Modalità di verifica di un’unione Acciaio-Legno con Viti

Dalla teoria alla pratica applicativa per la verifica di un Acciaio-Legno

Vengono di seguito esplicitate le modalità di calcolo delle resistenze associate alla singola tipologia di collasso in conformità alla UNI EN 1995-1-1:2005 – “Eurocodice 5 Progettazione delle strutture di legno”.

Viti Caricate Assialmente

Partendo dalla resistenza caratteristica a estrazione in direzione ortogonale alla fibratura f_ax,k = 3.6 ∙ 10^-3 ρ_k^1.5, è possibile calcolare la resistenza a estrazione in funzione di un generico angolo α di inclinazione rispetto alla direzione della fibratura.

f_ax,α,k = f_ax,k ⁄ (sin α ² + 1.5 cos⁡ α ² )

La capacità caratteristica effettiva a estrazione della singola vite risulta, dunque, uguale a:

F_{ax,α,Rk,Vite} = (πdl_ef )^0.8 f_ax,α,k

Con

• d – diametro esterno misurato sulla parte filettata;
• l_ef – lunghezza di penetrazione, dal lato della punta, della parte filettata meno un diametro della vite.

La capacità totale di una connessione caratterizzata da un numero n di viti è pari a F_ax,α,Rk = n_ef F_{ax,α,Rk,Vite} , dove n_ef = n^0.9 è il numero efficace di viti.

Viti Caricate Lateralmente

Evidenze sperimentali hanno mostrato che se una connessione acciaio-legno viene caricata con un’azione di taglio la risposta in termini di capacità portante è fortemente correlata con lo spessore delle piastre di acciaio che costituisco la connessione. Da questo forte legame nasce la necessità di classificare le unioni come segue e di differenziare le modalità di calcolo della capacità portate a seconda della casistica di riferimento.

PIASTRA DI ACCIAIO SOTTILE A TAGLIO SINGOLO

PIASTRA DI ACCIAIO SPESSA A TAGLIO SINGOLO

I simboli per gli spessori nelle connessioni sono definiti come segue:

• t₁ è la dimensione minore tra lo spessore dell’elemento ligneo e la profondità di penetrazione.

Nel caso di PIASTRA SOTTILE le modalità di rottura sono associabili a una predominanza di:

Nel caso di PIASTRA SPESSA le modalità di rottura sono associabili a una predominanza di:

Il comportamento delle piastre di spessore intermedio tende a quello delle piastre sottili man mano che lo spessore si riduce, dell’altro canto, se lo spessore aumenta, si avvicina al comportamento delle piastre spesse. Il valore Capacità Caratteristica viene, dunque, ricavato per interpolazione.

Per il calcolo del valore caratteristico del momento di snervamento va notato che il comportamento della vite tende a quello del Bullone per grandi diametri, mentre si avvicina al comportamento dei chiodi per piccoli diametri. Da tali considerazioni, la necessità di differenziare le modalità di calcolo in funzione del diametro della vite stessa, in particolare per valore limite si utilizza il 6 mm.

Viti con d > 6 mm

Per le viti con diametro superiore a 6 mm, nel calcolo della resistenza a carico laterale, si applicano le stesse regole delle connessioni con bulloni, di seguito esplicitate.

M_y,Rk = 0.3f_uvk kd^2,6

• M_y,Rk – valore caratteristico del momento di snervamento;
• f_uvk – resistenza caratteristica a trazione;
• d – diametro della vite.

Viene, inoltre, adottato il seguente calore per la resistenza caratteristica a rifollamento del legno e del LVL, per un angolo α rispetto alla direzione della fibratura:

Dove:

• 
• f_h,0,k – resistenza caratteristica a rifollamento, parallelamente alla fibratura;
• ρ_k – massa volumica caratteristica del legno;
• α – angolo formato dalla retta di azione del carico e la fibratura;
• d – diametro della vite.

Per una fila di  viti parallela alla direzione della fibratura, la capacità portante parallela alla fibratura viene calcolata utilizzando il numero efficace di bulloni n_ef dove:

• a₁  – spaziatura fra viti in direzione della fibratura;
• d – diametro della vite;
• n – numero di viti nella fila.

Per carichi ortogonali alla fibratura, il numero efficace di mezzi di unione viene assunto pari a:

n_eff = n

Per angoli 0° < α < 90° fra direzione del carico e direzione della fibratura, n_eff viene determinato per interpolazione.

Viti con d < 6 mm

Per le viti con diametro inferiore o uguale a 6 mm, nel calcolo della resistenza a carico laterale, si applicano le stesse regole delle connessioni con chiodi, di seguito esplicitate.

• M_y,Rk – valore caratteristico del momento di snervamento;
• f_uvk – resistenza caratteristica a trazione;
• d – diametro della vite.

Le resistenze caratteristiche a rifollamento sono le seguenti:

Senza Preforatura

Con Preforatura

Dove i parametri assumono i seguenti significati:

• ρ_k – massa volumica caratteristica del legno;
• d – diametro della vite.

Per una fila di n  viti disposti parallelamente alla fibratura, a meno che le viti di tale fila siano sfalsate ortogonalmente alla fibratura per almeno un diametro, viene utilizzato un numero efficace di mezzi di connessione n_ef per valutare la capacità portante parallela alla fibratura.

n_ef = n^k_ef

Dove:

• n – numero di viti in una fila;
• n_ef – numero efficace di viti nella fila;
• k_ef – valori forniti nella seguente tabella.

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