Relazione peritale sulla capacità portante dei perni ... · PDF fileOrdinario di...

Univ. - Prof. Dr. - Ing. H. J. Bla Ordinario di ingegneria delle costruzioni in legno

e di scienza delle costruzioni Membro del Consiglio Direttivo

dell'Istituto Sperimentale su Acciaio, Legno e Pietra dell'Università di Karlsruhe

Volksbank Stutensee Hardt eG Auer Stra 01 Universitat: BLZ 660 610 59 76227 Karlsruhe Telefon 0721 6082211 Konto 14335501 Telefax 0721 4902899 Telefax 0721 698 116

H.J Bla - Auer Strae 1 - 76227 Karlsruhe SFS Stadler GmbH & Co KG

Herrn Klaus Zoltner

In den Schwarzwiesen 2 D - 61440 Oberursel

23.03.2001 99155/ Perni autoforanti di SFS - 09 dicembre 1999

Relazione peritale sulla capacità portante dei perni autoforanti prodotti dalla Ditta

SFS Stadler GmbH & Co KG 1 Premessa La ditta SFS Stadler GmbH & Co KG di Oberursel mi ha incaricato in data 09 dicembre 1999 di redigere una perizia sulla capacità portante dei perni autoforanti WS-T di diametro 5 mm e 7 mm. Questo tipo di perno autoforante si utilizza per la connessione di piastre in acciaio all'interno di elementi in legno massiccio di conifera o legno lamellare. I perni provvisti di punta sono autoforanti, ovvero possono essere inseriti direttamente nel legno e nella piastra senza il consueto preforo.

Foto 1 Perni WS-T di SFS

Univ. - Prof. Dr. - Ing. H. J. Bla Pagina 2 della Relazione Peritale sui perni autoforanti SFS del 23.03.2001

Con un solo perno è possibile forare fino a tre piastre d'acciaio, ciascuna di spessore pari a 5 mm. Per garantire il fissaggio delle piastre di spessore 5 mm, gli elementi in legno vengono provvisti di intagli di larghezza pari a 6 mm. I perni di diametro 5 mm vengono prodotti con lunghezze che variano da 73 mm a 193 mm, ad intervalli di 20 mm; i perni di diametro 7 mm sono disponibili nelle lunghezze da 113 mm a 233 mm, sempre a intervalli di 20 mm. Il calcolo delle connessioni da realizzare con i perni autoforanti deve avvenire conformemente a DIN 1052-2 (1988). Ciò è possibile quando essi siano omologati a prodotti conformi alle prescrizioni per le costruzioni, in ottemperanza alle normative vigenti in quel paese. Nelle note preliminari all'elenco dei prodotti edili omologati dall'Istituto Tedesco per le Costruzioni di Berlino si specifica che: "I prodotti per l'edilizia soggetti a regolamentazione corrispondono a quelli elencati nella sezione A parte 1 del codice di normativa tecnica e non si discostano sostanzialmente da questi ultimi". La normativa tecnica relativa alla categoria "Elementi di fissaggio meccanico su legno, diversi da chiodi, con forma cilindrica del gambo e morsetti", entro la quale rientrano anche i perni, è identificata dal numero progressivo 3.4.1 : DIN 1052-2: 1988-04, DIN 1052-2/A1: 1996-10. Il procedimento di conformità attestato è quello UH, ovvero consiste in una dichiarazione di conformità del produttore sulla base di un controllo di produzione eseguito nel proprio stabilimento. Per la verifica della capacità portante delle giunzioni realizzate con perni autoforanti sono stati eseguiti opportuni test presso l'Istituto Federale Tecnico Superiore per la Statica nelle Costruzioni di Zurigo. I risultati di tali test sono documentati nel rapporto "Prove di carico dei sistemi di fissaggio WS di SFS, Relazione Intermedia del 18 gennaio 2001". 2 Giunti con perni conformi a DIN 1052-2 (1988) Qui di seguito vengono elencati i requisiti previsti dal capitolo 5 "Giunti con perni e bulloni" della normativa DIN 1052-2 (1988) e comparati alle caratteristiche dei giunti con perni WS dei SFS. Qualora non fossero ravvisabili differenze sostanziali, i giunti con perni WS di SFS dovranno essere considerati equivalenti ai giunti con perni conformi a DIN 1052. Il testo della normativa DIN 1052 viene riportato qui di seguito in carattere corsivo ed evidenziato su fondo grigio. 5.1 Nella normativa prevista per i giunti con perni e bulloni rientrano tutti gli elementi di fissaggio in acciaio di forma cilindrica posizionati perpendicolarmente al piano di taglio che forano; tali fissaggi sono in prevalenza sollecitati a flessione e producono nel legno prevalentemente forze di schiacciamento. A tale riguardo, si distingue fra perno e bullone. I perni sono elementi cilindrici non filettati inseriti in alloggiamenti preforati. Essi possono essere provvisti di testa e dado, ovvero di dadi da ambo i lati (spina calibrata). Alla categoria dei bulloni appartengono i bulloni a vite, i bulloni per tubi e i bulloni di tipologia analoga. Questi ultimi sono provvisti di testa e dado e vengono di norma montati, successivamente ad un preforo con gioco minimo, mediante rondelle poste su ambo i lati e quindi stretti saldamente. I perni autoforanti WS-T di SFS sono da considerarsi, come per i perni previsti dalla DIN 1052, degli elementi di fissaggio in acciaio di forma cilindrica, posizionati perpendicolarmente al piano di taglio, in prevalenza sollecitati a flessione, i quali producono nel legno prevalentemente forze di schiacciamento. La punta forante produce contemporaneamente il foro nel legno e nella piastra d'acciaio, con conseguente inserimento del perno WS-T SFS. Il sistema di penetrazione nel punto preforato, corrisponde perciò alla tecnica prevista da DIN 1052-2.


Una differenza fra i giunti con perni conformi alla DIN 1052-2 ed i giunti effettuati con i perni SFS WS-T consiste nel fatto che, nel caso di questi ultimi, durante la perforazione i trucioli di legno e acciaio rimangono nel foro, mentre se si utilizzano i perni conformi alla DIN 1052-2 essi devono essere rimossi prima dell'inserimento. La forma della punta forante impedisce la formazione di trucioli d'acciaio lunghi e spiraliformi che potrebbero allargare il foro e compromettere la stabilità del perno. La permanenza dei trucioli all'interno del foro garantisce una compattazione del legno e dunque un miglior comportamento relativamente alla formazione di fessurazioni rispetto ai giunti con perni previsti dalla DIN 1052-2. Dato che la formazione di fessurazioni e le conseguenti sollecitazioni trasversali che si scaricano sui perni vengono assorbiti dalle piastre d'acciaio, non si è rilevata una differenza sostanziale fra i perni conformi alle DIN 1052-2 e i perni WS-T di SFS. 5.2 L'impiego di bulloni relativamente ad una corretta trasmissione delle forze non è consentita in presenza di sollecitazioni di taglio che interessino strutture permanenti caratterizzate da forte rigidezza e scarsa deformabilità, senza che si attuino opportuni provvedimenti volti ad impedire ogni possibile spostamento o gioco (ad ese. le parti in legno da fissare dovranno essere correttamente essiccate prima di procedere al montaggio). Nel caso di strutture sospese (vedi DIN 4112), strutture secondarie o ponteggi, come pure nel caso di componenti strutturali di tipo secondario, è ammesso l'impiego di giunti portanti con bulloni. I giunti con perni possono essere utilizzati in ogni tipo di costruzione o di componente strutturale. I perni dovranno essere realizzati in acciaio di qualità St 37-2 o in altri tipi di acciaio di qualità almeno analoga. I bulloni dovranno essere conformi almeno alle classi di resistenza 3.6 o 4.8 secondo DIN ISO 898 Parte 1. La resistenza caratteristica a trazione fu,k dei perni SFS WS-T è pari a fu,k = 800 N/mm2 nei perni di diametro 5 mm e a fu,k = 550 N/mm2 nei perni di diametro 7 mm. Tali valori superano nettamente i valori minimi prescritti da DIN 1052-2 pari a 360 N/mm2. Le maggiori resistenze a trazione che caratterizzano gli acciai impiegati danno luogo a maggiori momenti di snervamento nei fissaggi e dunque a capacità portanti superiori. Una differenza sostanziale rispetto alle prescrizioni normative fra i perni previsti da DIN 1052-2 e i perni SFS WS-T non è perciò stata riscontrata. 5.3 I fori nel legno per l'inserimento dei perni dovranno essere realizzati pari al diametro nominale del perno. Per le giunzioni legno/acciaio, i fori praticati nell'elemento di acciaio potranno essere fino a 1 mm più grandi rispetto al diametro nominale. In caso di preforazione contemporanea degli elementi di legno e di acciaio, il diametro della punta dovrà essere pari al diametro del perno. In caso di giunti con perni con piastre d'acciaio esterne, queste ultime dovranno essere debitamente protette. I fori per i bulloni, anche nel caso di giunti a più piani, dovranno essere sempre praticati con la massima precisione, in modo tale che il gioco massimo non superi 1 mm. Per i perni SFS WS-T l'esecuzione contemporanea dei fori nel legno e nell'acciaio avviene con il diametro nominale del perno. Nei giunti con perni SFS WS-T non si utilizzano piastre di acciaio esterne. In questo modo i perni SFS WS-T risultano conformi anche ai requisiti della sezione 5.3 delle DIN 1052-2.


5.4 Per gli spinotti calibrati e bulloni di cucitura sono sufficienti rondelle delle dimensioni prescritte da DIN 436 o DIN 440. Nel caso di giunti con bulloni, le rondelle dovranno essere scelte in base alla tabella 3, quando non vengano utilizzati coprigiunti in acciaio. La sezione 5.4 della normativa DIN 1052-2 fissa i parametri esclusivamente per giunti con bulloni e non ha perciò rilevanza per quanto attiene le connessioni con perni SFS WS-T. 5.5 Il diametro dovrà essere pari ad almeno dst = 8 mm per i perni e ad almeno dst = 12 mm per i bulloni portanti. I giunti con perni e bulloni con diametro superiore a 30 mm non possono essere equiparati ai parametri prescritti dalle norme qui di seguito riportate. Il diametro minimo di 8 mm per i perni è stato ridotto, sulla base dell'Allegato A1 della normativa DIN 1052-2 (1996), a 6 mm. In questo modo, i perni SFS WS-T di diametro 7 mm soddisfano i requisii previsti dalla DIN 1052-2. Per il diametro del perno è stato fissato un valore minimo, al fine di garantire una penetrazione affidabile dello stesso anche durante la posa in cantiere. Di norma, i perni vengono inseriti con l'ausilio di un martello o di un apparecchio pneumatico. Dato che i perni SFS WS-T vengono inseriti per avvitamento, l'eventuale inflessione del gambo, anche nel caso di perni di maggior lunghezza, non desta preoccupazione. Ciò consente di posare in tutta sicurezza anche i perni SFS WS-T di diametro 5 mm, i quali presentano un momento di snervamento maggiore rispetto ai perni St 37-2 di diametro 6 mm. La variazione di diametro, inferiore di 1 mm rispetto alla DIN 1052-2, non è da considerarsi, pertanto, come una discordanza da quanto previsto nelle prescrizioni normative. 5.6 I giunti portanti con perni devono essere realizzati con almeno quattro piani di taglio, mentre quelli realizzati con spine calibrate o bulloni di almeno due. Di norma devono essere impiegati almeno due perni, spine calibrate o bulloni. Per i giunti articolati di strutture in legno con elementi in legno o acciaio è sufficiente una spina calibrata oppure un bullone, se quest'ultimo viene saldamente posizionato e su di esso viene esercitata una forza inferiore al 50% del carico massimo consentito. Nei collegamenti si dovrà evitare di posare più di sei perni o spine in successione in direzione della forza. In caso contrario, il numero efficace ef n dovrà essere pari a: ef n = 6 + 2/3 x (n - 6) (2) Laddove n indica la quantità di perni o spine calibrate posti in fila l'uno dietro l'altro (n > 6). In ogni caso non si dovranno posizionare in successione più di dodici perni. I requisiti descritti al paragrafo 5.6 dovranno essere rispettati mediante un opportuno studio dettagliato dei giunti da realizzare con perni SFS WS-T. 5.7 Per le distanze minime fra perni, spine calibrate e bulloni, valgono i valori indicati nella Tabella 9 e nelle Figure 11 e 12. Perni e spine calibrate disposti in fila parallelamente alle fibre devono essere sfalsati di dst/2 rispetto alla linea di rottura, quando la distanza parallelamente alle fibre è < 8 dst.


Nelle giunzioni di elementi con elementi curvi o giunti realizzati in modo analogo si dovrà rispettare negli elementi curvi una distanza dall'estremità parallelamente alle fibre del legno di almeno 6 dst, ovvero di 80 mm, nel caso di perni o spine calibrate e di 7 dst, ovvero di 100 mm, nel caso di bulloni.

Figura 11 Distanze minime per l'utilizzo di perni e spine calibrate

Figura 12 Distanze minime per l'utilizzo di bulloni Tabella 9 Distanze minime fra perni, spine calibrate e bulloni

Distanze minime 1) parallele alla direzione delle forze

Con perni e spine calibrate

Con bulloni

parallela alle fibre 5 dst 7 dB 100 mm Tra fissaggi perpendicolare alle fibre 3 dst 5 dB parallela alle fibre 6 dst 7 dB 100 mm Dall'estremità

sollecitata perpendicolare alle fibre 3 dst 4 dB parallela alle fibre 3 dst 3 dB Dall'estremità

non sollecitata perpendicolare alle fibre 3 dst 3 dB 1) Per giunti inclinati si dovranno ricavare valori intermedi tramite interpolazione

H Larghezza

H Larghezza


Nei chiarimenti alle DIN 1052-2 si rimanda a prove già effettuate che dimostrano come lo sfalsamento dei perni rispetto alla linea di rottura non abbia dato luogo ad alcuna variazione nella capacità portante, rispetto ai giunti effettuati con perni non sfalsati. I risultati dei test di Ehlbeck e Werner (Giunti portanti in legno con perni, Statica Attuale nelle Costruzioni in Legno 1992/3) hanno condotto alla raccomandazione di evitare lo sfalsamento dei perni e dei bulloni. Pertanto, anche nella bozza della DIN 1052 (Maggio 2000) non è più richiesto di sfalsare i perni rispetto alla linea di rottura. Nella Tabella 1 sono definite le distanze minime per i perni SFS WS-T. Tabella 1 Distanze minime per i perni SFS WS-T

Distanze minime parallele alla direzione delle forze

Perni SFS WS-T d = 5 mm

Perni SFS WS-T d = 7 mm

parallela alle fibre 35 mm = 7 dst 50 mm = 7,1 dst Tra fissaggi perpendicolare alle fibre 20 mm = 4 ds 20 mm = 2,9 ds parallela alle fibre 50 mm = 10 ds 70 mm = 10 ds Dall'estremità

sollecitata perpendicolare alle fibre 20 mm = 4 ds 20 mm = 2,9 ds parallela alle fibre 20 mm = 4 ds 20 mm = 2,9 ds Dall'estremità

non sollecitata perpendicolare alle fibre 20 mm = 4 ds 20 mm = 2,9 ds Rispetto ai valori minimi indicati nella Tabella 9 della norma DIN 1052-2, solo le distanze relative ai perni SFS WS-T di diametro 7 mm, rispettivamente tra loro, dall'estremità sollecitata e non sollecitata alle fibre, come pure dall'estremità non sollecitata parallelamente alle fibre, sono di 2,9 dst e dunque inferiori al valore richiesto di 3 dst. Tale discordanza è da considerarsi non sostanziale, visto che le distanze fra un perno e l'altro parallelamente alle fibre pari a 7,1 dst sono nettamente superiori rispetto al valore di 5 dst richiesto. Anche la distanza parallelamente alle fibre dall'estremità sollecitata pari a 10 dst supera nettamente il valore minimo di 6 dst previsto dalle DIN 105-2. 5.8 I giunti con perni e spine calibrate, come pure i giunti con bulloni, possono essere ad uno, due o più piani di taglio. Il valore ammissibile per ciascun perno, spina o bullone, in condizioni di carico H con applicazione della forza parallelamente alle fibre, indipendentemente dalla categoria qualitativa del legno, è pari al minimo tra: zul Nst,b = zul l a dst,b in N (3) o zul Nst,b = B d2

st,b in N (4) Dove i simboli indicano: zul l Tensione di rifollamento nel legno in MN/m2 secondo la Tabella 10 e nei pannelli a

base di legno in MN/m2 secondo DIN 1052 Parte 1, Tabella 6, riga 8 a Spessore dell'elemento in legno in mm dst,b Diametro del perno, della spina calibrata o del bullone in mm B Valore costante in MN/m2 secondo la Tabella 10


Nel calcolo secondo le equazioni (3) e (4) e la Tabella 10 risulta inutile la prova sulle tensioni di flessione di perni, spine calibrate o bulloni. Nel caso di giunti multistrato mediante perni, spine calibrate o bulloni, si dovrà utilizzare razionalmente la Tabella 10. I giunti con perni SFS WS-T sono realizzati a due piani di taglio o più. I valori corrispondenti indicati nella Tabella 10 sono: zul l = 8,5 N/mm2 elemento centrale, con due piani di taglio zul l = 5,5 N/mm2 elemento laterale, con due piani di taglio B = 51 N/mm2 elemento centrale, con due piani di taglio B = 33 N/mm2 elemento centrale, con due piani di taglio Per il calcolo dei giunti con perni SFS WS-T si dovrà procedere in modo che lo spessore di legno laterale da applicare nell'elemento in cui è contenuta la punta sia ridotto di 19 mm per i perni SFS WS-T 7 mm e di 21 mm per i perni SFS WS-T 5 mm. Ciò significa che la punta forante da sola non dovrà essere presa in considerazione come elemento portante. I carichi ammissibili dovranno essere calcolati sulla base delle equazioni (3) o (4) in modo distinto per ciascun elemento in legno laterale o centrale. Se per la determinazione dei carichi ammissibili dei perni SFS WS-T si utilizzano le regole di calcolo previste dalle DIN 1052-2, il procedimento non si discosta da quanto previsto nelle prescrizioni normative. 5.9 Nel caso in cui la retta d'azione della forza sia perpendicolare o inclinata rispetto alla direzione delle fibre, il valore ammissibile di un connettore deve essere ridotto all'interno delle equazioni (3) o (4) con il fattore st = b = 1 - /360 (5) dove corrisponde all'angolo di fra la direzione della forza e quella delle fibre (con 90°). Il rispetto dei parametri richiesti dalla sezione 5.9 dovrà essere mantenuto attraverso il corrispondente dimensionamento delle connessioni da realizzare con i perni SFS WS-T. 5.10 Nel caso di giunzioni con perni, spine calibrate o bulloni realizzate su legno massiccio o lamellare con la presenza di elementi in acciaio (piastre, staffe), il valore ammissibile dei fissaggi calcolato secondo le equazioni (3) e (4) potrà essere incrementato del 25 %. Il rifollamento prodotto nel foro sugli elementi in acciaio non dovrà superare le tensioni di rifollamento ammissibili sugli elementi in acciaio impiegati per i bulloni articolati. I requisiti previsti al Paragrafo 5.10 dovranno essere rispettati eseguendo in tal modo il corrispondente calcolo dei giunti da realizzare con i perni SFS WS-T. 5.11 Nel caso di giunzioni con perni, spine calibrate o bulloni su legno compensato impiallacciato da costruzione secondo DIN 68705 Parte 3 e Parte 5, come pure su pannelli diversi in legno pressato secondo DIN 68763 ovvero su legno di conifera o di latifoglie, le tensioni ammissibili prodotte dovranno essere verificate sulla base dell'equazione (3), anche in funzione della massima pressione di rifollamento consentita sul foro secondo DIN 1052 Parte 1, Tabella 6, Rigo 8. In caso di legno compensato impiallacciato , qualora l'angolo esistente fra la direzione della forza e la direzione delle fibre nell'impiallacciatura di legno fosse fra 0° e 90°, si potrà procedere ad un'interpolazione lineare. Il Paragrafo 5.11 della normativa DIN 1052-2 fissa esclusivamente i requisiti per i giunti con perni di elementi costruttivi con pannelli a base di legno. Considerando che i perni SFS WS-T


devono essere impiegati solo su elementi strutturali in legno massiccio di conifera o lamellare, il paragrafo in oggetto non ha rilevanza nel caso di giunti eseguiti con perni SFS WS-T. 3 Risultati dei test eseguiti sui perni WS-T della SFS Il rapporto di collaudo dell'EHT di Zurigo del 18 Gennaio 2001 illustra i risultati delle prove condotte su diverse tipologie di connessioni fra elementi in legno e piastra d'acciaio con utilizzo di perni SFS WS-T. I test hanno verificato l'influenza dei seguenti parametri: Diametro del perno dst = 5 mm e dst = 7 mm La resistenza minima a trazione del filo d'acciaio per i perni dst = 7 mm

fu = 450 N/mm2 e fu = 600 N/mm2 La distanza dall'estremità sollecitata del legno per i perni dst = 7 mm:

a3,t = 50 mm e a3,t = 70 mm Lo spessore del legno laterale per perni dst = 7 mm: 27 mm ta 47 mm e per perni dst = 5

mm: 30 mm ta 35 mm Lo spessore del legno centrale per dst = 7 mm: 46 mm ti 78 mm e per perni dst = 5 mm:

41 mm ta 46 mm Il numero di piastre d'acciaio per i perni dst = 7 mm: 2 o 3 piastre Il numero di perni posti in successioni lungo la direzione della forza e delle fibre per i perni dst

= 5 mm: 3 e 4 perni. Complessivamente sono stati esaminati 48 provini ciascuno recante due fissaggi con sollecitazione di trazione fino a rottura. Dei 96 punti di giunzione esaminati, solo per 48 è stato possibile determinare la capacità portante. La portata dei restanti 48 fissaggi è risultata pari o maggiore a quella rilevata per i fissaggi sollecitati fino al punto di rottura. Al fine di determinare il confronto comparato fra i diversi tipi di fissaggio, si procede successivamente per ciascuna prova alla determinazione della proporzione fra il carico e il carico ammissibile in base alla DIN 1052-2. I coefficienti globali di sicurezza così ottenuti si utilizzano per determinare l'influenza esercitata dai diversi parametri. Come grandezze caratteristiche statistiche si indicano ogni volta il valore medio, il valore minimo, il frattile del 5% non determinato in modo parametrico e il coefficiente di variazione. Il carico ammissibile per ciascun fissaggio è stato determinato come segue: Carico ammissibile dell'elemento laterale in legno sul lato della testa del perno: 5,5 ta dst zulNSH,K = 1,25 min in N 33 dst

2 Carico ammissibile dell'elemento centrale in legno: 8,5 ti dst zulNMH = 1,25 min in N 51 dst

2 Carico ammissibile dell'elemento laterale in legno sul lato della punta del perno:


5,5 (ta - ls - 7) dst zulNSH,S = 1,25 min in N 33 dst

2 zul Nst = zulNSH,k + m zulNMH + zulNSH,S dove si ha:

ta Spessore del legno laterale in mm

ti Spessore del legno centrale in mm

dst Diametro del perno SFS WS-T in mm

ls Lunghezza della punta in mm (ved. Figura 2); ls = 14 mm per 5 mm e ls = 12 mm

per 7 mm

m Numero di elementi centrali in legno

Quando si calcola il carico ammissibile l'eccentricità causata dalle differenti capacità portanti dei piani di taglio prospettanti sugli elementi in legno laterali è trascurabile.

Figura 2 Esempio di fissaggio mediante perni SFS WS-T e due piastre d'acciaio. Dal complesso delle 48 prove eseguite sui 96 fissaggi si sono ottenuti i seguenti coefficienti globali di sicurezza: Valore medio 2,91 Valore minimo 2,06 Frattile 5 % 2,20 Coefficiente di variazione 0,200 Per il calcolo dei coefficienti di variazione si è preso in considerazione il numero degli elementi testati, invece del numero di fissaggi. Per i due diversi diametri dei fissaggi dst = 5 mm e dst = 7 mm si sono ottenuti coefficienti di sicurezza complessivi significativamente diversi. L'analisi separata ha evidenziato i seguenti coefficienti statistici di sicurezza:

lef ls

lnom

Spessore del legno


dst = 7 mm dst = 5 mm

Valore medio 2,67 3,91

Valore minimo 2,06 3,59

Frattile 5 % 2,19 -

Coefficiente di variazione 0,112 0,099

Numero di prove 39 9

L'analisi separata dei due diametri di fissaggio ha condotto a valori nettamente inferiori del coefficiente di variazione. La serie di prove da 3A a 3H con perni di diametro 7 mm sono state condotte con valori diversi di resistenza alla trazione dell'acciaio. I perni della serie 3A, 3C, 3E e 3G hanno evidenziato una resistenza alla trazione pari a 450 N/mm2; per quelli della serie comparabili 3B, 3D, 3F e 3H la resistenza alla trazione ottenuta è stata pari a 600 N/mm2. Per ogni serie di 12 prove sono stati fissati pertanto i seguenti coefficienti globali di sicurezza: fu = 450 N/mm2 fu = 600 N/mm2




Considerando che le resistenze delle giunzioni eseguite con perni di qualità diversa non hanno dato luogo a differenze significative, i risultati della presente serie di test saranno analizzati indipendentemente dalla resistenza degli acciai impiegati. Per i perni dst = 7 mm la distanza dall'estremità sollecitata del legno è stata fissata a a3,t = 50 mm e a3,t = 70 mm. I risultati per queste diverse distanze sono stati i seguenti: a3,t = 50 mm a3,t = 70 mm



Frattile 5 % - 2,43


Numero di prove 12 27

Dati i carichi ammissibili significativamente superiori degli elementi testati con a3,t = 70 mm, la distanza dall'estremità sollecitata dell'elemento in legno è stata fissata per entrambi i diametri del perno a a3,t = 10 d. Nel calcolo per la determinazione del carico massimo ammissibile si è tenuto conto delle larghezze del legno laterale e centrale, come pure del numero di piastre d'acciaio. Un'analisi specifica per la valutazione di tali parametri non sarà pertanto effettuata. I risultati delle prove di carico sotto forma di coefficienti globali di sicurezza dimostrano che con il calcolo dei fissaggi eseguiti su elementi in legno - piastra di acciaio con perni SFS WS-T si ottiene una capacità portante sufficiente a conforme alla normativa DIN 1052-2.


La causa di rottura era data nella maggioranza dei casi dal raggiungimento della resistenza di rifollamento del foro del legno, dalla capacità portante a flessione del perno e dalla successiva fessurazione generata lungo la serie di perni. 4 Carichi ammissibili per i perni SFS WS-T Nelle successive Tabelle sono indicati i carichi massimi ammissibili per ciascun perno SFS WS-T di 7 mm per fissaggi di elementi in legno - piastra d'acciaio a due, quattro o sei piani di taglio. I carichi massimi consentiti sono validi, fatte salve le seguenti condizioni: Carico massimo H

Spessore della piastra 5 mm e larghezza dell'intaglio 6 mm

Piastra d'acciaio S235

Elementi costruttivi protetti dalle intemperie (umidità equilibrio 18%)

Elementi costruttivi in legno massiccio o lamellare di conifera

Distanze minime in base alla Tabella 1

Per i giunti si dovranno inoltre considerare le tensioni di trazione nella sezione netta. Tale prova dovrà essere eseguita in modo differenziato per l'elemento di legno centrale con le forze dei perni ivi posti e per entrambi gli elementi di legno laterali.


Tabella 2 Carico ammissibile per ciascun perno SFS WS-T 7 mm con carico H Giunzioni a due piani di taglio legno - piastra d'acciaio

Lunghezza perno WS-T mm 113 133 153 173 193 213 233 Spessore legno mm 120 140 160 180 200 220 240 Spessore legno laterale mm 57 67 77 87 97 107 117

0° 3,85 4,04 4,04 4,04 4,04 4,04 4,04 30° 3,53 3,71 3,71 3,71 3,71 3,71 3,71 45° 3,37 3,54 3,54 3,54 3,54 3,54 3,54 60° 3,21 3,37 3,37 3,37 3,37 3,37 3,37

Angolo forza - fibre

90° 2,89 3,03 3,03 3,03 3,03 3,03 3,03 Tabella 3 Carico ammissibile per ciascun perno SFS WS-T 7 mm con carico H Giunzioni a quattro piani di taglio legno - piastra d'acciaio

Lunghezza perno WS-T mm 133 153 173 193 213 233 Spessore legno mm 140 160 180 200 220 240 Spessore legno laterale mm 43 53 61 61 61 61 Spessore legno centrale mm 42 42 46 66 86 106

0° 6,30 6,78 7,17 7,17 7,17 7,17 30° 5,78 6,22 6,57 6,57 6,57 6,57 45° 5,51 5,93 6,27 6,27 6,27 6,27 60° 5,25 5,65 5,97 5,97 5,97 5,97


90° 4,73 5,09 5,37 5,37 5,37 5,37 Tabella 4 Carico ammissibile per ciascun perno SFS WS-T 7 mm con carico H Giunzioni a sei piani di taglio legno - piastra d'acciaio

Lunghezza perno WS-T mm 173 193 213 233 Spessore legno mm 180 200 220 240 Spessore legno laterale mm 39 49 59 61 Spessore legno centrale mm 42 42 42 50

0° 9,09 9,71 10,2 10,3 30° 8,33 8,90 9,34 9,43 45° 7,95 8,50 8,92 9,00 60° 7,57 8,09 8,49 8,58


90° 6,82 7,28 7,65 7,72


5 Conclusioni La presente relazione peritale ha preso in esame la capacità portante dei giunti eseguiti su strutture in legno - piastra d'acciaio con piastre in acciaio poste internamente ed i perni autoforanti SFS WS-T che possono essere inseriti direttamente senza la consueta perforatura. I giunti eseguiti con perni SFS WS-T possono essere equiparati a quelli previsti dalle DIN 1052-2 (1988) in quanto non si discostano sostanzialmente da quanto prescritto da tali norme. Per verificare eventuali difformità si è proceduto a comparare i requisiti previsti dalle DIN 1052-2 per i perni con i giunti con perni realizzati con l'impiego degli elementi SFS WS-T. Constatato che non esistevano differenze sostanziali si attesta che i perni SFS WS-T sono da considerarsi come prodotti per l'edilizia regolamentari e conformi alle normative locali dei diversi stati federali. Le prove condotte presso l'EHT di Zurigo per determinare la capacità portante dei diversi giunti comparati ai perni SFS WS-T hanno confermato una sufficiente capacità portante e rigidezza, in conformità a DIN 1052-2. Pertanto, l'eccentricità causata dalle potenziali differenze di capacità portanti dei piani di taglio prospettanti sugli elementi laterali in legno può essere trascurata. Ritengo pertanto che non sussistano obiezioni a che i giunti con perni siano realizzati su costruzioni portanti in legno con l'impiego di perni SFS WS-T, in quanto equiparabili a quelli prescritti dalla DIN 1052-2. Karlsruhe, addì 23.03.2001

Univ. - Prof. Dr. - Ing. H.J. Blass

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