Manuale X-RAD it

GUID

A TE

CNIC

A

2

X-RAD è un sistema di connessione completo per edifici multipiano in CLT. Si compone di 3 parti: X-ONE connettore universale per pannelli in CLT;

X-PLATE gamma completa di piastre di collegamento; X-SEAL sistema complementare per la tenuta all’aria ed il comfort termico-acustico.

Semplifica le operazioni in cantiere, assicurando precisione e rapidità di montaggio. Comportamento meccanico, termico ed acustico ottimizzati per assicurare le massime prestazioni.

X-ONE

X-PLATE

X-SEAL

X-RAD

VELOCITÀ E PRECISIONE Sollevamento, movimentazione e posizionamento rapidi e sicuri.

Montaggio a terra e tra le pareti super veloce grazie alle giunzioni bullonate.

COMPLETEZZA I 3 componenti collaborano tra loro per ottenere in cantiere le massime

prestazioni meccaniche, termiche ed acustiche.

SEMPLICEIl pannello in CLT con X-RAD può essere sfruttato al massimo attraverso

giunzioni bullonate estremamente pratiche e veloci da realizzare. Per ogni tipo di applicazione.

3

1. Sollevamento e movimentazione dei pannelli

3. Connessione tra pareti

2. Attacco a terra della parete

4. Sigillatura della connessione

1 2

3 4

4

4. INGEGNERIA STRUTTURALEIndagini sperimentali Modello agli elementi finiti Modelli analitici Resistenze di progetto

1. INSTALLAZIONE: X-ONEDescrizione Posizionamento Fissaggio manuale Fissaggio con pinza

2. CANTIERE: X-PLATEDescrizione Attacco a terra Montaggio pareti

3. INVOLUCRO: X-SEALDescrizione Comportamento termo igronometrico Comportamento acustico

INDICE

5

4. INGEGNERIA STRUTTURALEIndagini sperimentali Modello agli elementi finiti Modelli analitici Resistenze di progetto

PRODUZIONEE TAGLIO CLT

COSTRUZIONE

TERMOTECNICA

6

INSTALLAZIONE

1. X-ONE

SOLUZIONE UNICA Un solo elemento per il trasferimento delle sollecitazioni di taglio e di trazione.

Un solo elemento per sollevare, movimentare, posizionare e fissare. Un solo elemento per pannelli in CLT di spessore 100mm, 120mm, 140mm, 160mm.

FORTE L’inserimento di 6 viti tutto filetto di diametro e lunghezza elevati, con distribuzione

radiale e inclinazione simmetrica permette il trasferimento di sollecitazioni estremamente elevate in ogni direzione.

X-ONE è il componente principale del sistema X-RAD. Oggetto di numerose pubblicazioni e vincitore di prestigiosi premi internazionali, è la prima connessione al mondo pensata

e ottimizzata per sfruttare al meglio le risorse meccaniche del CLT. Può essere usato all’interno del sistema completo X-RAD per edifici multipiano ed in tutte le applicazioni che richiedono

il trasferimento di sforzi elevati.

SICUREZZA STRUTTURALE Sistema di connessione ideale per la progettazione sismica con valori di

duttilità testati e certificati (ETA 15/0632)

7

2. X-ONE all’interno del sistema X-RAD1. Sollevamento, posizionamento e collegamento di moduli prefabbricati

3. Trasferimento di sollecitazioni orizzontali (sisma o vento) al nucleo resistente in CLS 4. Connessione del pannello in CLT a strutture in acciaio

1

2

3

4

8

X-ONE è un elemento di connessione leggero e compatto, in grado di assicurare prestazioni meccaniche eccellenti. La sua geometria ne con sente l’utilizzo nel sistema X-RAD e come ele mento di connessione singolo per applicazioni particolarmente impegnative.

X-ONE è fissato al pannello in CLT da 6 connetto ri XVGS11350 inseriti attraverso prefori orientati. L’infissione delle viti nel CLT secondo la direzio ne dettata dai fori guida di X-ONE assicura un fissaggio estremamente resistente in ogni dire zione di sollecitazione.

1.1 DESCRIZIONE

6 connettori tutto filetto diametro 11 mm cod. XVGS11350

2 viti autoforanti HBS5120

connettore X-ONE

superficie piana su cui fissare X-ONE

pannello CLT

273

90

90102

273

36

89 113

113

Ø6

Ø6

Ø18

45°

9

Indipendentemente dallo spessore del pannello e dalla sua collocazione in cantiere, il taglio per il fissaggio di X-ONE viene realizzato ai vertici del le pareti, a 45°, e ha una lunghezza di 360,6mm.

X-ONE viene fissato sulla superficie inclinata in posizione centrale, sia rispetto alla lunghezza del taglio che nella direzione dello spessore del pannello (s). Tale regola vale indipendentemente dallo spes sore del pannello.

(1) Si raccomanda di non praticare tagli e lavorazioni nel pannello di CLT entro un raggio di 300mm da X-ONE, onde evitare il danneggiamento delle viti di fissaggio e degli utensili di taglio.

(1)

1.2 POSIZIONAMENTO

255,0 mm

255,0 mm

180,3 mm

360,6 mm

S

s/2

255,0 mm

min 300 mm

45°

10

1

Il sistema pneumatico consente di posizionare X-ONE in modo rapido e preciso. Gli step sono i seguenti: 1. Accostare i binari laterali ai lati ortogonali del pannello in modo da fare aderire il corpo pinza al lato obliquo. Serrare la pinza sul pannello. 2. Posizionare X-ONE nell‘apposito alloggiamento sulla pinza pneumatica e bloccarlo in posizione. 3. Fissare X-ONE al pannello con 6 connettori XVGS11350.

1.4 FISSAGGIO CON PINZA

1.3 INSTALLAZIONE MANUALEPer l’utilizzo non in serie di X-ONE e per le applicazioni che non prevedono l’uso della pinza pneumatica, è possibile installare X-ONE manualmente. 1. Posizionare X-ONE sulla superficie di fissaggio 2. Fissare temporaneamente X-ONE al pannello in CLT attraverso 2 viti HBS5120 al fine di prevenire spostamenti del componente durante le operazioni di fissaggio definitivo. 3. Procedere al fissaggio definitivo di X-ONE con 6 connettori XVGS11350. Al termine del fissaggio definitivo, le viti di posizionamento possono essere rimosse.

1

321

2 3

11

codice B [mm] L [mm] H [mm] pz/conf

X-ONE XONE 90 273 113 1

codice d1[mm] L [mm] b[mm] TX pz/conf

VITE X-VGS XVGS11350 11 350 340 50 25

codice d1 [mm] L [mm] b[mm] TX pz/conf

VITE HBS HBS5120 5 120 60 25 100

codice descrizione pz/conf

SUPPORTO DI MONTAGGIO JIG-ONE JIGONE pinza pneumatica per montaggio X-ONE 1

12

CANTIERE

2. X-PLATE

SEMPLICE Il montaggio in cantiere dei pannelli avviene attraverso

il semplice serraggio di bulloni in acciaio

COMPLETO La gamma soddisfa ogni esigenza di cantiere, dall’attacco a terra, alla connessione

tra pareti su livelli diversi e con spessori diversi, alla chiusura delle pareti in corrispondenza del tetto

CERTIFICATOElevata qualità garantita dalla progettazione dei componenti X-PLATE a cura di

Rotho Blaas e dalla marcatura CE secondo EN1090

X-PLATE è la gamma di piastre in acciaio certificate composta da: X-BASE, piastre saldate per la connessione a terra delle pareti

X-MID, piastre piegate per la connessione in elevazione tra le pareti X-TOP, piastre piegate per la connessione tra le pareti a livello del tetto

X-PLATE permette il montaggio in cantiere dei pannelli CLT. Gli spessori di pannello collegabili variano dai 100mm ai 160mm.

Le piastre X-BASE introducono un nuovo concetto di tracciamento e realizzazione dell‘attacco a terra, rendendo il montaggio delle pareti estremamente preciso e rapido, con un risparmio nei tempi di posa dell’edificio compreso tra il 40% ed il 60%.

13

1. Le piastre di base vengono posizionate attraverso il tracciamento dei fori di riferimento

2. I pannelli vengono collegati tra loro in modo rapido attraverso X-PLATE

3. Possibilità di inserimento di barra passante per sforzi di trazione elevati

1 3

2

14

X-ONE rende il pannello in CLT un modulo dotato di fori per il fissaggio. X-PLATE permette ai moduli di diventare edifici. Possono essere connessi pannelli dello spessore di 100mm, 120mm, 140mm e 160mm. I pannelli possono essere allineati, formare un angolo retto, essere disposti a T oppure ad X. X-PLATE è la soluzione per ogni situazione di cantiere. Le piastre X-PLATE sono individuate secondo la loro collocazione sul livello dell’edificio (X-BASE, X-MID, X-TOP), secondo la posizione relativa tra i pannelli connessi all’interno del piano (O, I, T, X, G, J) e secondo lo spessore dei pannelli connessi in elevazione (100mm – 100mm, 120mm – 100mm, 120mm – 120mm, etc…)

Assemblaggio di X-PLATE MID

MMT140120 T 120140

COMPOSIZIONE CODICE X-PLATE

CODICI

2.1 CODICI X-PLATE

livello forma spessore pannello 1 spessore pannello 2

15

G

Q

J I

T

OX

t2

piano superiore

piano inferioresolaio

t1

BASE

MID

MID

TOP

livello

spessore

formastesso livellostesso spessore

t1

100mm

120mm

140mm

160mm

t2

100mm

120mm

140mm

160mm

16

MX100100MT100100MJ100100MG100100MI100100

MO100100

MX120120MT120120MJ120120MG120120MI120120

MO120120

MX140140MT140140MJ140140MG140140MI140140

MO140140

MX160160MT160160MJ160160MG160160MI160160

MO160160

MX120100MT120100MJ120100MG120100MI120100

MO120100

MX140120MT140120MJ140120MG140120MI140120

MO140120

MX160140MT160140MJ160140MG160140MI160140

MO160140

TX100TT100TJ100TG100TI100TO100

TX120TT120TJ120TG120TI120

TO120

TX140TT140TJ140TG140TI140TO140

TX160TT160TJ160TG160TI160

TO160

Codice Codice Codice Codice

CodiceCodiceCodiceCodiceCodice

Codice Codice Codice Codice

CodiceCodice

100 mm

100 mm

120 mm

120 mm

140 mm

140 mm

160 mm

160 mm

Top

Mid

Base

TERRA

TETTO

BX100BT100 / BT100CBJ100 / BJ100C

BG100 / BG100CBI100 / BI100C

BO100BQ100

BX120BT120 / BT120CBJ120 / BJ120C

BG120 / BG120CBI120 / BI120C

BO120BQ120

BX140BT140 / BT140CBJ140 / BJ140C

BG140 / BG140CBI140 / BI140C

BO140BQ140

BX160BT160 / BT160CBJ160 / BJ160C

BG160 / BG160CBI160 / BI160C

BO160BQ160

X-PLATE BASE esempio codice

BI100

X-PLATE BASE C esempio codice

BI100C

17

4 XONE24 XVGS11350

8 XONE48 XVGS11350

4 XONE24 XVGS11350

3 XONE18 XVGS11350

6 XONE36 XVGS11350

3 XONE18 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

4 XONE24 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

4 XONE24 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

4 XONE24 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

1 XONE6 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

1 XONE6 XVGS11350

TX

MX

BX

TT

MT

BT

TJ

MJ

BJ

TG

MG

BG

TI

MI

BI

TO

MO

BO

forma X forma T forma J forma G forma I forma O / Q

X-BOLT codice d [mm] L [mm] pz/conf

Bullone testa esagonale zincato galvanico con Dado Classe acciaio 8.8

XBOLT1260 12 60 50

XBOLT1660 16 60 25

XBOLT1665 16 65 25

X-ULS codice bar dINT [mm] dEXT [mm] s [mm] pz/conf

Rondella UNI15714 8.8XULS13243 M12 13 24 3 500

XULS17304 M16 17 30 4 500

O

Q

18

X-RAD aumenta ai massimi livelli i vantaggi dell’edilizia in legno. Il posizionamento delle piastre X-BASE sulla fondazione, effettuato secondo la procedura prevista, assicura la massima precisione e permette grande rapidità nel montaggio delle pareti.

Acquisizione dei disegni delle piastre X-BASE da www.rothoblaas.com.

forma = G

BG100

I punti di riferimento per il tracciamento ed i fori da praticare per il fissaggio a terra sono correttamente posizionati nella pianta piano 0.

2.2 ATTACCO A TERRA

spessore = 100

19

Le X-BASE posizionate vengono livellate tra loro alla quota prevista mediante gli spessori. Il fissaggio a terra di X-PLATE avviene per infissione della barra a trazione, che permette successive re golazioni nel posizionamento, e successiva posa dei tasselli a taglio.

I fori di riferimento di ciascuna X-BASE vengono so vrapposti ai punti tracciati I fori di riferimento consentono di individuare univo-camente X-BASE, scongiurando eventuali errori nel posizionamento

Il pannello CLT correttamente posizionato su X-BASE risulterà allineato al bordo inferiore della piastra. Per avere dello spazio tra la fondazione ed il bordo inferio re del pannello possono essere inseriti appositi spes sori in fase di livellamento di X-BASE.

20

Le pareti in CLT sono montate in cantiere utilizzando giunzioni bullonate e piastre specifiche, sviluppate appositamente per permettere ogni configurazione geometrica e combinazione di spessori dei pannelli.La gamma X-PLATE permette un montaggio rapido delle pareti ed assicura la sicurezza strutturale, essendo marcate CE EN1090.

αT T

2.3 MONTAGGIO PARETI

αpeso pannello CLT

Rk X-ONE600 Kg 800 Kg 1000 Kg 1200 Kg 1400 Kg 1600 Kg 1800 Kg 2000 Kg

50° T = 3,31 kN T = 4,41 kN T = 5,51 kN T = 6,62 kN T = 7,72 kN T = 8,82 kN T = 9,93 kN T = 11,03 kN 103,48 kN








In funzione del peso del pannello CLT e dell’angolo compreso tra le due funi di sollevamento (α), è possibile confrontare la forza agente su cias-cun punto di aggancio (T) con il valore di resistenza globale caratteristica (Rk) di ciascun X-ONE (applicando gli opportuni coefficienti di sicurezza).

21

Processo di certificazione in corso del sistema di connessione X-RAD ai sensi della direttiva macchine 2006/42/CE per l’uso aggiuntivo sia come punto di sollevamento per il trasporto dei panelli in CLT negli stabilimenti di produzione che per il montaggio dei pannelli in cantiere.

PRODOTTI DI MONTAGGIO CORRELATI

NUT M16 8.8

CLT

plate MI100100

X-ONE CONNECTOR ETA 15/0632

WASHER M16 8.8

BOLT M16 x 50 8.8

WASHER M16 8.8

codice descrizione pz/conf

GEKO tiralastre 1

GIR4000 supporto di montaggio 4000mm 1

ANT leva di movimentazione 1

CRICKET chiave a cricchetto 1

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X-RAD è un sistema innovativo che richiede soluzioni intelligenti, veloci e pratiche anche per ottimizzare i comportamenti termoigrometrico ed acustico.

Per questo è stato sviluppato X-SEAL, una chiusura presagomata che si adatta alla morfologiadei componenti X-ONE e X-PLATE. X-SEAL garantisce la tenuta all’aria e al vento, riduce la trasmissione

delle vibrazioni acustiche per via aerea e attenua il ponte termico puntuale.

ERMETICOGrazie alla struttura in polietilene a celle chiuse, assicura una buona performance

acustica, la tenuta all’aria e al vento, oltre che l’impermeabilità all’acqua proteggendo il cuore del sistema X-RAD.

PRESAGOMATOGrazie alla forma perfettamente aderente a X-ONE e X-PLATE, la chiusura rapida del

nodo costruttivo è ottimale e non necessita ulteriori materiali di riempimento.

PRATICOL’utilizzo di X-SEAL in combinazione con la gamma dei nastri acrilici Rothoblaas

assicura rapidità di esecuzione e perfetta tenuta nel tempo agli stratidi tenuta all’aria ed al vento.

INVOLUCRO

3. X-SEAL

23

X-SEAL codice P [mm] L [mm] B [mm] H [mm] pz/conf

XSEAL100 50 361 511 511 10XSEAL120 60 361 511 511 10XSEAL140 70 361 511 511 10XSEAL160 80 361 511 511 10

SEAL STAR codice P [mm] L [mm] B [mm] H [mm] pz/conf

SEALSTAR 45 361 511 511 10

SEAL PLATE codice s [mm] B [mm] H [mm] pz/conf

SEALPLATE05 5 511 511 10SEALPLATE10 10 511 511 10

FLEXI-BAND codice larghezza [mm] lunghezza [m] pz/conf

D52114 60 25 10D52116 100 25 6

B

B

H

H

L

L

P

S

Lineedi taglio

Lineedi taglio

24

La stratigrafia di riferimento considerata rappresenta una possibile situazione standard riscontrabile nella prassi edilizia attuale. La simulazione 3D del ponte termico è effettuata con X-RAD nella configurazione senza X-SEAL e con X-SEAL. Nell’immagine (fig. C) si può osservare il pacchetto costruttivo e i materiali considerati. La scelta di materiali specifici permette di contestualizzare le verifiche e non esclude l’utilizzo di prodotti differenti. Si può fare riferimento al test report completo per valutare le diverse scelte esecutive.

Le simulazioni termiche sono condotte variando gli spessori di isolante (12cm, 16cm e 24cm), cercando di individuare dei possibili valori che identificassero a grandi linee anche delle possibili classi energetiche e relative performance. Le simulazioni sono effettuate in 3 diversi contesti climatici che rispecchiano le più frequenti condizioni climatiche in zona temperata boreale e australe, riferendosi alla temperatura media minima del mese più freddo (Te).

Per il report dello studio completo ed ulteriori informazioni contattare l’ufficio tecnico Rothoblaas.

3.1 COMPORTAMENTO TERMOIGROMETRICO

1. CLT 10 cm 2. Isolante fibra di legno 5 cm 3. Cartongesso 4. Pavimento in legno 5. Massetto calcestruzzo 6. Polistirene XPS estruso 12 cm 7. Isolante fibra di legno 12 cm 8. Calcestruzzo 9. Terreno

A

B

fig. C 1

2

4 5 6 8

7

669

U1

U2

3

L’analisi termica del sistema X-RAD è effettuata al fine di quantificare e verificare il ponte termico associabile all’elemento puntuale per poterlo rendere fruibile all’interno del calcolo termico prestazionale dell’edificio.Le condizioni più sfavorevoli nelle quali concentrare lo studio e la verifica sono l’attacco a terra dell’elemento X-PLATE BASE in prossimità dell’angolo (A) e il nodo dell’attacco parete e solaio della copertura, X-PLATE TOP (B).Lo studio è eseguito tramite un modello FEM – 3D servendosi del software di calcolo Psi-Therm 3D. Una panoramica dello studio con alcuni dei risultati a cui si è giunti è riportato di seguito.Per ottenere il report dello studio completo o per ulteriori informazioni contattare l’ufficio tecnico rothoblaas.

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Nodo 1 pericolo muffa: Tsi

temperatura (Te) Tsi coibente 12 cm Tsi coibente 16 cm Tsi coibente 24 cmfRsi-average 0,801 0,811 0,824

-5,0°C 15,2°C 15,5°C 15,8°C0,0°C 16,0°C 16,2°C 16,5°C5,0°C 16,8°C 16,9°C 17,1°C

L’analisi ha riportato diversi dati e informazioni, tra i quali le isoterme, il valore Χ (Chi) e il valore fRsi..

Χ (Chi) rappresenta il flusso termico aggiuntivo del ponte termico tridimensionale rispetto alla trasmittanza degli elementi costruttivi coinvolti e i ponti termici bidimensionali degli attacchi tra di loro. Il valore è universale e indipendente dai dati climatici, ma risente della coibentazione degli elementi costruttivi (vedi report finale presso ufficio tecnico rothoblaas). Norma di riferimento: EN 10211 fRsi rappresenta lo strumento universale per il calcolo della temperatura superficiale interna Tsi in qualsiasi luogo. Mentre il fRsi è universale per nodo calcolato, la temperatura superficiale interna dipende dal clima esterno. Tramite la Tsimin si valuta il pericolo muffa e di condensa. Norma di riferimento: EN 13788

coefficiente descrizione valoreX Chi (16 cm) Flusso termico -0,330 W/nodofRsi(Te=-5°C) Fattore di temperatura 0,801

Nodo 1 flusso termico: valore Chi

coibente trasmittanza parete valore12+5 cm 0,190 W/m2K -0,380 W/nodo16+5 cm 0,160 W/m2K -0,330 W/nodo24+5 cm 0,121 W/m2K -0,260 W/nodo

NODO 1: ATTACCO A TERRA

NODO 1: ATTACCO SOLAIO-TETTO

Nodo 1 pericolo muffa: Tsi

temperatura (Te) Tsi coibente 12 cm Tsi coibente 16 cm Tsi coibente 24 cmfRsi-average 0,744 0,766 0,800

-5,0°C 13,6°C 14,1°C 15,0°C0,0°C 14,9°C 15,3°C 16,0°C5,0°C 16,2°C 16,5°C 17,0°C

coefficiente descrizione valoreX Chi (16 cm) Flusso termico -0,142 W/nodofRsi(Te=-5°C) Fattore di temperatura 0,744

Nodo 1 flusso termico: valore Chi

coibente trasmittanza parete valore12+5 cm 0,190 W/m2K -0,380 W/nodo16+5 cm 0,160 W/m2K -0,330 W/nodo24+5 cm 0,121 W/m2K -0,260 W/nodo

26

Con X-RAD si concentrano i nodi strutturali in punti singoli e distinti. Per ciò che riguarda l’acustica si è effettuato uno studio mirato e calibrato su questo nuovo concetto di costruire al fine di raggiungere la caratterizzazione acustica dei nodi strutturali realizzati con X-RAD. X-SEAL evita la trasmissione acustica diretta per via aerea causata dallo “svuotamento” della massa del nodo dovuta al taglio a 45° sul pannello in CLT. La trasmissione laterale strutturale attraverso gli elementi pesanti X-ONE e X-PLATE e la relativa quantificazione dell’energia che viene trasmessa tramite vibrazione degli elementi strutturali costituenti il giunto è realizzata in conformità alla normativa EN 12354 e articolata su più step:

• Misura dell’indice di riduzione delle vibrazioni (Kij e Dnvij) secondo la norma ISO 10848: richiesti dalla EN 12354-1 per il calcolo previsionale delle prestazione acustiche componenti di edificio in opera. In particolare l’indice di riduzione delle vibrazioni esprime la potenza sonora trasmessa per vibrazione strutturale tra due elementi, pareti o solai, connessi tra di loro.

• Confronto tra il giunto X-RAD e le soluzioni tradizionali (Titan, WHT e similari).

• Redazione di abaco dei giunti per la progettazione acustica secondo EN 12354: valori Kij e Dnvij già caratterizzati, calcolati e verificati da inserire nella formulazione prevista dalla normativa europea.

Accelerometri

Condizionatore di carica

Elemento 1

Elemento 2

Analizzatore

Camera B

Camera A

3.2 COMPORTAMENTO ACUSTICO

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Grazie alla collocazione puntuale dei nodi strutturali ai vertici delle pareti in CLT, X-RAD permette la non-interposizione dei solai tra le pareti. Ciò comporta importanti benefici dal punto di vista acustico, che aumentano con l’adozione di appositi profili.

CURA DEL DETTAGLIO

• Profili acustici resilienti in PURChiusura ermetica dell’attacco tra gli elementi strutturali e smorzamento delle vibrazioni sonore indipendentemente dal carico statico o dinamico applicato, mantenendo grande elasticità e performance nel tempo.

Tutti questi materiali devono essere previsti in fase di disegno e taglio dei pannelli.

• Profili sigillanti in EPDM e butiliciTenuta all’aria, protezione dello strato d’isolante ed eliminazione di eventuali ponti acustici aerei.

• Profili acustici resilienti in EPDMChiusura ermetica dell’attacco tra gli elementi strutturali e smorzamento delle vibrazioni acustiche tra solaio e parete. Lo strato resiliente che si crea smorza l’onda sonora altrimenti trasmessa dalla struttura in senso verticale e orizzontale.

Spessore tra 1 e 3 mm

Spessore tra 3 e 5 mm

Spessore > 5 mm

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L’ obiettivo di questa sezione è fornire al progettista un dominio di resistenza (caratteristico e di progetto) che descriva la resistenza dell’elemento X-ONE sollecitato secondo diverse direzioni. L’oggetto dello studio è quindi il componente preassemblato X-ONE, fissato al pannello in CLT mediante appositi connettori e composto da: 1. box esterno in lamiera piegata spessore 2.5 mm 2. piastra interna di irrigidimento spessore 6 mm con fori di connessione per bulloni M16 3. inserto in Laminated veneer lumber (LVL) 4. piastre-rondelle spessore 2.5 mm 5. bulloni interni M12 con dado 6. connettori tutto filetto VGS Ø11 mm (cod. XVGS11350)

X-ONE e connettori

Al fine di determinare il dominio di rottura di X-ONE in un campo di sollecitazioni variabili tra 0° e 360° (nel piano del pannello CLT) si studia il componente secondo 3 approcci:• Indagini sperimentali: prove di carico sulla connessione con diverse direzioni di sollecitazione • Analisi agli elementi finiti (FEM): estensione dei risultati sperimentali a differenti direzioni di sollecitazione • Modelli analitici: conferma dei risultati sperimentali e dell’analisi FEM e semplificazione dell’approccio progettuale

I risultati ottenuti costituiscono la base della stesura dell’ European Technical Assessment ETA 15/0632 rilasciato da OIB (Österreichisches Institut für Bautechnik - AT).

4. INGEGNERIA STRUTTURALE

Disposizione dei connettori con inclinazione variabile

3

2

4

1

6

5

29

Displacement [mm]

Displacement [mm]

Forc

e [k

N]

Forc

e [k

N]

00

20

40

60

80

100

120

140141

15

160

180

200

2 4 6 8 10 12 14 16 18

1st envelope curve

2nd envelope curve

0 10

50

100

-50

-100

-150

150

-10-20-30-40 20 30 40

3rd envelope curve

Hysteresis

20 22 24

Le prove di laboratorio sono state condotte in tre differenti centri di ricerca: • TU-GRAZ (Lignum Test Center dell‘Università di Graz - AT): prove monotone per l’individuazione dei parametri di resistenza e rigidezza contenuti in ETA 15/0632 • CNR-IVALSA (Istituto per la Valorizzazione del Legno e delle Specie Arboree di San Michele A.A - IT): prove monotone e cicliche per la definizione di duttilità e comportamento in campo sismico • DICAM (Dipartimento di Ingegneria Civile Ambientale e Meccanica dell‘Università degli Studi di Trento - IT): prove sul sistema complesso parete-connessione

4.1 INDAGINI SPERIMENTALI

Esempio di output da prova monotona: curve forza-spostamento per sollecitazione α = 45°

Esempio di output da prova ciclica: diagramma forza-spostamento per sollecitazione α = 135° - 325°

F

α

F

F

α

30

Lo studio sperimentale di X-ONE ha permesso di progettare ed eseguire, presso l’Università di Trento, prove cicliche a rottura su sistemi parete completi dove il pannello in CLT è stato connesso a terra mediante X-RAD. La campagna sperimentale si è conclusa con il test di un sistema complesso con connessione X-RAD multipla tra 4 pannelli CLT che ha permesso di analizzare l’interazione tra i vari componenti (X-ONE, X-Plate, pannelli CLT).

Esempio di output da prova ciclica su sistema parete: diagramma forza-spostamento e setup di prova per pannello singolo

A conclusione della fase sperimentale è stato definito il diagramma di resistenza della connessione attraverso l‘interpolazione dei dati rilevati.

In tutti i test effettuati la connessione è stata portata a rottura al fine di osservare il comportamento del sistema al variare della direzione di sollecitazione applicata.

Schematizzazione delle modalità di rottura osservate al variare della direzione di sollecitazione (0° ≤ α < 360°)

• α = 0° - 90° - 135° - 315° trazione connettori VGS • α = 45° block tearing delle piastre • α = 180° - 225° - 270° meccanismi di rottura lato legno

Dominio di resistenza sperimentale

α= 0°

α

10

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

α=0°

α=45°

141kN

97kN

[kN]

[kN]

150

200

100

50

-50

0

-100

-150

-200

2010 30 40-30-40 -20 -10

Displacement [mm]

Forc

e [k

N]

31

I risultati raccolti nei test sperimentali e l’osservazione delle modalità di rottura hanno condotto alla realizzazione e validazione di un modello agli elementi finiti, in grado di descrivere il comportamento globale della connessione X-ONE soggetta a spostamenti lungo differenti direzioni. Sono state simulate analisi di tipo push-over, linearizzate poi attraverso bilatere al fine di fornire i valori di resistenza massima al variare della direzione di spostamento.

FEM dell’elemento X-ONE e dei connettori

Esempio di curva di capacità con linearizzazione

4.2 ANALISI AGLI ELEMENTI FINITI

10

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

I punti rappresentativi delle resistenze massime rilevate dalle analisi FEM permettono la definizione di un ulteriore dominio di resistenza della connessione

Dominio di resistenza da simulazioni FEM

α=0°

[kN]

[kN]

Displacement [mm]

Forc

e [k

N]

90

120

60

30

0

150

180

5 10 15 20 25 30

Pushover Bilatera

32

Configurazione per α = 45°

Configurazione per α = 135° - 315°

Dominio di resistenza da calcolo analitico

La campagna sperimentale ed il modello ad elementi finiti evidenziano come il sistema X-ONE+pannello CLT manifesti modalità di rottura differenti al variare della direzione della sollecitazione. Ai fini della definizione dei modelli di calcolo, sono state individuate 8 principali direzioni di sollecitazione all’interno di un sistema di riferimento x-z, in cui si evidenziano le simmetrie di comportamento della connessione

Partendo dall’osservazione delle modalità di collasso sperimentali, si sono individuate le configurazioni di equilibrio della connessione per ciascuna direzione di sollecitazione in conformità al teorema statico dell’analisi limite. A titolo di esempio si riportano i meccanismi resistenti per due configurazioni:

Sulla base del modello analitico, è possibile generare un ulteriore dominio di resistenza molto prossimo a quelli individuati sperimentalmente e tramite modello FEM. Ciò a conferma della stabilità del comportamento della connessione e della validità dei metodi di analisi adottati.

4.3 MODELLI ANALITICI

F

F

α

50°

2RVGS,t

2RVGS,t

2RVGS,t

2RVGS,c

2RVGS,t

50°

α

α= 0° x

z

α

10

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

α=0°

[kN]

[kN]

33

Sulla base delle considerazioni fatte in precedenza, ai fini delle verifiche progettuali, si utilizzano quindi le resistenze fornite da ETA (sperimentali), integrate dalle resistenze analitiche, individuando così il dominio di resistenza caratteristico di X-ONE.

La fase di studio della connessione ha portato, mediante un progetto del sistema in accordo ai concetti di gerarchia delle resistenze, al sovradimensionamento di alcuni elementi costituenti X-ONE, favorendo in tal modo determinate modalità di rottura: • rottura a trazione dei connettori VGS • rottura per block tearing in corrispondenza dei fori M16 sul sistema box + piastra interna • rottura lato legno (estrazione connettori VGS o compressione legno)

Dominio di resistenza caratteristico

4.4 RESISTENZE DI PROGETTO

Si riporta una tabella riepilogativa delle resistenze caratteristiche nelle varie configurazioni di sollecitazione ed un riferimento al relativo coefficiente di sicurezza in funzione della modalità di rottura (acciaio o legno).

(1) I coefficienti parziali di sicurezza sono da assumersi in funzione della normativa vigente utilizzata per il calcolo. In tabella sono riportati i valori lato acciaio in accordo a EN1993-1-8 e lato legno in accordo a EN1995-1-1

Al fine di garantire il raggiungimento delle prestazioni massime delll’elemento X-ONE e prevenire fenomeni di splitting nel legno, si consiglia l’inserimento di 2 connettori tutto filetto VGS ortogonalmente al pannello CLT (si veda immagine a pagina 28).

α

resistenza globale

componenti di resistenza modalità di rottura

coefficenti parziali

di sicurezza(1)

γM

Rk Vk Nk

[kN] [kN] [kN]

0° 111,6 111,6 0,0 trazione VGS acciaio γM2 = 1,2545° 141,0 99,7 99,7 block tearing su fori M16 acciaio γM2 = 1,2590° 111,6 0,0 111,6 trazione VGS acciaio γM2 = 1,25

135° 97,0 -68,6 68,6 trazione VGS acciaio γM2 = 1,25180° 165,9 -165,9 0,0 estrazione filetto VGS legno γM,legno = 1,3225° 279,6 -197,7 -197,7 compressione del legno legno γM,legno = 1,3270° 165,9 0,0 -165,9 estrazione filetto VGS legno γM,legno = 1,3315° 97,0 68,6 -68,6 trazione VGS acciaio γM2 = 1,25360° 111,6 111,6 0,0 trazione VGS acciaio γM2 = 1,25

10

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

α=0°

[kN]

[kN]

Rk

34

Dominio di resistenza di progetto in accordo a EN1995-1-1 e EN1993-1-8

(1) La connessione per mezzo di X-ONE funge da collegamento tra pareti CLT per prevenirne il ribaltamento e lo scorrimento in presenza di azioni sismiche e del vento (classe di durata istantanea). Le forze verticali statiche vengono trasmesse direttamente per contatto parete-parete, senza sollecitare la connessione. L‘utilizzo di X-ONE in presenza di carichi con classi di durata breve, media o permanente (kmod < 1) richiede una rivalutazione del dominio di progetto, in quanto la gerarchia delle resistenze potrebbe modificarsi. In questi casi, a favore di sicurezza, si suggerisce di trattare tutte le resistenze di progetto come delle resistenze lato legno, con l‘applicazione degli opportuni coefficienti kmod e γM.

Partendo dai valori di resistenza caratteristici, si definisce il dominio di resistenza di progetto di X-ONE, al fine di eseguire le verifiche allo Stato Limite Ultimo. I valori di resistenza di progetto si ricavano come segue:

rottura lato acciaio:

con i coefficienti kmod e γM da assumersi in funzione delle modalità di rottura e della normativa utilizzata per il calcolo.

Il dominio di progetto di X-ONE si riferisce ai valori di resistenza ed ai coefficienti γM riportati in tabella e per carichi con classe di durata istantanea (sisma e vento) (1).

La verifica della connessione X-ONE, si ritiene soddisfatta quando il punto rappresentativo della sollecitazione Fd ricade all‘interno del dominio di resistenza di progetto:

Fd ≤ Rd

rottura lato legno:

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

10

Rk Rd EN 1995-1-1

[kN]

[kN]

α=0°

Fd

N

V

Rd

35

e-mail: [email protected]

NOTE

Rotho Blaas srl - I-39040 Cortaccia (BZ) - Via Dell‘Adige 2/1

Tel. +39 0471 81 84 00 - Fax +39 0471 81 84 84

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TG1I

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