LEZIONE 7. PROGETTO DI STRUTTURE IN LEGNO Parte II. Criteri di verifica. Corso di TECNICA DELLE COSTRUZIONI Chiara CALDERINI A.A.

(1)

Facoltà di Architettura – Università degli Studi di Genova

Corso di TECNICA DELLE COSTRUZIONI

Chiara CALDERINI

A.A. 2007-2008

LEZIONE 7

PROGETTO DI STRUTTURE IN LEGNO

Parte II. Criteri di verifica

(2)

MANCANZA DI UN QUADRO NORMATIVO DI RIFERIMENTO A LIVELLO NAZIONALE. FINO AD OGGI LE UNICHE NORMATIVE A DISPOSIZIONE DEL PROGETTISTA SONO STATE:

NORMATIVA DI RIFERIMENTO NORMATIVA DI RIFERIMENTO

NORMATIVE EUROPEE (EUROCODICE 5)

NORMATIVE NAZIONALI STRANERE (IN PARTICOLARE DIN TEDESCHE)

RECENTEMENTE (2006) E’ STATO SVILUPPATO DAL CNR UN DOCUMENTO CHE E’

ORA SOGGETTO AD INCHIESTA PUBBLICA E IN ATTESA DI APPROVAZIONE:

CNR-DT 206/2006 “ISTRUZIONI PER IL PROGETTO, L’ESECUZIONE E IL CONTROLLO DELLE STRUTTURE IN LEGNO”.

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CRITERI GENERALI (CNR

CRITERI GENERALI (CNR - - DT 206/2006) DT 206/2006)

LE STRUTTURE IN LEGNO DEVONO ESSERE PROGETTATE, COSTRUITE E COLLAUDATE PER I CARICHI DEFINITI NELLE PERTINENTI NORMATIVE VIGENTI.

LA SICUREZZA DEVE ESSERE VALUTATA SECONDO IL METODO DEGLI STATI LIMITE.

L’ANALISI DELLE STRUTTURA SI PUO’ EFFETTUARE NELL’IPOTESI DI COMPORTAMENTO ELASTICO LINEARE DEI MATERIALI E DEI COLLEGAMENTI, CONSIDERANDO I VALORI PERTINENTI DEL MODULO ELASTICO DEI MATERIALI E DELLA RIGIDEZZA DELLE UNIONI IN FUNZIONE DELLO STATO LIMITE E DEL TIPO DI VERIFICA CONSIDERATI.

I CALCOLI DEVONO ESSERE SVOLTI INTRODUCENDO APPROPIATE SCHEMATIZZAZIONI E, SE NECESSARIO, SUPPORTATI DA PROVE. LO SCHEMA DEVE ESSERE SUFFICIENTEMENTE ACCURATO PER SIMULARE CON RAGIONEVOLE PRECISIONE IL COMPORTAMENTO STRUTTURALE DELLA COSTRUZIONE, ANCHE IN RELAZIONE ALLE MODALITA’ COSTRUTTIVE PREVISTE.

PER TUTTE LE STRUTTURE, LE VERIFICHE DEVONO ESSERE EFFETTUATE SIA NELLO STATO INIZIALE (TEMPO ZERO) CHE IN QUELLO FINALE (TEMPO INFINITO).

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PARAMETRI DI PROGETTO

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

SI ASSUME CHE LA DURATA DEL CARICO E L’UMIDITA’ DEL LEGNO INFLUISCANO SULLE PROPRIETA’ RESISTENTI DEL MATERIALE.

IL VALORE X_d DI UNA PROPRIETA’ DEL MATERIALE (RESISTENZA, MODULO ELASTICO O MASSA VOLUMICA) VIENE CALCOLATO MEDIANTE LA RELAZIONE:

RESISTENZE E MODULI DI CALCOLO

mod k

d

m

k X

X ⁼ γ

VALORE CARATTERISTICO DELLA PROPRIETA’ DEL MATERIALE

COEFFICIENTE DI SICUREZZA RELATIVO AL MATERIALE COEFFICIENTE DI CORREZIONE

SI DEFINISCONO VALORI CARATTERISTICI DELLE PROPRIETA’ DEL MATERIALE I VALORI DEL FRATTILE AL 5%, O I VALORI MEDI (MODULO ELASTICO) OTTENUTI SULLA BASE DEI RISULTATI DI PROVE SPERIMENTALI EFFETTUATE SU PROVINI A 20°C ED UMIDITA’ RELATIVA DELL’ARIA DEL 65%.

(5)

PARAMETRI DI PROGETTO

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

DA COSA DIPENDE IL COEFFICIENTE DI CORREZIONE k_mod? (0.2≤k_mod≤1.1)

• DURATA DEL CARICO (CRESCE AL DIMINUIRE DELLA DURATA)

• UMIDITA’ DELLA STRUTTURA (DIMUNUISCE AL CRESCERE DELL’UMIDITA’)

RESISTENZE E MODULI DI CALCOLO

CLASSI DI DURATA DI CARICO UMIDITA’ DELLA STRUTTURA

PERMANENTE: > 10 ANNI

BREVE: < 1 SETTIMANA

ISTANTANEO

UMIDITA’ DEL MATERIALE IN EQUILIBRIO A 20° E UMIDITA’

RELATIVA DELL’ARIA <65%

UMIDITA’ DEL MATERIALE IN EQUILIBRIO A 20° E UMIDITA’

RELATIVA DELL’ARIA >85%

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PARAMETRI DI PROGETTO

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

RESISTENZE E MODULI DI CALCOLO

DA COSA DIPENDE IL COEFFICIENTE DI SICUREZZA γ_m^? ^(1.0≤γ_m^≤1,3)

• TIPO DI MATERIALE (LEGNO MASSICCIO, LAMELLARE, LVL, PANNELLI FIBRE…)

• IN ESERCIZIO: γ_m⁼¹

• A STATO LIMITE ULTIMO:

LVL, COMPENSATO, OSB: γ_m^{= 1.2} LEGNO LAMELLARE: γ_m^{= 1.25} LEGNO MASSICCIO: γ_m^{= 1.3} PANNELLI DI PARTICELLE O FIBRE: γ_m^{= 1.3}

UNIONI: γ_m^{= 1.3}

AFFIDABILITA’

CRESCENTE

(7)

PARAMETRI DI PROGETTO

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

RESISTENZE E MODULI DI CALCOLO

NOTA: IL COMPORTAMENTO ANISOTROPO DEL MATERIALE IMPONE DI DEFINIRE MOLTEPLICI PARAMETRI DI RESISTENZA E DI ELASTICITA’.

RESISTENZE MODULI ELASTICI

FLESSIONE

TRAZIONE ALLA FIBRATURA TRAZIONE ALLA FIBRATURA

COMPRESSIONE ALLA FIBRATURA COMPRESSIONE ALLA FIBRATURA

TAGLIO

MODULO ELASTICO MEDIO

MODULO ELASTICO CARATTERISTICO MODULO ELASTICO MEDIO

MODULO ELASTICO TANGENZIALE MEDIO

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AZIONI DI PROGETTO

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

( )

n

d g k q 1k q 0i ik

i=2

F =γ G +γ Q + ∑ γ ψ Q

DISTRIBUZIONE DI CARICO

VALORE

CARATTERISTICO AZIONI PERMANENTI

VALORE CARATTERISTICO DELL’AZIONE DI BASE

VARIABILE

VALORE

CARATTERISTICO DELLE AZIONI VARIABILI

INDIPENDENTI

AZIONI DI CALCOLO

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STATI LIMITE

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

STATI LIMITE

• STATO LIMITE ULTIMO:

SI ASSUME CHE LE AZIONI DI CALCOLO NON COMPORTINO IN ALCUN PUNTO DELLA SEZIONE IL SUPERAMENTO DEL LIMITE ELASTICO DEL MATERIALE.

LE TENSIONI SI POSSONO CALCOLARE NELL’IPOTESI DI CONSERVAZIONE DELLE SEZIONI PIANE E DI UN LEGAME ELASTICO LINEARE FINO A ROTTURA.

A CAUSA DELL’ANISOTROPIA DEL MATERIALE, GLI STATI TENSIONALI DI TRAZIONE E COMRESSIONE DEVONO ESSERE VERIFICATI TENENDO CONTO DELL’ANGOLO TRA LA DIREZIONE DELLA FIBRATURA E LA DIREZIONE DELLA SOLLECITAZIONE.

OLTRE ALLE VERIFICHE DI RESISTENZA, DEVONO ESSERE ESEGUITE LE VERIFICHE NECESSARIE AD ACCERTARE LA SICUREZZA DELLA STRUTTURA, O DELLE SINGOLE MEMBRATURE, NEI CONFRONTI DI POSSIBILI FENOMENI DI INSTABILITA’.

• STATO LIMITE DI ESERCIZIO:

LE DEFORMAZIONI DELLA STRUTTURA DEVONO ESSERE CONTENUTE ENTRO LIMITI ACCETTABILI.

SI DOVRA’ VALUTARE SIA LA DEFORMAZIONE ISTANTANEA CHE LA DEFORMAZIONA LUNGO TERMINE, TENENDO CONTO DELLA DIMINUZIONE DEL MODULO ELASTICO DEL MATERIALE NEL TEMPO.

γ

_m

^{= …} γ

_g

^{= 1.35}

^*

γ

_q

^{= 1.5}

^**

γ

_m

^{= 1.0} γ

_g

^{= 1.0} γ

_q

^{= 1.0}

*1 E **0, SE AUMENTANO LA SICUREZZA

(10)

VERIFICHE

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

STATI LIMITE ULTIMO – VERIFICA DELLE MEMBRATURE

TRAZIONE SEMPLICE (N

_t

) - TENSIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA

,0, ,0,

t d

f

t d

σ ≤

TENSIONE NORMALE DI TRAZIONE GENERATA NELLA SEZIONE NETTA DALLO SFORZO NORMALE

COMPRESSIONE SEMPLICE (N

_c

) – TENSIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA

RESISTENZA DI CALCOLO A TRAZIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA

,0, ,0,

c d

f

c d

σ ≤

TENSIONE NORMALE DI COMPRESSIONE GENERATA NELLA SEZIONE DALLO SFORZO NORMALE

RESISTENZA DI CALCOLO A COMPRESSIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA

(11)

VERIFICHE

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

STATI LIMITE ULTIMO – VERIFICA DELLE MEMBRATURE

AREA NETTA DELLA SEZIONE

COME CALCOLO σ _t,0,d ^E σ _c,0,d ^?

^,0,

t d t

n

N

σ ≤ A

,0, c

c d

n

N

σ ≤ A

N

σ

DIREZIONE DELLE FIBRE

TRAZIONE SEMPLICE (N

_t

E N

_c

)

(12)

VERIFICHE

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

STATI LIMITE ELASTICO – VERIFICA DELLE MEMBRATURE FLESSIONE SEMPLICE E DEVIATA (M)

, , , ,

1)

^{m y d} _m ^{m z d}

1

m y d m z d

f k f

σ σ

+ ≤

, , , ,

2)

_m ^{m y d} ^{m z d}

1

m y d m z d

k f f

σ σ

+ ≤

TENSIONI NORMALI MASSIME GENERATE NELLA SEZIONE DAL MOMENTO FLETTENTE (IN Y E Z)

RESISTENZE DI CALCOLO A FLESSIONE (IN Y E Z) COEFFICIENTE CHE TIENE CONTO DELLA

RIDISTRIBUZIONE DELLE TENSIONI E DELLA

DISOMOGENEITA’ DEL MATERIALE NELLA SEZIONE.

(13)

VERIFICHE

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

STATI LIMITE ELASTICO – VERIFICA DELLE MEMBRATURE FLESSIONE SEMPLICE E DEVIATA (M)

COME CALCOLO σ _m,y,d ^E σ _m,z,d ^?

^{m y d}^{, ,} _y^y

M z

σ = J

σ

_m,y,d

z h

y b

σ

_m,z,d

M

_y

M

_z

DIREZIONE DELLE FIBRE

, , z

m z d

z

M y

σ = J

MOMENTO

D’INERZIA NETTO DELLA SEZIONE

DISTANZA DA ASSE D’INERZIA

(14)

VERIFICHE

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

STATI LIMITE ELASTICO – VERIFICA DELLE MEMBRATURE TENSOFLESSIONE SEMPLICE E DEVIATA

,0, , , , ,

1)

^t ^d ^{m y d} _m ^{m z d}

1

t d m y d m z d

f f k f

σ σ σ

+ + ≤

PRESSOFLESSIONE SEMPLICE E DEVIATA

2

,0, , , , ,

1)

^c ^d ^{m y d} _m ^{m z d}

1

c d m y d m z d

f f k f

σ σ σ

 

+ + ≤

 

 

,0, , , , ,

2)

^t ^d _m ^{m y d} ^{m z d}

1

t d m y d m z d

f k f f

σ σ σ

+ + ≤

2

,0, , , , ,

2)

^c ^d _m ^{m y d} ^{m z d}

1

c d m y d m z d

f k f f

σ σ σ

 

+ + ≤

 

 

(15)

VERIFICHE

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

STATI LIMITE ELASTICO – VERIFICA DELLE MEMBRATURE TAGLIO (T)

, d

f

v d

τ ≤

TENSIONE TANGENZIALE MASSIMA GENERATA DAL TAGLIO, CALCOLATA CON LA TEORIA DI JOURAWSKY

RESISTENZA DI CALCOLO A TAGLIO

CORDA DELLA SEZIONE

COME CALCOLO τ _d ^? ^TS

τ = Jb

T

τ

MOMENTO STATICO DELLA SEZIONE MOMENTO D’INERZIA

DELLA SEZIONE

max

3 2

T τ = hb

t h

b

(16)

VERIFICHE

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

STATI LIMITE ELASTICO – VERIFICA DELLE MEMBRATURE TRAZIONE PERPENDICOLARE ALLA FIBRATURA

STATO DI SOLLECITAZIONE PRESENTE LOCALMENTE NEI GIUNTI VERIFICHE COMPLESSE

(17)

VERIFICHE

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

STATI LIMITE ELASTICO – VERIFICA DELLE MEMBRATURE COMPRESSIONE PERPENDICOLARE ALLA FIBRATURA

,90, ,90,

c d

f

c d

σ ≤

TENSIONE NORMALE DI COMPRESSIONE ORTOGONALE ALLA FIBRATURA

RESISTENZA DI CALCOLO A COMPRESSIONE ORTOGONALE ALLA FIBRATURA

STATO DI SOLLECITAZIONE PRESENTE LOCALMENTE NEI GIUNTI IN PARTICOLARE IN CORRISPONDENZA DEGLI APPOGGI

NEL CALCOLO DI σ_c,90,d E’ POSSIBILE TENERE IN CONTO DELLA RIPARTIZIONE DEL CARICO NELLA DIREZIONE DELLA FIBRATURA LUNGO L’ALTEZZA DELLA SEZIONE TRASVERSALE DELL’ELEMENTO.

90, ,90,

d

c d

eff

F

σ = b l

⋅

(18)

VERIFICHE

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

STATI LIMITE ELASTICO – VERIFICA DELLE MEMBRATURE COMPRESSIONE INCLINATA RISPETTO ALLA FIBRATURA

,0, ,90,

,0, 2 2

,90,

cos

c d

f

f sen

f σ

α α

≤

+

(19)

VERIFICHE

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

RESISTENZE E MODULI DI CALCOLO

LEGNO MASSELLO

(20)

VERIFICHE

(CNR-(CNR-DT 206/2006)DT 206/2006)

RESISTENZE E MODULI DI CALCOLO

LEGNO LAMELLARE

(21)

1. PALAZZO DEL TRIBUNALE (~1960)

(22)

2. MERCATO DELCARMINE (FINE ‘800)

(23)

3. STRUTTURE DELL’ACQUARIO (~1990)

(24)

2. MERCATO DELCARMINE

1. PALAZZO DEL TRIBUNALE 3. ACQUARIO

LEZIONE 7. PROGETTO DI STRUTTURE IN LEGNO Parte II. Criteri di verifica. Corso di TECNICA DELLE COSTRUZIONI Chiara CALDERINI A.A.

LEZIONE 7

PROGETTO DI STRUTTURE IN LEGNO

Parte II. Criteri di verifica

NORMATIVA DI RIFERIMENTO NORMATIVA DI RIFERIMENTO

CRITERI GENERALI (CNR

CRITERI GENERALI (CNR - - DT 206/2006) DT 206/2006)

PARAMETRI DI PROGETTO

PARAMETRI DI PROGETTO

RESISTENZE E MODULI DI CALCOLO

k X

X = γ

PARAMETRI DI PROGETTO

PARAMETRI DI PROGETTO

RESISTENZE E MODULI DI CALCOLO

PARAMETRI DI PROGETTO

PARAMETRI DI PROGETTO

RESISTENZE E MODULI DI CALCOLO

PARAMETRI DI PROGETTO

PARAMETRI DI PROGETTO

RESISTENZE E MODULI DI CALCOLO

AZIONI DI PROGETTO

AZIONI DI PROGETTO

( )

F =γ G +γ Q + ∑ γ ψ Q

AZIONI DI CALCOLO

STATI LIMITE

STATI LIMITE

STATI LIMITE

• STATO LIMITE ULTIMO:

• STATO LIMITE DI ESERCIZIO:

γ

= … γ

= 1.35

γ

= 1.5

γ

= 1.0 γ

= 1.0 γ

= 1.0

VERIFICHE

VERIFICHE

STATI LIMITE ULTIMO – VERIFICA DELLE MEMBRATURE

TRAZIONE SEMPLICE (N

) - TENSIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA

f

σ ≤

COMPRESSIONE SEMPLICE (N

) – TENSIONE PARALLELA ALLA FIBRATURA

f

σ ≤

VERIFICHE

VERIFICHE

STATI LIMITE ULTIMO – VERIFICA DELLE MEMBRATURE

COME CALCOLO σ t,0,d E σ c,0,d ?

N

σ ≤ A

N

σ ≤ A

N

σ

TRAZIONE SEMPLICE (N

E N

)

VERIFICHE

VERIFICHE

STATI LIMITE ELASTICO – VERIFICA DELLE MEMBRATURE FLESSIONE SEMPLICE E DEVIATA (M)

1)

1

f k f

σ σ

+ ≤

2)

1

k f f

σ σ

+ ≤

VERIFICHE

VERIFICHE

STATI LIMITE ELASTICO – VERIFICA DELLE MEMBRATURE FLESSIONE SEMPLICE E DEVIATA (M)

X ⁼ γ

^{= …} γ

^{= 1.35}

^{= 1.5}

^{= 1.0} γ

^{= 1.0} γ

^{= 1.0}

COME CALCOLO σ _t,0,d ^E σ _c,0,d ^?

COME CALCOLO σ _m,y,d ^E σ _m,z,d ^?

COME CALCOLO τ _d ^? ^TS