Una struttura portante non è nulla senza l’infinità di piccoli e grandi aperture che la attraversano. È necessario capire cosa e come si può fare per far coesistere le varie parti. Nel momento stesso in cui si sceglie di realizzare un edificio in legno si accetta di affrontare seriamente il “problema” della componente impiantistica, aspetto che ancora può essere imprevedibile.
Fori Nelle Strutture Portanti: Questioni Generali e Rischi
Anche se l'attenzione si concentra sulle travi in legno, è utile comprendere i principi fondamentali della foratura nelle strutture portanti in generale, incluse quelle in calcestruzzo, che presentano problematiche specifiche. Inizialmente, una discussione ha riguardato un foro rettangolare di 2cm x 15cm e profondo circa 30cm in una trave di calcestruzzo, perpendicolare ai tondini. Un foro di 20x150 mm, ovvero 2cm x 15cm, specie se rettangolare, in una trave di calcestruzzo, solleva serie preoccupazioni, specialmente se la trave si trova al piano terra.
Secondo la scienza delle costruzioni, una trave nella parte superiore lavora a compressione, in quella inferiore a trazione; questo è il motivo per cui nella parte bassa ci sono più tondini. Visto che la parte inferiore lavora soprattutto a trazione, anche se si elimina una certa quantità di calcestruzzo, a patto di lasciar stare i tondini, non dovrebbero esserci problemi. Quindi, non dovrebbero esserci problemi se il foro verrà fatto nella parte bassa della trave e se non toccherà i tondini.
Tuttavia, un foro del genere, anche ammettendo che il lato di 15 cm sia parallelo al lato lungo della trave, disturba sicuramente la struttura. Per stare dalla parte giusta sarebbe opportuno interpellare il costruttore o meglio il calcolatore per individuare la posizione dei ferri e fare il foro nella zona dell'asse neutro, che solo il calcolatore può individuare. I ferri destinati alle zone tese, non sempre sono nella zona bassa della trave, anzi, sicuramente sono in alto in vicinanza degli incastri.
Mano a mano che il legno viene integrato nella storia delle strutture portanti, nascono nuove esigenze e problematiche specifiche. È fondamentale distinguere tra la foratura necessaria per il passaggio di impianti non strutturali e quella per collegamenti strutturali, come l'inserimento di bulloni o spinotti.
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Foratura di Travi e Solai in XLAM
Le strutture in XLAM (legno lamellare incrociato) sono generalmente costituite da setti di grandi dimensioni la cui resistenza è molto maggiore rispetto a quella che è la domanda da carichi gravitazionali, da vento o da sisma. Hanno, di per sé, un comportamento “monolitico”, trasferiscono i carichi gravitazionali per contatto e vedono avvenire la trasmissione delle sollecitazioni orizzontali mediante piastre e viti. Generalmente in condizioni statiche, anche tenendo conto dell’instabilità per carico di punta, hanno un tasso di lavoro modesto.
In questo contesto, la presenza di un piccolo foro in una parete genera solo una piccola deviazione della discesa dei carichi gravitazionali rispetto alla verticale. I solai in XLAM, pur avendo un comportamento resistente bidirezionale, vengono calcolati come elementi trave lungo la direzione di massima lunghezza e di massima resistenza. E questo viene fatto perché il contributo trasversale è molto minore rispetto a quello longitudinale.
Si deve verificare che la sezione resistente sia in grado di trasferire la flessione (m11) ed il taglio. Si deve verificare che localmente m22 sollecitante non sia maggiore di quello resistente. Ci si deve accertare che questa nuova situazione non pregiudichi la rigidezza o la resistenza nel piano del pannello e rapportare il tutto al tipo di modellazione del piano stesso che abbiamo fatto nel modello FEM.
La presenza di fori nelle travi genera degli indebolimenti delle stesse. Banalmente viene ridotta sia la resistenza flessionale che quella a taglio. Negli elementi lignei la foratura genera una trazione perpendicolare delle fibre nella zona in prossimità del foro. Se la verifica è soddisfatta non serve apporre alcun rinforzo, in caso contrario si dispongono delle viti verticali.
Allo stato dell’arte, quasi tutti i fori vengono realizzati con macchine a controllo numerico. L’esecuzione viene quindi effettuata in stabilimento. Possiamo raggruppare in questo insieme tutti fori che vengono realizzati per l’inserimento dei bulloni o spinotti. In questo caso i fori non vengono realizzati per il passaggio di parti non strutturali ma servono al trasferimento delle sollecitazioni.
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Tabelle di Sfruttamento per Pannelli XLAM
Esistono online tabelle di sfruttamento dei pannelli XLAM in base alla loro luce, alla loro sezione, ai carichi e, ovviamente, alla dimensione del foro che contengono. Queste tabelle sono fondamentali per una progettazione sicura ed efficiente.
| Spessore Pannello XLAM (mm) | Luce Massima (m) | Carico Ammissibile (kN/m²) | Diametro Foro Max Consigliato (mm) | Note |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 4.0 - 5.0 | 1.5 - 2.0 | 50 | Verificare in fase di progetto |
| 120 | 5.0 - 6.0 | 2.0 - 2.5 | 60 | Con rinforzi per diametri maggiori |
| 160 | 6.0 - 7.5 | 2.5 - 3.0 | 80 | Valutare posizione del foro |
| 200 | 7.5 - 9.0 | 3.0 - 3.5 | 100 | Consultare calcolatore strutturale |
La Pre-foratura per Viti nel Legno
La pre-foratura del legno è una tecnica che consente di effettuare una guida nel blocco in cui si vuole inserire una vite. Sappiamo bene che questi elementi meccanici, di metallo con auto-filettatura, possono essere avvitati nelle assi e sulle travi con una notevole facilità: forano e scavano il legno grazie al movimento orario imposto dal cacciavite o dall’avvitatore elettrico. Ma il vero maker, l’appassionato di fai da te e bricolage, sa che i lavori di qualità si vedono dai dettagli.
Si tratta di una tecnica che consente di inserire viti autofilettanti nel legno senza rovinare la materia prima e il perno. Consiste in un foro effettuato con una punta normale seguito da una svasatura per creare l’area utile a ospitare la testa conica della vite a testa piatta che scompare una volta avvitata a filo con il piano di legno. Per effettuare una buona pre-foratura del legno hai bisogno di un trapano, una punta dal diametro inferiore della vite che vuoi avvitare e uno svasatore. Semplice, in questo modo abbiamo un lavoro di qualità e più sicuro per le sorti della materia prima.
Alcune qualità di legno, ad esempio, potrebbero spaccarsi nel momento in cui avviti un perno senza un foro di avvio. Quelli più resistenti, invece, tendono a deviare il corso della vite e in alcuni casi possono anche spezzarla. In sintesi, fare un buco nel legno come pre-foratura è un passaggio che può aiutarti a limitare danni e risparmiare tempo.
Un geniale trucco per il fai da te. Avvitare sul legno con preforo e svasatura
Il listello sottile tende a spezzarsi senza pre-foro, mentre nella trave di abete l’avvitatore non riesce a seguire una foratura perpendicolare e prende il verso della venatura. Basta forare il legno con una punta con diametro simile, non superiore, alla vite e far seguire l’attività a una fase di svasatura. Le due operazioni possono avvenire anche con la stessa punta se dotata di svasatore.
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Quanto deve essere profondo il foro? Non tanto, o comunque non per forza deve seguire l’intera lunghezza della vite soprattutto se se ne devono avvitare poche. Questo lavoro, come suggerito, può essere effettuato con una normale punta e uno svasatore. Tutto questo in un’unica soluzione. L’aspetto interessante è che puoi regolare il nottolino della svasatura in modo da muoverlo lungo la punta per regolare la profondità del foro. Così da avere tutte le misure a disposizione anche se, nella maggior parte dei casi, saranno i diametri più piccoli a essere utilizzati con maggior frequenza. La svasatura è un’attività fondamentale che precede l’inserimento della vite. Ma senza un pre-foro completo, perpendicolare, si rischia di lavorare male.
Fissaggio di Travi di Legno su Muri in Muratura
Montare travi di legno su un muro di mattoni è una pratica comune in diversi progetti di costruzione. Pensa per esempio alla costruzione di un tetto, di una pergola o di un giardino d'inverno. In breve, per ogni estensione di un'abitazione. Ma come si fissa saldamente una trave di legno a un muro di mattoni?
Utilizzando i tasselli a battere per carichi pesanti, il montaggio di una trave di legno su un muro di mattoni è molto semplice. Di seguito un breve elenco degli utensili necessari per il montaggio di una trave di legno al muro:
- Tasselli a battere (la lunghezza corretta del tassello è spessore della trave x 2)
- Un martello
- Livella
- Matita
- Trapano con punta per legno e punta da muro
Come determinare la lunghezza e la profondità di foratura
La lunghezza corretta del tassello si determina moltiplicando per due lo spessore della trave da fissare. Pertanto, per una trave spessa 50 mm, si sceglie un tassello lungo 100 mm. I vantaggi di un tassello a battere rispetto a un tassello con involucro metallico sono che i tasselli a battere si montano molto più velocemente e sono in generale più facili da installare. Basta infilarli nel foro battendoli con un martello. Tuttavia, fai attenzione a colpire nel punto giusto con il martello, altrimenti potresti danneggiare la trave, e ciò sarebbe davvero un peccato!
Per determinare la profondità corretta del foro nel muro, prendi la lunghezza del tassello, sottraila allo spessore della trave e aggiungi 10 mm. La formula è: Profondità del foro = lunghezza del tassello - spessore della trave + 10 mm. Quindi, per una trave spessa 50 mm e un tassello da 100 mm, fora a una profondità di 60 mm nel muro (100 - 50 + 10 = 60 mm). Applicando un pezzetto di nastro adesivo sulla punta del trapano, potrai vedere quando avrai raggiunto la profondità corretta.
Fasi di Fissaggio
- Innanzitutto, pratica dei fori nella trave con l'aiuto di punte per legno duro da 11,0 mm. I tasselli a battere vanno posizionati ogni 50 cm, quindi fai i fori ogni 50 cm.
- Successivamente, determina la posizione della trave da fissare. Utilizzando la livella, assicurati che la trave sia montata dritta sul muro.
- Per essere sicuri di forare i fori nel punto giusto del muro, batti attraverso i fori praticati sulla trave fino a toccare il muro. Assicurati che i fori siano forati nel pieno spessore del mattone. In questo modo otterrai il fissaggio più solido.
- Riposiziona la trave nella posizione desiderata. Inserisci quindi i tasselli nei fori e battili con un martello.