La domanda si riferisce alla apparente contraddizione tra ciò che è riportato nelle NTC 2018 e quanto proposto nel documento CNR-DT 207_2018 sulla possibilità di utilizzare collegamenti realizzati con barre (barre ad aderenza migliorata o barre filettate) incollate nell'elemento in legno tramite adesivo (solitamente collante a base epossidica).

Tale domanda deriva, in buona sostanza, dalla lettura della seguente nota presente nel paragrafo 8.5.1.1.1.2 di CNR-DT 207_2018: "Qualora la duttilità dell'elemento strutturale sia da considerarsi localizzata nell'unione è necessario che la rottura avvenga dopo lo snervamento della barra e che la capacità portante associata agli altri modi di rottura fragile, risulti almeno 1.5 volte superiore alla resistenza offerta dal primo modo".

All’interno delle NTC 2018 si può leggere, nel paragrafo 7.7.2, la seguente osservazione (punto b dell’elenco): "le unioni incollate devono essere considerate, in generale, come non dissipative, a meno che non siano poste in serie con un elemento duttile applicando i criteri della progettazione in capacità".

Premesso che le NTC 2018 sono a tutti gli effetti “Norme” e quindi possiedono un “rango” differente rispetto al “documento tecnico” CNR, e che in caso di eventuale “conflitto” sono le NTC 2018 a essere vincolanti, tuttavia vale la pena di esaminare più in dettaglio i paragrafi richiamati.

È innanzitutto evidente che l'espressione utilizzata nelle NTC 2018 ha carattere di assoluta generalità, in quanto non fa solo riferimento alle giunzioni realizzate con barre incollate ma a tutti collegamenti realizzati mediante incollaggio. Tra questi, il caso specifico delle barre metalliche incollate sono un caso particolare e molto specifico. La affermazione contenuta nelle NTC 2018 evidenzia semplicemente il carattere di “fragilità” insito nell’incollaggio, almeno dal punto di vista meccanico globale. Si tenga infatti presente che l’incollaggio, come tale e in funzione delle caratteristiche dell’adesivo, potrebbe anche presentare qualche risorsa anelastica: tuttavia, a livello di comportamento globale della struttura, essa non è tale da garantire la “duttilità” così come descritto nel paragrafo 7.7.3.1. Si fa tuttavia presente che una unione incollata potrebbe comunque essere utilizzata, a patto che sia posta in serie con un “elemento“ (o idoneo “dispositivo”) duttile e che l’insieme sia concepito secondo i principi della progettazione in capacità (concetto dell’anello debole della catena). Si deve puntualizzare ulteriormente che l’inciso “in generale” adottato nelle NTC 2018 non è pleonastico: si riferisce bensì a casi noti di unioni incollate che garantiscono intrinsecamente ottime caratteristiche di duttilità. Uno di tali casi è costituito, ad esempio, dalla barra incollata e sollecitata ortogonalmente al proprio asse che possiede ottime caratteristiche duttili se sottoposta a carichi ciclici, a patto di garantire le previste spaziature e distanze dai bordi e dalle estremità dell’elemento di legno.

Quanto riportato nel paragrafo 8.5.1.1.1.2 di CNR-DT 207_2018 costituisce, in pratica, la declinazione pratica del punto b) del paragrafo 7.7.3.1 delle NTC 2018, nel caso particolare delle barre metalliche incollate nel legno e sollecitate assialmente. Si specifica, infatti, che una qualsiasi rottura di tipo fragile (rottura fragile dell’adesione o anche rottura fragile per “apertura del legno” per trazioni ortogonali alla fibratura, il cosiddetto “spacco” o “splitting”) deve essere sicuramente preceduta dallo snervamento della barra (rottura di tipo duttile), che costituisce quindi il cosiddetto “elemento duttile”, ai sensi delle NTC 2018.

L’approccio concettuale è quindi identico nei due documenti. Le differenze sono da ricercare, piuttosto, in quel fattore di sovraresistenza che, nel CNR-DT 207_2018 è in pratica costituito dal citato fattore 1.5. Nelle NTC 2018, per il caso specifico, non è riportato alcun valore anche se la Tabella 7.2.I riporta i fattori di sovraresistenza per i collegamenti per le due classi di duttilità “A” e “B”. È evidente che la tabella si riferisce ai collegamenti classici nella tecnica delle costruzioni in legno, non tanto a questo specifico caso.

Il problema non è tanto quello del valore ivi riportato (anche se non sfugge al lettore che il valore 1.6 è molto simile al valore 1.5) quanto delle modalità di rottura di tipo fragile che possono innescare il collasso delle unione con barre incollate sollecitate assialmente. Come già ricordato, le rotture fragili causate, ad esempio, da trazioni ortogonali alla fibratura necessitano di coefficienti di sovraresistenza sicuramente maggiori di quelli richiamati, vista anche la estrema variabilità del materiale legno. Ma anche il tipo di acciaio utilizzato per la barra è importante, visto che è stato dimostrato sperimentalmente che è praticamente impossibile ottenere il preventivo snervamento della barra con acciai ad elevato limite di snervamento. L’indicazione riportata nel CNR-DT 207_2018 costituisce sicuramente un buon suggerimento: “barre in acciaio con tensione caratteristica ftk < 510 MPa e in ogni caso con una tensione di rottura effettiva non maggiore di 550 MPa”.

In conclusione, alla domanda generica “se il collegamento con barre ad aderenza migliorata, resinate nell'elemento in legno e sollecitate assialmente a trazione (parallelamente al proprio asse) si possa considerare duttile”, alla luce di quanto riportato, non può essere data alcuna risposta. Per potere configurare una risposta, infatti, si dovrebbe analizzare l’organizzazione dello “specifico collegamento” (che fa ricorso all’utilizzo delle barre incollate), questo per garantire che - durante il funzionamento - siano precluse tutte le modalità di rottura di tipo fragile a favore delle modalità di rottura di tipo duttile. Che è, in ultima analisi, quanto richiesto sia da NTC 2018 sia da CNR-DT 207_2018.

Riferimenti bibliografici

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• Andreolli M., Piazza M., Tomasi R., Zandonini R. (2011). Ductile moment resistant steel-timber connections, SPECIAL ISSUE IN TIMBER ENGINEERING, Proceedings of the Institution of Civil Engineers ICE - Structures and Buildings, Vol. 164, Issue 2, p. 65-78, ISSN: 0965-0911
• Gattesco N., Gubana A., Buttazzi M., Melotto M. (2017). Experimental investigation on the behavior of glued-in rod joints in timber beams subjected to monotonic and cyclic loading, Engineering Structures, Vol. 147, 15, p. 372-384