CAPITOLO 4
COLLEGAMENTI: STATO DELL’ARTE
4.1 Aspetti generali dei collegamenti
Il problema dei collegamenti fra elementi di bambù è stato ed è tuttora ambito di ricerca e aspetto da affrontare con molta cura per chi utilizza questo materiale.
Come infatti spesso accade, nel collegamento si hanno riduzioni di resistenza che possono influire notevolmente sulla capacità portante della intera struttura. L’esempio classico di collegamento fra canne di bambù è quello che prevede l’utilizzo di corde per legare i diversi elementi. È facile da realizzare, non richiede particolari lavorazioni e il suo costo è molto contenuto. Essendo però una tipologia che si basa sull’attrito fra canna e corda può presentare non pochi problemi nel corso del tempo. Infatti molto spesso il materiale legante è di tipo vegetale o comunque sensibile alla variazioni termiche. Il suo degrado o l’allungamento riducono l’aderenza col bambù e viene così meno il contatto fra i due materiali, riducendo la possibilità di scambiare azioni fra le due canne, causando eccessivi spostamenti nel nodo i quali possono determinare il collasso della struttura.
Esaminando la letteratura esistente sull’argomento è difficile individuare regole precise per determinare la capacità portante di ciascun tipo di collegamento, è tuttavia possibile raccogliere in determinate categoria ogni tipologia al fine di individuare criteri per valutarne la resistenza. La carenza di metodi comprovati per dimensionare un giunto è dovuta a due motivi fondamentali e cioè lo scarso utilizzo del bambù nell’industria delle costruzioni e l’isotropia del materiale che non permette valutazioni precise sulla determinazione della sua capacità portante. Conseguentemente progettisti e autorità competenti diffidano da utilizzare questo materiale nelle proprie realizzazioni. Ciò non toglie però che se opportunamente studiato il collegamento possa fornire la dovuta resistenza e durata nel tempo con sufficiente sicurezza. Senza dubbio riuscire a colmare il vuoto riguardante questo argomento costituisce obbiettivo fondamentale delle ricerche future in modo che il bambù possa compiere lo stesso percorso fatto da legno e acciaio i quali, è bene ricordare, sono diventati materiali da costruzione a tutti gli effetti solo dopo che i loro collegamenti hanno ricevuto le dovute certificazioni.
4.2 Classificazione dei collegamenti
Al fine di ideare la miglior soluzione di collegamento per la struttura che intendiamo realizzare è molto importante effettuare una classificazione delle tipologie di giunti esistenti. Il lavoro di J.J.A. Janssen in merito è sicuramente uno dei più completi e precisi. I principi che lo hanno guidato sono tre:
1. La trasmissione dello sforzo fra due canne può avvenire o per contatto diretto fra le facce delle due sezioni oppure attraverso un elemento di raccordo
2. Il trasferimento dello sforzo può avvenire attraverso l’interno, l’intera sezione o l’esterno della canna
3. L’elemento di raccordo può essere orientato parallelamente alla fibre o perpendicolarmente ad esse
In base alla diversa combinazione di queste caratteristiche ha suddiviso le tipologie di collegamento in sei gruppi:
1. Giunto che coinvolge l’intera sezione, probabilmente uno dei più diffusi, fra i quali il collegamento attraverso corde
2. Giunto che collega l’interno della canna ad un elemento parallelo di raccordo. Ad esempio alcuni hanno riempito l’interno della canna con malta in cui è affogata una barra in acciaio. In altri casi il trasferimento avviene attraverso un cilindro in legno.
3. giunto che collega l’intera sezione a un elemento parallelo di raccordo. 4. giunto che collega l’intera sezione a un elemento perpendicolare di raccordo
5. giunto che collega l’esterno della sezione a un elemento parallelo di raccordo. È una variante moderna della tradizionale tecnica di legatura con corde.
4.2.1 Gruppo 1: giunto che coinvolge l’intera sezione
Questa tipologia è caratterizzata dal contatto fra l’intera sezione delle canne collegate. Le azioni sono trasferite da elemento ad elemento attraverso l’attrito che nasce fra corda e bambù. A volte, durante il montaggio, sono impiegate delle cinghie provvisorie per tenere in posizione i pezzi.
Quello di fig. 1.1 è un esempio più ideale che pratico, infatti può resistere solo a compressione e ha bisogno di un adesivo per garantire la minima necessaria aderenza.
Quelli rappresentati in fig. 1.2, 1.3, 1.4, 1.6, 1.8 sono giunti tipici dei diagonali compressi delle strutture reticolari, mentre però il primo di questi esempi richiede molta precisione nella lavorazione, un buon adesivo per collegare i due elementi e comunque non è in grado di assorbire sforzi tangenziali, gli altri offrono resistenze maggiori. È importante però prestare molta attenzione ad alcuni aspetti. Gli esempi di fig. 1.3 e 1.4 possono presentare problemi nel tempo a causa del
deterioramento degli elementi di raccordo (corrosione dell’acciaio e l’attacco degli insetti alle fibre naturali).
L’inserimento di malta all’interno del giunto come in fig. 1.6 e 1.8 può incrementare notevolmente la resistenza ma allo stesso tempo può creare alcuni problemi. Infatti se il contenuto d’acqua nella malta è eccessivamente elevato il ritiro è maggiore e ciò può causare fessurazione nel bambù con conseguente rottura, che per di più è di tipo fragile.
L’esempio di fig. 1.5 è una corretta applicazione nelle capriate con diagonali tesi. Infatti l’elemento verticale, compresso, fa si che il diagonale non possa muoversi orizzontalmente, ovviamente la qualità del collegamento dipende dal tipo di corda e dalla precisione con cui sono state sagomate le canne.
4.2.2 GRUPPO 2: Collegamento attraverso un elemento
parallelo che coinvolge l’interno della canna
Il trasferimento degli sforzi avviene attraverso un elemento posizionato parallelamente all’asse della canna che può essere ancorato in diversi modi al bambù.
In molti casi la cavità interna della canna è riempita con malta in cui è affogata una barra in acciaio oppure, nella stessa zona, è posizionato un elemento in legno senza però, in questo caso, usare alcun legante.
Come è possibile osservare in figura il flusso degli sforzi passa dal bambù all’elemento di trasferimento per contatto, è importante quindi che l’interfaccia fra bambù e malta o tra bambù e legno sviluppi la necessaria aderenza. Se
ciò non è generalmente un problema nel caso della malta può esserlo quando il collegamento avviene attraverso il legno. Arce (1993) propose innanzi tutto di realizzare cilindri di legno con diametri predefiniti e sagomare la parte terminale della canna con lo stesso diametro, assicurando poi il collegamento con della colla.
Questo tipo di collegamento se ben realizzato può fornire buoni risultati, infatti il giunto da elemento debole diventa una sezione con resistenza maggiore delle altre, infatti sia nel caso di malta che di legno la sezione della canna da cava diventa piena. L’inconveniente che si manifesta è rappresentato dal ritiro della malta, che può causare perdita di aderenza fra la malta e il bambù, oppure più frequentemente e con danni maggiori la fessurazione della parte terminale della canna e la conseguente rottura fragile del collegamento.
Nel caso del cilindro in legno il pericolo è
situato nello “scollamento” dalla canna, il quale perde aderenza rendendo il collegamento privo di rigidezza.
4.2.3 GRUPPO 3: Collegamento dell’intera sezione trasversale
attraverso un elemento parallelo
In questo caso gli sforzi nel collegamento passano direttamente dall’intera sezione trasversale ad un elemento parallelo di raccordo (metallico, in legno…) che funziona da raccordo. In realtà il componente intermedio è composto da due parti; la prima ortogonale alla sezione ha lo scopo di mantenere l’aderenza col bambù, e la seconda, parallela alla faccia della canna svolge il ruolo vero e proprio di collegamento con le altri parti della struttura.
Per cui l’elemento di collegamento avvolge l’intera sezione e si collega con le altre canne attraverso un ulteriore elemento parallelo all’asse principale della canna. In fig. 58 sono riportati alcuni esempi di questa categoria di giunto.
Lo schema rappresentato in fig 4.2 è più ideale che reale. Infatti prevederebbe di collegare l’elemento di raccordo, presumibilmente in acciaio, alla canna di bambù attraverso dei morsetti saldati da un lato e incollate dall’altro. È evidente che la resistenza che potrebbe offrire non è molto elevata.
fig.4.4 esempio di fondazione
Una variante più realistica è rappresentata in fig. 4.3 dove l’elemento A perfora la canna di bambù e può essere fissato attraverso un semplice bullone.
La fig. 4.4 mostra un applicazione recente dell’esempio 4.3 sviluppata in Costa Rica, riguarda il collegamento fra le colonne in bambù e il dado di fondazione. L’unione fra i due elementi avviene attraverso le due barre in acciaio visibili in figura, le quali sono solidarizzate al bambù attraverso un ulteriore elemento metallico orizzontale e affogate poi nel calcestruzzo.
4.2.4 GRUPPO 4: Collegamento dell’intera sezione trasversale
ad un elemento perpendicolare alla canna
Caratteristica comune di questo tipo di giunti è l’elemento trasversale in acciaio che attraversa la canna per solidarizzare ad essa un ulteriore pezzo che raccordi le due parti da collegare. Questo elemento può essere di diverse forme e materiali dalle semplici corde (fig. 5.2 e 5.4), a piatti di supporto (fig. 5.5, 5.6, 5.7 e 5.8) a semplice incastro fra le due canne (fig. 5.3).
Sicuramente sono un tipo di giunto facile da realizzare e soprattutto si presta molto bene alla prefabbricazione, l’unico aspetto svantaggioso è la possibilità di avere rottura fragile nella canna di bambù nel punto in cui si ha contatto con il bullone. Ciò può essere evitata o quantomeno ritardata rinforzando adeguatamente le parti terminali della canna ad esempio con piccoli cilindri in legno o con malte antiritiro.
Tuttavia questa tipologia è molto utilizzata in quelle realizzazioni in cui gli elementi strutturali sono impiegati principalmente da sforzi assiali e dove i collegamenti non necessitano di trasferire momenti flettenti. È il caso appunto delle travature reticolari.
4.2.5 GRUPPO 5: Collegamento dall’esterno della canna ad un
elemento perpendicolare
In questo caso gli sforzi passano fra i due elementi collegati attraverso un elemento intermedio parallelo al loro asse longitudinale. Come nelle situazioni precedenti tale elemento può essere di diverso materiale.
In figura 4.5 sono riportati alcuni esempi, comunque al di la del materiale impiegato, che può essere in bambù (fig. 6.2) oppure metallico (fig. 6.3), l’importante è che ciò che garantisce l’aderenza (corde in fibra naturale o metalliche) sia ben serrato alla canna per garantire la sufficiente resistenza, aderenza e evitare scorrimenti.
4.2.6 GRUPPO 6: Collegamento per bambù laminato
Il bambù laminato ha sicuramente un futuro nel campo della prefabbricazione e nell’utilizzo a livello industriale del bambù. Infatti è molto semplice dividere la canna in sei o otto pezzi ed è inoltre possibile scartare la parte interna meno resistente ed utilizzare solo quella esterna. In questo modo si ottengono strisce con superficie lisce facile da collegare ad esempio incollando diversi strati uno con l’altro per ottenere panelli oppure sfruttando i metodi visti precedenti e collegare le strisce con chiodi o bulloni.
