Il mondo delle costruzioni continua ad evolversi, proponendo tecnologie diverse per intervenire nel rinforzo delle strutture esistenti. Dal 2007 ad oggi il settore delle costruzioni si è evoluto, così come è avvenuto anche per il quadro normativo. L'edilizia in legno è un settore che sta crescendo in Italia e nel mondo, e per farlo sono necessarie attrezzature che non solo siano precise, ma anche all’altezza di sopportare grandi quantità di lavoro. Intervenire nel rinforzo di edifici esistenti in calcestruzzo armato per ridurre la vulnerabilità sismica è un grande problema per i progettisti italiani. Risulta altresì complicato intervenire nelle travi, per diversi motivi, ma sono disponibili alcune tecnologie che, nel tempo, continuano ad evolversi.
Le Travi in Legno: Tipologie, Proprietà e Normativa
Le travi in legno si suddividono in due categorie principali: in legno massiccio e in quello lamellare. Le travi in legno massiccio sono un’opera d’arte naturale. Il legno massiccio è noto per la sua bellezza e la sua resistenza. Ogni pezzo è unico, ma presenta alcune limitazioni dimensionali. Le travi in legno lamellare sono create dall’unione di tavole selezionate e incollate orizzontalmente tra di loro. Questo processo consente la realizzazione di pezzi con diverse dimensioni e forme, senza limiti architettonici. Questo materiale, creato artificialmente da una base naturale, è noto per la sua stabilità e per la sua struttura omogenea. È privo delle caratteristiche imperfezioni del legno massiccio e questo potrebbe farlo apparire meno distintivo esteticamente.
Inoltre, esistono travi prodotte con esterni in abete massello di qualità selezionata, giuntati a pettine con tecnologia "finger-joint" e con anima a tre strati, disponibili in varie misure. I valori dei moduli a sezione e del momento geometrico di inerzia si applicano a travi nuove.
La Normativa per le Strutture in Legno
Il CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche) ha pubblicato nel 2007 il documento DT 206/2007 contenente le “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo delle Strutture di Legno”. Il documento aveva lo scopo di fornire un contributo tecnico agli operatori impegnati nelle varie fasi della costruzione di strutture di legno, in linea con le conoscenze più avanzate del settore. Il documento, nel corso del tempo, è diventato uno strumento indispensabile per i tecnici del settore. Successivamente, il CNR ha pubblicato le nuove DT 206-R1 (Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione ed il controllo delle strutture di legno), il cui documento è stato in consultazione fino al 15 luglio 2018.
Progettazione e Calcolo delle Travi in Legno
La progettazione delle travi in legno richiede attenzione ai dettagli e l'applicazione di specifiche tabelle di riferimento. Consideriamo un esempio di calcolo per determinare le distanze ottimali tra gli elementi strutturali:
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Un esempio di calcolo: spessore del pavimento: 20 cm, distanza tra le travi: 0,75 m; cerchiamo la distanza tra le travi principali e supporti. La distanza possibile tra le travi principali secondo la tabella 1 = 2,60 m. La stessa distanza (o quella che si avvicina di più) tra le travi principali nella tabella 2 = 2,5 m. Cerca la distanza consentita tra i puntelli nella tabella 2, leggi verticalmente lungo la colonna "2,50 m" e orizzontalmente in la fila "20 cm" della colonna "spessore del pavimento", il risultato è 1,28 m.
| Spessore del pavimento (cm) | Distanza tra le travi principali (m) | Distanza consentita tra i puntelli (m) |
|---|---|---|
| 20 | 2,50 | 1,28 |
TRAVE IN LEGNO DIMENSIONAMENTO E VERIFICA
EDIL CAM Sistemi: L'Innovazione nel Consolidamento Strutturale
La tecnologia EDIL CAM Sistemi® è l’eccellenza nel settore del consolidamento, distinguendosi per la velocità di applicazione, le minime operazioni propedeutiche alla posa e la certificazione del risultato. Il sistema nato per il consolidamento degli edifici in muratura è stato poi applicato anche al cemento armato, rappresentando una soluzione efficace per il rinforzo strutturale.
La Tecnologia CAM® per Strutture in Cemento Armato
La tecnologia a marchio CAM® infatti realizza una staffatura diffusa, aggiunta a posteriori e posta in coazione, scongiurando i meccanismi fragili di rottura a taglio nelle travi, nei pilastri e nei nodi trave-pilastro. Attraverso una attenta progettazione, inoltre, è possibile gerarchizzare il comportamento dell’edificio permettendo il massimo sfruttamento delle capacità duttili della struttura intelaiata. Il comportamento duttile a livello globale del fabbricato si ottiene in primis scongiurando le rotture fragili, incrementando le staffe preesistenti tramite cerchiature presollecitate su travi, pilastri e nodi.
Modalità di Applicazione e Vantaggi del Rinforzo CAM
Gli interventi necessari sulle strutture intelaiate in cemento armato sono sicuramente quelli di confinamento e staffatura dei nodi trave pilastro. La crisi di questi elementi è prematura rispetto alle successive di travi e pilastri e può scongiurarsi realizzando dei ricorsi nell’altezza di trave libera sotto solaio; la staffatura ‘attiva’ è quindi realizzata tramite più nastri CAM® in sovrapposizione.
Le modalità di applicazione alle travi prevedono che, una volta rimosso l’intonaco, in corrispondenza di ciascuno spigolo venga posto in opera l’angolare su di un letto di malta ad alta resistenza. Vengono quindi tagliati di misura i nastri per essere disposti attorno all’elemento da rinforzare in configurazione ad anello chiuso anche in sovrapposizione. Gli angolari disposti sugli spigoli dell’elemento, se connessi alle estremità, possono considerarsi, per una loro aliquota, come armatura longitudinale, incrementandone la capacità a pressoflessione. Non vi sono dubbi sul fatto che l’avvolgimento degli angolari con i nastri pretesati unito alla bugnatura interna dell’angolare e alla posa su letto di malta ad alta resistenza fornisca una resistenza allo scorrimento del profilato.
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Il Ruolo dei Software di Calcolo: Sismicad e il Sistema CAM®
Sismicad, il software di calcolo strutturale ad elementi finiti di Concrete, è in grado di trattare il sistema CAM® già da tempo per le murature ed il rinforzo di pilastri e nodi. I punti 1, 2 e 3 trovano riscontri quantitativi nelle normative vigenti ed il programma ovviamente li applica e fornisce le relative verifiche. Nella progettazione, nell’incertezza, la soluzione più semplice è ovviamente quella di trascurare la efficacia dei profili a pressoflessione. Se però il progettista ritiene di doverla utilizzare, Sismicad prevede gli strumenti per metterla in conto. Innanzitutto, valuta quale sarebbe l’incremento di resistenza nelle varie sezioni nel caso di perfetta aderenza tra angolari e calcestruzzo.
La Continuità degli Angolari e l'Ancoraggio
C’è poi il fatto che spesso gli angolari debbono essere interrotti in corrispondenza degli appoggi per la presenza del pilastro. Nel caso di appoggi di estremità, se si desidera che abbiano efficacia, tali barre vanno ovviamente ancorate. Nel caso di appoggi intermedi le barre vengono saldate agli angolari che sono stati interrotti alle facce opposte del pilastro. La efficacia a pressoflessione di questo collegamento deve essere valutata con attenzione dal progettista. A differenza delle armature interne alla trave le barre collocate all’esterno non godono dell’ancoraggio del calcestruzzo e quindi possono essere soggette tra le due saldature solo ad una trazione costante. A rigore si potrebbe pensare di poterle considerare efficaci come i tondini interni solo nel caso di momento flettente uguale ai fili destro e sinistro dell’appoggio.
Esaminiamo il caso frequente in cui il momento cambia di valore nell’attraversamento di un pilastro intermedio e supponiamo che la continuità dei profili sia gestita con la saldatura di tondi. Il progettista deve essere consapevole che le verifiche a pressoflessione prodotte da Sismicad per le due sezioni ai fili opposti del pilastro non rappresentano la realtà del fenomeno poiché le barre esterne vengono trattate dal programma come fossero interne. Interrogati sull’argomento i tecnici di EDILCAM® Sistemi hanno spiegato che, consapevoli della tematica, hanno svolto specifiche sperimentazioni appoggiandosi a diverse università. Nelle proprie linee guida EDILCAM® Sistemi propone al progettista che voglia considerare l’angolare come armatura aggiuntiva a flessione, di assicurare la continuità in caso di interruzione dei profili con tondi saldati e questo sulla base dei risultati sperimentali e delle evidenze delle numerose applicazioni.
Altri sistemi di rinforzo per edifici esistenti in cemento armato sono oggi disponibili in Sismicad, oltre a quello appena descritto. Ciascuno ha i propri pregi e difetti.
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