La progettazione e l'installazione delle connessioni per le travi in legno rivestono un ruolo fondamentale nella sicurezza, durabilità e estetica delle strutture. In particolare, le connessioni antisfilamento sono cruciali per garantire che gli elementi strutturali in legno siano saldamente ancorati, impedendo movimenti indesiderati e garantendo la corretta trasmissione dei carichi.
L'Importanza delle Connessioni Corrette nelle Strutture Lignee
In architettura e ingegneria, si possono presentare esigenze estetiche che portano a progettare solai in legno sostenuti da telai in cemento armato (ca). Un esempio comune è l'inserimento delle travi portanti in legno massiccio all'interno delle travi in ca per una profondità di circa 10 cm.
Tuttavia, l'inserimento della testa delle travi di legno nel calcestruzzo (cls) è una pratica purtroppo ben radicata in diverse regioni, ma che, sia dal punto di vista strutturale che costruttivo e della protezione del legno, deve essere vivamente sconsigliata. Il collegamento degli elementi lignei con la struttura in cls deve avvenire tramite connettori che permettano la trasmissione delle forze che si instaurano, come da progetto strutturale, fra un elemento e l'altro, fra un materiale e l'altro.
Anche qualora la travatura di legno abbia effettivamente soltanto una funzione architettonica, e non sia quindi parte integrante della struttura portante dell'edificio, si sconsiglia caldamente di "cementare" la testa delle travi. Il diverso comportamento al ritiro di cls e legno potrebbe, infatti, provocare problemi di precisione e gioco fra i due materiali. Inoltre, in casi del genere, la protezione del legno e, quindi, la durabilità della costruzione, possono essere seriamente messe in discussione, qualora la zona di contatto fra i due materiali fosse in contatto con umidità elevata o acqua. Consigliamo quindi, comunque e sempre, di usare connettori metallici per garantire la continuità fra gli elementi di legno e quelli di calcestruzzo.
Giunzioni a Scomparsa: Estetica e Resistenza Strutturale
Quando si scelgono dei sistemi di giunzione a scomparsa per legno la prima preoccupazione è l’affidabilità: saranno abbastanza robusti per reggere il peso e durare nel tempo? Un prodotto professionale deve dare molto di più. Le giunzioni a scomparsa sono quelle che meglio garantiscono resistenza statica, affidabilità in condizioni di incendio ed elevata qualità estetica dell'intervento.
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Le connessioni metalliche protette, per l'appunto a scomparsa, garantiscono ottima protezione al fuoco. Infatti, il legno è un materiale combustibile che brucia lentamente e 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:
- giunzioni protette: R45 (45 minuti)
- giunzioni non protette: R15 (15 minuti)
Tipologie di Connettori a Scomparsa per Travi
Se devi effettuare delle giunzioni tra strutture in legno, hai diverse opzioni. Uno dei sistemi di giunzione a scomparsa per legno più utilizzati sono le giunzioni in alluminio ad innesto. I due elementi che le compongono si uniscono tra loro mediante un giunto a coda di rondine. I connettori legno/legno Sherpa sono infatti quasi totalmente prefabbricabili. Disponibili in svariate dimensioni, consentono di creare soluzioni su misura, applicabili ai più svariati settori. Il risultato sarà sempre impeccabile, a livello visivo e funzionale. Questi connettori permettono di mantenere distanze dai bordi identiche tra loro e ottimizzare la resistenza, grazie ai fori delle viti non allineati. Sono inoltre progettati per trasferire il carico sia nella direzione di inserimento, sia in quella perpendicolare.
INCASTRO A CODA DI RONDINE | 3MDF #47 | 3 Minuti di Falegnameria, fai da te e lavorazione del legno
Per collegare travi secondarie a travi principali portanti o altre giunzioni strutturali, anche su piani inclinati, la soluzione migliore sono giunti o staffe a scomparsa. Un innovativo sistema di giunzione è ideale per collegamenti inclinati di travi in legno, con una guida che permette di creare facilmente pendenze da 0° a 55° e angoli da 15° a 165°. Le staffe possono essere con fori o senza fori. A loro volta, le piastre con fori, possono presentarne di diverse dimensioni. I fori di diametro ridotto servono per il fissaggio su legno, tramite viti o chiodi. Si consiglia di utilizzare il set per fresatura corrispondente per un pre-assemblaggio semplice e rapido.
Da avvitare nella trave tagliata trasversalmente alle fibre con un'angolazione di 35°. L'angolo di inserimento è determinato dalle linguette metalliche. 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. 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. Le istruzioni per la posa prevedono di selezionare l'inserto dima, 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.
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Il sistema di connessione non è un nodo puntuale, ma è costituito da diversi elementi interagenti fra di loro. È palese che l'azione tagliante Fv genera dei momenti parassiti i quali diventano momento torsionale sulla trave principale, sollecitazione di trazione sui fissaggi metallici e compressione laterale sulla stessa trave. Le sollecitazioni che potrebbero gravare su una giunzione, nelle varie direzioni, sono definibili come:
- Fv: taglio verso il basso
- Fup: taglio verso l'alto
- Flat: taglio laterale
- Fax: trazione assiale
Giunzioni Longitudinali per Travi in Legno
Il seguente esempio applicativo mostra come poter unire longitudinalmente le travi in un nuovo taglio. Le travi si possono unire longitudinalmente utilizzando il giusto utensile, come seghe circolari portatili, trapano avvitatore a batteria e levigatrice orbitale.
Nel caso di una sostituzione parziale in un vecchio edificio, è ovvio che l'esatta procedura per realizzare la giunzione longitudinale di travi in legno dipende fortemente dalle condizioni locali, dallo spazio disponibile e dalle sezioni del legno. L'esempio applicativo che segue illustra la situazione nel caso di un nuovo taglio e spiega esattamente quali passaggi sono necessari per realizzare una giunzione longitudinale, dal taglio all'esecuzione di denti fino al montaggio di perni filettati.
Prima di poter unire longitudinalmente le travi, è necessario anzitutto tracciarle. Il disegno della faccia inclinata con gancio deriva dallo spessore del legno. Per la lunghezza della sovrapposizione longitudinale si è scelto uno spessore del legno triplo (3xh). Ora è possibile effettuare il taglio con la sega circolare. Per realizzare la dentatura vengono anzitutto eseguiti intagli sulle linee di limitazione. Questo lo si può realizzare molto facilmente con la sega circolare abbinata al binario per tagli diagonali. La zona centrale della dentatura può essere rapidamente appiattita con il disco di regolazione scanalatura. A tale scopo è necessario smontare la lama e montare il disco di regolazione scanalatura seguendo le istruzioni d'uso. Adesso, dopo aver impostato la profondità di fresatura, abbinando il binario per tagli diagonali si può fresare la dentatura.
Soluzioni Avanzate di Connessione: Focus su Rothoblaas e SFS Intec
Per una trattazione più approfondita dei sistemi di giunzione e delle connessioni specifiche, è utile analizzare le soluzioni proposte da aziende leader nel settore, come Rothoblaas e SFS Intec, che offrono prodotti e software di progettazione professionali.
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Sistemi Rothoblaas per Giunzioni in Legno
Si è scelto di analizzare nel dettaglio la documentazione della principale società produttrice di connessioni per legno, la Rothoblaas, oltre al programma messo dalla stessa a disposizione e liberamente scaricabile dal sito ufficiale, previa registrazione. La trattazione è strettamente tecnica, tralasciando nozioni matematiche leggibili su testi universitari o nel citato EC5. In particolare, vengono affrontati argomenti come:
- Giunzioni a scomparsa per travi
- Giunzioni per pareti ed edifici
- Angolari, scarpe e piastre
- Giunzioni per esterno
- Ancoranti per calcestruzzo
- Fissaggi per legno
Piastre a Scomparsa ALU Rothoblaas
Questo paragrafo è dedicato alla definizione di un percorso per la scelta e la progettazione delle piastre a scomparsa denominate ALU della Rothoblaas. 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: geometria e 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 dalla Rothoblaas e liberamente scaricabile dal sito della società. Quest'ultima strada è la più veloce, in quanto il programma esegue in automatico le verifiche dimensionali delle sezioni di legno, le distanze tra gli spinotti e il bordo trave.
Connessioni con Viti Incrociate Rothoblaas (VGS e VGZ)
Tra i sistemi di giunzione a scomparsa, la Rothoblaas offre soluzioni con 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 anche per il calcolo di tali tipologie di connessioni tra travi. Le specifiche adottate per il calcolo includono: azione di taglio, dimensione della trave principale e secondaria, categoria legno, inclinazione verticale e orizzontale della trave secondaria, numero di connettori VGS e lunghezza minima/massima utilizzabile del connettore tutto filetto a testa svasata (VGS).
Sistemi a Spinotto SFS Intec WS per Collegamenti Acciaio-Legno
Il sistema WS della SFS Intec 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, il 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.
Dimensionamento e Installazione del Sistema WS-T
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 sono:
- 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 degli spinotti 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 dagli 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.
| Parametro | Descrizione/Specifiche | Note |
|---|---|---|
| Ampiezza taglio | Definita in fase di progettazione | Importante per il dimensionamento |
| Spessore lamiera | Max 3 strati di 5 mm | Capacità di perforazione del sistema |
| Qualità lamiera | Acciaio S235 | Consultare SFS Intec per acciai con resistenza superiore |
| Elemento di fissaggio | Perpendicolare alle fibre del legno | Orientamento ottimale |
| Componenti | Protetti dagli agenti atmosferici | Per garantire durabilità |
| Legno | Lamellare in conifera GL24h | Tipo di legno compatibile |
| Distanze | Mantenimento distanze dai margini ed intermedie | Essenziale per la resistenza strutturale |
| Resistenza di carico (Rd) | Valori rilevabili da DIN 1052:2004-08, par. 12 | Per ogni singolo spinotto |
| Distanza minima esterna del legno (t1) | 21 mm | Da mantenere per via della punta perforante |
| Numero efficace (nef) | Moltiplicatore per spinotti paralleli | Calcolato per una distanza tra spinotti di 35 mm |