1 2. proprieta strutturali del legno 2.1 comportamento del legno netto (piccoli provini senza...
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1
2. PROPRIETA’ STRUTTURALI DEL LEGNO
2.1 COMPORTAMENTO DEL LEGNO NETTO (PICCOLI PROVINI SENZA DIFETTI)
PROPRIETA’ “INTRINSECHE” CORRELATE A PROVE
FLESSIONE LONGITUDINALE ~50x50x350 mm
6bh
Mf
2m
2
l
2
PM
3
l
2
PM
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2
MODULO ELASTICO LONGITUDINALE
il tratto centrale di lunghezza a è sollecitato a momento uniforme (e taglio nullo)è quindi una porzione ideale della trave per determinare la rigidezza longitudinaledelle fibre (occorre misurare la flessione del punto centrale rispetto ai punti di carico)
Jv
MaE
8
2
EJ
Mav
8
2
12
3bhJ
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3
COMPRESSIONE LONGITUDINALE fc0
TRAZIONE TRASVERSALE
ft90
TAGLIO LONGITUDINALE
fV
COMPRESSIONE TRASVERSALE
fc90
TRAZIONE LONGITUDINALE
ft0
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4
DIAGRAMMA DIAGRAMMA σσ - - εε
TRAZIONE: ROTTURA FRAGILE PER SFILAMENTO FIBRE
COMPRESSIONE: ROTTURA DUTTILE PER INSTABILITA’ FIBRE
ft > fc
ROTTURA A COMPRESSIONE
in una trave inflessa
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5
FLESSIONEFLESSIONE
σ TEORICO σ REALE
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6
EQUIVALENZA TRA MODELLO LINEARE ED ELASTOPLASTICO
tc ffMM ,mf
bhM
6
2
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7
tcccm fffff 43
62mfbh
ctCc ffffbhM 436
1 2
ctc ffbafbhM 22
6
1
2
1 ctc ffhfa 2
EQUILIBRIO ALLA TRASLAZIONE
DA CUI
EQUILIBRIO ALLA ROTAZIONE
SOSTITUENDO
EGUAGLIANDO A SI OTTIENE
(DIPENDE DALLA FORMA DELLA SEZIONE)tmc fff
02
1 tcc ffbabhf
polo sullembo inferiore
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2.2 COMPORTAMENTO DEL LEGNO STRUTTURALE
RESISTENZA MINORE A CAUSA DEI DIFETTI
PROVA A FLESSIONE SU DIMENSIONI D’USO
NODI
NON PASSANO TRAZIONI, PASSANO COMPRESSIONI
EFFETTI DIMENSIONALI NODI
FORTI IN PICCOLE SEZIONI
PICCOLI IN GRANDI SEZIONI
ma scartare i difetti è più semplice negli elementi piccoli...
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classificazione del legno strutturalenorma di prodotto per il legno massiccio strutturale a sez.rettangolare (EN 14081)norme per la classific. a vista o a macchina (EN 518, EN 519 sostituite da EN 14081)profili di valori caratteristici EN 338 (classi di resistenza per il legno massiccio)
EN 1194 (classi di resistenza per il legno lamellare)
metodi di provaEN 408 (metodi di prova)EN 384 (determinazione di valori caratteristici);
norme nazionali per la determinazione dei profili caratteristici per il legname di origine italiana EN 11035-1 e 11035-2a livello europea esiste la norma EN 1912(“raccordo” tra le norme nazionali ed i profili di resistenza in conformità alla EN 338 e EN 1194)
regole di calcoloEN 1995 (Eurocodice 5)CNR DT 206DIN 1052.....
in rosso le norme a cui fanno riferimentole tabelle dell'appendice C del DT 206
normative utili per individuare le prestazioni meccaniche
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CLASSI DI RESISTENZACLASSI DI RESISTENZA
CLASSIFICAZIONE SU fm (EN 338)LEGNAME STRUTTURALE MASSICCIO
m – K ≈ 0.16 m ~ S6 ~ S8 ~ S10 ABETE
vecchia norma UNI 8194/84
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11m – K ≈ 0.16 m
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relazioni tra i parametri - legno massiccio (EN 338)
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CLASSIFICAZIONE SU fm (pr EN 1194/93)GLULAM – LEGNO LAMELLARE INCOLLATO
PROVA INTESTATURA A DITA
ςm – ςK ≈ 0.08 ςm
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relazioni tra i parametri - legno lamellare (EN 1194)
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INFLUENZA NODIINFLUENZA NODI (E FESSURE)(E FESSURE)
LA CLASSIFICAZIONE DI QUALITA’ A VISTA TOGLIE PICCOLI PEZZI CON NODI
LASCIA GRANDI PEZZI CON NODI
(I PICCOLI PEZZI RESTANO MENO DIFETTOSI)
CLASSI DI RESISTENZE DEFINITE PER GRANDI PEZZI
CON INFLUENZA “NORMALE” DEI NODI
PER TRAZIONE IN PICCOLI PEZZI RESISTENZA MAGGIORATA
LEGNO MASSICCIO h<150 b<150mm
15.1h
600k
2.0
h
3.1h
150k
2.0
h
LAMELLARE INCOLLATO h<600 b<600mm
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VERIFICHE S.L.U. DI RESISTENZAVERIFICHE S.L.U. DI RESISTENZA
CLASSIFICAZIONE DEL LEGNO STRUTTURALE
• DA TABELLE EN 338 (EN 11035) o EN 1194
RESISTENZE fK* LETTE SUL PESO DELLA SPECIE USATA(P.E. C24 O GL28)
• DA PROVE A FLESSIONE E VALUTAZIONI STATISTICHE
CORRELAZIONI fk* LETTE SU fmk* DALLE STESSE TABELLE (PROVINI CON h=h’ e h’=150÷600 mm)
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*vkhvk fkf
*k0chk0c fkf
*k90thk90t fkf
*k0thk0t fkf
*mkhmk fkf
*k90chk90c fkf
CORRELAZIONI PER PICCOLE DIMENSIONI
DA RIDURRE CON m = 1.3 (1.25 per lamellare)
(kh = 1 PER h ≥ h’)
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2.3 FATTORI IGROMETRICI E REOLOGICI
LE CARATTERISTICHE DEL LEGNO DIPENDONO DA:
- UMIDITA’ DELLA STRUTTURA
- DURATA DEL CARICO
EFFETTI VALUTATI FORFETTARIAMENTE SU “CLASSI”
CLASSI DI SERVIZIO DELL’AMBIENTE
1. POCO UMIDO HR ARIA ≤ 65%
(LEGNO ≤ 12%)
2. MEDIAMENTE UMIDO HR ARIA ≤ 65÷85%
(LEGNO ≤ 12÷20%)
3. MOLTO UMIDO HR ARIA > 85%
(LEGNO > 20%)
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CLASSI DI DURATA DEL CARICO(CORRELATE AGLI EFFETTI REOLOGICI)
• PERMANENTI > 10 ANNITUTTI I PESI PROPRI
• DI LUNGA DURATA DA 6 MESI A 10 ANNISOVRACCARICHI DEPOSITI
• DI MEDIA DURATA DA 1 SETTIMANA A 6 MESISOVRACCARICHI DI SERVIZIO
• DI BREVE DURATA < 1 SETTIMANANEVE* E VENTO
• ISTANTANEIAZIONI ECCEZIONALI
DURATA ACCUMULATA ALL’ATTO DELLA VERIFICA
* EVENTUALMENTE IN MEDIA DURATA
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COEFFICIENTE DI CORREZIONE DELLE COEFFICIENTE DI CORREZIONE DELLE RESISTENZERESISTENZE
kmod
PER LEGNO MASSICCIO E LAMELLARE
CLASSI DI SERVIZIO 1 e 2 3
PERMANENTI 0.6 0.50LUNGA DURATA 0.7 0.55MEDIA DURATA 0.8 0.65BREVE DURATA 0.9 0.70ISTANTANEI 1.1 0.90
SI ASSUME QUELLO DEL CARICO PIU’ BREVE
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24
PER LE VERIFICHE ALLO S.L.U. DI RESISTENZA
CON m=1.3 (1.25 per lamellare)
m
kmodd
fkf
CNR-DT 206
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le Norme Tecniche per le Costruzioni (DM 14 gennaio 2008)
indicano valori più cautelativi
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26
PER CALCOLO DEFORMAZIONI
COEFFICIENTE DI VISCOSITA’COEFFICIENTE DI VISCOSITA’kdef
defe k1uu
PER LEGNO MASSICCIO LAMELLARE
CLASSI DI SERVIZIO
1 2 3
PERMANENTI 0.60 0.80 2.00
LUNGA DURATA 0.50 0.50 1.50
MEDIA DURATA 0.25 0.25 0.75
BREVE DURATA 0.00 0.00 0.30
SI APPLICA LA SOVRAPPOSIZIONE DEGLI EFFETTI
PER LE VERIFICHE ALLO S.L.E. DI INFLESSIONE (con Em)
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27
2.4 RESISTENZA AL FUOCO(CAPACITA’ PORTANTE “R”)
IL LEGNO ESPOSTO AL FUOCO SI CARBONIZZA (BRUCIA)
LENTAMENTEPER NON PICCOLI SPESSORI (t ≥ 35 mm)
VELOCITA’ DI CARBONIZZAZIONE
• CONIFERE E PIOPPO
MASSICCIO β0 = 0.8 mm/min
LAMELLARE β0 = 0.7 mm/min
• LATIFOGLIE
MASSICCIO β0 = 0.5 mm/min
LAMELLARE β0 = 0.5 mm/min
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28
il calcolo delle strutture in legno (Eurocodice 5 - parte 1-2)
ricalca il metodo della sezione ridottautilizzato per il calcolo semplificato delle sezioni calcestruzzo
possono essere individuati diversi straticon proprietà meccaniche decrescentiverso l'esterno
di solito si assume il legno totalmenteassente fino ad una certa profondità(ma ha una funzione protettiva)
e perfettamente integronel cuore dell'elemento
la velocità di carbonizzazionedetermina il confine fra i due strati
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29
METODO DI CALCOLO SEMPLIFICATODELLA “SEZIONE EFFICACE”
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30
SI DEDUCE UNA SEZIONE EFFICACE TOGLIENDO LO STRATO def DALLE SUPERFICI ESPOSTE
def = dc+K0d0 (d0 = 7mm)
CON dc = β0treq STRATO CARBONIZZATO
K0d0(≤ d0) STRATO “CALDO” INEFFICACE
K0 = treq/20 treq IN MINUTI
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in realtà gli spigoli sono arrotondati
in alternativa si definisce una velocità di carbonizzazione idealedella sezione a spigoli vivi che ha la stessa resistenza
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32
velocità di carbonizzazione monodimensionale
sotto incendio standard
velocità di carbonizzazione ideale (include l'effetto degli spigoli arrotondati)
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33
SULLA BASE DELLA RESISTENZA AL FUOCO RICHIESTA ESPRESSA IN MINUTI DAL TEMPO DI ESPOSIZIONE
treq (= R)
SI DEDUCE LA SEZIONE EFFICACEhef = h - def bef = b - 2def
SULLA QUALE SI FANNO LE COMUNI VERIFICHE “A FREDDO”CON LA COMBINAZIONE ECCEZIONALE DELLE AZIONI
Fa = GK + Ψ11QK1 + ∑iΨ2iQKi
E CON LE RESISTENZEfd = kmod,fi f20/m,fi f20 = kfi fk
Ed = kmod,fi E20/m,fi E20 = kfi Ek
CON
m,fi = 1.0 kfi = 1.25 LEGNO MASSICCIO
m,fi = 1.0 kfi = 1.15 LAMELLARE INCOLLATO
combinazione frequente oquasi permanente
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34
CON STRATI DI PROTEZIONE:SI TOGLIE DA treq IL TEMPO DI RESISTENZA tpr DELLA PROTEZIONE
RESISTENZA AL FUOCO DELLE UNIONI
• PER CHIODI, VITI, BULLONI, SPINOTTI SI TRASCURANO QUELLI COMPRESI IN deff
• PER PIASTRE METALLICHE ESTERNE t ≥ 6mm E RAPPORTO AZIONE RESISTENZA ≤ 0.45
• O APPROPRIATE PROTEZIONI
ATTENZIONE AI CONTROVENTI METALLICI !!!
• VEDI EC3 “STRUTTURE METALLICHE”• O VERIFICHE SENZA CONTROVENTIla combinazione quasi permanente pone il vento = 0 !!
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35
fase di crescita
modello a due zone
completo sviluppo
modello a una zona
ignizione
incolumità
degli occupanti
resistenza
strutturale
le fasi di un incendio
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in un approccio prestazionale, gli elementi strutturali delle grandi strutture possono trarre vantaggio dal fatto che non vi sono le condizioni per ilflashover e quindi l'incendio a cui sono esposti gli elementi strutturali è menosevero dell'incendio standard a cui si riferiscono le velocità di carbonizzazione
es. copertura in acciaio - campo da calcio coperto a Rauma, Finlandia
simulazione FDS - Tmax = 80°C sulla copertura