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Corso di Recupero e conservazione degli edifici – A.A. 2010-2011 Ing. Emanuele Zamperini
CRITERI PROGETTUALI PER IL CONSOLIDAMENTO
-Le strutture in legno-
Ing. Emanuele Zamperini
CORSO DI RECUPERO E CONSERVAZIONE DEGLI EDIFICI
A.A. 2010-2011
Corso di Recupero e conservazione degli edifici – A.A. 2010-2011 Ing. Emanuele Zamperini
CONSOLIDAMENTO DEL LEGNO BIODEGRADATOPrima che il legno affetto da degrado biologico possa essere consolidato deve essere eliminato l’agente patogeno (con apposite sostanze biocide) e rimosse le condizioni che ne hanno favorito la diffusione.
Deve quindi essere valutata la resistenza residua dell’elemento danneggiato. Se le prestazioni residue dell’elemento sono sufficienti non è necessario alcun intervento di consolidamento, altrimenti si dovrà procedere per fasi:
1. Impregnazione delle parti degradate con resine conso lidanti(preferibilmente mediante fleboclisi, ma in presenza di degrado solo superficiale anche a pennello o spruzzo);
2. Qualora le prestazioni risultassero ancora deficitarie si dovràprocedere all’inserimento di elementi in grado di integrare le resistenze della porzione degradata o surrogarne le funzioni.
N.B.: L’alternativa (in contrasto con il principio della conservazione dei materiali originari) è quella di eliminare le parti di legno degradato e sostituirle con protesi (in legno massiccio, in legno lamellare, in betoncino epossidico, etc.) connesse al legno sano con elementi in legno, metallo o vetroresina.
Eliminare l’agente patogeno
Consolidare il materiale degradato
Integrare le prestazioni con
elementi aggiunti
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CONSOLIDAMENTO DI TESTE DI TRAVI IN LEGNO (1)
a e a’: Lamiere in acciaio inoxondulate e forate.
b: lamine metalliche piane (saldate ad ae a’ in s e s’ ).
c: passanti disposti ai due lati della testa della trave (saldate ad a e a’ in r).
d: bulloni di collegamento tra le lamine piane ed il legno sano.
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1: Eliminazione delle parti degradate a mano con scalpello.
2: Regolarizzazione della cavità e rimozione dei frammenti di legno instabili.
3: Sostruzione con mattoncini di legno legati con resine epossidiche.
4: Eventuale inserimento di lamine metalliche con bulloni trasversali.
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CONSOLIDAMENTO DI TESTE DI TRAVI IN LEGNO (2)
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Protesi della testata di una
trave realizzata con betoncino di resina epossidicaarmato con barre
di vetroresina.
La soluzione (anche se prevede la perdita di materiale originario) è tecnicamente valida
perché non muta il comportamento della
connessione tra catena e puntone.
CONSOLIDAMENTO DI TESTE DI TRAVI IN LEGNO (3)
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In alto a sinistra:
Protesi nella quale il legno fa da cassaforma al betoncinoepossidico.
In basso a destra:
Il legno che avvolge gli elementi in acciaio può essere quello originarioconsolidato in laboratorio.
CONSOLIDAMENTO DI TESTE DI TRAVI IN LEGNO (4)
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CONSOLIDAMENTO DI TRAVI IN LEGNO (1)
Consolidamento di travi lignee danneggiate (per
attacchi fungini, combustione localizzata o
per rottura) con l’inserimento di lamine
metalliche (ed eventuale sostruzione con
mattoncini di legno).
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CONSOLIDAMENTO DI TRAVI IN LEGNO (2)
In caso di fessure (dovute ad
irregolarità di fibratura o presenza di nodi) la trave può essere consolidata
con l’inserimento diviti ortogonali alla
frattura e di staffe di cerchiatura.
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Soluzione non corretta.
Il nodo della capriata, cosìricostituito con protesi epossidica, diventa monoliticomodificando il comportamento d’insieme della struttura.
CONSOLIDAMENTO DI NODI CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (1)
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CONSOLIDAMENTO DI NODI CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (2)
PROTESI IN LEGNO CON ARMATURA IN METALLO
Anche in questo caso il legno che avvolge gli elementi in acciaio può essere quello originarioconsolidato in laboratorio.
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METODO DELL’INCALMO
Il nodo della capriata èricostruito con delle protesi lignee giuntate a tenone e mortasa con collante epossidico e spinotti di connessione anch’essi in legno.
Il nodo cosìricostituito mantiene il suo originario grado di vincolo e non causa quindi significative variazioni nella distribuzione delle sollecitazioni nella capriata.
CONSOLIDAMENTO DI NODI CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (3)
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CONSOLIDAMENTO DI NODI CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (4)METODO DEI FETTONIAlla catena della capriata vengono affiancate due s pesse tavole di legno (i fettoni) ad essa connesse con spinotti in legno, bulloni o staffe metalliche.
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CONSOLIDAMENTO DI NODI CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (5)STAFFE E BANDELLE METALLICHE (REGGE)
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STRUTTURE IN LEGNOSOGGETTE A FLESSIONELe verifiche di sicurezza di un elemento soggetto a momento flettente devono confrontare il momento agente Ms = aaaa p L2 che dipende dal carico agente, dalla luce di calcolo e da a funzione del grado di vincolo con il momento resistente che dipende dal tipo di materiale e dalla geometria della sezione.
L’ aumento della sicurezza può quindi essere ottenuto in diverse maniere:
1. Riducendo il momento sollecitante :a. Diminuendo il carico agente;b. Diminuendo la luce di calcolo;c. Modificando il grado di vincolo .
2. Aumentando il momento resistente modificando la sezione agendo:a. Sui materiali costituenti la sezione;b. Sulla geometria della sezione.
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DIMINUZIONE DEL CARICO AGENTE
La riduzione del carico agente su un elemento strutturale può essere ottenuta variando la destinazione d’uso , riducendo i pesi propri non strutturali (soluzioni che non comportano un intervento di consolidamento) oppure affiancando agli elementi esistenti altri elementi che assumono su di séparte dei carichi agenti .
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DIMINUZIONE DELLA LUCE O AUMENTO DEL GRADO DI VINCOLO
a) Rompitratta;
b) Sospensione intermedia;
c) Dormiente (o rema);
d) Mensola;
e) Saette;
f) Trave armata (con un contraffisso);
g) Trave armata (con due contraffissi).
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INSERIMENTO DI UNA TRAVE ROMPITRATTA
Due travi rompitratta(inserite in sostituzione di una preesistente di cui si vede la testa nella muratura)
Travetto rompitratta inserito forzandolo (stato di coazione) tra i travetti principali(sarebbe necessario dotare il dispositivo di cunei che consentano di sopperire ai cali di tensione dovuti al rilassamento del legno)
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TRAVE DORMIENTE IN LEGNO
Dormiente in legno inserito sotto le teste delle travi(e delle mensole) per ridurre la luce delle travi e spostare l’appoggio verso una parte non inclusa nella muratura (e quindi meno soggetta a degrado fungino).
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TRAVE DORMIENTE IN PROFILATO METALLICO
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MENSOLE E SAETTE
Mensola in legno connessa alla catena di una capriata con staffe metalliche.
Mensola e saetta metallica all’appoggio di una trave di solaio.
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TRAVI DI RINFORZO
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SAETTE IN LEGNO (1)
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SAETTE IN LEGNO (2)
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SAETTE IN LEGNO (3)
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SAETTA IN ACCIAIO
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TRAVI ARMATEO “CENTINATE”
Con due contraffissi.
Con un contraffisso.
La presenza di dadi regolabili o
tenditori consente di verificare lo
stato di sollecitazione
dell’elemento ed eventualmente
modificarlo
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CONSOLIDAMENTO DI TRAVI IN LEGNO (3)
Incremento della capacità portante
della trave con affiancamento di
profilati in acciaio .
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CONSOLIDAMENTO DI TRAVI IN LEGNO (4)
Incremento della capacità portante
della trave con affiancamento di tavole in legno (o
compensato strutturale) .
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Tavole connesse con 2 o 3 chiodi ogni travetto,
chiodi non allineati: soluzione CORRETTA.
Il tavolato esistente è reso solidale alle travi sottostanti e si sovrappone un
secondo tavolato opportunamente
inchiodato al primo .
Ciascun tavolato ha una differente
rigidezza nelle due direzioni (parallela ed ortogonale ai
giunti) a causa del comportamento
ortotropo del legno.
Chiodi in numero eccessivo ed allineati: soluzione scorretta.
CONSOLIDAMENTO DI SOLAI IN LEGNO (1)
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CONSOLIDAMENTO DI SOLAI IN LEGNO (2)
Incremento della capacità portante
del solaio èottenuta
incrementando il momento d’inerzia
della sezione resistente con una
tavola-ala superiore in legno distanziata dalla trave esistente
con un’anima che può essere continua o interrotta in
corrispondenza dei travetti.
Con la creazione di una intercapedine si realizza uno spazio per gli impianti e si riducono i carichi.
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Si sovrappone al tavolato esistente una soletta in calcestruzzoresa collaborante con l’uso di connettori. La solet ta deve essere collegata anche alle murature perimetrali.
CONSOLIDAMENTO DI SOLAI IN LEGNO (3)
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CONSOLIDAMENTO DI SOLAI IN LEGNO (4)
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VERIFICA DELLA SEZIONE COMPOSTA (1)
L’EC5 fa riferimento alla teoria di Möhler per le sezioni assemblate meccanicamente che tiene conto della deforma-bilità delle connessioni.
a) Sezione non connessa;
b) Sezione connessa rigidamente (monolitica);
c) Sezione con connessione elastica.
Nel caso (c) le due parti risultano presso-inflesse o tenso-inflesse.
La sezione ottenuta per sovrapposizione degli eleme nti aggiunti alla trave (o al travetto) preesistente non è monoli tica, poiché le due parti possono in parte scorrere.
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VERIFICA DELLA SEZIONE COMPOSTA (2)
Azione nel mezzo di collegamento
N.B.:Nella formula per il calcolo di gggg
ℓ (o L):- nel caso di trave appoggiata agli estremi è pari alla luce della trave;- nel caso di trave continua o incastrata agli estremi è pari a 0,8 volte la luce della trave;- nel caso di trave a sbalzo è pari a 2 volte la luce della trave.
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VERIFICA DELLA SEZIONE COMPOSTA (3)
N.B.:Qualora una delle parti della sezione sia realizzata in calcestruzzo e sia soggetta a sforzi di trazione dovràessere disposta una armatura tale da assorbire interamente gli sforzi di trazione.
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VERIFICA DELLA SEZIONE COMPOSTA (4)
In caso di connettori commerciali Il modulo di scorrimento è fornito dal produttore sulla base di analisi sperimentali
In genere gli elementi di collegamento sono dispost i a passo variabile (piùfitti dove è maggiore l’azione di taglio). Se il pas so massimo Smax ed il minimo Smin rispettano la disuguaglianza Smax < 4 x S min allora si può utilizzare il valore S = 0,75 Smin + 0,25 Smax
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VERIFICA DELLA SEZIONE COMPOSTA (5)
L’EC5 prevede che la verifica delle connessioni sia condotta sulla base della teoria di Johansen .
La teoria prevede alcuni possibili meccanismi di collasso della connessione.
Il meccanismo reale èquello che porta al valore di resistenza più basso.