Le strutture moderne richiedono soluzioni costruttive che non solo garantiscano sicurezza e resistenza, ma che soddisfino anche elevate esigenze estetiche. In questo contesto, il fissaggio travi in legno a muro è un tema centrale nelle strutture miste legno-calcestruzzo, soprattutto quando si desidera una connessione sicura ma anche esteticamente pulita.
L'Esigenza di Connessioni Invisibili e Durevoli
Per unire esigenze estetiche e sicurezza strutturale, le staffe a scomparsa rappresentano una scelta ideale. Le soluzioni tradizionali, come le scarpe metalliche a vista, garantiscono resistenza e rapidità di installazione, ma espongono l’elemento metallico, creando limiti in termini di durabilità ed estetica. 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. Si tende quindi a sostituire la tradizionale scarpa con una staffa a scomparsa, completamente nascosta all’interno dell’elemento da vincolare. Per superare questi problemi si utilizzano sempre più spesso le staffe di fissaggio per travi in legno a scomparsa. Integrate nella trave mediante un semplice intaglio, permettono di ottenere fissaggi per travi in legno invisibili, duraturi e protetti dagli agenti atmosferici, valorizzando al massimo l’estetica del legno.
Le giunzioni a scomparsa sono quelle che meglio garantiscono resistenza statica, affidabilità in condizioni di incendio ed elevata qualità estetica dell'intervento.
Materiali per le Staffe a Scomparsa: Acciaio o Alluminio?
Queste staffe possono essere realizzate sia in acciaio che in alluminio. Meglio l’acciaio o l’alluminio per il fissaggio di travi in legno ai setti perimetrali in calcestruzzo? Il confronto tra acciaio e alluminio, materiali comunemente impiegati per l’ancoraggio di travi in legno alla parete in calcestruzzo, mostra come l’acciaio offra una durabilità superiore in ambienti particolarmente aggressivi, mentre l’alluminio risulti più leggero, maneggevole e facilmente adattabile. 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.
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Tuttavia, con i giusti accorgimenti, anche l’alluminio rappresenta una scelta sicura e performante, ideale per il fissaggio di travi legno alla parete perimetrale in molti scenari applicativi. Per evitare la corrosione dovuta al contatto con il calcestruzzo fresco, è sufficiente interporre un nastro in polietilene, che assicura la durabilità del collegamento nel tempo.
La Sicurezza Antincendio delle Giunzioni a Scomparsa
Le connessioni metalliche protette, per l'appunto a scomparsa, garantiscono ottima protezione al fuoco, infatti il legno è un materiale combustibile che brucia lentamente ed in condizioni di incendio, dopo la formazione di uno strato esterno di carbonizzazione, la sezione resistente è sempre efficace e protegge le giunzioni internamente poste. Sono da preferire le giunzioni a scomparsa rispetto a quelle esterne non protette anche per la riduzione di resistenza in caso di incendio di queste ultime.
La diminuzione della sezione lignea dovuta alla carbonizzazione provoca una riduzione della profondità di infissione dei fissaggi, con conseguente pericolo di stabilità. Il tutto si potrebbe ricondurre alle seguenti considerazioni:
| Tipo di Giunzione | Resistenza al Fuoco (minuti) |
|---|---|
| Giunzioni protette (a scomparsa) | R45 (45 minuti) |
| Giunzioni non protette (a vista) | R15 (15 minuti) |
Soluzioni Specifiche di Connettori a Scomparsa
La scelta di un sistema di giunzione a scomparsa efficace è cruciale per la buona riuscita del progetto. Il sistema di connessione non è un nodo puntuale, ma è costituito da diversi elementi interagenti fra di loro.
Giunzioni a scomparsa per legno: come unire due travi | Würth
Il Sistema BTCALU di Simpson Strong-Tie | Friulsider
Per il fissaggio di travi in legno al calcestruzzo, la staffa a scomparsa BTCALU di Simpson Strong-Tie | Friulsider rappresenta la scelta ideale, sicura e di design. Tra le soluzioni più evolute di connettori per legno-calcestruzzo rientra la staffa a scomparsa BTCALU di Simpson Strong-Tie | Friulsider, staffa in alluminio pensata per garantire un fissaggio travi in legno a muro solido e discreto. L’alluminio riduce il peso, facilita le operazioni in cantiere e può essere forato o adattato direttamente sul posto, senza complesse lavorazioni preliminari sulla trave.
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Ancoraggio al Calcestruzzo e alla Trave in Legno
Come ancorare le staffe di fissaggio a legno e calcestruzzo? Il fissaggio della staffa al calcestruzzo può essere realizzato con:
- Tasselli meccanici come FM 753 Crack
- Viti per calcestruzzo come CLR Plus
- Barre filettate abbinate ad ancoranti chimici come KEM EP
In funzione delle esigenze di progetto, della velocità di installazione e del comportamento meccanico desiderato, l’ancoraggio alla trave in legno, invece, può avvenire tramite:
- Spinotti lisci STD
- Spinotti autoperforanti SDD
Sistemi Rothoblaas: Piastre ALU e Connettori con Viti Incrociate
Si è scelto di analizzare nel dettaglio la documentazione della principale società produttrice di connessioni per legno, la Rothoblass, oltre al programma messo dalla stessa a disposizione e liberamente scaricabile dal sito ufficiale, previa registrazione. Questo paragrafo è dedicato alla definizione di un percorso per la scelta e la progettazione delle piastre a scomparsa denominate ALU della Rothoblaas.
Piastre ALU
Esistono tre diverse tipologie di piastre a scomparsa ALU:
- ALUMINI (senza fori)
- ALUMIDI (con fori)
- ALUMAXI (con fori)
La scelta di una delle tre tipologie di piastre dipende essenzialmente da due parametri:
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- Geometria
- Resistenza
Per geometria si intende il valore della sezione della trave secondaria. Per resistenza, si intende il valore della resistenza caratteristica a taglio verticale della piastra in funzione della sollecitazione tagliante F. Per il calcolo della piastra ALU MINI si possono adoperare due diverse strade. La prima è quella del calcolo manuale, la seconda è quella dell'uso del programma MY PROJECT messo a disposizione della Rothoblaas e liberamente scaricabile dal sito della società. L'autore ritiene la seconda strada come quella più veloce, in quanto il programma esegue in automatico le verifiche dimensionali delle sezioni di legno, le distanze tra gli spinotti e bordo trave.
Connessioni con Viti Incrociate
Tra i sistemi di giunzione a scomparsa l'autore ha scelto di analizzare quello della Rothoblaas, costituito da viti VGS e VGZ. Le configurazioni possibili in tale sistema di connessione, tra trave principale e trave secondaria, sono essenzialmente tre:
- Connettori incrociati.
- Connettori paralleli allineati in orizzontale.
- Connettori paralleli allineati in verticale.
La Rothoblaas mette a disposizione il programma MyProject per il calcolo di tali tipologie di connessioni tra travi. Le specifiche adottate includono:
- Azione di taglio
- Dimensione della trave principale
- Dimensione della trave secondaria
- Categoria legno
- Inclinazione verticale trave secondaria
- Inclinazione orizzontale trave secondaria
- Numero di connettori VGS
- Lunghezza minima/massima utilizzabile
- Connettore tutto filetto a testa svasata (VGS) usato
Connessioni a Spinotto WS di SFS intec
Il sistema WS è un sistema di fissaggio a spinotti auto foranti per strutture a più sezioni in acciaio-legno. Gli spinotti auto foranti WS perforano il legno e le lamiere in acciaio con una singola operazione, che riduce drasticamente i tempi di lavoro ed evita la perforatura. È possibile forare fino a tre strati di lamiera dello spessore di 5 mm. Al fine di rendere chiaro l'applicazione del sistema WS si riportano le descrizioni necessarie per il dimensionamento della resistenza di carico Rd per ogni spinotto.
I parametri e valori relativi al sistema WS della SFS per WS-T includono:
- Ampiezza taglio
- Spessore lamiera
- Qualità lamiera
- Elemento di fissaggio perpendicolare alle fibre
- Componenti protetti dagli agenti atmosferici
- Legno lamellare in conifera GL24h
- Mantenimento delle distanze dai margini ed intermedie
Il sistema WS è idoneo per lamiere in acciaio (perforabilità max 3 x 5 mm) di qualità S235. L'impiego su acciai di resistenza superiore, senza i dovuti accorgimenti supplementari, potrebbe dare luogo a difetti di perforazione. Per tale ragione, prima di effettuare il fissaggio in simili contesti, è indispensabile richiedere la consulenza dei tecnici SFS intec. Per garantire la sicurezza ottimale del sistema, si raccomanda l'utilizzo delle apparecchiature di posa WS della SFS intec. In caso di posa manuale, è indispensabile prestare la massima attenzione al corretto inserimento ad angolo retto dei spinotti WS.
Dimensionamento Specifico per il Sistema WS
I valori di dimensionamento della resistenza di carico Rd in KN per spinotto possono essere rilevati ai sensi della norma DIN 1052:2004-08, paragrafo 12. È da tenere presente che in presenza di uno spessore esterno del legno t1 per via della punta perforante del sistema di fissaggio WS e della parte del legno rimanente estranea alla perforazione è necessario mantenersi ad una distanza di 21 mm. La distribuzione delle forze nelle lamiere dovrà essere sottoposta a collaudo. Con lamiere di spessore 3 mm < tb < 5 mm si dovrà verificare anche la resistenza della svasatura del foro. Nei punti di giuntura si dovranno verificare le tensioni per trazione in sezione trasversale netta. Questa prova dovrà essere condotta separatamente sulla parte centrale del legno ove si caricano le forze esercitate dai spinotti e su entrambe le sezioni laterali del legno. Posizionando più spinotti parallelamente all'orientamento delle fibre i valori di dimensionamento per spinotto Rd devono essere moltiplicati con il numero efficace "nef" secondo le indicazioni della tabella 5. Il numero efficace è stato calcolato per una distanza tra gli spinotti in direzione delle fibre di 35 mm.
Dimensionamento e Criteri Progettuali Generali
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, assumendo una determinata densità per l’elemento ligneo, una classe di calcestruzzo per il supporto e specifici coefficienti. Per il dimensionamento del collegamento, Simpson Strong-Tie | Friulsider mette a disposizione tabelle tecniche che riportano le resistenze caratteristiche di BTCALU nelle diverse direzioni di carico.
Nella figura sono evidenziate anche le sollecitazioni che potrebbero gravare su una giunzione, nelle varie direzioni, e definibili:
- Fv: taglio verso il basso
- Fup: taglio verso l'alto
- Flat: taglio laterale
- Fax: trazione assiale
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. La verifica deve garantire un comportamento duttile della connessione, secondo la gerarchia delle resistenze, privilegiando deformazioni controllate negli spinotti e nel legno ed evitando cedimenti fragili nella staffa o nel calcestruzzo. Questo approccio consente di realizzare fissaggi per travi in legno sicuri, affidabili e conformi alle normative vigenti.
La resistenza alla trazione trasversale della trave principale deve essere determinata separatamente. Se necessario, eseguire la giunzione con viti a filetto intero ASSY plus VG. Per i carichi perpendicolari all'asse della trave secondaria, la tensione trasversale deve essere verificata anche per la trave secondaria.
Note per l'Installazione e Fissaggi Aggiuntivi
Si consiglia di utilizzare il set per fresatura corrispondente per un pre-assemblaggio semplice e rapido. È importante prestare attenzione all'angolo di inserimento, che è determinato dalle linguette metalliche, avvitando la staffa nella trave tagliata trasversalmente alle fibre con un'angolazione di 35°.
Elementi di fissaggio approvati includono la Vite a testa piana svasata e filetto intero ASSY 4 da 5 x 80-120 mm (lg ≥ 72 mm) in conformità con ETA 11/0190 mm. Per la posa, dopo aver selezionato l'inserto dima, è necessario inserire la parte del collegamento a coda di rondine centralmente sulla trave secondaria contrassegnata in precedenza e avvitare per prima cosa la vite di centraggio.