Le tecniche di connessione dei vari elementi lignei possono essere differenti in funzione della sollecitazioni a cui sono sottoposte, dei materiali che intervengono e della tipologia di realizzazione. La scelta della giunzione appropriata è fondamentale per garantire la resistenza e la durabilità delle strutture in legno.
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.
Principi e Normative per la Progettazione delle Connessioni in Legno
La progettazione delle connessioni in legno, in particolare per le unioni acciaio-legno, è regolata da normative precise per assicurare la sicurezza e l'affidabilità strutturale. La verifica degli ancoraggi delle strutture in legno e nel caso in esame delle unioni acciaio-legno, deve essere effettuata secondo le indicazioni della UNI EN 1995-1-1 nota anche come Eurocodice 5 Progettazione delle strutture di legno.
Questa normativa, pubblicata nel febbraio 2015, si applica a tutte le strutture in legno (massiccio, laminato, ecc.) ed ai pannelli a base di legno, uniti mediante adesivi o collegamenti meccanici, e fornisce i criteri di progettazione strutturale, compresa la durabilità.
I criteri fondamentali per la verifica delle connessioni includono:
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- La capacità portante delle connessioni deve essere verificata prendendo in considerazione le forze e i momenti fra gli elementi determinati tramite l'analisi strutturale globale.
- La deformazione delle connessioni deve essere compatibile con quella assunta nell'analisi globale.
- L'analisi di una connessione deve prendere in considerazione il comportamento di tutti gli elementi che costituiscono la connessione.
Giunzioni Estetiche e Artigianali
Alcuni tipi di giunzione sono particolarmente apprezzati per il loro valore estetico, oltre che funzionale. Questo tipo di giunzione è una tra le più belle esteticamente ed è per questo che sale nel podio tra le più amate e le più popolari di sempre. Di solito viene utilizzate per “cassetti” o scatole porta oggetti.
Per realizzare un incastro di questo tipo, esistono numerose risorse: per questo tipo di incastro sono stati fatti milioni di tutorial e video nel mondo del web e realizzarne una versione propria è ogni giorno più “accessibile”. Consigliamo di utilizzare una dima apposita e seguire le istruzioni che vi vengono fornite. Per giunzioni più semplici e veloci, basterebbe un taglio a 45° con la vostra sezionatrice o bella lama da banco ed il gioco sarebbe fatto.
Giunzione Longitudinale di Travi
La giunzione longitudinale di travi è una tecnica essenziale per estendere la lunghezza degli elementi strutturali 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.
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.
L'esempio applicativo spiega esattamente quali passaggi sono necessari per realizzare una giunzione longitudinale, dal taglio all'esecuzione di denti fino al montaggio di perni filettati.
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Fasi di Realizzazione di una Giunzione Longitudinale
- Tracciatura: 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).
- Taglio: Ora è possibile effettuare il taglio con la sega circolare.
- Dentatura: 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.
- Lavorazione del Centro: 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.
- Fresatura Finale: Adesso, dopo aver impostato la profondità di fresatura, abbinando il binario per tagli diagonali si può fresare la dentatura.
Per effettuare queste operazioni, si utilizzano seghe circolari portatili, trapano avvitatore a batteria e levigatrice orbitale.
Giunzioni con spine in legno vari sistemi (Parte 2) - Woodworking skills
Le travi Uso Fiume, spesso impiegate in queste applicazioni, 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.
Costruzioni Ibride: L'Integrazione di Legno, Acciaio e Calcestruzzo
Un cantiere ibrido rappresenta l'evoluzione intelligente dell'edilizia moderna, dove materiali strutturali diversi - come legno, acciaio e calcestruzzo - lavorano in sinergia, ciascuno sfruttando i propri punti di forza. Immaginate un'orchestra dove ogni strumento contribuisce con il proprio suono caratteristico: allo stesso modo, in una struttura ibrida, ogni materiale apporta le proprie specifiche proprietà meccaniche per creare un sistema costruttivo ottimizzato.
La chiave del successo risiede nella strategica distribuzione dei materiali. Prendiamo ad esempio un edificio multipiano: i pilastri in calcestruzzo armato al piano terra garantiscono stabilità e resistenza ai carichi verticali elevati. Dal primo piano in su, una struttura portante in legno lamellare offre leggerezza e ottime prestazioni antisismiche, mentre travi in acciaio vengono utilizzate strategicamente per coprire grandi luci o realizzare sbalzi architettonici significativi. I solai possono essere realizzati con un sistema misto legno-calcestruzzo, dove la lastra collaborante in calcestruzzo aumenta la rigidezza, mentre la struttura lignea sottostante mantiene la leggerezza complessiva.
La vera sfida ingegneristica si concentra nelle zone di interfaccia tra i diversi materiali: questi nodi critici richiedono particolare attenzione progettuale per gestire la trasmissione delle forze tra elementi con rigidezze molto diverse (ad esempio tra legno e cemento). La progettazione di questi dettagli costruttivi richiede una profonda comprensione del comportamento dei materiali, e soprattutto delle connessioni.
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Grazie ad uno studio accurato delle interfacce, sono state definite gamme specifiche di viti per legno, viti per legno e calcestruzzo, e viti per legno e acciaio che garantiscono che la struttura ibrida funzioni come un sistema unitario, ottimizzando le prestazioni di ogni materiale e garantendo durabilità nel tempo.
Sistemi di Fissaggio Avanzati per Connessioni Specifiche
Le moderne tecniche di giunzione si avvalgono di fissaggi specializzati, progettati per affrontare le sfide poste dai diversi materiali e dalle diverse condizioni di impiego.
Connessioni Legno-Legno con Legni Duri
Quando un legno duro, come rovere, quercia o faggio, incontra un legno tenero come l'abete, la connessione richiede viti per legno specifiche per gestire densità che possono essere il triplo l’una dell’altra fra i diversi materiali. Le viti della serie HARDWOOD (LBS HARDWOOD, HBS HARDWOOD, e VGZ HARDWOOD) rappresentano un'evoluzione in questa direzione.
Queste viti per legno sono state riprogettate in ogni loro componente - dalla geometria della testa al diametro del nucleo, dal passo del filetto alla configurazione della punta - per ottimizzare la penetrazione nei legni ad alta densità. Il risultato è concreto: riescono a creare connessioni efficaci senza preforo anche in legni con densità superiore a 500 kg/m³, semplificando le operazioni di cantiere.
Un ulteriore aspetto distintivo di queste viti per legno particolarmente denso risiede nella loro documentazione tecnica. Le schede tecniche forniscono valori di resistenza all’estrazione certificati (ETA) per specifiche specie legnose dure - come rovere, faggio e quercia - e legni duri ingegnerizzati, come il microlamellare di faggio (noto nel mondo germanofono come BauBuche e nel mondo anglosassone come BeechLVL) e il Plywood, un livello di dettaglio raramente disponibile nel mercato. Questo permette ai progettisti di ottimizzare le connessioni con precisione ingegneristica, adattando il dimensionamento alle caratteristiche specifiche di ogni essenza. Un vantaggio per la tecnica, ma anche per l’ambiente: permettendo l'utilizzo efficiente di legni locali, si supera la dipendenza dal "legno globale" (principalmente pino e abete) e si aprono nuove possibilità per filiere brevi e sostenibili.
Connessioni Legno-Metallo-Legno: Lo Spinotto SBD
Di fronte ad una connessione legno-metallo-legno lo spinotto SBD emerge come soluzione di riferimento per le connessioni. Questo fissaggio, tecnicamente più avanzato rispetto alle alternative sul mercato grazie alla sua nuova punta rastremata, garantisce prestazioni strutturali ottimali con tempi di installazione ridotti ad un terzo rispetto ai precedenti ed a quelli dei sistemi tradizionali con preforo.
Nel confronto con le soluzioni con resine adesive come XEPOX, che, seppur molto efficienti, richiedono tempi di indurimento e controlli stringenti sulla temperatura di applicazione, il sistema SBD offre vantaggi operativi significativi.
Connessioni Metallo-Legno: Le Rondelle HUS
Sempre sul tema delle connessioni metallo-legno, HUS, la rondella tornita, permette la compatibilità perfetta delle viti a testa svasata in piastre metalliche con fori cilindrici (evitando quindi di dover fare i più costosi fori svasati) aumentando anche la resistenza assiale nelle connessioni legno-legno. Se si deve scegliere la vite giusta, ad esempio, per una connessione legno-metallo fra legno duro e acciaio, ancora una volta viene in aiuto del progettista la gamma di viti per legno HARDWOOD.
La versione HUS 15° è particolarmente indicata in tutte quelle installazioni dove normalmente è necessario fare salti mortali per ottenere la giusta inclinazione. È una via di mezzo fra la performantissima sorella maggiore VGU 45° e la HUS standard, e permette di inserire le viti in posti “scomodi”, ad esempio quegli angoli dove l’utilizzo del trapano può essere difficoltoso per la perfetta installazione, oppure nelle connessioni tra solai in X-LAM e profili in acciaio (IPE o HE) di dimensioni intermedie che non permettono di fare un preforo con prolunga né accedere con il trapano. L'angolazione di 15 gradi offerta da HUS 15 risolve queste criticità in modo pratico.
Connessioni Legno-Calcestruzzo per Solai Collaboranti
Nei solai collaboranti legno-calcestruzzo, dove è necessario unire cemento e legno, il connettore CTC rappresenta una soluzione tecnica ottimizzata per interventi di media scala e riabilitazione strutturale. CTC si distingue per la sua versatilità di applicazione su ogni tipologia di legno, sia massiccio che ingegnerizzato, e per la semplicità operativa: l'installazione a secco, che non richiede resine o barre aggiuntive, si realizza attraverso l'inserimento di viti in fila creando un'efficace connessione tra la soletta in calcestruzzo e la struttura lignea sottostante.
La certificazione tecnica (ETA-19/0244) di CTC comprende valori prestazionali calcolati per diverse tipologie di solai in legno e calcestruzzo, dal legno massiccio fino all’X-LAM, dal calcestruzzo comune C20/25 fino a miscele alleggerite, aprendo a molteplici combinazioni costruttive. Il sistema permette inoltre l'integrazione di strati fonoassorbenti come SILENT FLOOR per l'isolamento acustico, mentre il modulo dedicato ai solai legno-cemento su MYproject facilita il calcolo delle connessioni fra cemento e legno.
L'innovazione TC FUSION rappresenta invece l'evoluzione tecnologica per le connessioni legno-cemento di maggiore impegno strutturale. Questo sistema è stato sviluppato per realizzare giunzioni a momento tra solai in legno, ispirandosi ai principi della costruzione in calcestruzzo armato e adattandoli alla progettazione delle strutture in legno, con l’obiettivo di garantire una trasmissione efficace degli sforzi tra legno e calcestruzzo. Il risultato è un sistema particolarmente adatto al sistema costruttivo post-and-beam, dove consente il ripristino del momento nei solai. La certificazione estensiva dei valori di resistenza all'estrazione delle viti garantisce al progettista ampia libertà compositiva nella progettazione di solai in legno e calcestruzzo, supportata da un modello di utilizzo unificato e testato specificamente per l'interfaccia legno-cemento.
I bulloni utilizzati per la verifica delle unioni acciaio-legno sono degli elementi metallici cilindrici con un diametro tra gli 14 e 30 millimetri e sono dotati di teste e dadi. Questa tipologia di connessione lavora prevalentemente a taglio.
L'Innovazione Tecnologica: CAD e CNC nelle Giunzioni
La complessità crescente delle strutture e la necessità di precisione hanno portato all'adozione di tecnologie avanzate nella progettazione e realizzazione delle giunzioni in legno. Ciò oggi è possibile poiché una superficie, anche a geometria complessa, la si può elaborare in sede CAD (Computer-Aided Design) 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.