls) Rs / s
A parit di luci, carichi e schema statico: le sezioni di legno di hanno dimensioni paragonabili a quelle delle strutture in c a ed una massadimensioni paragonabili a quelle delle strutture in c.a., ed una massa totale paragonabile a quella della corrispondente struttura in acciaio.
Modulo elastico Ew = 800013000MPa = 1/3 Ecls
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Buona resistenza al fuoco: il legno un materiale combustibile; tuttavia
PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALE
le strutture di legno possiedono resistenza e risultano meno vulnerabili alfuoco rispetto alle quelle di acciaio o di calcestruzzo armato.
Ref. [5]
- Il legno brucia lentamente, la carbonizzazione procede dallesterno versolinterno della sezione.
- Il legno non carbonizzato efficiente dal punto di vista meccanico anchese la sua temperatura aumentata;
- la perdita di efficienza di una struttura di legno avviene per riduzionela perdita di efficienza di una struttura di legno avviene per riduzionedella sezione e non per decadimento delle caratteristiche meccaniche.
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Buona resistenza al fuoco: il legno un materiale combustibile; tuttavia
PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
le strutture di legno possiedono resistenza e risultano meno vulnerabili alfuoco rispetto alle quelle di acciaio o di calcestruzzo armato.
Legno di conifera esposto al fuoco su tre lati: la porzione centraleporzione centrale ancora integra
Ref. [5]
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RESISTENZA FUNZIONE DELLA DURATA DEL CARICO
PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008RESISTENZA FUNZIONE DELLA DURATA DEL CARICO
+ resistenza funzione della durata del carico
+ migliori prestazioni per carichi dinamici
- meno performante per carichi statici di lunga durata
La resistenza del materiale varia al variare in funzione
d ll d t d ldella durata del carico:
se ne tiene conto considerando la
CLASSE diDURATA DEL
CARICOCARICO
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MATERIALE ORTOTROPO
PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008MATERIALE ORTOTROPO
Propriet meccaniche funzione dellorientazione delle fibre
Direzioni principali rispetto allorientazione delle fibre:p p p
- parallela alle fibre // - longitudinale (L)
- ortogonale alle fibre - radiale (R )- tangenziale (T o C)
Ref [3]Ref. [3]
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PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEMATERIALE ORTOTROPO
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Modello cannucce affiancate:
MATERIALE ORTOTROPO
fibre- Le resistenze in direzione alle
fibre sono molto pi basse di quelle in direzione //
Compressione // e quelle in direzione //.
- Le verifiche devono essere svolte separatamente per le tensioni agenti nelle due direzioni
T i // ll fib
agenti nelle due direzioni ortogonali principali.
- Occorre comunque tener conto dellinclinazione delle tensioniTrazione // e alle fibre dell inclinazione delle tensioni rispetto alla direzione delle fibre.
- Le tensioni di trazione alla fibre sono da evitare. Qualora non si
Taglio
Qpossano evitare, vanno considerate con attenzione e mantenute a valori molto bassi (ex: travi curve a doppia
Ref. [2]
(ex: travi curve, a doppia rastremazione, fori, intagli agli appoggi).
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PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEMATERIALE ORTOTROPO
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Legno NETTO (piccole dimensioni, scevre da difettosit) di conifera:
MATERIALE ORTOTROPO
Eff ttEffetto SCALA
( ) i t t i //(a) resistenza a trazione // e (b) a compressione // alle fibre;
(c) resistenza a trazione e (d) a compressione alle fibre.( ) p
Ref. [1]
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PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEINFLUENZA DELLE DIMENSIONI DEGLI ELEMENTI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Legno per OPERE STRUTTURALI (incremento dimensioni) perdita di duttilit e resistenza.
INFLUENZA DELLE DIMENSIONI DEGLI ELEMENTI
Ref. [1]
Ref. [5]
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PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEINFLUENZA DELLE DIMENSIONI DEGLI ELEMENTI
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
INFLUENZA DELLE DIMENSIONI DEGLI ELEMENTI
Ref. [1]
Legno massiccio: caratteristiche meccaniche in funzione delle dimensioni dellelemento strutturale.
Resistenza a trazione e compressione apparente e duttilit penalizzate per laResistenza a trazione e compressione apparente e duttilit penalizzate per la presenza dei nodi e difetti in generale.
La NT2008 fa riferimento a un legame costitutivo elastico lineare fino a rottura.
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MATERIALE IGROSCOPICO
PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008MATERIALE IGROSCOPICO- Il materiale risente delle variazioni igrotermiche stagionali
6% (ANIDRO) < MC < 101214< 22% (VERDE)6% (ANIDRO) < MC < 101214< 22% (VERDE)condizioni standard:
T=20C, UR=65% MC=12%
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MATERIALE IGROSCOPICO
PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008MATERIALE IGROSCOPICO
- Variazioni dacqua si traducono nella formazione di fenditure:
L= 0.10.4% = 3 06 0%
NB: Le dilatazioni termiche sono poco rilevanti se
f t t lR= 3.06.0%T= 6.010.0%
confrontate con le variazioni dimensionali indotte da variazioni di MC.
Materiale stagionatoMateriale NON stagionato
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PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEMATERIALE IGROSCOPICO
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
MATERIALE IGROSCOPICO
Ref [3] = 0 10 4%L= 0.10.4%R= 3.06.0% = 6 010 0%T= 6.010.0%
Poich la contrazione tangenziale T maggiore di quella radiale R, la distorsione
subita dallelemento strutturale sar differente i f i d l t di li
Ref. [5]
in funzione del punto di prelievo
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MATERIALE IGROSCOPICO
PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008MATERIALE IGROSCOPICO
Resistenza funzione del contenuto dacqua (oltre che dellorientazione delle fibre e della durata del carico)
R f [1]Ref. [1]
Ref. [3]
La resistenza del materiale varia al variare del contenuto dacqua (MC):
)MC()MC(VV
se ne tiene conto considerando la CLASSE di SERVIZIO)MC(EE
)MC( uu
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VISCOSIT
PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008VISCOSIT
Deformazione prodotta a lungo termine dai carichi permanenti.
NB: Il legno non ha i ttmemoria: soggetto a significative variazioni del contenuto dacqua, la deformazione riparte pcome su materiale vergine.
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VISCOSIT
PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008VISCOSIT
Se il legno sollecitato a tensioni inferiori alla met dei limiti consentiti da normativa, il problema della viscosit meno rilevante.
Ref. [3]
se g il legno risente poco della viscosit
[ ]
se g grandi deformazioni viscose: possibili danni a divisori e pavimenti fragili.
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VISCOSIT
PROPRIETA DEL MATERIALEPROPRIETA DEL MATERIALEGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008VISCOSIT
Se il legno sollecitato a tensioni inferiori alla met dei limiti consentiti da normativa, il problema della viscosit meno rilevante.
Per contenere la deformazione viscosa consigliabile limitare gli
sforzi in esercizio prodottisforzi in esercizio prodotti dai carichi permanenti. Il concetto, ripreso dalle
Regles francesi, NON viene
Ref. [3]
g ,considerato dalle NT2008!
La massima sollecitazione in NB P bl d ll i i d ll i i
se g il legno risente poco della viscosit
[ ]esercizio pu essere scelta
in funzione della destinazione duso e del sito
( Il i d i
NB. Problema della viscosit delle connessioni che vedono la concentrazione degli sforzi!
se g grandi deformazioni viscose: possibili danni a divisori e pavimenti fragili.
(ex. Il carico da neve in montagna carico
permanente)
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Giovanni Metelli - Progettare le strutture in legno Norme Tecniche 2008.
2 LEGNO t i li b di l2 LEGNO t i li b di l2. LEGNO e materiali a base di legno2. LEGNO e materiali a base di legno
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LEGNO e materiali a base di legnoLEGNO e materiali a base di legnoGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
LEGNO MASSICCIO
Ref [5]
Ref [1]
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LEGNO e materiali a base di legnoLEGNO e materiali a base di legnoGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Elementi costituiti da segati sovrapposti o affiancati (spessore in
LEGNO LAMELLARE
g pp ( pgenere
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LEGNO e materiali a base di legnoLEGNO e materiali a base di legnoGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Realizzazione di elementi a sezione
LEGNO LAMELLARE
Realizzazione di elementi a sezione variabile e/o curvi
Giunti a dita
Ref. [6]
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LEGNO e materiali a base di legnoLEGNO e materiali a base di legnoGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
CROSS LAMINATED PANELS (XLAM)Sono unestensione bidimensionale delle travi in legno lamellare. I pannelli sono ottenutisovrapponendo incrociati e incollando diversi strati di assi di legno, in genere abete rosso. Ladisposizione incrociata delle lamelle longitudinali e trasversali permette di ridurre a valoritrascurabili i fenomeni di rigonfiamento e ritiro del pannello, aumentandone notevolmente laresistenza statica e la stabilit dimensionale.
Si possono raggiungere dimensioni notevoli: 3m x 16m con spessori di 250mmSi possono raggiungere dimensioni notevoli: 3m x 16m con spessori di 250mm
Diversamente dalle travi in legnoDiversamente dalle travi in legnolamellare, le tavole sovrappostesono disposte perpendicolarmenteuna allaltra. Le tavole possonoessere incollate o giuntate conesse e co a e o g u a e coconnettori metallici.
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CROSS LAMINATED PANELS (XLAM)
LEGNO e materiali a base di legnoLEGNO e materiali a base di legnoGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008CROSS LAMINATED PANELS (XLAM)
Prova sperimentale susperimentale su XLAM chiodati
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LEGNO e materiali a base di legnoLEGNO e materiali a base di legnoGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
MICROLAMELLARE O LAMINATED VENEER LUMBER (LVL)
Sono ottenuti incollando fogli di legno di spessore compreso tra 2 e 4mm ottenutig g p pmediante una sfogliatrice da tronchi ammorbiditi a vapore.
Si possono ottenere elementi strutturali con buone propriet perch i difetti sono piccoli esparsi in tutto il volume. I difetti sono cos un problema meno critico rispetto al legnomassicciomassiccio.
Ref. [6]
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LEGNO e materiali a base di legnoLEGNO e materiali a base di legnoGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
PLYWOOD (Legno compensato)
Simile a LVL, ma i fogli sovrapposti vengono disposti in maniera che landamento delle fibre diognuno sia perpendicolare a quello del successivo. Nella disposizione incrociata, il limitatoognuno sia perpendicolare a quello del successivo. Nella disposizione incrociata, il limitatorigonfiamento longitudinale di un foglio impedisce il rigonfiamento nel piano trasversale dei fogliadiacenti (da cui lespressione compensato). Le caratteristiche del pannello dipendono dallaspecie legnosa, ma anche dallo spessore e dal numero di fogli. A differenza del LVL, Il Plywoodpresenta caratteristiche meccaniche nel piano confrontabili nelle due direzioni. Epresenta caratteristiche meccaniche nel piano confrontabili nelle due direzioni. Eprincipalmente usato per elementi piani, come impalcati e pareti portanti.
Ref. [6]
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LEGNO e materiali a base di legnoLEGNO e materiali a base di legnoGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
PANNELLI DI FIBRE o PARTICELLE
MDF OSBMedium Density Fibreboard
(elementi non strutturali)
OSBOriented Strand Board
Costituiti da particelle/scaglie lunghe nelladirezione della fibratura da 100 a 150mm larghe
Il legno viene disaggregato in fibre oparticelle di piccole dimensioni
direzione della fibratura, da 100 a 150mm, largheda 6 a 50mm e spesse 0.38 a 0.7mm
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3. IL LEGNO NELLE STRUTTURE E 3. IL LEGNO NELLE STRUTTURE E TIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALI
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IL LEGNO NELLE STRUTTUREIL LEGNO NELLE STRUTTUREGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
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IL LEGNO NELLE STRUTTUREIL LEGNO NELLE STRUTTUREGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
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IL LEGNO NELLE STRUTTUREIL LEGNO NELLE STRUTTUREGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Chiesa di San Lorenzo (Clibbio) Particolare dei nodi delle capriate.
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IL LEGNO NELLE STRUTTUREIL LEGNO NELLE STRUTTUREGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
nodo tra puntoni e monaco particolare dellappoggio
nodo tra saettoni e monaco nodo tra saettoni e puntoni
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IL LEGNO NELLE STRUTTUREIL LEGNO NELLE STRUTTUREGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Destinazioni dusoAbitazioni
C t i i liCentri commerciali
Industrie e capannoni
Edifici religiosi
Cantine vinicole
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IL LEGNO NELLE STRUTTUREIL LEGNO NELLE STRUTTUREGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Destinazioni dusoScuole
Impianti sportivi
Ponti e passerellePonti e passerelle
Tribune
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IL LEGNO NELLE STRUTTUREIL LEGNO NELLE STRUTTUREGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Travi di grande luceTravi di grande luce
Travi curve,
Travi reticolari e lenticolari
pilastri, archi,
impalcati, pannelli portanti
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Strutture a portale: 1 pianoTIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Strutture a portale: 1 piano Serie di TELAI PRINCIPALI in legno lamellare o LVL collegati da travilongitudinali. Gli elementi costituenti il portale e i giunti sono soggetti amomento flettente e tagliomomento flettente e taglio
Ref. [6]
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Strutture a portale: 1 pianoTIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Principali tipologie di portali
Strutture a portale: 1 piano
con giunto metallico con giunto a raggieracon giunto metallico g gg
con giunto a pettine rastremato curvo
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Strutture a portale: 1 pianoTIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Strutture a portale: 1 piano Ref. [6]
con giunto metallico
con giunto a raggiera
con giunto a pettine rastremato curvo
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Strutture ad arcoTIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Strutture ad arco
Elementi prevalentemente i
Ref. [6]
compressi
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Grandi copertureTIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Grandi copertureGrandi coperture realizzate con travi reticolari, archi, su elementi di
sostegno verticale in c.a.
Ref. [5]
55
Edifici residenziali a uno due piani
TIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Edifici residenziali a uno-due piani
In Canada e Nuova Zelanda il 90% degli edifici residenziali a 1-2 piani sonocostruiti con telai interamente in legno.
Ref. [6]
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Edifici residenziali a uno due piani
TIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Panelli di piano e di parete in Plywood e travi in LVL o lamellare
Edifici residenziali a uno-due piani
Panelli di piano e di parete in Plywood e travi in LVL o lamellare
Ref. [6]Ref. [6]
Ref. [5]
57
Edifici residenziali a uno due piani
TIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Tale soluzione stata adottata anche in edifici multipiano caratterizzati damolte partizioni interne (hotel, edifici con piccoli appartamenti)
Edifici residenziali a uno-due piani
Ref. [6]
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Edifici residenziali a uno due piani
TIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
I panelli di piano devono essere sfalsati e fissati con viti o pioli ai travetti alfine di trasmettere le forze sismiche di piano alle pareti verticali sismo-
Edifici residenziali a uno-due piani
resistenti (azione diaframma)
Ref. [5]
Ref. [4]
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Edifici multipianoTIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Edifici multipianoSOLUZIONI IBRIDE, con strutture verticali inacciaio e/o c.a. e impalcati in legno, anche digrande luce
Carichi orizzontali: telaio in acciaio
Carichi orizzontali: pareti in c.aCarichi verticali: pilastri e travi in LVL o lamellare
Carichi orizzontali: telaio in acciaio
Carichi verticali: pilastri in acciaio e travi in LVL olamellare e/o composte legno calcestruzzo
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Edifici multipianoTIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
pSi stanno diffondendo anche in Italia soluzioni interamente in legno conpannelli in legno lamellare a strati incrociati (CROSS-LAM), sia per gliimpalcati sia per le strutture verticali.impalcati sia per le strutture verticali.
61
Edifici multipianoTIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
pCROSS-LAM SYSTEM
Ref. [6]
62
Edifici multipianoTIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Murray Grove Buildings: 8 piani a Londra
p
Ref. [6]
63
Edifici multipianoTIPOLOGIE STRUTTURALITIPOLOGIE STRUTTURALIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Murray Grove Buildings: 8 piani a Londra
p
Isolamento acustico
Ref. [5]
Isolamento acustico
64
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in legno Norme Tecniche 2008
4 Inquadramento Normativo4 Inquadramento Normativo4. Inquadramento Normativo4. Inquadramento Normativo
65
PROGETTO DELLE STRUTTURE DI LEGNO
INQUADRAMENTO NORMATIVOINQUADRAMENTO NORMATIVOGiovanni Metelli - Progettare le strutturein legno Norme Tecniche 2008PROGETTO DELLE STRUTTURE DI LEGNO
Situazione di forte evoluzione:- aggiornamento e transizione verso metodi di calcolo e verifica secondo i criteri pi avanzati di verifica della sicurezza strutturale (metodocriteri pi avanzati di verifica della sicurezza strutturale (metodo semiprobabilistico agli stati limite)- finalit: unificare le legislazioni tecniche dei paesi della Comunit Europea.
DIN 1052 1988 (REV 1996 per le propriet dei materiali) TENSIONI AMMISSIBILI- DIN 1052: 1988 (REV. 1996 per le propriet dei materiali): TENSIONI AMMISSIBILI- DIN 1052: 2004 transizione verso gli eurocodici
- EUROCODICE 5: solo METODO AGLI STATI LIMITE
- NORME TECNICHE D.M. 2008
- ISTRUZIONI CNR DT 206 (Istruzioni per la Progettazione, lEsecuzione ed il
-
Controllo di Strutture di Legno)- ex Nicole (Norme tecniche italiane per la progettazione esecuzione e collaudo delle costruzioni in legno)
- collaudo: UNI EN 380 Strutture di legno- Metodi di prova Principi generali per le prove di carico statico
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INQUADRAMENTO NORMATIVOINQUADRAMENTO NORMATIVOGiovanni Metelli - Progettare le strutturein legno Norme Tecniche 2008
EDIFICI ESISTENTI- NORME TECNICHE D.M. 2008- Istruzioni: CNR DT 206:2006
UNI NORMAL- UNI-NORMAL - UNI 11118: Beni di interesse storico e artistico. Beni culturali. Manufatti lignei. Strutture portanti degli edifici. Criteri per lidentificazione delle specie legnoseg- UNI 11119: Beni di interesse storico e artistico. Beni culturali. Manufatti lignei. Strutture portanti degli edifici. Ispezioni in situ per la diagnosi degli elementi in opera
UNI 11138: Beni di interesse storico e artistico Beni culturali Manufatti- UNI 11138: Beni di interesse storico e artistico. Beni culturali. Manufatti lignei. Strutture portanti degli edifici. Criteri per la valutazione preventiva, la progettazione e lesecuzione di interventi
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INQUADRAMENTO NORMATIVOINQUADRAMENTO NORMATIVOGiovanni Metelli - Progettare le strutturein legno Norme Tecniche 2008
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INQUADRAMENTO NORMATIVOINQUADRAMENTO NORMATIVOGiovanni Metelli - Progettare le strutturein legno Norme Tecniche 2008
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INQUADRAMENTO NORMATIVOINQUADRAMENTO NORMATIVOGiovanni Metelli - Progettare le strutturein legno Norme Tecniche 2008
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Giovannni Metelli - Progettare le strutture in legno Norme Tecniche 2008
5 Norme Tecniche DM 14/01/20085 Norme Tecniche DM 14/01/20085. Norme Tecniche DM 14/01/20085. Norme Tecniche DM 14/01/2008
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NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Riferimento alle UNI NORMAL
Criteri di accettazione materiale: capitolo 11
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NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
4.4.1 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA
Si fa riferimento al Metodo degli Stati LimiteSi fa riferimento al Metodo degli Stati Limite
Stati Limite Ultimi (sicurezza al collasso)
Sd < Rd
S i Li i di E i i (f i li i i i )Stati Limite di Esercizio (funzionalit in esercizio)
ESd < ERd(es. deformabilit)(es. deformabilit)
NON si opera pi alle TENSIONI AMMISSIBILI
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NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
condizioni istantanee e finali
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NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
NB: poich il legno subisce continue variazioni dimensionali a causa delle variazioni igrotermiche ambientali, la
i i bprecompressione pu essere in buona parte persa dopo pochi cicli di umidit.
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NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Peso proprio e carichi non i ibilirimovibili.
Carichi permanenti suscettibili di cambiamenti
durante lesercizio; carichi variabili
relativi a magazzinirelativi a magazzini e depositi.Carichi variabili (ad
esclusione di magazzini e depositi)
Da valutare in funzione del sito: carico da neveneve
Istantaneo: Carico da vento e azioni eccezionali quali il sisma
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NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Ref. [1]
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PROFILI RESISTENTI
NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
PROFILI RESISTENTI
Il legno strutturale caratterizzato dai seguenti parametri fisici e meccanici:
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NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008CNR DT 206
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
C 06
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NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008CNR DT 206
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
C 06
- Valori caratteristici: frattile al 5%- Prove sperimentali con durata di 5 min.
- Umidit di equilibrio alle condizioni bi t li (T 20C UR 65%)ambientali (T=20C, UR=65%).
Per impieghi progettuali tali valori dovranno essere scalati per tener conto della
dispersione delle caratteristiche a parit di specie legnosa (M), degli effetti dellumidit,
della durata del carico kmod)
80
Giovannni Metelli - Progettare le strutture in legno Norme Tecniche 2008
5 1 Verifiche allo SLU5 1 Verifiche allo SLU5.1 Verifiche allo SLU5.1 Verifiche allo SLU
81
NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
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NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008
COEFFICIENTI PARZIALI DI SICUREZZA
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
COEFFICIENTI PARZIALI DI SICUREZZA
Stati limite ultimi M NT M EC5 Incr.NT- combinazioni fondamentali
+legno massiccio 1,50 1,30 15 %legno lamellare incollato 1,45 1,25 16 %pannelli di particelle o di fibre 1 50 1 30 15 %pannelli di particelle o di fibre 1,50 1,30 15 %LVL, compensato, OSB 1,40 1,20 17 %unioni 1,50 1,30 16 %
NT2008 CNR DT 206Eurocodice 5
- combinazioni eccezionali 1,00 1,00 0 %
Eurocodice 5
NB: M delle NT2008 oggetto di discussione!
83
NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
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NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
kmod tien conto d ll l didella classe di
servizio (umidit) e della durata del
caricocarico
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ESEMPIO
NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
- Abete Nord Italia classe di resistenza S3 - Interno di civile abitazione: classe di servizio 1
Classe di durata del carico media per la combinazione di carico rara
MPa17f k,m Classe di durata del carico media per la combinazione di carico raraCNR DT 206
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ESEMPIO
NORME TECNICHE DM 2008NORME TECNICHE DM 2008Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
- Abete Nord Italia classe di resistenza S3 - Interno di civile abitazione: classe di servizio 1
Classe di durata del carico media per la combinazione di carico rara
MPa17f k,m Classe di durata del carico media per la combinazione di carico rara
- Nelle applicazioni si terr anche conto delle dimensioni dellelemento.
1780 MPa06.95,1178,0f d,m
069
MPa0.65,106.9
adm
87
VERIFICHE VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMISTATI LIMITE ULTIMINT 2008 (4 4 8 1 VERIFICHE DI RESISTENZA)
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
NT 2008 (4.4.8.1 VERIFICHE DI RESISTENZA)Ipotesi di comportamento elastico lineare fino alla rottura e sezioni piane.
Le tensioni si calcolano con la teoria elastica lineare:
= N / A sforzo normale a compressione = M / W sforzo normale a flessione = V S / ( J b ) sforzi di taglio
Le verifiche agli SLU sipossono svolgere in
termini di tensioni invece che di sollecitazione e
resistenza della sezione.
88
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMIVERIFICHE STATI LIMITE ULTIMIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Le verifiche per le diverse caratteristiche della sollecitazione (anche se
Resistenze diverse a compressione a trazione e a flessione
determinano sempre tensioni normali) si devono svolgere con riferimento avalori diversi di resistenze di calcolo.
Nel caso di stati tensionali combinati (sforzo normale e momento flettente)non si possono sommare le corrispondenti tensioni n far riferimento ad ununico valore di resistenza di calcolo.
Il criterio di resistenza globale adottabile quello dello sfruttamento relativodelle singole resistenze (formule di interazione lineari).
Profili prestazionali classi di resistenza per il legno strutturale EN 338
CNR DT 206
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VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMIVERIFICHE STATI LIMITE ULTIMIGiovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
Elementi strutturali aventi la direzione della fibratura praticamente coincidente con ilproprio asse longitudinale e sezione trasversale costante, soggetti a sforzi agentiprevalentemente lungo uno o pi assi principali dellelemento stesso.
Le verifiche degli stati tensionali di trazione e compressione si devono eseguiretenendo conto dellangolo tra direzione della fibratura e direzione della tensionetenendo conto dell angolo tra direzione della fibratura e direzione della tensione. direzione // fibre direzione fibre
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VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMIVERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI4.4.8.1.1 Trazione // alla fibratura
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
f Mhk0t
d0t
kkff
mod,,,,
4.4.8.1.1 Trazione // alla fibratura
d0td0t f ,,,,
netta
dd0t A
N ,,- La rottura avviene in generale al giunto.
- Considerare eccentricit di carichi ai giunti riducendo la tensione (DIN 1052:2004) ***11.7.2 - Influenza delle dimensioni della sezione sulla resistenza
0.2150min ;1.3k h
lato maggiore < 150 mmLEGNO ;
1hk h
600 1.0
gg
lato maggiore > 150 mmMASSICCIO 1.1
1.0
1
1.1;h
600minkhLEGNO
LAMELLARE
lato maggiore < 600mm
lato maggiore > 600mm230 600
91
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMIVERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI4.4.8.1.2 Trazione alla fibratura
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.2 Trazione alla fibraturaConsiderare leffettivo volume sollecitato a trazione (maggiore il volume sollecitato,maggiore lincidenza dei difetti).
I t i f l f i di iti- Interazione sfavorevole con fenomeni di ritiro;
- Attenzione alle azioni ai bordi;
Rif. norme di comprovata validit CNR DT 206 o EC5
Vo di riferiemento = 0 01m3,90, ,90,t d vol t dk f 0.20( / ) 1volk V V
Vo di riferiemento 0.01mV uniformemente sollecitato
Effetto volume dei materiali fragili studio di Weibull teoria dellanello debole
1( )
mm
mf e
Distribuzione di densit di probabilitdi rovina per un volume unitario( )f e di rovina per un volume unitariosottoposto a sollecitazione uniforme.
= parametro di scala; m = parametro di forma; f = parametro di posizione;
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VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMIVERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI4.4.8.1.3 Compressione // alla fibratura:
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.3 Compressione // alla fibratura:Per elementi tozzi (per elementi snelli sar vincolante la verifica allinstabilit):
dN
d0cd0c f ,,,, lordad
d0c A ,,
k0 kf dM
k0cd0c
kff
mod,,,,
4.4.8.1.4 Compressione alla fibratura: lF90,d
d90cd90c f ,,,, leff
h
b
arctan 1/3
leff
d90d90c lb
F
,,,
M
k90cd90c
kff
mod,,,,leff
(per la valutazione di leff si pu far riferiemento al CNR DT 206 6.5.1.4)
93
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMIVERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI4.4.8.1.5 Compressione inclinata rispetto alla fibratura:
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.5 Compressione inclinata rispetto alla fibratura:riferimento a normative di comprovata validit CNR DT 206 ( 6.5.1.5)Formula di Hankinson:
22d0c
d0cdc f
f
i
,,,,
0 8
1
22d,0,c
d,0,cd,,c
cossinff
ff
22d90c
d0c
fcossin
,,
,,
0.6
0.8
d
/
f
c
,
0
,
d
d,90,cf
0.2
0.4
f
c
,
00 20 40 60 80
inclinazionerispettoallafibratura,
94
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMIVERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI4.4.8.1.6 Flessione
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.6 FlessioneIn assenza di fenomeni di instabilit dovuti allo svergolamento della trave:
d
1
1,,
,,
,,
,,
dzmdym
dzm
dzmm
dym
dym
k
fk
f
1,,
,,
,,
,, dzm
dzm
dym
dymm ff
k
zdmzd
ydmyd W
MWM
Ref. [1]
In presenza di sezioni rettangolari i valori di resistenza possono essere differentinelle due direzioni, a causa del differente valore di kh:
zyy WW
M
zhmodmykmzd
M
yhmodmykmyd
kkff
kkff
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VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMIVERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI4.4.8.1.6 Flessione
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.6 FlessioneIn assenza di fenomeni di instabilit dovuti allo svergolamento della trave :
d 1
1
1,,
,,
,,
,,
dzmdym
dzm
dzmm
dym
dym
k
fk
f
0 6
0.8
m
z
d
km=0.7
1,,
,,
,,
,, dzm
dzm
dym
dymm ff
k
y
ydmyd
M
WM
0.4
0.6
m
z
d
/
f
km=1.0
km tiene conto del fatto che le tensioni massime
z
zdmzd W
M
0
0.2
msi raggiungono solo negli spigoli (si avr in generale un solo punto in cui la tensione sar pari a quella ultima). km tiene conto inoltre degli effetti di disomogeneit del materiale nella
NB:Per elementi inflessi in
00 0.2 0.4 0.6 0.8 1
myd/fmyd
effetti di disomogeneit del materiale nella sezione.
NB:Per elementi inflessi in generale pi vincolante la verifica a deformabilit.NB: EC5 adotta questi valori solo per legno
massiccio, lamellare e LVL
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VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMIVERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI4.4.8.1.6 Flessione
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.6 FlessioneCaso particolare di flessione retta:
f hk kkf ddmdm f ,, M
hkmdm
kkff
mod,,
1
Hp:0
4.4.8.1.7 Presso-flessione 4.4.8.1.7 Tenso-flessione2 0.6
0.8
d
/
f
c
0
d
mzd=0km=1.0
, ,,0, , ,
,0, , , , ,
2
1m y dc d m z dmc d m y d m z d
kf f f
,0 ,
,0,
, , , ,
, , , ,
1t dt d
m y d m z dm
m y d m z d
d d
kf f f
0.4
c
0
d
regressionelineare
, ,,0, , ,
,0, , , , ,
1m y dc d m z dmc d m y d m z d
kf f f
,0 ,
,0,
, , , ,
, , , ,
1t dt d
m y d m z dm
m y d m z d
kf f f
0
0.2
Deve essere inoltre effettuata la verifica di instabilit
Deve essere inoltre effettuata la verifica di instabilit allo svergolamento (flesso-
torsionale) per gli elementi inflessi ( 4.4.8.2.1).
00 0.2 0.4 0.6 0.8 1
myd/fmyd
97
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMIVERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI4.4.8.1.9 Taglio
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.9 Taglio
d,vd f
)A/V(3/4)A/V(2/3
bJSV
d
ddd
Sezioni rettangolari
Sezioni circolari
I di fl i d i t di d ti d i l i ll d di i i
M
k,vmodd,v
fkf
- In presenza di flessione deviata: media quadratica dei valori nelle due direzioni
- Resistenza a taglio per rotolamento delle fibre (rolling shear) < 2 f t 90 kABETE S1: f vk = 3MPavk
f vk, RS = 2 f t90k =2x0.4=0.8MPa- Ai fini del calcolo dello sforzo ditaglio di estremit, non si considera ilcontributo di forze agenti allinterno
q q
P
contributo di forze agenti all internodel tratto di lunghezza pari allaltezzah della trave, misurato a partire dalbordo interno dellappoggio, o
h
q
heff h
allaltezza effettiva ridotta heff nelcaso di travi con intagli. h heff
98
VERIFICHE STATI LIMITE ULTIMIVERIFICHE STATI LIMITE ULTIMI4.4.8.1.10 Torsione hbJbM
3dtor
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
4.4.8.1.10 Torsione
d,vshd,tor fkM
k,vmodd,v
fkf
)h/b6.01(3
hbJbJ tt
d,tord,tor
M
- Rilevante solo per sezioni allungate.
- In generale da evitare (pu favorire lo 0.8
1
g (psvergolamento delle membrature inflesse)mediante accurata definizione dei vincoli.
4.4.8.1.11 Taglio e Torsione 0 4
0.6
t
o
r
,
d
/
f
v
d
k
s
h
8 ag o e o s o e
0.2
0.40
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
d/fvd
99
ESEMPIO: solaio inflesso (SLU)ESEMPIO: solaio inflesso (SLU)GEOMETRIA
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
GEOMETRIA
L = 4.5 m
i = 0.5 m
assitopavimento e massetto
B = 120 mm
H = 180 mm h
b
A = bh = 21600 mm2
W = bh2/6 = 648000 mm3b
i
CARICHI MATERIALE
J= bh3/12 = 5.83x107 mm4
CARICHI
GK = 2.3 kN/m2
QK = 2.0 kN/m2 durata media
MATERIALE
ABETE S1 M = 1.5Classe servizio 1
gK = 1.15 kN/m
qK = 1.0 kN/m
Classe servizio 1
Classe durata del carico:
- permanente: kmod = 0.6Comb. Quasi perm. 2i =0.3 - media: kmod = 0.8
100
ESEMPIO: solaio inflesso (SLU)ESEMPIO: solaio inflesso (SLU)PROPRIETA
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
PROPRIETA
Classe durata del carico:
- permanente: kmod ,I= 0.6
- media: kmod,II = 0.8
COMBINAZIONI DI CARICO
m/kN0.30.15.115.13.1qgp kqkgd C1 - Effetto simultaneo di variabili e permanenti:
kN746Lp
V
kNm58.78Lp
M
1d
21d
1c
MPa61fMPa470V51
MPa47.15fMPa7.11W
M
1c
)8.0modk(mod1c
d0m
kN74.6
2p
V 1d1c MPa6.1fMPa47.0A5.1 )8.0modk(vd1c
d
101
ESEMPIO: solaio inflesso (SLU)ESEMPIO: solaio inflesso (SLU)PROPRIETA
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
PROPRIETA
Classe durata del carico:
- permanente: kmod ,I= 0.6
- media: kmod,II = 0.8
V ifi d ll iVerifica dellappoggio:
:etriangolaronedistribuzi
kN74.62
LpV 1d1c
:uniformeonedistribuzi
mm7255.1120
67402bf
V2L
:etriangolaronedistribuzi
d90c
1capp
101mm3655.11206740
bfVL
:uniformeonedistribuzi
d90c
1capp
102
ESEMPIO: solaio inflesso (SLU)ESEMPIO: solaio inflesso (SLU)PROPRIETA
Giovanni Metelli - Progettare le strutture inlegno Norme Tecniche 2008
PROPRIETA
Classe durata del carico:
- permanente: kmod ,I= 0.6
- media: kmod,II = 0.8
COMBINAZIONI DI CARICO
m/kN5.115.13.1gp kg2d C2 SOLI carichi permanenti:
Lp 2 M 1
kN36.32
LpV
kNm8.38Lp
M
2d2c
2d2c
MPa2.1fMPa23.0A
V5.1
MPa6.11fMPa84.5W
M
)6.0modk(vd1c
d
)6.0modk(mod1c
d0m
103
Giovannni Metelli - Progettare le strutture in legno Norme Tecniche 2008
5 2 Verifiche allo SLE5 2 Verifiche allo SLE5.2 Verifiche allo SLE5.2 Verifiche allo SLE
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NT 2008 (par 4 4 7 - STATI LIMITE DI ESERCIZIO)
VERIFICHE VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIOSTATI LIMITE DI ESERCIZIOGiovanni Metelli NTC 2008NT 2008 (par. 4.4.7 STATI LIMITE DI ESERCIZIO)Controllo delle deformazioni istantanea e finale in modo da garantire funzionalit dellopera (evitando danni alle tramezze e alle finiture, garantire requisiti estetici)
Osservazione: Le caratteristiche reologiche del legno influenzano ilcomportamento deformativo dellelemento in esercizio (il comportamento
l i i i l t l ti di t b t i l ti dsolo inizialmente elastico, e diventa ben presto visco-elastico, causando unprogredire della deformazione sotto carico costante).
La deformazione viscosa tanto pi importante quanto meno favorevole lambiente (ambiente umido e variazioni di umidit significative per esempiolambiente (ambiente umido e variazioni di umidit significative, per esempioindotte dallessicazione).
Osservazione: Oltre determinati valori tensionali il recupero elastico al cessaredei carichi variabili non pi completo, generando un consistente accumulo dideformazioni irreversibili.
Nonostante non sia richiesto dalla norma Nonostante non sia richiesto dalla norma comunque bene limitare il tasso di lavoro del
materiale in esercizio
105
VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIOVERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIONT 2008 (par 4 4 7 STATI LIMITE DI ESERCIZIO)
Giovanni Metelli
NTC 2008
NT 2008 (par. 4.4.7 - STATI LIMITE DI ESERCIZIO)
Controllo della deformazione:
ufin = uin + udif
- deformazione istantanea o iniziale (uin):deformazione istantanea o iniziale (uin):
- valori medi dei moduli elastici Emean
- valore istantaneo dello scorrimento delle unioni kser
- deformazione a lungo termine (ufin):
- valori medi dei moduli elastici ridotti del fattore 1/(1+Kdef)
- valore istantaneo dello scorrimento delle unioni kser ridotto del fattore 1/(1+kdef)
kd f tien conto dellaumento della deformabilit x effetto- kdef tien conto dellaumento della deformabilit x effetto combinato di viscosit e contenuto dacqua del materiale
106
VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIOVERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIONT 2008 (par 4 4 7 STATI LIMITE DI ESERCIZIO)
Giovanni Metelli
NTC 2008
NT 2008 (par. 4.4.7 - STATI LIMITE DI ESERCIZIO)
Controllo della deformazione:
ufin = uin + udif
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VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIOVERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIOGiovanni Metelli NTC 2008
kdef tien conto d ll t didellaumento di freccia dovuto
alleffetto combinato dicombinato di
viscosit e umidit del materiale
NB: Se il legno posto in opera prossimo al punto di saturazione, ed soggetto ad essicazione sotto carico, il valore di kdef va incrementato di
almeno 2 unit (1 unit secondo EC5)
108
VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIOVERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIOCNR DT 206 6 4 1 Deformazioni istantanee e finali
Giovanni Metelli
NTC 2008
Secondo un approccio semplificato, la deformazione finale ufin,relativa ad una certa condizione di carico, si pu valutare come:
CNR DT 206 6.4.1 Deformazioni istantanee e finali
relativa ad una certa condizione di carico, si pu valutare come:
ufin = uin + udifuin la deformazione iniziale (istantanea), calcolata con riferimentoin
alla combinazione di carico rara;
udif la deformazione differita che pu essere valutata attraverso larelazione:relazione:
udif = u'in kdefuin la deformazione iniziale (istantanea), calcolata con riferimentoin ( ),
alla combinazione di carico quasi permanente;
kdef il coefficiente riportato nella Tabella 4.4V.
109
VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIOVERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIOCNR DT 206 Norme specifiche per elementi inflessi)
Giovanni Metelli
NTC 2008
La freccia netta istantanea di un elemento inflesso, unet, data da:u = u1 + u2 u0
CNR DT 206 Norme specifiche per elementi inflessi)
unet = u1 + u2 u0
u0 la controfreccia (qualora presente);Ref. [1]
u1 la freccia dovuta ai soli carichi permanenti;u2 la freccia dovuta ai soli carichi variabili.
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VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIOVERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIOCNR DT 206 Norme specifiche per elementi inflessi)
Giovanni Metelli
NTC 2008
Limiti per la freccia istantanea dovuta ai soli carichi variabili:
u < L /300 combinazione di carico rara per i soli carichi variabili:
CNR DT 206 Norme specifiche per elementi inflessi)
u2,in < L /300 combinazione di carico rara per i soli carichi variabili:
g k
Limiti per la freccia finale:
< L /200 d i
A Bu1,inu1,dif
u1,finEquivale a porre un limite alle rotazioni
u2,fin < L /200 da carico:
A B
q k
u2,fin u2,inuunet,fin < L/250 da carico:A Bu2,dif
Il progettista pu scegliere limiti pi severi in funzione della destinazione duso
111
VERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIOVERIFICHE STATI LIMITE DI ESERCIZIOosservazione
Giovanni Metelli
NTC 2008
Il modulo elastico a taglio G modesto (E0mean /Gmean =16): necessario computare la parte di freccia dovuta alla
osservazione
deformazione a taglio. Nel caso di una trave inflessa semplicemente appoggiata, asezione costante e soggetta a carico uniforme p, la freccia totalemassima vale quindi:
GA8pl
EJ384pl5f
24
max La deformazione a taglio non pi trascurabile per rapportih/L>1/10
GA8EJ384max
h/L 1/10.
112
ESEMPIOESEMPIO: solaio inflesso (SLE): solaio inflesso (SLE)GEOMETRIA
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in legno Norme Tecniche 2008
GEOMETRIA
L = 4.5 m
i = 0.5 m
assitopavimento e massetto
B = 120 mm
H = 180 mm h
b
A = bh = 21600 mm2
W = bh2/6 = 648000 mm3b
i
CARICHI MATERIALE
J= bh3/12 = 5.83x107 mm4
CARICHI
GK = 2.3 kN/m2
QK = 2.0 kN/m2 durata media
MATERIALE
ABETE S1 M = 1.5Classe servizio 1 kd f = 0 6
gK = 1.15 kN/m
qK = 1.0 kN/m
Classe servizio 1 kdef = 0.6
Classe durata del carico:
- permanente: kmod = 0.6Comb. Quasi perm. 2i =0.3 - media: kmod = 0.8
113
ESEMPIO: solaio inflesso (SLE)ESEMPIO: solaio inflesso (SLE)g
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in legno Norme Tecniche 2008
PROPRIET
E0mean = 12000 MPa
E = 8000 MPa A B
g k
u1,inu1 dif
u1,finE0,05 = 8000 MPa
Gmean = 750 MPa
CALCOLO DELLA FRECCIAq k
u1,dif
CALCOLO DELLA FRECCIA
Classe servizio 1 kdef = 0.6 A Bu2,fin u2,in
u2,dif
mm99.822.077.8AG
Lg81
JELg
3845u
mean
2k
mean0
4k
in1 h= 200mm
mm82.719.063.7AG
Lq81
JELq
3845u
mean
2k
mean0
4k
in2 300/1576/1L/u in2
mm61232393814k1uk1uuuu def2in2defin1fin2fin1finnet
...)()(,
25011911Lufin ///
NON verificato
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ESEMPIO: solaio inflesso (SLE)ESEMPIO: solaio inflesso (SLE)
g
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in legno Norme Tecniche 2008
PROPRIET
E0mean = 12000 MPa
E0 05 = 8000 MPa A B
g k
u1,inu1 dif
u1,finE0,05 8000 MPaGmean = 750 MPa
CALCOLO DELLA FRECCIAq k
u1,dif
CALCOLO DELLA FRECCIA
A parit di freccia istantanea:A B
u2,fin u2,inu2,difmm99.8u in1 mm82.7u in2
Se il legno viene messo in opera non stagionato e subir forti processi di essicazione, kdef deve essere incrementato di 2 unit
Classe Servizio 1mm284692133632k1uk1uu def2in2defin1finnet ...)()(,
Classe Servizio 1kdef = 2+0.6
Classe Servizio 32501971Lufin ///
mm156220179544k1uk1uu def2in2defin1finnet ...)()(, kdef = 2+2
mm18u2501721Lu
fin
fin
///
115
ESEMPIO: solaio inflesso (SLE)ESEMPIO: solaio inflesso (SLE)MATERIALE g
Giovanni Metelli - Progettare le strutture in legno Norme Tecniche 2008
MATERIALE
Classe servizio 1 kdef = 0.6
PROPRIET A B
g k
u1,inu1 dif
u1,finPROPRIET
E0mean = 12000 MPa
E0,05 = 8000 MPa q k
u1,dif
,
Gmean = 750 MPa
TENSIONE IN ESERCIZIOA B
u2,fin u2,inu2,dif
MGk= 2.91 kNmMQk = 2.53 kNm
TENSIONE IN ESERCIZIO
comunque utile avere la misura dello sforzo in esercizio.
C if i t ll di i QkM= 5.44 kNm
//ES,Gk= 4.49 MPa
Con riferimento alla condizione di carico RARA:
Il tasso di lavoro
In presenza di sforzi elevati e nel caso di
ambiente soggetto ad escursioni rilevanti di UR//ES,Qk= 3.91 MPa
//ES= 8.40 MPa alto!!!
escursioni rilevanti di UR, la freccia viscosa continua
a incrementare