Gli elementi di ancoraggio sono fondamentali per la sicurezza e la stabilità delle strutture in legno, permettendo fissaggi di diverse tipologie: LEGNO/LEGNO, MURO/LEGNO e CEMENTO/LEGNO. Tradizionalmente, molti utilizzano le cosiddette scarpe, con ancoraggio interno o esterno. Tuttavia, questi elementi rimangono visibili, creando talvolta problemi di natura estetica e di durabilità del componente metallico. Per questo motivo si preferisce spesso nascondere la staffa di fissaggio, lasciando a vista soltanto la trave.
In questo contesto, si tende quindi a sostituire la tradizionale scarpa con una staffa a scomparsa, completamente nascosta all’interno dell’elemento da vincolare, o si ricorre a sistemi di fissaggio robusti come le barre filettate passanti, che possono essere integrate in modo discreto o costituire un punto di ancoraggio essenziale.
La Barra Filettata nei Collegamenti Legno-Cemento
Uno degli interrogativi più comuni nel dimensionamento di strutture miste riguarda il fissaggio di travi in legno su supporti in calcestruzzo. Nello specifico, nel caso di una trave in legno appoggiata sulla testa di un pilastro in c.a e fissata tramite una barra filettata, è cruciale determinare quale resistenza a taglio utilizzare per dimensionare correttamente il diametro della barra.
La barra filettata, spesso impiegata con un ancorante chimico (ad esempio KEM EP EPOXY PREMIUM della Simpson Strong-Tie | Friulsider), rappresenta una soluzione estremamente efficace per creare fissaggi resistenti su calcestruzzo. Questo sistema può essere integrato o utilizzato in alternativa ad altri ancoranti come i tasselli meccanici (ad esempio FM 753 crack della Simpson Strong-Tie | Friulsider) o le viti per calcestruzzo (ad esempio CLR plus della Simpson Strong-Tie | Friulsider).
Il comportamento meccanico della barra metallica, quando attraversa la trave in legno e si ancora al calcestruzzo, è quello di uno spinotto, o in modo più generico, di un mezzo di collegamento a gambo cilindrico, sollecitato a taglio.
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Principi di Dimensionamento per Barre Filettate Passanti
Per il calcolo della resistenza a taglio del bullone nel legno, è fondamentale seguire le indicazioni delle normative o dei manuali di riferimento. Questo calcolo si basa non soltanto sulla sola resistenza locale al rifollamento, ma sull'interazione fra la flessione del perno e il rifollamento del legno, un principio noto come Teoria di Johansen.
La sola considerazione della resistenza locale al rifollamento comporterebbe una sopravvalutazione della resistenza, mettendo a rischio la sicurezza strutturale. Per il calcolo della resistenza a taglio del perno nel legno, si possono applicare le regole relative ai collegamenti acciaio-legno, in quanto l'effetto della parte in calcestruzzo (CA) sul perno dovrebbe essere simile a quello di una lastra di acciaio.
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Durante il dimensionamento, il progettista deve sempre privilegiare un comportamento duttile e dissipativo del sistema di ancoraggio supporto in calcestruzzo - staffa a scomparsa - trave, verificando che le rotture di tipo fragile risultino sovraresistenti rispetto a quelle di tipo duttile. Questo principio è cruciale per garantire la sicurezza e la capacità di assorbimento energetico della struttura in caso di sollecitazioni estreme.
Considerazioni sui Materiali e Durabilità
Gli elementi metallici utilizzati per i fissaggi, inclusi i sistemi a barra filettata o le staffe a scomparsa, possono essere realizzati sia in acciaio che in alluminio. La scelta del materiale è dettata da diverse considerazioni, tra cui la durabilità e la resistenza all'ambiente.
L’acciaio è generalmente preferito per la sua maggiore durabilità, poiché gli alcali presenti nel calcestruzzo fresco, nelle malte o negli intonaci tendono a deteriorare l’alluminio. Per applicazioni esterne o in ambienti aggressivi, è fondamentale che gli elementi metallici siano trattati adeguatamente. Un esempio è la zincatura a caldo, che garantisce un'ottima resistenza all'esterno, proteggendo il componente dalla corrosione.
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Alternative e Soluzioni Estetiche: Le Staffe a Scomparsa
Per unire esigenze estetiche e sicurezza strutturale, le staffe a scomparsa, come le BTCALU di Simpson Strong-Tie | Friulsider, rappresentano la scelta ideale quando si desidera minimizzare l'impatto visivo del collegamento. Questi elementi sono completamente nascosti all’interno dell’elemento da vincolare, lasciando a vista soltanto la trave.
Per il dimensionamento del vincolo mediante staffa a scomparsa, i produttori forniscono spesso tabelle riassuntive che riportano la resistenza dell’elemento nelle diverse configurazioni e direzioni. Queste tabelle assumono una determinata densità per l’elemento ligneo, una classe di calcestruzzo per il supporto e specifici coefficienti, permettendo ai progettisti di scegliere la soluzione più adatta alle proprie esigenze.
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