CORSO DI RECUPERO E CONSERVAZIONE DEGLI EDIFICI
A.A. 2010-2011
CRITERI PROGETTUALI PER IL
CONSOLIDAMENTO
-Le strutture in legnoIng. Emanuele Zamperini
Corso di Recupero e conservazione degli edifici – A.A. 2010-2011
Ing. Emanuele Zamperini
CONSOLIDAMENTO DEL LEGNO
BIODEGRADATO
Prima 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 consolidanti
(preferibilmente mediante fleboclisi, ma in presenza di degrado
solo superficiale anche a pennello o spruzzo);
2.
Qualora le prestazioni risultassero ancora deficitarie si dovrà
procedere all’inserimento di elementi in grado di integrare le
resistenze della porzione degradata o surrogarne le funzioni.
Eliminare l’agente
patogeno
Consolidare il
materiale
degradato
Integrare le
prestazioni con
elementi aggiunti
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.
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CONSOLIDAMENTO DI TESTE DI
TRAVI IN LEGNO (1)
a e a’: Lamiere in
acciaio inox
ondulate e forate.
b: lamine metalliche
piane (saldate ad a
e 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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CONSOLIDAMENTO DI TESTE DI
TRAVI IN LEGNO (2)
1: Eliminazione delle
parti degradate a
mano con scalpello.
2: Regolarizzazione
della cavità e
rimozione dei
frammenti di legno
instabili.
1
2
3: Sostruzione con
mattoncini di legno
legati con resine
epossidiche.
4: Eventuale
3
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4
inserimento di
lamine metalliche
con bulloni
trasversali.
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CONSOLIDAMENTO DI TESTE DI
TRAVI IN LEGNO (3)
1
4
2
5
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3
Protesi della
testata di una
trave realizzata
con betoncino di
resina epossidica
armato con barre
di vetroresina.
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La soluzione (anche
se prevede la perdita
di materiale originario)
è tecnicamente valida
perché non muta il
comportamento della
connessione tra
catena e puntone.
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CONSOLIDAMENTO DI TESTE DI
TRAVI IN LEGNO (4)
In alto a sinistra:
Protesi nella quale
il legno fa da
cassaforma al
betoncino
epossidico.
In basso a destra:
Il legno che
avvolge gli
elementi in acciaio
può essere quello
originario
consolidato in
laboratorio.
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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 di
viti ortogonali alla
frattura e di staffe di
cerchiatura.
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CONSOLIDAMENTO DI NODI
CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (1)
Soluzione non
corretta.
Il nodo della
capriata, così
ricostituito con
protesi epossidica,
diventa monolitico
modificando il
comportamento
d’insieme della
struttura.
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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
originario
consolidato in
laboratorio.
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CONSOLIDAMENTO DI NODI
CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (3)
METODO DELL’INCALMO
Il nodo della capriata è
ricostruito con delle
protesi lignee giuntate a
tenone e mortasa con
collante epossidico e
spinotti di connessione
anch’essi in legno.
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Il nodo così
ricostituito
mantiene il suo
originario grado di
vincolo e non
causa quindi
significative
variazioni nella
distribuzione delle
sollecitazioni nella
capriata.
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CONSOLIDAMENTO DI NODI
CATENA-PUNTONE DI CAPRIATE (4)
METODO DEI FETTONI
Alla catena della capriata vengono affiancate due spesse 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 LEGNO
SOGGETTE A FLESSIONE
Le verifiche di sicurezza di un elemento soggetto a momento flettente
devono confrontare il momento agente Ms = a 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 sé
parte 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 ARMATE
O “CENTINATE”
Con due contraffissi.
Con un contraffisso.
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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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CONSOLIDAMENTO DI
SOLAI IN LEGNO (1)
Chiodi in numero
eccessivo ed allineati:
soluzione scorretta.
Tavole connesse con 2
o 3 chiodi ogni travetto,
chiodi non allineati:
soluzione CORRETTA.
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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.
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CONSOLIDAMENTO DI
SOLAI IN LEGNO (2)
Con la creazione di
una intercapedine si
realizza uno spazio
per gli impianti e si
riducono i carichi.
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Incremento della
capacità portante
del solaio è
ottenuta
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.
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CONSOLIDAMENTO DI
SOLAI IN LEGNO (3)
Si sovrappone al tavolato esistente una soletta in calcestruzzo
resa collaborante con l’uso di connettori. La soletta deve essere
collegata anche alle murature perimetrali.
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CONSOLIDAMENTO DI
SOLAI IN LEGNO (4)
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VERIFICA DELLA
SEZIONE COMPOSTA (1)
La sezione ottenuta per sovrapposizione degli elementi aggiunti
alla trave (o al travetto) preesistente non è monolitica, poiché le
due parti possono in parte scorrere.
L’EC5 fa riferimento alla teoria
di Möhler per le sezioni
assemblate
meccanicamente
che tiene conto della deformabilità 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.
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VERIFICA DELLA
SEZIONE COMPOSTA (2)
N.B.:
Azione nel mezzo di collegamento
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Nella formula per il
calcolo di g
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 dovrà
essere 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 disposti a passo variabile (più
fitti dove è maggiore l’azione di taglio). Se il passo massimo Smax ed il
minimo Smin rispettano la disuguaglianza Smax < 4 x Smin allora si può
utilizzare il valore S = 0,75 Smin + 0,25 Smax
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Ing. Emanuele Zamperini
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 è
quello che porta al valore di
resistenza più basso.
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