CAPITOLO 7
COLLEGAMENTI LEGNO – BAMBÙ: POSSIBILI
SVILUPPI
I test effettuati presso il politecnico del Malawi insieme a quelli precedentemente eseguiti nell’Università di Pisa, hanno permesso di trarre preziose informazioni riguardo alle unioni per strutture in bambù. Le prove hanno dimostrato che il collegamento con piatto in legno multistrato può essere utilizzato nella pratica per la sua economicità e capacità di instaurare rotture duttili; allo stesso tempo però il provino deve essere realizzato con la necessaria cura per evitare la prematura rottura fragile della estremità delle canne.
fig.7.1 pezzi durante la prova
I collegamenti con piatti in acciaio offrono senz’altro una resistenza maggiore ma risultano di difficile impiego nella pratica a causa dell’eccessivo costo in rapporto alla tecnologia usata. Inoltre è stato osservato che nell’inserimento del cilindro in legno all’interno del bambù spesso ci sono stati problemi esecutivi per far coincidere esattamente i due pezzi.
Al fine di svolgere futuri test nella ricerca del collegamento ideale per edifici prefabbricati a basso costo è possibile pensare ad alcuni aspetti da migliorare, di seguito indicati.
7.1 Modifiche ai test
Curare la preparazione dei provini
I test eseguiti presso il Politecnico del Malawi sono stati i primi di questo tipo nell’Università africana. Prima di essi erano stati testati dal Dott. Ngoma alcuni pezzi di bambù per valutare la resistenza della specie locale e svolte alcune tesi di laurea da parte di studenti su possibili sistemi di collegamento, ma senza mai analizzarne dettagliatamente la capacità portante. È facile capire quindi che i tecnici preposti non avessero molta esperienza al riguardo non riuscendo in alcuni casi a preparare i pezzi come prescritto, con il risultato che la prova non ha potuto fornire informazioni veritiere sulla massima capacità portante del collegamento.
Risulta quindi fondamentale che il pezzo da provare sia confezionato con la massima cura, in particolare le indicazioni da seguire sono:
1. bambù, cilindro in legno e piatto in legno multistrato devono essere forati insieme al fine di evitare disallineamenti fra i quattro buchi e consentire al bullone di poter essere inserito senza la necessità di forzarlo
2. la parte del piatto attaccata al supporto collegato alla macchina di prova deve essere di spessore maggiore e con un numero di bulloni tale da evitare qualsiasi rischio di rottura in questo punto.
3. Nei test su collegamento doppio l’asse ottenuto congiungendo i centri dei bulloni di entrambe le estremità deve avere la stessa direzione dell’asse della canna
4. Nei test su collegamento doppio i fori per i bulloni nel bambù e nel cilindro nella zona a contatto col supporto metallico devono ovviamente esser fatti dopo che il piatto in acciaio è già stato bucato. Pertanto è necessario eseguire tali fori con diametro maggiore di quello strettamente necessario per garantire l’adeguata tolleranza
Descrizione precisa della specie
Le caratteristiche fisiche e meccaniche del bambù variano molto da specie a specie. In fase di progetto risulta quindi importante sapere a quale specie si fa riferimento.
1. specie ; è necessario indicare precisamente a quale mi riferisco riportando il nome scientifico senza utilizzare espressioni locali che possano creare confusione nella classificazione
2. dimensioni ; è importante registrare diametro e spessore ad entrambe le estremità ed anche il valore minimo lungo la canna
3. posizione del campione lungo la canna ; i valori delle proprietà meccaniche sono diversi nelle diverse zone della canna per cui è necessario sapere quale parte è impiegata nei test
4. contenuto di amido; è più difficile da determinare ma è senz’altro necessario sapere se il bambù è stato tagliato di recente oppure se è stato fatto seccare per un certo tempo prima di sottoporlo al test. Un erronea valutazione di questo parametro potrebbe far spostare la rottura dal piatto alla canna fornendo informazioni completamente errata riguardo alla resistenza massima del collegamento
5. presenza di nodi ; indicare se in prossimità del collegamento è presente o meno la zona nodo - diaframma
Determinazione delle proprietà meccaniche della specie
La specie di bambù che cresce in Malawi, Oreobambos Buchwaldii, non possiede un’ ampia letteratura che ne descrive le proprietà fisiche e meccaniche. Gli unici dati a disposizione sono quelli forniti dal Dott. Ngoma ricavati da test svolti qualche anno fa, i quali sebbene siano l’unica indicazione riguardo ai parametri di resistenza della specie africana, sono tutto altro che completi e necessitano di essere ampliati e rivisti.
In particolare non è stato possibile determinare la massima resistenza a trazione per problemi di afferraggio del provino alla macchina di prova, e stato deciso allora di ricavarla mediante la relazione densità-resistenza fornita dal prof. Janssen che, seppur determinata dopo una lunga serie di test si riferiva ad una specie diversa e non è possibile affermare con certezza che i risultati siano ugualmente validi.
Allo scopo di effettuare futuri test e, soprattutto, per proporre il bambù locale come materiale da costruzione, è necessario determinare con maggior precisione le caratteristiche meccaniche della specie in questione.
Modifiche al tipo di piatto
I test su i collegamenti riguardanti due canne di bambù avevano lo scopo di fornire indicazioni a proposito dell’influenza di uno sforzo bidirezionale sul piatto. Osservando però la geometria dell’elemento di collegamento è possibile notare che, probabilmente, la zona fra le due canne è troppo estesa e ciò potrebbe influenzare il comportamento del piatto in prossimità della rottura. Infatti, aumentando questa distanza, aumenta anche l’area in cui lo sforzo proveniente dalle canne può distribuirsi, riducendo l’impegno del legno multistrato. È interessante osservare cosa succede se questa distanza viene ridotta e se, e quando, la rottura del piatto per rifollamento attorno ai fori dei bulloni prevale sulla rottura per eccessivi sforzi di trazione nel piatto.
Test su intera trave reticolare
Le prove descritte hanno permesso di valutare la resistenza massima che un collegamento è in grado di sviluppare dimostrando che sono realmente utilizzabili e che non rimarranno esclusivamente un esercizio teorico. Tuttavia in opera si troveranno in un contesto diverso da quello del laboratorio. Il collegamento infatti sarà parte di una travatura reticolare più grande in cui le condizioni di lavoro dell’insieme bambù-piatto sono diverse da quelle in cui sono stati effettuati i test.
fig.7.1 esempio di capriata
Per questo motivo è interessante testare in futuro un’intera trave reticolare al fine di mettere in luce e quantificare esattamente i seguenti aspetti:
deformazione plastica del legno multistrato che si manifesta non solo in prossimità del collasso ma anche in fase di esercizio.
2. influenza degli sforzi pluriassiali sui piatti ; seppur sono stati condotti test su collegamenti fra due canne di bambù non è stata testata la reale condizione di unione poiché nella realtà in un piatto possono concorrere anche quattro canne.
3. difficoltà nel montaggio; come è stato possibile osservare la difficoltà nel confezionare i pezzi è notevolmente aumentata dai test su collegamenti singoli a quelli fra due canne di bambù. Poter testare un ‘intera trave reticolare permetterebbe anche di valutare il grardo difficoltà nel costruire un’intera copertura.
7.2 Modifiche al collegamento
I test sono di per se un valido strumento per imitare il comportamento della struttura in opera. Le prove effettuate sono state le prime di questo tipo, quindi gli operatori che hanno preparato i pezzi non possedevano molta esperienza, ciò ha permesso di rappresentare la reale situazione di cantiere e i problemi a cui potrebbe andare in contro la soluzione provata.
Ciò che è stato osservato e che probabilmente non era stato precedentemente valutato con la necessaria attenzione è che l’estremità della canna è alquanto delicata, e quindi, se non collegata con cura si rischia di ridurre drasticamente la resistenza dell’intero pezzo.
D’altro canto, il cilindro in legno non è molto semplice da ottenere con medesimo diametro della canna (se non altro perché la canna ha diametro variabile), è inoltre assai complicato eseguire i fori nel cilindro e nel bambù perfettamente allineati con i piatti, sia che siano in multistrato, sia che siano in acciaio.
Pertanto la soluzione testata può sicuramente essere migliorata, tenendo presente due aspetti dai quali non è possibile prescindere:
1. al fine di aumentare la resistenza del collegamento è opportuno scegliere le canne in modo che abbiano in prossimità delle unioni i diaframmi. In questo modo la capacità portante del giunto è decisamente superiore;
2. la parte terminale della canna non può non essere rinforzata, infatti la resistenza a tranciamento del bambù è assai ridotta quindi non mettendo nessun elemento di rinforzo il collasso avverrebbe per carichi molto bassi. Non è possibile fare affidamento solo sulla resistenza della zona nodo - diaframma
Rinforzo attraverso malta
Come è stato già testato in altre situazioni, la parte terminale della canna può essere rinforzata attraverso apposita malta. La composizione dipende molto dalle disponibilità del posto e dal suo costo. Il problema che presenta la malta è dovuto al ritiro, un valore eccessivo potrebbe causare rottura prematura del collegamento.
centimetri. Inoltre il diametro interno delle diverse canne che comporranno la struttura è generalmente diverso, pertanto occorrerebbero cilindri fatti su misura per ogni singolo elemento. Se a questi aspetti aggiungiamo la possibilità che a realizzare il cilindro non sia un falegname esperto è facilmente capibile che può diventare un particolare di non semplice eseguibilità. Allo stesso tempo però, come è stato più volte sottolineato, è molto difficile pensare un’unione attraverso un piatto di collegamento senza rinforzare in alcun modo la parte terminale della canna. Al fine di evitare problemi nel confezionamento del cilindro e per fornire l’adeguata resistenza al nodo è possibile procedere in questo modo:
1. realizzare un set di cilindri con diametro definito e costante 2. sagomare l’interno della canna dello stesso diametro del cilindro L’unica accortezza da utilizzare è che lo spessore del bambù in prossimità del collegamento non venga eccessivamente ridotto durante la sagomatura del pezzo.
Rinforzo attraverso strisce di bambù
In alcuni casi il legno per realizzare il rinforzo o gli strumenti per eseguire la sagomatura possono non essere disponibili, in queste situazioni pertanto è necessario trovare un’alternativa al cilindro in legno per rinforzare la parte terminale della canna.
Ciò che può esser fatto è sfruttare la proprietà del bambù di essere facilmente ridotto in strisce. Come è stato visto basta un semplice coltello per tagliare la canna parallelamente al suo asse, una volta ottenute le strisce è possibile inserirle nella cavità interna in modo da riempire completamente la zona da rinforzare. Ovviamente rimarranno dei vuoti in cui non sarà possibile arrivare, ma con un po’ di pressione esterna e con l’accortezza nel preparare nel giusto modo le strisce è possibile ottenere un buon risultato, che sebbene debba essere testato può essere considerata una valida alternativa. In
particolare è interessante notare di quanto si riduce la resistenza del nodo paragonata a quella dell’unione già testata e se la rottura è ancora localizzata nel piatto in multistrato o se il collasso è raggiunto prima dal bambù.
La connessione può altresì essere migliorata cerchiando la zona esterna con cordame ben serrato attorno alla canna.
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