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Vorrei dei chiarimenti relativamente al fenomeno di spacco ortogonale alle fibre nel caso di collegamento con barre incollate
Vorrei dei chiarimenti relativamente al fenomeno di spacco ortogonale alle fibre nel caso di collegamento con barre incollate. In particolare vorrei capire quale possa essere la formulazione più corretta ed esaustiva del fenomeno fisico. All'interno della precedente versione del documento CNR DT 206/2007 era presente una formulazione ad hoc per collegamento con barre incollate (formula 7.61) che poi è stata rimossa nella recente versione del documento CNR DT 206 del 2018, rimandando alla formulazione più generale 8.3.5 "Forze di connessione inclinate rispetto alla fibratura" che è molto simile alla formulazione presente nell'EC5. Una formulazione molto più precisa al caso in esame (collegamento con barre incollate) si trova all'interno della normativa tedesca DIN e la cui trazione è riportata in maniera esaustiva nel testo "Strutture in legno" (Maurizio Piazza, Roberto Tomasi, Roberto Modena). Alla luce delle diverse formulazioni citate, quale ritenete più vicina al reale comportamento della connessione con barre incollate e quale applicare nella pratica professionale?
Risposta a cura di Andrea Bernasconi, heig-vd CH-Yverdon | Borlini & Zanini SA | holztragwerke.ch
Pubblicato il 16/11/2020
La formulazione nella vecchia edizione del DT206/2007, pur se inserita nella trattazione delle aste incollate, analizzava il fenomeno del rischio di spacco trasversale del legno a causa della sollecitazione locale provocata da un generico collegamento. La formula indicata ricorda agli addetti ai lavori altre formule simili, pubblicate a suo tempo come modello di calcolo e dimensionamento di queste situazioni estremamente sensibili e - a dire il vero, e con il rispetto per le condizioni particolari in cui non se ne può fare a meno - poco consone ad una progettazione sistematicamente orientata all'efficacia e alla robustezza strutturale. Si tratta di modelli empirici, basati sull'analisi di casi simili, e spesso più che discretamente efficaci. La Norma DIN, nella sua ultima edizione - oggi superata - non tratta questo fenomeno specifico in relazione diretta con le aste incollate, ma rinvia ad un modello simile a quello del DT206 per tipo di provenienza e definizione, pur se dall'apparenza della formula di riferimento decisamente diverso. Nell'EC5, infine, è prescritto un altro modello per il calcolo del medesimo fenomeno del rischio di spacco perpendicolarmente alla fibratura in concomitanza con un collegamento e quindi con l'introduzione locale di una forza. A nostro modo di sapere questo modello è il risultato della combinazione di analisi teoriche e della loro calibrazione su risultati ottenuti empiricamente.
Ci permettiamo di far notare come questo fenomeno non sia in nessuna relazione - quanto meno ad un primo, pragmatico approccio che sia orientato all'applicazione pratica - con il tipo di collegamento usato, con il suo dimensionamento e con la verifica della sufficiente resistenza del collegamento stesso. La presenza del collegamento provoca in questi casi nel legno una sollecitazione trasversale alla fibratura, che a sua volta rappresenta un rischio di spacco con conseguenze anche drastiche, e che quindi deve essere evitato o verificato come sufficientemente resistente. Le barre incollate possono cerare questa situazione, come però anche altri tipi di collegamenti.
Le connessioni con barre incollate sono fra le connessioni più efficaci e performanti e il modo di calcolarne al resistenza dipende anche dal prodotto usato. Le regole citate nella domanda per il calcolo della resistenza della aste incollate sollecitate nella direzione del proprio asse sono di provenienza e data diversa. Le indicazioni contenute nel DT206/2018 sono quanto di più attuale sia disponibile in Italia e con certezza una base di riferimento più che affidabile. Aggiungiamo che con questi valori si ottiene un dimensionamento a buona ragione, in molti casi, di tipo conservativo. Le prime omologazioni Europee per questo tipo di collegamenti sono, a nostro modo di sapere, in fase di approvazione; raccomandiamo comunque di prendere in considerazione i prodotti usati e le rispettive indicazioni.
In relazione alla questione essenziale della domanda, e cioè del calcolo e della verifica del rischio di spacco trasversale a seguito dell'effetto locale del collegamento che provoca trazione trasversale nel legno, ci permettiamo di suggerire di applicare sempre, ove possibile, l'approccio della concezione di un collegamento che eviti questo problema o questo tipo di sollecitazioni; ciò è sempre possibile prevedendo il collegamento su almeno il 70% dell'altezza dell'elemento di legno in cui è inserito. Nel caso di aste incollate significa che le aste devono essere sufficientemente lunghe e incollate in profondità; in caso di più aste in un medesimo collegamento è possibile allungare a sufficienza anche sullo una parte di esse. Soltanto nel caso ciò non fosse possibile, o applicabile, per ragioni non solo sufficientemente importanti, ma anche soltanto qualora una introduzione di forza per trazione trasversale fosse accettabile (e cioè in assenza di forze cicliche variabili nel tempo sul collegamento e in assenza di variazioni importanti delle condizioni climatiche), allora i modelli di verifica della resistenza locale a trazione trasversale sono e restano applicabili e al momento l'unica "risorsa disponibile" è quella dell'EC5, cui anche il DT206/2018 indirettamente rimanda. A titolo informativo aggiungiamo che tutti gli altri modelli citati nella domanda e in questa risposta non possono essere considerati come sbagliati o non applicabili dal punto di vista tecnico. Le eventuali discrepanze nei risultati in caso di confronto diretto sono da ricondurre non tanto alla scorrettezza di uno dei modelli, ma alla forte dispersione dei valori di resistenza constatati e alla complessità dell'analisi teorica di questo tipo di situazioni meccaniche.