Nella carpenteria lignea, sia per la realizzazione di tetti che di solai, la prassi comune prevede che le travi siano disposte in semplice appoggio sugli elementi verticali portanti. Questi sistemi spesso si avvalgono di semplici meccanismi di ritenuta, come viti o tirafondi, utili a prevenire lo scorrimento o la fuoriuscita dalla sede di appoggio in presenza di carichi orizzontali.
La Necessità di Vincoli Rigidi nelle Strutture Lignee
Sicuramente è molto più complesso nelle strutture di legno realizzare condizioni di vincolo con elevati valori di rigidezza flessionale. Ricordiamo però che la condizione ideale di incastro perfetto che utilizziamo nei modelli statici, ovvero l’infinita rigidezza flessionale, in realtà non esiste neanche per strutture in cemento armato.
Tuttavia, in strutture più complesse, può diventare necessario realizzare nodi lignei in grado di trasmettere momento flettente. Questo è il caso, per esempio, delle aste di un telaio ligneo, che devono essere vincolate rigidamente (o «semi-rigidamenre») tra di loro oppure in fondazione, affinché la stabilità globale del telaio sia garantita.
L'Innovazione Tecnologica: CAD e CNC per Giunzioni Complesse
Oggi, la realizzazione di queste giunzioni avanzate è possibile poiché una superficie, anche a geometria complessa, la si può elaborare in sede CAD ed il nesso con la meccanica è costituito dai centri di lavoro a controllo numerico (CNC).
Ecco dunque che, elaborata la più virtuosa delle giunzioni in sede CAD e progettando la lisciatura degli spigoli, pur mantenendo i caratteristici vincoli, sussiste la possibilità di realizzarla in un CNC, adeguatamente concepito, attrezzato e gestito. Questa sinergia tra progettazione digitale e produzione meccanizzata apre nuove frontiere nella carpenteria lignea.
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Le Proprietà del Legno e il Loro Ruolo negli Incastri
Tra le proprietà positive riconosciute al legno, quelle più comunemente note sono la sua capacità di resistenza a compressione, ma soprattutto a trazione (tenendo conto in entrambe i casi del verso della fibratura) e poi l’elasticità. Queste caratteristiche sono fondamentali per la progettazione e la realizzazione di incastri efficaci e duraturi.
Tipologie di Travi: Un Focus sulle Travi Uso Fiume
Le travi Uso Fiume sono ricavate dal tondame tramite squadratura continua, dal calcio alla punta, su quattro facce e smussatura degli spigoli, eseguita mediante squadratrici meccaniche. Gli elementi prodotti conservano una sezione costante e proprio per la loro tipologia, nella parte della punta, sono composti mediamente da un 20 / 30 % di alburno e da un 70 / 80 % di durame. La conoscenza di queste composizioni è utile per prevedere il comportamento meccanico della trave.
Caso Studio: Collegamento di un Parapetto a una Trave Lamellare
Un esempio pratico che illustra la necessità di incastri robusti si presenta nella progettazione strutturale di una passerella ciclopedonale. Nello specifico, si deve collegare un parapetto in acciaio rivestito in legno ad una trave in legno lamellare 200x760.
La normativa impone che il parapetto resista ad una forza orizzontale pari ad 1,50 kN. La forza agente sul parapetto è probabilmente di 1,5 kN/m, dove la lunghezza è riferita alla lunghezza orizzontale del parapetto. La trave in lamellare di 200/760 è probabilmente una trave longitudinale o parallela all'asse del ponte.
Per resistere al taglio e al momento generato da tale forza, è fondamentale scegliere il tipo di collegamento più appropriato. Il collegamento a taglio, ma soprattutto l'ancoraggio delle forze di trazione derivanti dal momento d'incastro del parapetto, possono essere risolti collegando la piastra al legno con viti o con aste incollate nel legno.
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Schema di Collegamento Parapetto-Trave
Per illustrare le forze in gioco e le soluzioni di collegamento, si presenta la seguente tabella:
| Tipo di Forza | Valore (stimato) | Sfida Strutturale Principale | Soluzioni di Collegamento Consigliate |
|---|---|---|---|
| Forza Orizzontale (Taglio) | 1,5 kN/m | Resistenza al taglio nella connessione | Viti strutturali, barre incollate nel legno |
| Momento Flettente | Derivante dalla forza orizzontale sul parapetto | Ancoraggio delle forze di trazione/compressione | Viti strutturali (per ancoraggio), barre incollate nel legno |
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