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Come calcolare la resistenza di barre incollate in un pannello XLAM?
Nel caso in cui venga realizzato un collegamento con barre incollate, poste sulla faccia "stretta" del pannello, all'interno di un elemento in xlam, il calcolo della portata a trazione del collegamento avviene utilizzando le formule presenti nel documento CNR DT 206, 2018 al punto 8.5.1.1.1.2. Come si tiene in considerazione, nel calcolo della portata, l'eventuale incollaggio della barra sia nelle fibre disposte ortogonalmente al suo asse sia nelle fibre parallele al suo asse? Esistono in letteratura delle formule specifiche per il calcolo di collegamenti incollati sollecitati a trazione nell'xlam? Vi sono delle prove sperimentali in merito?
Risposta a cura di Andrea Bernasconi, heig-vd CH-Yverdon | Borlini & Zanini SA | holztragwerke.ch
Pubblicato il 14/08/2021
Il modello di calcolo contenuto nel documento CNR DT-206/2018 è di facile impiego e rappresenta l'evoluzione di un modello più semplice sviluppato ormai diversi anni or sono, che fa riferimento all'impiego delle aste incollate nel legno lamellare incollato. Si tratta di un modello efficace e dall'uso semplice, che prevede una resistenza maggiore per le aste - sollecitate assialmente - con l'asse della barra metallica perpendicolare alla direzione della fibratura.
Nel caso di barre incollate nel lato stretto del pannello XLAM, e quindi in un piano parallelo al piano del pannello, le aste metalliche possono trovarsi tanto con l'asse parallelo, quanto perpendicolare, alla fibratura del legno, a dipendenza dello strato nel quale sono incollate. Ed è anche possibile che una parte della barra sia disposta con l'asse parallelo e un'altra parte della medesima barra sia disposta con l'asse perpendicolare alla fibratura, quando la barra metallica si trova in un foro esattamente fra due strati del pannello.
Le prove di carico su aste incollate nei pannelli XLAM hanno confermato che il pannello XLAM è formato da strati di lamelle di legno come lo è anche il legno lamellare incollato, e che i valori di resistenza all'estrazione corrispondono ai parametri già noti per il legno lamellare incollato. Fra questi parametri c'è anche l'angolo fra la direzione dell'asse della barra e la fibratura del legno, rispettivamente del legno dello strato del pannello XLAM in cui la barra è incollata. Aggiungiamo per completezza che nel pannello XLAM, in caso di incollatura delle barre in uno strato con fibre parallele all'asse della barra stessa, la fessurazione del legno e l'eventuale riduzione della resistenza all'estrazione che ne può derivare, è impedita dagli strati adiacenti e ortogonali di lamelle, e quindi non si manifesta. Per questa ragione, la riduzione della resistenza all'estrazione delle barre incollate parallelamente alla fibratura non è influenzata dalla eventuale fessurazione del legno. L'effetto dell'angolo fra l'asse della barra e la direzione della fibratura, benché presente, potrebbe quindi essere ridotto rispetto a quanto non si manifesti in altre situazioni. Anche per questa ragione, l'applicazione dei modelli di calcolo definiti per le barre incollate nel legno lamellare sono quindi applicabili e mantengono la loro validità. Anzi, forse in alcuni casi forniscono valori conservativi e quindi di fatto "a favore di sicurezza". Il modello del DT 208 citato sopra è quindi applicabile per l'impiego concreto e pratico, a condizione di considerare per la definizione della direzione della fibratura per il calcolo lo strato nel quale la barra metallica è effettivamente incollata. A scanso di equivoci e di imprecisioni di esecuzione, o anche soltanto della modifica della stratigrafia effettiva del pannello XLAM in fase di esecuzione, ci sentiamo di consigliare quale primo approccio l'applicazione delle formule di calcolo per l'asse della barre parallelo alla direzione della fibratura del legno.
Resta da ricordare il caso dell'asta inserita e incollata in un foro "a cavallo" fra due strati ortogonali fra loro del pannello XLAM. Benché la situazione - all'atto pratico della costruzione ben più frequente di quanto si possa immaginare - sia accademicamente molto interessante e possa dare adito ad un'analisi complessa, intrigante e interessante, ci permettiamo di affermare che niente lascia intendere che tale situazione possa manifestarsi in modo negativo sul comportamento meccanico del collegamento incollato. Quindi, l'ammissione che comunque il valore di rottura di calcolo corrispondente alla direzione della fibratura più sfavorevole sarà raggiunto o superato, è a tutti gli effetti ragionevole, meccanicamente corretta e conforme allo stato della conoscenza attuale. L'approccio indicato sopra, di considerare l'incollatura come parallela alla fibratura, può quindi essere confermato e consigliato come principio di applicazione di questo modello di calcolo. Qualora ci si assicurasse, tanto in fase di progetto che di esecuzione, che le barre incollate si trovano completamente all'interno di strati con la fibratura non parallela all'asse della barra metallica, l'effetto positivo dell'angolo fra la direzione della fibratura e la direzione dell'asse della barra metallica può essere preso in considerazione come indicato nel modello di calcolo, e la resistenza di calcolo aumentata.