Solaio misto in legno-cls armato

12.1.2.1 Generalità

Gli elevati carichi hanno reso indispensabile l’uso di strutture miste per gli elementi orizzontali sia dei solai che delle travi. In questi casi il calcestruzzo si comporta come un elemento strutturale e non semplicmente come peso aggiunto se efficacemente connesso agli elementi sottostanti (fig.18).

La struttura mista, utilizza i connettori come elementi che si oppongono allo scorrimento che si genera tra i due materiali per effetto dei carichi. A queste condizioni, le prestazioni del legno migliorano notevolmente in aggiunta all’aumento di rigidezza che viene a creare un piano rigido di distribuzione il quale oltre a limitare le vibrazioni e la trasmissione del rumore, fornisce un valido contributo ai fini sismici. Nel §7 delle NTC, nel caso di strutture miste, è richiesto un minimo di 50 mm di spessore della soletta armata con connettori opportunamente dimensionati.

Il funzionamento di questa tipologia costruttiva è relativamente semplice, infatti si sfruttano al meglio le proprietà caratteristiche dei singoli materiali; nel lato superiore il calcestruzzo avrà elevate prestazioni perché correttamente compresso, nel lato inferiore, gli elementi in legno (travi e travicelli nel caso dei solai) risulteranno efficacemente tesi (fig.19).

Fig. 19 Esempio di funzionamento del solaio misto

L’interposizione dei connettori tra l’elemento ligneo e la soletta in calcestruzzo è necessaria per consentire ai due materiali di collaborare tra loro; il risultato sarà una struttura solidale che ovviamente dipenderà molto dal tipo di connettore adottato. In letteratura sono proposte numerose tipologie di connessione, quelle maggiormente utlizzate sono di tipo discontinuo a fissaggio meccanico che rendono il processo veloce ed economico. Un esempio sono sicuramente i connettori a piolo.

12.1.2.2 Metodi teorici di verifica

Per il calcolo dello stato di sforzo e deformazione della trave composta possiamo fare riferimento a due metodi, il primo noto come metodo di Möhler ipotizza che la connessione sia deformabile con legame lineare; il secondo, simile al metodo n delle sezioni in c.a. possiamo definirlo metodo n modificato parte dall’ipotesi di connessione infinitamente rigida correggendo in seguito i risultati per tenere di conto della sua deformabilità.

Metodo di Möhler

La teoria delle travi composte di Möhler è l’estensione al legno della teoria delle sezioni miste sviluppata da Newmark. Le ipotesi di riferimento su cui si basa il metodo sono le seguenti:

- conservazione delle sezioni piane per le due sezioni parziali ma non per la sezione composta

- comportamento elastico lineare dei materiali e della connessione - piccoli spostamenti e uguaglianza degli abbassamenti delle curvature - connessioni uniformemente distribuite lungo l’asse della trave

Il metodo si basa sul calcolo della rigidezza flessionale della trave composta secondo le ipotesi sopraesposte. E’ da valutare il momento di inerzia efficace della sezione composta omogenizzata al legno con il quale impostare il calcolo delle sollecitazioni adottando le formule classiche della scienza delle costruzioni.

Metodo di n

Il calcolo della sezione mista legno cemento puà essere ricondotto in analogia al calcolo della sezione mista in acciaio calcestruzzo, tascurando la deformabilità della connessione, quindi con ipotesi:

- conservazione delle sezioni piane

- momento di inerzia della sezione ideale omogenizzata in base al rapporto dei moduli elastici dei due materiali

Con questo metodo, meno oneroso a livello di calcolo, si sottovalutano le deformazioni a causa delle ipotesi di connessione rigida.

12.1.2.3 Verifica dei solaio con il programma TECNARIA

La verifica di resistenza dei solai è stata effettuata mediante l’utilizzo del programma TECNARIA V.3.06 in seguito alla scelta di adottare una tipologia di connessione a piolo e ramponi fornita dalla suddetta azienda.

Per i pacchetti di solaio strutturale descritti nel capitolo relativo all’analisi dei carichi, si riportano le tabelle riepilogative delle verifiche.

12.1.2.4 Solaio strutturale tipo S1

Ho considerato un solaio generico, con carichi massimi e luce dei travetti più sfavorevole.

Per solai della stessa tipologia strutturale ma con luce diversa è da considerare la possibilità di diminuire il numero di connettori.

Dati di input

Elemento Dimensioni _[cm] materiale Carichi agenti _{NOTE TECNICHE}

soletta c.a. sp. 6 C 25/30 Rck30

G2=1,05 kN/m2

G2=0,40 kN/m2

QL=5,00 kN/m2

Connettore modello a piolo con ramponi tipo

BASE posato direttamente su assito in

legno carotato al momento della posa con posizionamento a spaziatura variabile

pannello isolante sp. 6 Plastiche _cellulari

assito sp. 2 Pannello LVL

travicello 8 x 22 GL 32 h

interasse 50 -

luce 600 -

Risultati delle verifiche Verifiche a t=0

CLS tensione max σc,max 8,56 ≤ 14,17 N/mm2

CLS tensione min σc,min -2,06 ≤

Legno tensoflessione 0,94 ≤ 1

Legno taglio τL,max 0,85 ≤ 2,10 N/mm2

Connettore a taglio Fconn,max 11040 ≤ 11147 N

Deformabilità freccia Fr,max 10,84 ≤ 12 mm

Verifiche a t=∞

CLS tensione min σc,min -0,11 ≤

Legno tensoflessione 0,98 ≤ 1

Legno taglio τL,max 0,87 ≤ 2,10 N/mm2

Connettore a taglio Fconn,max 11145 ≤ 11147 N

Deformabilità freccia Fr,max 16,62 ≤ 17,14 mm

Connettore tipo CTL 12/125 posti a spaziatura variabile secondo il seguente schema: -ai quarti estremi del travicello De= 20 cm

-nella metà centrale del travicello Dc= 40 cm Totale numero di connettori per trave 28 numero di connettori a metro quadro 9,33

12.1.2.5 Solaio strutturale tipo S2

Anche in questo caso ho considerato un solaio generico, con carichi massimi e luce dei travetti più sfavorevole.

Per solai della stessa tipologia strutturale ma con luce diversa è da considerare la possibilità di diminuire il numero di connettori.

Dati di input

Elemento Dimensioni _[cm] materiale Carichi agenti _{NOTE TECNICHE}

soletta c.a. sp. 6 C 25/30 Rck30

G2=1,33 kN/m2

GS,1=0,48 kN/m2

QL=0,50 kN/m2

Connettore modello a piolo con ramponi tipo

BASE posato direttamente su assito in

legno carotato al momento della posa con posizionamento a spaziatura variabile pannello isolante sp. 0 - assito sp. 2 Pannello LVL travicello 8 x 22 GL 32 h interasse 50 - luce 600 -

Risultati delle verifiche Verifiche a t=0

CLS tensione max σc,max 6,95 ≤ 14,17 N/mm2

CLS tensione min σc,min -3,57 ≤

Legno tensoflessione 0,72 ≤ 1

Legno taglio τL,max 0,56 ≤ 2,10 N/mm2

Connettore a taglio Fconn,max 10113 ≤ 11147 N

Deformabilità freccia Fr,max 11,13 ≤ 12 mm

Verifiche a t=∞

CLS tensione max σc,max 5,03 ≤ 14,17 N/mm2

CLS tensione min σc,min -1,57 ≤

Legno tensoflessione 0,76 ≤ 1

Legno taglio τL,max 0,59 ≤ 2,10 N/mm2

Connettore a taglio Fconn,max 10369 ≤ 11147 N

Deformabilità freccia Fr,max 17,13 ≤ 17,14 mm

Connettore tipo CTL 12/70 posti a spaziatura variabile secondo il seguente schema: -ai quarti estremi del travicello De= 30 cm

-nella metà centrale del travicello Dc= 50 cm Totale numero di connettori per trave 17 numero di connettori a metro quadro 5,67

12.1.2.6 Solaio strutturale tipo S3

Il solaio S3 è relativo al secondo impalcato ed ha gli strati del medesimo spessore del solaio S1 ma con diverso passo tra i connettori. La verifica è effettuata considerando un solaio generico, con carichi massimi e luce dei travetti più sfavorevole.

Per solai della stessa tipologia strutturale ma con luce diversa è da considerare la possibilità di diminuire il numero di connettori.

Dati di input

Elemento Dimensioni _[cm] materiale Carichi agenti _{NOTE TECNICHE}

soletta c.a. sp. 6 C 25/30 Rck30

G2=1,72 kN/m2

GS,1=0,48 kN/m2

QL=0,50 kN/m2

Connettore modello a piolo con ramponi tipo

BASE posato direttamente su assito in

legno carotato al momento della posa con posizionamento a spaziatura variabile

pannello isolante sp. 6 Plastiche _cellulari

assito sp. 2 Pannello LVL

travicello 8 x 22 GL 32 h

interasse 50 -

luce 600 -

Risultati delle verifiche Verifiche a t=0

CLS tensione max σc,max 5,69 ≤ 14,17 N/mm2

CLS tensione min σc,min -2,31 ≤

Legno tensoflessione 064 ≤ 1

Legno taglio τL,max 0,53 ≤ 2,10 N/mm2

Connettore a taglio Fconn,max 10933 ≤ 11147 N

Deformabilità freccia Fr,max 8,18 ≤ 12 mm

Verifiche a t=∞

CLS tensione max σc,max 4,34 ≤ 14,17 N/mm2

CLS tensione min σc,min -0,63 ≤

Legno tensoflessione 0,67 ≤ 1

Legno taglio τL,max 0,55 ≤ 2,10 N/mm2

Connettore a taglio Fconn,max 11124 ≤ 11147 N

Deformabilità freccia Fr,max 12,83 ≤ 17,14 mm

Connettore tipo CTL 12/125 posti a spaziatura variabile secondo il seguente schema: -ai quarti estremi del travicello De= 30 cm

-nella metà centrale del travicello Dc= 50 cm Totale numero di connettori per trave 17 numero di connettori a metro quadro 5,67