Pannelli CLT

7/22/2019 Pannelli CLT

1/30

Sommario

1. Pannelli CLT ................................................................................................................................ 3

1.1 Introduzione........................................................................................................................... 3

1.2 Calcolo a flessione (SLU) ..................................................................................................... 4

1.3 Calcolo a taglio (SLU) .......................................................................................................... 6

1.4 Deformazione (SLE) ............................................................................................................. 6

1.5 Taglio nel piano ..................................................................................................................... 6

1.5.1 Introduzione ................................................................................................................... 6

1.5.2 Rigidezza del pannello per carichi nel piano ................................................................. 8

1.5.3 Verifica SLU al taglio nel piano del pannello.............................................................. 10

2. Connessioni nel piano tra pannelli CLT .................................................................................... 15

3. Base Normativa Italiana ............................................................................................................. 20

4. Esempio di dimensionamento pannelli CLT per solaio ............................................................. 22

4.1 Geometria dei pannelli ........................................................................................................ 22

4.2 Progetto dei collegamenti tra i pannelli ............................................................................... 25

5. Bibliografia ................................................................................................................................ 30


2/30

2


3/30

3

1.Pannelli CLT1.1 Introduzione

Il legno lamellare incrociato (Cross Laminated Timber, spesso chiamato XLAM) un prodottorelativamente nuovo che sta fortemente guadagnando in popolarit in Europa e nel Nord America. I

pannelli CLT sono solitamente composti da un numero dispari di strati di legno lamellare incollati

insieme disponendo ciascuno strato a 0 e 90 alternativamente.

La disposizione incrociata fornisce notevoli vantaggi, quali lintroduzione di una certa isotropia

macroscopica nel comportamento statico nellelemento oltre agli aspetti positivi sulle caratteristiche

meccaniche proprie del processo industriale di produzione del legno lamellare.

Le caratteristiche meccaniche di un pannello CLT dipendono infatti dal materiale del quale sono

costituite: il tipo di legno che viene utilizzato nella produzione del pannello ne definisce le

caratteristiche.

Il calcolo strutturale dei pannelli CLT rappresenta una forma nuova del progetto delle strutture di

legno per diverse ragioni. Prima fra tutte quella dell'uso strutturale di elementi piani di grandi

dimensioni, che fino a pochi anni fa era completamente sconosciuto nella costruzione di legno, in

quanto - fatta eccezione per i pannelli sottili - non esistevano elementi di questo tipo. Inoltre si trattadi un materiale completamente nuovo, per il quale al momento non esistono ancora normative di

prodotto specifiche e che non oggetto di trattazione specifica in nessuno dei testi di normativa

attualmente e comunemente in uso da parte di strutturisti e addetti ai lavori. Ci non significa per

che non esista una base normativa su cui lavorare con questo prodotto; anzi vero esattamente il

contrario: le basi normative disponibili al momento permettono senza dubbio di considerare

l'XLAM a tutti gli effetti facente parte delle conoscenze tecniche in esse contenute. Non si tratta di

una coincidenza, in quanto le normative sulle strutture di legno disponibili al giorno d'oggi sonotutte state pubblicate negli ultimissimi anni e fra glia addetti ai lavori - cio i produttori che molto

hanno investito in questo materiale, ma anche gli specialisti scientifici del ramo - l'evoluzione in

corso era gi ben nota. La mancanza di una normativa che definisca il prodotto un ostacolo

facilmente superabile, in quanto ci previsto nelle regole che definiscono l'omologazione e la

possibilit di applicazione di materiali e prodotti con funzione strutturale che non siano definiti

tramite normativa apposita. Molti componenti della costruzione - non solo nel caso del legno - sono

definiti in questo modo, come per esempio diversi mezzi di collegamento o connettori di usoquotidiano praticamente in tutta Europa. Si tratta quindi di un ostacolo piuttosto ridotto per la


4/30

4

grande industria, che lo ha prontamente stato superato, seguendo la procedura dell'omologazione

diretta dei singoli prodotti.

1.2 Calcolo a flessione (SLU)

Modali tdi calcolo delle caratteristiche resistenti e deformative del pannello

I pannelli CLT sono progettati considerando una direzione principale di carico. Pertanto la teoria

monodimensionale della trave pu rappresentare in modo sufficientemente adeguato il

comportamento deipannelli per applicazioni pratiche, come nel caso dellazione esercitata dal

carico neve, al fine di calcolare tensioni e deformazioni.

Tuttavia, rispetto alle travi lamellari incollate in ununica direzione (come quelle utilizzate per travi

e gli arcarecci), a causa della ridotta resistenza a taglio per rotolamento delle fibre, gli elementi CLT

mostrano deformazioni taglianti pi elevate; al fine di poter considerare la deformabilit a taglio

dellelemento si adotta pertanto la teoria della trave di Timoshenko. La teoria di Timoshenko

adatta infatti a descrivere il comportamento di elementi composti a sandwich: le deviazioni tra i

risultati forniti dal metodo in esame rispetto ai risultati esatti sono piccole per rapporti lunghezza /

spessore > 15, come nel caso in esame.

Deviazioni tra i risultati forniti da analisi esatta e metodo di Timoshenko

La rigidezza flessionale della sezione del pannello calcolata considerando la diversa rigidezzaofferta da ciascuno strato. Lorientazione dei livelli comporta, a causa dellanisotropia del

materiale, un diverso modulo elastico: per livelli aventi si utilizza il modulo di Young ,


5/30

5

mentre per livelli con si utilizza il modulo di Young . Essendo il rapporto , si considera per semplicit di calcolo un modulo elastico

Nel caso di una generica sezione CLT a strati dispari:

Distanze interne per il calcolo della rigidezza flessionale di un pannello CLT

La rigidezza flessionale della sezione pu essere valutata come:

( ) ( )

dove:

- il momento dinerzia del strato i valutato rispetto al suo baricentro;- il modulo elastico del strato i;- larea del strato i;- la distanza tra il baricentro dello strato i-esimo e il baricentro dellintera sezione.

Per la verifica a flessione, necessario verificare che:

dove:

- la tensione sollecitante calcolata secondo lequazione di Nvier, con z = H/2 persezioni simmetriche:

- la tensione resistente a flessione del pannello CLT:


6/30

6

- fattore che tiene in conto la durata del carico e lumidit dellambiente- { per n> 1 un coefficiente amplificativo per la resistenza del

sistema;

-

il numero di piani paralleli che interagiscono nello strato limite della zona tesa.

1.3 Calcolo a taglio (SLU)

La verifica al taglio richiede che siano verificate due condizioni, oltre alla procedura classica per

elementi unidirezionali, necessario anche verificare gli sforzi di taglio rispetto alla resistenza di

rotolamento di taglio (rolling shear strenght: si tratta di sforzi di taglio che danno luogo a

deformazioni lungo direzioni ortogonali a quelli delle fibre):

-

-

Dove il taglio in ciascuna fibra si valuta con la formula di Jourawsky:

1.4 Deformazione (SLE)

Gli spostamenti dovuti a momento flettente e taglio a tempo t=0 posso esse calcolati tramite

lequazione

( )

( )

Per considerare gli effetti a lungo termine si inserisce il fattore per classi di servizio 2.

1.5 Taglio nel piano

1.5.1IntroduzioneIl comportamento a taglio nel piano di un pannello CLT richiede una breve introduzione teorica, a

causa dellassente inquadramento normativo e della relativa novit dellargomento.

La resistenza al taglio per carichi applicati nel piano di un pannello CLT considerevolmente pi

elevata rispetto al corrispondente valore per elementi non incrociati (glulam). Sulla base di una serie

di test sviluppati da Institute for Timber Engineering and Wood Technology di Graz nel 2008, pu

essere proposta una resistenza al taglio di approssimativamente 8-10 N/mm2per carichi applicati


7/30

7

nel piano. Per la resistenza torsionale nellinterfaccia incollata si pu utilizzare un valore di 2,5

N/mm2(WCTE 2004, Lahti).

Le tensioni e le rigidezze di taglio nel piano del pannello sono analizzate sulla base di un

elementare rappresentativo (RVE) del pannello. Questo RVE pu essere ulteriormente semplificatoin un sotto-elemento rappresentativo (RVSE).

Elementi RVE e RVSE di un pannello CLT

La dimensione di ciascun RVE pari alla larghezza di una tavola che compone lo strato, mentre lo

spessore di ciascun RVE pari a quella del pannello CLT stesso. Si ipotizza che i carichi applicati

nel piano diano luogo a sforzi costanti sullo spessore (nellipotesi che lelemento abbia spessore

costante). Tutte le superfici mediane dei singoli strati diventano piani di simmetria, a cui viene

associato un vettore normale nella direzione dello spessore. (Verification of CLT-plates under loads

in plane, Thomas Bogensperger, Thomas Moosbrugger, Gregor Silly).

La parte rimanente compresa tra due piani adiacenti di simmetria il pi piccolo elemento possibile

per il calcolo della rigidezza ed definito sotto-elemento rappresentativo (RVSE). Tale elemento

trascura le condizioni al contorno per via del numero finito di strati. Gli effetti al contorno sono

infatti considerati in un passo successivo.


8/30

8

1.5.2Rigidezza del pannello per carichi nel pianoLa determinazione dei valori di rigidezza Dxe Dy relativamente semplice partendo dalla sezione

effettiva: viene difatti considerata la sola rigidezza nella direzione delle fibre. La rigidezza per forze

normali pu essere stabilita tramite considerazioni geometriche, come da figura.

Rigidezza di un elemento RVE per forze normali

Rigidezza per forze di taglio applicate nel piano

necessario indicare una distinzione tra elementi CLT con o senza interfacce di incollaggio sullefacce lungo lo spessore delle singole tavole, perch cambia sostanzialmente il comportamento a

taglio.

Se le facce delle tavole di uno strato sono tra loro incollate, leffettiva rigidezza a taglio del

pannello la stessa delle tavole che la compongono. Il meccanismo che si sviluppa un

meccanismo di taglio puro con trasmissione di forze di taglio tramite le facce laterali di

ogni tavola (Meccanismo I). Con il tempo, a causa di possibili crepe dovute a variazioni

termiche, il comportamento dellelemento CLT a tavole incollate sui piani tende ad

avvicinarsi a quello nel caso di facce non incollate. pertanto consigliabile adottare in fase

di verifica una rigidezza a taglio ridotta.


9/30

9

Meccanismo I: deformata da taglio + taglio

Per elementi senza incollaggio laterale delle tavole, si ha un effetto di torsione + taglio: si

verifica una ridistribuzione locale delle tensioni a causa di un momento torcente agente su

entrambi i lati dellinterfaccia incollata (Meccanismo II).

Meccanismo II: deformata da torsione + taglio

Per analizzare un elemento CLT reale, si individua un meccanismo intermedio tra i due presentati.

Definiti acome la larghezza di una singola tavola, e t come lo spessore delle tavole, il rapporto t/a

definisce la geometria della struttura interna dellelemento CLT. Questo valore, insieme ai moduli

di taglio, sono i principali parametri responsabili per la determinazione della rigidezza a taglio nel

piano di un elemento CLT.

La rigidezza a taglio totale pu essere valutata assemblando i due meccanismi sopra introdotti, che

possono essere sovrapposti per quanto riguarda la flessibilit.


10/30

10

Leffettiva deformazione a taglio dellelemento CLT data dalla somma della deformazione ataglio indotta dal meccanismo I, , e la deformazione a taglio dovuta alla rotazione indotta dallatorsione del meccanismo II, :

dove sono definite come segue:

- ;-

Dal rapporto si ricava il valore del modulo a taglio G* dellelemento CLT. Tramite analisisperimentali si ricavata una curva che definisce il valore di al variare del rapportot/aper CLT a 3 o 5 strati.

Effettivo modulo di taglio di un elemento CLT

1.5.3Verifica SLU al taglio nel piano del pannelloIl calcolo delle tensioni di taglio di progetto pu essere diviso in due passi. In un primo passo si

considera la situazione dellelemento RSVE ideale, che rappresenta uninfinita sequenza di strati

nella direzione dello spessore. In un secondo passo si arriva ad una rappresentazione dellelemento

CLT reale, avente un numero di strati finito.


11/30

11

Primo passo: calcolo delle tensioni nellelemento RSVE ideale

Essendo un singolo elemento RVSE parte di una sequenza infinita di altri elementi, non possibile

stabilire la forza di taglio in questa fase, ma si pu calcolare una forza di taglio proporzionaleagente nel singolo elemento RSVE, alla quale corrisponde una tensione di taglio nominale:

Tensioni di taglio nominali sullelemento RVSE

La tensione di taglio nominale non tiene conto della struttura interna dellelemento CLT.In unelemento CLT reale le tensioni di taglio vengono trasmesse solo attraverso le sezioni trasversali

perpendicolari alle fibre da un elemento RVSE al successivo. Per lequilibrio, le sollecitazioni di

taglio presenti sulle facce strette delle tavole vengono tradotte in un momento torsionale interno su

entrambi i lati dellinterfaccia di incollaggio. Di conseguenza si raddoppiano le tensioni di taglio

presenti su ciascuna delle sezioni trasversali. Leffettiva tensione di taglio presente su ciascuna

sezione trasversale pu pertanto essere calcolata come:


12/30

12

Reale distribuzione delle tensioni di taglio sullelemento RVSE

Oltre alla verifica al taglio pertanto necessario effettuare anche una verifica alla torsione

sullinterfaccia di incollaggiodovuta al meccanismo II.

Tensioni dovute alla torsione nellinterfaccia di incollaggio

Il momento torcente pu essere calcolato come:

La massima tensione di taglio dovuta alla torsione definita dividendo il momento torcente peril modulo di resistenza polare


13/30

13

Passaggio da elemento ideale RVSE a CLT reale

Un pannello CLT reale, a differenza dellelemento ideale RVSE, ha un numero limitato (e dispari)

di strati: il numero di strati orientati nelluna e nellaltra direzione non uguale, lo spessore di

ciascuno strato pu non essere costante e non pi possibile considerare il piano di simmetria nel

mezzo delle tavole. Nella verifica di un elemento CLT si parte da una serie di elementi RVSE, i

quali verranno in seguito corretti per descrivere il pannello reale.

Si assume che lo spessore delli-esimo elemento RVSE dato dal minore spessore possibile dato da

due tavole a contatto, con leccezione delle tavole esterne per le quali lo spessore dellelemento

RVSE dato dal minimo tra il doppio dello spessore della tavola stessa e la somma degli spessori

della tavola esterna e di quella interna attaccata ad essa.

La determinazione degli spessori degli elementi RVSE pu essere calcolato per pannelli CLT a 3, 5,

7 o pi strati. Nel caso di pannello a tre strati, gli spessori ideali possono essere calcolati come da

tabella, adottando la numerazione usata in figura.

# di RVSE Spessore ideale 1 2

Numerazione di elementi RVSE per un pannello CLT a 5 strati


14/30

14

La forza di taglio a cui soggetto li-esimo RVSE in un elemento CLT a n-strati pu essere valutata

dalla seguente formula, attribuendo a ciascun RVSE un contributo proporzionale al suo spessore.

La tensione ideale nominale di taglio pu essere calcolata dividendo per lospessore del RVSE i-esimo. Tale valore costante per tutti gli RVSE:

Le tensioni sollecitanti di taglio di progetto sono quindi stimate, nel caso di CLT a 3 strati, come

- Taglio: - Torsione:

La verifica richiede che siano soddisfatte le seguenti condizioni, per il taglio e per la torsione:

- Taglio: - Torsione:


15/30

15

2.Connessioni nel piano tra pannelli CLTIl processo di costruzione di una struttura composta da pannelli CLT fortemente influenzato, in

termini di tempi desecuzione e di costi, dal sistema scelto per i collegamenti tra i pannelli. In

particolare, quando si utilizzano pannelli di spessore ridotto, il numero di giunti meccanici

incrementa: ci da un lato migliora la duttilit generale dellintero edifici, dallaltro comporta

innegabili svantaggi in termini di costi e rapidit di esecuzione.

Si riportano in seguito alcuni dei pi usati tipi di collegamenti tra i pannelli lignei. I collegamenti in

analisi differiscono sia nella preparazione dei pannelli che nel tipo di connettori utilizzati.

I campioni in analisi differiscono in:

- Tipo del pannello:

o 3S98 mm di spessore, 3 strati

o 5S98 mm di spessore, 5 strati

- Geometria dei bordi del pannello:

1. Giunto a tenone con doppia scanalatura sui bordi

del pannello e un elemento centrale ligneo di collegamento.

2. half-lap joint (sella gerber)

3. giunto con scalanatura sullo stesso lato di ciascun

pannello e un elemento multistrato di collegamento tra i pannelli.

- Mezzi di collegamento:

1. M6 viti autoperforanti senza rondelle

2. M6 viti autoperforanti con rondelle

3. M8 viti autoperforanti senza rondelle

4. M8 viti autoperforanti con rondelle

5. 3.1 mm chiodi lisci

6. 3.1/3.4 mm chiodi a gambo filettato


16/30

16

Mezzi di collegamento utilizzati nellanalisi

Caratter istiche dei pannell i

Il cosiddetto effetto laminazionee la sua influenza sulla resistenza del giunto e la sua duttilit

sono tenuti in conto al pari dellinfluenza del numero degli strati in relazione alla configurazione

geometrica del giunto; per esempio, nel caso di un giunto a tenone su un pannello 3S, lesecuzione

di una scanalatura nel mezzo di ciascun bordo del pannello comporta la rimozione dello strato

centrale nellarea del collegamento, rimuovendo del tutto leffetto della laminazione incrociata.

I pannelli analizzati sono composti come segue:

- pi del 90% delle tavole longitudinali sono C24, il resto C16;

- pi del 30% delle tavole trasversali sono C24, il resto sono C16;

- ciascuna tavola in collata sulla faccia e sui bordi senza vuoti;

- i valori medi, minimo e massimo della densit sono: media m=475kg/m3, minima

min=427kg/m3, massima max=504kg/m3.

Geometr ia dei bordi

I seguenti tre tipi di bordi sono i pi usati nelle costruzioni con pannelli di legno.

Il tipo-A usa due strati di connettori che lavorano in serie; ci ottenuto raddoppiando il numero di

connettori i quali, comunque, hanno due piani di taglio ciascuno.


17/30

17

Il tipo-B il tipo pi rapido di giunto perch richiede un solo strato di connettori e non necessita

dellinserimento (e la preparazione) di un ulteriore elemento ligneo.

Tipo-A

Tipo-B

Tipo-C

Il tipo-C usa due strati di connettori che lavorano in serie; ci p ottenuto raddoppiando il numero di

connettori, ma a differenza del tipo-A, ciascuno connettore ha un solo piano di taglio. Questo risulta

essere il tipo di geometria meno efficiente tra quelli testati e non applicabile su pannelli a 3 strati.

Tipi di connettori

Dai dati dichiarati dal produttore, per le viti la capacit ultima di fu=1000 N/mm2, mentre per i

chiodi di fu=600 N/mm2.

Risultati del confr onto

Si riportano i risultati in termini di tempo di assemblaggio e di costi totali considerando:

- 0,16 per vite- 0,015 per rondella- 25.00 per ora lavorativa

Il confronto svolto in relazione alla stessa resistenza della connessione (50 kN) calcolata secondoEC5.


18/30

18

Confronto, intermini di costo, tra connessioni con viti e con chiodi (tipo-A, 5S)

Confronto, intermini di costo, tra connessioni con viti e con chiodi (tipo-B, 5S)


19/30

19

Confronto, intermini di costo, tra connessioni con viti e con chiodi (tipo-C, 5S)

In termini di costi, si osserva come la connessione con chiodi risulti notevolmente pi economica

rispetto alla stessa con viti.

Il pi economico tipo di connessione risulta essere il tipo-B con lutilizzo di chiodi.

Per quanto riguarda il comportamento meccanico delle unioni, si osservata in modo apprezzabile

la presenza delleffetto tirante nelle connessioni di tipo-C per effetto della maggiore penetrazione

della zona filettata nel secondo strato di legno.

Campione tipo-C a seguito del test


20/30

20

3.Base Normativa ItalianaLa base normativa italiana per il calcolo degli elementi strutturali data dalle nelle Norme Tecniche

per le Costruzioni, cos come pubblicate in GU il 14.1.2008 e come entrate in vigore, dopo diverse

vicissitudini in particolar modo per quanto concerne il legno, per tutte le strutture nuove a partire

dal 1 luglio 2009. Le NTC - spesso anche semplicemente indicate con la dicitura "Testo Unico", che

non formalmente corretta - contengono al capitolo 1 e al capitolo 12 l'indicazione esplicita circa la

possibilit di completare le indicazioni in esse contenute con ulteriori documenti che costituiscano

documenti di comprovata validit. In particolar modo sono intesi ed indicati in questo contesto i

testi delle normative Europee con i relativi documenti di applicazione, come pure le istruzioni e i

documenti tecnici del Consiglio Nazionale delle Ricerca (C.N.R.).

In questo documento (NTC, DM08) sono contenute tutte le basi e i principi per il calcolo delle

strutture di legno, e pi precisamente in 3 parti distinte:

- nel capitolo "4. Norme sulle costruzioni" si trova un sotto capitolo "4.4 Costruzioni di legno" che

contiene in 12 pagine le indicazioni sui principi di calcolo da applicare e da seguire per gli elementi

strutturali di legno;

- nel capitolo "7. Progettazione per azioni sismiche" un sotto capitolo di 5 pagine "7.7 Costruzioni

di legno" contiene le indicazioni essenziali e specifiche alle strutture di legno in zona sismica;

- nel capitolo "11. Materiali e prodotti per uso strutturale" contenuto un sotto capitolo "11.7

Materiali e prodotti a base di legno", che in 8 pagine descrive le prescrizioni legate

all'omologazione e alla certificazione dei materiali di legno per uso strutturale.

Le prescrizioni di calcolo contenute nel capitolo 4.4. sono molto succinte e contengono solo alcune

indicazioni concrete sui modelli di calcolo che permettono di determinare la resistenza e la

rigidezza degli elementi strutturali. Le indicazioni dettagliate si trovano nel DT206-CNR, dal titolo

"Istruzioni per la progettazione, Esecuzione e Controllo delle strutture di legno" edito nel 2008

(edizione riveduta della prima del 2007), che quindi, di fatto, il complemento applicativo delle

NTC.

Le indicazioni contenute nel capitolo 7.7 riguardano l'aspetto particolare della sicurezza sismica

delle costruzioni di legno, cui si aggiungono alcune considerazioni generali in relazioni alle

costruzioni di legno in zona sismica, contenute nel capitolo 7.2.


21/30

21

Il capitolo 11.7 descrive le caratteristiche dei materiali e prodotti a base di legno. In esso sono

descritti in modo esplicito il legno massiccio (capitolo 11.7.2), il legno con giunti a dita (capitolo

11.7.3) e il legno lamellare incollato (capitolo 11.7.4). Appare evidente come l'XLAM non rientri in

nessuna di queste 3 categorie e non sia quindi oggetto di questi capitoli o di un altro capitolo

specifico delle NTC. L'XLAM oggetto del capitolo "11.7.6 Altri prodotti derivati dal legno per

uso strutturale", che rimanda alle procedure di qualificazione del capitolo 11.7.10.


22/30

22

4.Esempio di dimensionamento pannelli CLT per solaio4.1 Geometria dei pannelli

I pannelli considerati sono costituiti da 3 strati di legno lamellare incollato GL24h per uno spessoretotale di 73 mm.

Ciascun pannello ha dimensioni 2,5 x 3,0 m.

Lamella Altezza Orientazione Materiale

#1 27 mm 0 GL24h

#2 19 mm 90 GL24h

#3 27 mm 0GL24h

Geometria del pannello

Parametri del materiale

Coefficiente di sicurezza sul materiale M 1,25

Valori caratteristici delle resistenze [Mpa]

resistenza a flessione fm,k 24

resistenza a trazione parallela alla fibratura ft,0,k 16,5

resistenza a trazione perpendicolare alla fibratura ft,90,k 0,4

resistenza alla compressione parallela alla

fibratura fc,0,k 24

resistenza alla compressione perpendicolare alla fibratura fc,90,k 2,7

resistenza al taglio fv,k 2,7

Modulo elastico [Mpa]

modulo di elasticit medio parallelo alla fibratura E0,mean 11600

modulo di elasticit paralello alla fibratura E0,05 9400

modulo di elasticit medio perpendicolare alla fibratura E90,mean 390

modulo di taglio medio Gmean 720

massa volumica [kg/mc] g,k,mean 380


23/30

23

Valori sezionali

Si definisce un sistema di riferimento come da figura:

Sistema di riferimento adottato per lanalisi 1-d del pannello

EAef 1,585E9 N

EIef 9,241E11 Nmm

GAef 2,21E7 N

Carichi

Il carico permanente agente sulla copertura il solo peso proprio della stessa:

I carichi verticali accidentali di progetto sono dovuti allazione della neve:

Si trascura, in favore di sicurezza, lazione verticale dovuta al vento.

Verifiche

Le verifiche sui pannelli sono svolte utilizzando il software CLTdesigner, sviluppato per holz.bau

forschungs gmbh.


24/30

24

Flessione

Verifica a flessione del pannello

Con un grado di sfruttamento del 20,6%, la verifica risulta soddisfatta.

Taglio

Verifica a taglio del pannello

Con un grado di sfruttamento del 12,4%, la sezione risulta ampiamente verificata a taglio.

Deformazione (SLE)

Verifica a deformazione del pannello

Con un grado di sfruttamento del 68,5%, la verifica di deformazione del pannello risulta soddisfatta.


25/30

25

Tagli o nel piano

Nel caso in esame, la massima forza di taglio per unit di lunghezza applicata ai pannelli nel loro

piano dovuta alla combinazione di carico da vento lungo Y, per la quale, dal modello FEM, si

ricava un valore massimo

.

t1 27 mm # di RVSE Spessore ideale

t2 19 mm 1

t3 27 mm 2

Taglio TorsioneMpa Mpa - - Mpa Mpa - -

2,53 0,48 1,45 0,9 3,10 1,55 0,81 < 1 0,31 < 1

Verifica: OK OK

Le verifiche sui pannelli CLT sono pertanto soddisfatte.

4.2 Progetto dei collegamenti tra i pannelli

Al fine di permettere una trasmissione degli sforzi di taglio nel piano tra i pannelli e attribuire

quindi la funzione controventante al sistema di pannelli CLT necessario collegare i pannelli con

una serie di viti autoperforanti. Viene adottato un sistema half-lap joint, che stato dimostrato

essere (Mechanical in-plane joints between cross laminated timber panels, Maurizio Follesa,

Michele Brunett, Rita Cornacchini, Silvio Grasso, WCTE 2010) il pi semplice ed economico

meccanismo per la trasmissione del taglio.


26/30

26

Half-lap joint

Collegamento pannell o-pannell o

Capacit portante dellunione legno-legno con viti auto-perforanti

La resistenza della connessione legno-legno determinata tramite la teoria di Johansen (EC5EN1995-1-1) quale la minore resistenza determinata per i vari meccanismi di taglio dellunione.

Meccanismi di rottura per collegamento legno-legno a semplice sezione resistente

Si riportano le formule per il calcolo della resistenza a taglio del giunto per collegamento a semplice

sezione resistente per il caso di unioni legno-legno riferite alle modalit di rottura a-f di figura:


27/30

27

dove:

- - esono la resistenza a rifollamento caratteristica delle due sezioni di legno- diametro dellelemento di collegamento- gli spessori dei legni da collegare- il momento di snervamento caratteristico del mezzo di unione, calcolato come

segue:

o Dove la resistenza ultima caratteristica a trazione dellacciaio;o fattore riduttivo del momento plastico per tenere in considerazione

leffettivo comportamento allo stato limite ultimo del chiodo.

o il modulo di resistenza plastico per chiodi a gambo cilindrico, -

la resistenza caratteristica allestrazione dei connettori; La norma europea al 8.5.2

e quella italiana al B 7.8.5.2 prevedono che la resistenza allestrazione di un bullone(per lo spinotto viene assunta nulla in quanto si sfila) deve essere assunta pari al minimo tra:

o resistenza a trazione dellacciaio;

o resistenza a schiacciamento del legno sotto la rondella. La resistenza a

schiacciamento deve essere valutata assumendo una resistenza caratteristica a

compressione sullarea di contatto sotto la rondella pari a 3fc,90k


28/30

28

Verifica

Diametro d 8 mmNumero viti n 14 -Lunghezza vite t 70 mm

Resistenza caratteristica arifollamento 18,02 Mpa (uguale per entrambe le facce)Massa volumica caratteristicapannello 410 Kg/mcDiametro del mezzo d'unione 8 mmSpessore di ciascun elemento dacollegare 36,5 mmValore riduttivo del momentoplastico 0,78 -Modulo di resistenza plastico per

chiodi a gambo cilindrico 85,33 mmcMomento di snervamentocaratteristico 40,11 KNmmResistenza ultima caratteristica atrazione acc. 600 MpaResistenza caratteristica adestrazione 21,96 KN resistenza a trazione dellacciaio

1,84 KNresistenza a schiacciamento dellegno sotto la rondella

La capacit resistente per i vari meccanismi di rottura calcolata secondo la teoria di Johansen

Meccanismo Fv,rk

a 5,26 kN

b 5,26 kN

c 2,64 kN

d 3,32 kN

e 3,32 kN

f 4,37 kN

Si adotta pertanto una capacit resistente caratteristica pari a

Il taglio nel piano sollecitante ricavato da modello FEM, esclusi alcuni valori di picco, stimato

essere , ricavato per la massima azione del vento in direzione Y.

kmod V M Fv,rd n.viti / m Fv,rd,tot Verifica

- kN/m - kN - kN/m

0,9 25 1,45 1,64 16 26,21 OK

La verifica risulta pertanto soddisfatta utilizzando 16 viti M8 per metro, disposte ad interasse di 60

mm.


29/30

29

Linterasse stabilito risulta superiore a quello minimo definito da CNR-DT 206/2007 7.8.5.

()

Minimo

(mm)

Progetto

(mm) Verifica

interasse tra i baricentri dei fori nella direzione

ortogonale alla fibratura a1 90 40 60 OKInterasse tra i baricentri dei fori nella direzione

ortogonale alla fibratura a2 90 60 60 OKDistanza dall'estremit scarica al foro nella

direzione della fibratura a3c 90 80 80 OK

Si sottolinea comunque la necessit di svolgere analisi pi accurate nelle zone critiche, evidenziate

in figura.

Andamento delle forze di taglio nel piano


30/30

5.BibliografiaBernasconi, A. (2011). Il calcolo degli elementi strutturali di XLAM: normative e DM08,

documenti di riferimento ed esecuzione. (p. 30). www.promolegno.com.

Bogensperger, T., Moosbrugger, T., & Silly, G. (2010). Verification of CLT-plates under loads in

plane. WCTE, (p. 10).

Follesa, M., Brunetti, M., Cornacchini, R., & Grasso, S. (2010). Mechanical in-plane joints between

cross laminated timber panels. WCTE, (p. 6).

Thiel, A., & Schickhofer, G. (2010). CLTdesigner - A software tool for designing cross laminate

timber elements: 1D-plate-design. WCTE, (p. 6).

Pannelli CLT

Documents

Transcript of Pannelli CLT