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ANALISI TIPOLOGICA DEGLI EDIFICI IN LEGNO

Gli attacchi abiotici

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G i u s e p p e D i S t e f a n o

d i s t e f a n o @ l a b o r a t o r i o t e c n i c o . n e t

SISTEMI COSTRUTTIVI

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d i s t e f a n o @ l a b o r a t o r i o t e c n i c o . n e t ANALISI TIPOLOGICA DEGLI EDIFICI IN LEGNO

Sistemi Costruttivi

Sistemi costruttivi 22

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• Costruzione di tipo massiccio con elementi lineari(tronchi) di legno di conifera orizzontali sovrapposti

tra di loro a formare una parete in legno, collegaticon viti o cavicchi di legno

• Gli elementi possono essere tronchi di legno

massiccio scortecciato oppure elementi squadrati

(sia segati che prodotti a base di legno incollato,come per esempio il lamellare o il bi- o trilama),sagomati nella parte inferiore e superiore peraumentare l`attrito e la stabilità laterale.

sistema costruttivo tradizionale delle zonealpine e nord-europee

mailto:[email protected]:[email protected]

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Sistemi Costruttivi


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• La resistenza a carichi verticali è affidata alle

pareti e eventuali pilastri interni. Le paretiresistono a compressione perpendicolare alla

fibratura (!1/4 della resistenza a compressioneparallela)

• Occorre tenere conto del fenomeno del ritiro cheè particolarmente sensibile in direzione ortogonalerispetto alla fibratura (fino a alcuni cm perL.M.!):

- Dispositivi regolabili in testa ai pilastri checonsentano di recuperare il dislivello che si creainevitabilmente- Prevedere giunti orizzontali in testa ai montanti

degli infissi/porte- Consentire i movimenti (es. cappotto esterno supannellatura fissata su listelli con asolature)


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Sistemi Costruttivi


• La resistenza alle azioni orizzontali è dovuta allemaschiature di incrocio fra le pareti ortogonali chevengono sollecitate a sia a taglio (per rotolamento,C), sia a compressione ortogonale alla fibratura (B),e all’attrito tra i tronchi sovrapposti, di solitotrascurato.

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• Tradizionalmente le strutture dei solai di interpiano edi copertura vengono realizzate con travi e semplicetavolato: il taglio sismico agente su ogni pareteviene calcolato ripartendo la massa sismica nelle

due direzioni secondo le aree di influenzanell’ipotesi di impalcati non rigidi.

• E’ buona norma, affinché le azioni fuori dal piano

non creino problemi, limitare a valori opportuni ladistanza tra due pareti successive (per esempionon superare i 5 m).

• Nel caso di impalcati rigidi, occorre ripartire l’azionesismica in funzione della rigidezza a taglio dellepareti!!!! n°di incroci per parete, se pareti tutteuguali


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Sistemi Costruttivi

• Occorre comunque effettuare unaverifica al ribaltamento globaledell’edificio considerando come azioni

agenti sisma e vento e come elementi dipresidio al ribaltamento, se necessari, le

barre filettate inserite all’interno delpacchetto della parete che servono atenere insieme il pacchetto di tavolecollegate alle strutture di fondazione.

• L`ancoraggio alle fondazioni,realizzate, per esempio, con una

platea sottile di cemento armato, puòavvenire con tirafondi annegati infondazione e vincolati, con dado erondella nell`estremità dotata di filetto,

ad uno degli elementi orizzontali

sovrapposti (per esempio al primoelemento giacente direttamente sulla

fondazioni).

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Sistemi Costruttivi

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• Non previsto tra i sistemi costruttivi! occorre fareriferimento alle indicazioni generali date dallanormativa vigente.

• Struttura con bassa capacità di dissipazione

q ! 1,5

• Compressione ortogonale alla fibra

• Effetti del ritiro del legno

• Incroci con le pareti ortogonali (rolling shear,compressione ortogonale)

• Scorrimento delle pareti (ancoraggio alla fondazionecon barre filettate)

• Ribaltamento (corpo rigido)

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Sistemi Costruttivi

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Elementi ‘beam’ collegati con link che simulano la cedevolezza delle connessioni (difficoltàdi modellazione):- legno-legno o legno-acciaio tra i tronchi sovrapposti- attrito tra i tronchi


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Sistemi Costruttivi

Tavole di montaggio dellepareti, con indicate:

• Lunghezze dei tronchi

• la posizione dei giunti con lepareti ortogonali

• il tipo e numero di elementi diancoraggio alla fondazione.

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"%* -%./! % $"%,0-#./

• Piazza M., Tomasi R., Modena R. (2005), Strutture in legno - Materiale, calcolo e

progetto secondo le nuove normative europee, Ulrico Hoepli Editore, Milano

• Natterer J., Sandoz J. L., Rey M. (2000), Construction en bois, Traité de Génie Civilde l`Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, Volume 13, Presses Polytechniques et

Universitaires Romandes (PPUR)

• Götz K. H., Hoor D., Möhler, K., Natterer, J. (1980), Holzbau Atlas, Institut fürInternationale Architektur – Dokumentation GmbH, Munich

• Ceccotti A., Follesa, M., Lauriola, M. P. (2005), Le strutture di legno in zona sismica,

Criteri e regole per la progettazione ed il restauro, Edizioni CLUT, Torino• ETAG 012, Log building kits, Eota , Edition 2002, Kunstlaan 40, Avenue des arts, 1040Brussels

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Sistemi Costruttivi


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• Difficoltà a realizzare collegamenti rigidi!

necessita, per motivi di carattere strutturale,dell’uso di elementi di irrigidimento della maglia

costruttiva sia nel piano verticale che in quelloorizzontale

• Gli elementi di controvento possono essererealizzati con aste di legno, con pannellistrutturali a base di legno, o con croci in acciaio

• Fondazioni: platea, travi rovesce, plinti in

c.a. isolati sotto i pilastri connessi da cordoli

di collegamento.• Impalcati: rigidi (tavolato doppio, compensato

strutturale, soletta c.a.)

• Maggiore flessibilità architettonica


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Sistemi Costruttivi

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• Protezione al fuoco

• Protezione dalla possibilità di

ristagno di acqua! evitare scatole ocuffie che non consentono il deflussodell’acqua

• Collegamenti: connettori meccanici,pannelli, collegamenti di carpenteria (es.

coda di rondine, intagli, ecc.)

Foto piscina a

Pescasseroli


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Sistemi Costruttivi

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Sistemi Costruttivi

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Sistemi Costruttivi


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SCHEMI COSTRUTTIVI

• Travi principali su montanti• Travi secondarie su travi

principali

• Costruzione a un piano

• Travi principali fissatelateralmente alle colonne

• Travi secondarie appoggiatesu travi principali

• Costruzione a due o più piani

• Collegamento Traviprincipali su montantisemplice

• Collegamento Traviprincipali su montanti piùcomplesso

• Travi principali fissatelateralmente al montanti

• Travi secondarie appoggiatesu travi principali

• Colonne doppie

• Travi principali fissatefrontalmente al montanti

• Travi secondarie fissatefrontalmente al montanti

• Collegamento Traviprincipali/secondarie sumontanti più complesso


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Sistemi Costruttivi

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• Resistenza e stabilità delle singolemembrature, tenendo conto:

• delle effettive condizioni dei vincoli(eccentricità degli appoggi, rigidezza

rotazionale o traslazionale degli appoggi)• delle imperfezioni geometriche estrutturali, inquadrando le corrispondentiazioni convenzionali nella stessa classe didurata dei carichi che le hanno provocate.

• Capacità portante dei collegamenti

• la deformazione delle connessionideve essere compatibile con quellaassunta nell’analisi globale


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b o r a t o r i o t e c n i c o . n e t ANALISI TIPOLOGICA DEGLI EDIFICI IN LEGNO

Sistemi Costruttivi

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SEZIONE LONG.

SEZIONE TRASV.


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Sistemi Costruttivi


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• Sistema costruttivo più diffuso al mondo, moltoleggero

• Pareti e solai sono costituiti da intelaiature di

elementi di legno di piccola sezione(generalmente 4x9 o 5x10 cm) posti ad interasse

costante di 40-60 cm sulle quali da un lato o daentrambi i lati vengono collegati, con tanti chiodi o vitidi piccolo diametro, dei pannelli di legno strutturale,

ossia generalmente compensato o OSB

• Edifici costruiti piano per piano ("platform frame") esolo occasionalmente (in genere in America) si

utilizzano elementi di altezza pari a più piani

("balloon frame").

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Sistemi Costruttivi

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• Gli elementi di parete, solaio e copertura

possono essere prodotti in stabilimento adifferenti livelli di prefabbricazione e montati

in cantiere oppure realizzati a piè d’opera


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Sistemi Costruttivi


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PARETI: CHIODATURA

imax=15cm

imax=30cm

! !! ! 2 4 0 c m

! !! ! 3 0 0 c m

Scuola a Fabbriche di Vallico (LU)


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Sistemi Costruttivi


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SOLAI

• Realizzati con la stessa tecnica costruttiva dellepareti (travetti equispaziati allo stesso interasse dei

montanti), irrigiditi con pannelli di legno strutturale(compensato o OSB) collegati con chiodi

• Lungo il perimetro del solaio va previsto un cordolodi collegamento in grado di riassorbire gli sforzi di

trazione che nascono quando lo stesso solaio vienecaricato dalle azioni orizzontali nel proprio piano.

• Assunti nei calcoli come diaframma rigido (se

rispettano i requisiti costruttivi della norma)

COMPORTAMENTOSCATOLARE

• Il collegamento delle pareti dei piani successivi al

solaio di interpiano avviene con angolari e viti perlo scorrimento e holdown interni o bande forateesterne per il ribaltamento.


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Sistemi Costruttivi

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FONDAZIONI:

• Il collegamento delle pareti alle fondazioni [piastre metalliche

angolari (holdown), tirafondi, viti e chiodi] deve svolgere laduplice funzione di contrastare il ribaltamento e loscorrimento delle pareti per effetto delle azioni orizzontali.

• Per il ribaltamento vengono utilizzati sempre gli holdowncollegati alle fondazioni con barre filettate inserite in fori

sigillati con malta cementizia o epossidica e ai montantidelle pareti con chiodi o viti.• Lo scorrimento viene contrastato sempre con tirafondiche collegano il corrente inferiore della parete allafondazione.

• le strutture di fondazione risultano moltocontenute, possono essere realizzate con unaplatea o travi rovesce in c.a. oppure, nel caso di

edifici di minore importanza, con plinti di fondazioneisolati ai quali vengono collegate, lasciando unaintercapedine da terra di almeno 10-15 cm, le travi

dell’orditura del solaio del piano terra


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Sistemi Costruttivi

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FONDAZIONI:

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Sistemi Costruttivi

• Solai a diaframma rigido

• Metodo di calcolo in EC5, EC8

• Regole costruttive in EC5, CNR-DT 206/2007, EC8

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• Sistema costruttivo ad alta capacità dissipativa

DIMENSIONAMENTO DI UNA STRUTTURA PLATFORM

Nelle pareti e diaframmi conintelaiatura in legno(Collegamenti pannello-legno)

• Pannelli di particelle (truciolari) con

!!!!m ! 650 kg/m3 e sp. ! 13 mm

• Pannelli di compensato con sp. ! 9 mm

• D chiodi " 3,1 mm

• Spess. Pannello ! 4d 02 ,#. +4563

• D chiodi " 3,1 mm• Spess. Pannello ! 3d

02 ,#. +4573NTC 2008

IN ZONASISMICA


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Sistemi Costruttivi

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Modellazione FEMModellazione FEM

• IMPALCATI INFINITAMENTE RIGIDI rispettando le indicazioni di calcolo e costruttiveriportate nella norma (NTC 2008 paragrafo 7.7.4)

• COLLEGAMENTO IN FONDAZIONE: cerniere.

AZIONI

sulle connessioni e sulle pareti

• PARETI: modellazione della rigidezza a taglio delle pareti :

Nella valutazione della rigidezza della struttura si deve considerare anche la

cedevolezza legata alle connessioni in fondazione (holdown, squadrette,ecc.), qualora sia significativa;

- rigidezza a taglio dei fogli di rivestimento (in genere compensato

oppure OSB)

- cedevolezza dei mezzi di unione (chiodatura tra i fogli dirivestimento e gli elementi in legno del telaio).


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Sistemi Costruttivi

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• Carichi verticali

• Compressione ortogonale alla fibra del listello di base

• Compressione/Pressoflessione e stabilità dei montanti• Azioni orizzontali

• Trazione del cordolo dei solai

• Resistenza a taglio delle pareti (metodo semplificato EC5)

• Ribaltamento delle pareti – resistenza a sollevamento degli elementi di ancoraggiodelle pareti (holdown)

• Scorrimento dei tirafondi di base

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Sistemi Costruttivi

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ESEMPIO DI CALCOLO PARETE PLATFORM §§ 9.2.4 EC59.2.4 EC5 – – metodo Ametodo A

• Montanti 80X140mm in C24 (EN 338)• Interasse 60 cm• Singolo pannello OSB/3 sp. 15mm (largh. 1200mm)

!=650kg/m3

• Viti o chiodi ad aderenza migliorata """"3x50mm• Interasse perimetrale 120mm, interasse montante

interno 240 mm• Altezza parete 3,00m

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Sistemi Costruttivi

1. Verifica interassi e distanze dai bordi

2. Verifica di resistenza a taglio dei pannelli

3. Verifica di resistenza ad estrazione degli ancoraggi alla fondazione (holdown)

4. Verifica a taglio sulle viti di ancoraggio angolare-montante in legno5. Verifica dei montanti delle pareti (trazione, compressione, pressoflessione)

6. Controllo dell’ingobbamento del pannello

7. Verifica a compressione ortogonale alla fibratura del listello di base

8. Verifica a taglio dei tasselli di ancoraggio alla fondazione

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VERIFICHEVERIFICHE


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Sistemi Costruttivi

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1. DISTANZE DAI BORDI E INTERASSI COLLEGAMENTO

CON CHIODI d=3mm-- SUGLI ELEMENTI LIGNEISUGLI ELEMENTI LIGNEI


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Sistemi Costruttivi


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1. DISTANZE DAI BORDI E INTERASSI COLLEGAMENTO

CON CHIODI d=3mm

5d=15mm < 25mm

10d=30 mm < 120mm

5d=15 mm < 30mm

10d=30 mm

-- SUGLI ELEMENTI LIGNEISUGLI ELEMENTI LIGNEI

15d=45 mm


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Sistemi Costruttivi

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1. DISTANZE DAI BORDI E INTERASSI

d=3mm

PANNELLIPANNELLI DIDI

COMPENSATOCOMPENSATO

9mm < 25mm

30 *0.85= 26mm < 120mm

15 *0.85=12,75mm < 30mm

9 mm3d

3d

3+4sen(!!!!)

3+4sen(!!!!)


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Sistemi Costruttivi

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1. DISTANZE DAI BORDI E INTERASSI

1mm4.25d 4.25d

5d 5d 5d

1mm3d 3dcompensato

OSB/3 Largh. minimamontante:

18.5d+1mm=56.5mm

Largh. minima

montante:

16d+1mm= 49mm


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O ANALISI TIPOLOGICA DEGLI EDIFICI IN LEGNO

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Sistemi Costruttivi


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Imax

=30cm

Imax

=15cm



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Sistemi Costruttivi


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PANNELLI OSB (Oriented Strand Board)

Materiale a base legno costituito da diversi strati, composti datrucioli di legno prevalentemente lunghi e stretti (strand)assemblati con un legante (colla).

Gli strand degli strati esterni sono paralleli al lato longitudinale otrasversale del pannello.

Gli strand dello strato interno possono essere orientati inmaniera casuale oppure, di norma, in direzione perpendicolare

agli strand degli strati esterni.

specifiche di prodotto EN 300

Fonte: dataholz.com



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Sistemi Costruttivi


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PANNELLI OSB (Oriented Strand Board) – valori caratteristici (forniti dal produttore)

Fonte: dataholz.com

!!!!M = 1,40

0,7

0,9

0,85

Breve

10,650,450,31OSB/2EN300

Pannelli

OSB OSB/3 –OSB/4 0,90,550,40,32

10,70,50,41

IstantMediaLungaPerm

Classe di durata del caricoClasse diservizio

RiferimentoMateriale

Coefficiente kmod

2,mod, /13,4

4,1

8,685,0 mm N

f k f

M

k vd v ="="=

!

L'ingobbamento per taglio del foglio può esseretrascurato, purché

b net è la distanza libera fra montanti;t è lo spessore del foglio

Resistenza a taglio del pannello



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2. RESISTENZA DI CALCOLO DELLA SINGOLA PARETE

• Schema statico a mensola ancorata alla sottostruttura (calcolo piano per piano)

• Pareti realizzate con 1 o più pannelli

• Spaziatura dei mezzi di unione costante lungo il perimetro di ciascun foglio;

• Larghezza di ciascun foglio ammonti ad almeno h / 4

• Per una parete realizzata con diversi pannelli, il valore di progetto della capacità

portante di piastra di una parete è calcolato da

!= Rd vi Rd v F F ,,,

h



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2. RESISTENZA DI CALCOLO DELLA SINGOLA PARETE

La capacità portante di piastra di ciascun pannello, Fi,v,Rd, contro una forza Fi,v,Ed è

calcolata tramite

N F Rd vi 616.4120

8,01200577,, =

!!

=

bi = 1200 mm

b0 = 1500 mm

ci = 0,8

s= 120mm

s

cbF F

ii Rd f Rd vi

""

=

,

,,



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Collegamento pannello-legno con chiodi (§ 8.2.2 EC5)CALCOLO DI F f,Rd

865,5 kN

N F k

F M

Rd f Rd f 577

5,1

5,8651,mod, =

!

=

!

=

"

8.2.2.a 1 777.3

8.2.2.b 3 173.6

8.2.2.c 1 129.1

8.2.2.d 865.5

8.2.2.e 1 303.2

8.2.2.f 1 031.6


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•• DimensionamentoDimensionamento

HoldownHoldown• Trazione del montante

(eventuale)

Verifica a carico di punta delmontante (pressoflessione se

parete esterna)

5. VERIFICA DEI MONTANTI (TRAZIONE, COMPRESSIONE,PRESSOFLESSIONE) SUI MONTANTI DELLE PARETI

Di solito le sollecitazioni suimontanti vengono determinate con ilprogramma di calcolo

F



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6. CONTROLLO DELL’INGOBBAMENTO

7. VERIFICA A COMPRESSIONE ORTOGONALE ALLA FIBRATURA DEL LISTELLO DI BASE

bnet = 60- 8 = 52 cm

bnet /t = 52/1,5 = 34,7

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9. VERIFICA A TAGLIO DEI TASSELLI DI ANCORAGGIO ALLA FONDAZIONE

• Connessione legno-cemento, assimilata aconnessione legno-acciaio con piastraspessa.

• Taglio sulla parete ripartito uniformementesui tasselli



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Tavole di montaggio con indicati disposizione e fissaggio di:

• elementi dell’intelaiatura delle pareti;• pannelli di rivestimento strutturale;• elementi di collegamento alla fondazione e al solaio di

interpiano.

!"#$%'( *+(,(

-"#'+%&. +.! / 0# '!"#(%1 ! -#22!""( ,3(%4#'(5

!"##$%%&

%"'$%%"($ *+, - ./

01,0

20,2 34,4 34,4 402,0 452,0 34,6 23,7 410,0 20,2 20,2 28,5 410,0410,0 71,8 3- 3- 410,0 2 0,2 6 4,4 30,4

430

88

35,7

01

0-3,7

57,0

01

556

4-1

40

20,2 410,0 402,0 452,0 402,0 410,0 20,2

306

-76 701

8-5,5 -6,0 403,5 570,4 488,- 413,8

024,7

46

410

448

35,7

86

4-7

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Sistemi Costruttivi

ESTENSIONE SCUOLA DI SEANO (PO)ESTENSIONE SCUOLA DI SEANO (PO)

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AMPLIAMENTO SCUOLA DI SEANO (PO)


mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]

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ESTENSIONE SCUOLA DI SEANO (PO)ESTENSIONE SCUOLA DI SEANO (PO)

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AMPLIAMENTO SCUOLA DI SEANO (PO)



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ESEMPIESEMPI DIDI PACCHETTIPACCHETTI DIDI PARETEPARETE

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