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Corso di Recupero e conservazione degli edifici – A.A. 2010-2011 Ing. Emanuele Zamperini

CRITERI PROGETTUALI PER IL CONSOLIDAMENTO

-Le strutture in legno-

Ing. Emanuele Zamperini

CORSO DI RECUPERO E CONSERVAZIONE DEGLI EDIFICI

A.A. 2010-2011


CONSOLIDAMENTO DEL LEGNO BIODEGRADATOPrima che il legno affetto da degrado biologico possa essere consolidato deve essere eliminato l’agente patogeno (con apposite sostanze biocide) e rimosse le condizioni che ne hanno favorito la diffusione.

Deve quindi essere valutata la resistenza residua dell’elemento danneggiato. Se le prestazioni residue dell’elemento sono sufficienti non è necessario alcun intervento di consolidamento, altrimenti si dovrà procedere per fasi:

1. Impregnazione delle parti degradate con resine conso lidanti(preferibilmente mediante fleboclisi, ma in presenza di degrado solo superficiale anche a pennello o spruzzo);

2. Qualora le prestazioni risultassero ancora deficitarie si dovràprocedere all’inserimento di elementi in grado di integrare le resistenze della porzione degradata o surrogarne le funzioni.

N.B.: L’alternativa (in contrasto con il principio della conservazione dei materiali originari) è quella di eliminare le parti di legno degradato e sostituirle con protesi (in legno massiccio, in legno lamellare, in betoncino epossidico, etc.) connesse al legno sano con elementi in legno, metallo o vetroresina.

Eliminare l’agente patogeno

Consolidare il materiale degradato

Integrare le prestazioni con

elementi aggiunti


CONSOLIDAMENTO DI TESTE DI TRAVI IN LEGNO (1)

a e a’: Lamiere in acciaio inoxondulate e forate.

b: lamine metalliche piane (saldate ad ae a’ in s e s’ ).

c: passanti disposti ai due lati della testa della trave (saldate ad a e a’ in r).

d: bulloni di collegamento tra le lamine piane ed il legno sano.


1: Eliminazione delle parti degradate a mano con scalpello.

2: Regolarizzazione della cavità e rimozione dei frammenti di legno instabili.

3: Sostruzione con mattoncini di legno legati con resine epossidiche.

4: Eventuale inserimento di lamine metalliche con bulloni trasversali.

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Protesi della testata di una

trave realizzata con betoncino di resina epossidicaarmato con barre

di vetroresina.

La soluzione (anche se prevede la perdita di materiale originario) è tecnicamente valida

perché non muta il comportamento della

connessione tra catena e puntone.



In alto a sinistra:

Protesi nella quale il legno fa da cassaforma al betoncinoepossidico.

In basso a destra:

Il legno che avvolge gli elementi in acciaio può essere quello originarioconsolidato in laboratorio.



CONSOLIDAMENTO DI TRAVI IN LEGNO (1)

Consolidamento di travi lignee danneggiate (per

attacchi fungini, combustione localizzata o

per rottura) con l’inserimento di lamine

metalliche (ed eventuale sostruzione con

mattoncini di legno).



In caso di fessure (dovute ad

irregolarità di fibratura o presenza di nodi) la trave può essere consolidata

con l’inserimento diviti ortogonali alla

frattura e di staffe di cerchiatura.


Soluzione non corretta.

Il nodo della capriata, cosìricostituito con protesi epossidica, diventa monoliticomodificando il comportamento d’insieme della struttura.

CONSOLIDAMENTO DI NODI CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (1)



PROTESI IN LEGNO CON ARMATURA IN METALLO

Anche in questo caso il legno che avvolge gli elementi in acciaio può essere quello originarioconsolidato in laboratorio.


METODO DELL’INCALMO

Il nodo della capriata èricostruito con delle protesi lignee giuntate a tenone e mortasa con collante epossidico e spinotti di connessione anch’essi in legno.

Il nodo cosìricostituito mantiene il suo originario grado di vincolo e non causa quindi significative variazioni nella distribuzione delle sollecitazioni nella capriata.



CONSOLIDAMENTO DI NODI CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (4)METODO DEI FETTONIAlla catena della capriata vengono affiancate due s pesse tavole di legno (i fettoni) ad essa connesse con spinotti in legno, bulloni o staffe metalliche.


CONSOLIDAMENTO DI NODI CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (5)STAFFE E BANDELLE METALLICHE (REGGE)


STRUTTURE IN LEGNOSOGGETTE A FLESSIONELe verifiche di sicurezza di un elemento soggetto a momento flettente devono confrontare il momento agente Ms = aaaa p L2 che dipende dal carico agente, dalla luce di calcolo e da a funzione del grado di vincolo con il momento resistente che dipende dal tipo di materiale e dalla geometria della sezione.

L’ aumento della sicurezza può quindi essere ottenuto in diverse maniere:

1. Riducendo il momento sollecitante :a. Diminuendo il carico agente;b. Diminuendo la luce di calcolo;c. Modificando il grado di vincolo .

2. Aumentando il momento resistente modificando la sezione agendo:a. Sui materiali costituenti la sezione;b. Sulla geometria della sezione.


DIMINUZIONE DEL CARICO AGENTE

La riduzione del carico agente su un elemento strutturale può essere ottenuta variando la destinazione d’uso , riducendo i pesi propri non strutturali (soluzioni che non comportano un intervento di consolidamento) oppure affiancando agli elementi esistenti altri elementi che assumono su di séparte dei carichi agenti .


DIMINUZIONE DELLA LUCE O AUMENTO DEL GRADO DI VINCOLO

a) Rompitratta;

b) Sospensione intermedia;

c) Dormiente (o rema);

d) Mensola;

e) Saette;

f) Trave armata (con un contraffisso);

g) Trave armata (con due contraffissi).


INSERIMENTO DI UNA TRAVE ROMPITRATTA

Due travi rompitratta(inserite in sostituzione di una preesistente di cui si vede la testa nella muratura)

Travetto rompitratta inserito forzandolo (stato di coazione) tra i travetti principali(sarebbe necessario dotare il dispositivo di cunei che consentano di sopperire ai cali di tensione dovuti al rilassamento del legno)


TRAVE DORMIENTE IN LEGNO

Dormiente in legno inserito sotto le teste delle travi(e delle mensole) per ridurre la luce delle travi e spostare l’appoggio verso una parte non inclusa nella muratura (e quindi meno soggetta a degrado fungino).


TRAVE DORMIENTE IN PROFILATO METALLICO


MENSOLE E SAETTE

Mensola in legno connessa alla catena di una capriata con staffe metalliche.

Mensola e saetta metallica all’appoggio di una trave di solaio.


TRAVI DI RINFORZO


SAETTE IN LEGNO (1)


SAETTE IN LEGNO (2)


SAETTE IN LEGNO (3)


SAETTA IN ACCIAIO


TRAVI ARMATEO “CENTINATE”

Con due contraffissi.

Con un contraffisso.

La presenza di dadi regolabili o

tenditori consente di verificare lo

stato di sollecitazione

dell’elemento ed eventualmente

modificarlo



Incremento della capacità portante

della trave con affiancamento di

profilati in acciaio .




della trave con affiancamento di tavole in legno (o

compensato strutturale) .


Tavole connesse con 2 o 3 chiodi ogni travetto,

chiodi non allineati: soluzione CORRETTA.

Il tavolato esistente è reso solidale alle travi sottostanti e si sovrappone un

secondo tavolato opportunamente

inchiodato al primo .

Ciascun tavolato ha una differente

rigidezza nelle due direzioni (parallela ed ortogonale ai

giunti) a causa del comportamento

ortotropo del legno.

Chiodi in numero eccessivo ed allineati: soluzione scorretta.

CONSOLIDAMENTO DI SOLAI IN LEGNO (1)




del solaio èottenuta

incrementando il momento d’inerzia

della sezione resistente con una

tavola-ala superiore in legno distanziata dalla trave esistente

con un’anima che può essere continua o interrotta in

corrispondenza dei travetti.

Con la creazione di una intercapedine si realizza uno spazio per gli impianti e si riducono i carichi.


Si sovrappone al tavolato esistente una soletta in calcestruzzoresa collaborante con l’uso di connettori. La solet ta deve essere collegata anche alle murature perimetrali.



VERIFICA DELLA SEZIONE COMPOSTA (1)

L’EC5 fa riferimento alla teoria di Möhler per le sezioni assemblate meccanicamente che tiene conto della deforma-bilità delle connessioni.

a) Sezione non connessa;

b) Sezione connessa rigidamente (monolitica);

c) Sezione con connessione elastica.

Nel caso (c) le due parti risultano presso-inflesse o tenso-inflesse.

La sezione ottenuta per sovrapposizione degli eleme nti aggiunti alla trave (o al travetto) preesistente non è monoli tica, poiché le due parti possono in parte scorrere.



Azione nel mezzo di collegamento

N.B.:Nella formula per il calcolo di gggg

ℓ (o L):- nel caso di trave appoggiata agli estremi è pari alla luce della trave;- nel caso di trave continua o incastrata agli estremi è pari a 0,8 volte la luce della trave;- nel caso di trave a sbalzo è pari a 2 volte la luce della trave.



N.B.:Qualora una delle parti della sezione sia realizzata in calcestruzzo e sia soggetta a sforzi di trazione dovràessere disposta una armatura tale da assorbire interamente gli sforzi di trazione.



In caso di connettori commerciali Il modulo di scorrimento è fornito dal produttore sulla base di analisi sperimentali

In genere gli elementi di collegamento sono dispost i a passo variabile (piùfitti dove è maggiore l’azione di taglio). Se il pas so massimo Smax ed il minimo Smin rispettano la disuguaglianza Smax < 4 x S min allora si può utilizzare il valore S = 0,75 Smin + 0,25 Smax



L’EC5 prevede che la verifica delle connessioni sia condotta sulla base della teoria di Johansen .

La teoria prevede alcuni possibili meccanismi di collasso della connessione.

Il meccanismo reale èquello che porta al valore di resistenza più basso.

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