Negli interventi di riabilitazione strutturale di edifici esistenti, la sostituzione di travi in legno insufficienti con elementi in acciaio rappresenta una pratica comune che richiede particolare attenzione alle modalità di connessione tra i travetti esistenti e la nuova struttura portante. La configurazione che prevede travetti in legno appoggiati direttamente sulla flangia superiore di profili in acciaio di tipo W o H solleva importanti questioni strutturali, soprattutto quando vincoli di altezza impediscono soluzioni alternative.
Problematiche della configurazione “galleggiante”
Quando si affronta la sostituzione di una trave in legno con una in acciaio, un interrogativo fondamentale riguarda la necessità di connettere i travetti alla nuova trave o se possano semplicemente “galleggiare” sulla flangia superiore. Quest’ultima pratica, sebbene apparentemente più semplice, presenta significative criticità strutturali. In assenza di un efficace collegamento, la trave in acciaio deve essere progettata considerando l’intera lunghezza come non controventata lateralmente. Questa condizione comporta un considerevole sovradimensionamento della sezione trasversale, vanificando il risparmio sui costi derivante dall’omissione delle connessioni. L’instabilità laterale rappresenta infatti uno dei principali meccanismi di collasso per elementi in acciaio soggetti a flessione, e il controventamento fornito dai travetti adeguatamente collegati può migliorare significativamente le prestazioni strutturali della trave.
Snellezza e stabilità: il pericolo delle aste in acciaio
Soluzioni tecniche per il collegamento
Per realizzare un’efficace connessione tra travetti in legno e trave in acciaio, sono state sviluppate diverse soluzioni tecniche, ciascuna con vantaggi e limitazioni specifiche:
- Viti strutturali attraverso la flangia: L’utilizzo di viti strutturali inserite attraverso piccoli fori praticati nella flangia della trave in acciaio costituisce una soluzione tecnicamente valida ma non convenzionale, che richiede un’elevata coordinazione per la foratura in officina.
- Angolari saldati: La saldatura di angolari sulla flangia superiore della trave rappresenta un’alternativa efficace, tuttavia il rischio di incendio associato alle operazioni in opera rende questa soluzione meno raccomandabile nella maggior parte dei casi.
- Listello in legno (nailer) bullonato: La soluzione preferita da molti professionisti consiste nell’impiego di un listello in legno bullonato alla flangia superiore della trave in acciaio, riducendo le problematiche associate all’interfaccia diretta tra i due materiali.
- Bullonatura diretta: In presenza di vincoli stringenti, si può considerare di bullonare direttamente attraverso la flangia della trave nella testa dei travetti, richiedendo però un’attenta analisi sulla riduzione della capacità flessionale dovuta ai fori.
Confronto prestazionale: Metallo vs Legno
La scelta del materiale strutturale determina le prestazioni a lungo termine dell'edificio. Mentre le travi metalliche (acciaio o leghe di alluminio) offrono resistenza uniforme e incombustibilità, le travi in legno mantengono un fascino rustico e un'ottima adattabilità.
| Caratteristica | Travi Metalliche (H o W) | Travi in Legno (Massello/Lamellare) |
|---|---|---|
| Resistenza al fuoco | Elevata (con trattamenti) | Combustibile per natura |
| Stabilità dimensionale | Alta (non soggetta a deformazioni) | Soggetta a ritiri e torsioni |
| Resistenza all'umidità | Eccellente | Richiede protezione specifica |
Approcci di modellazione e verifica
La verifica dei collegamenti legno-acciaio può essere condotta secondo diversi approcci, in funzione della complessità del sistema:
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- Approccio normativo semplificato: La normativa UNI EN 1995-1-1:2014 fornisce indicazioni specifiche per la verifica dei collegamenti mediante bulloni, distinguendo il comportamento sotto carico laterale e assiale.
- Modellazione avanzata: Per connessioni particolarmente complesse, può essere necessario ricorrere a modellazioni mediante elementi finiti per simulare il comportamento dell’interfaccia e valutare concentrazioni di tensione locali.
Sebbene la configurazione con travetti in legno appoggiati su trave in acciaio possa sembrare semplice, la realizzazione di un efficace collegamento tra questi elementi è fondamentale per garantire la stabilità strutturale. La prassi di non connettere i travetti è generalmente considerata sfavorevole dal punto di vista strutturale, comportando un sovradimensionamento della trave che vanifica i potenziali risparmi derivanti dall’omissione delle connessioni.
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