Forometrie nelle strutture in legno

Le necessità funzionali

Mano a mano che il legno viene integrato nella storia delle strutture portanti nascono nuove esigenze. Nel momento stesso in cui si sceglie di realizzare un edificio in legno si accetta di affrontare seriamente il “problema” della componente impiantistica.

Risulta infatti proprio questo aspetto quello che ancora può essere imprevedibile. Nonostante tutta la tecnologia di cui disponiamo c’è ancora da lavorare sulla comunicazione strutturista – architetto – impiantista.

Piccoli fori nelle pareti in XLAM

Le strutture in XLAM sono generalmente costituite da setti di grandi dimensioni la cui resistenza è molto maggiore rispetto a quella che è la domanda da carichi gravitazionali, da vento o da sisma.

Hanno, di per se, un comportamento “monolitico”, trasferiscono i carichi gravitazionali per contatto e vedono avvenire la trasmissione delle sollecitazioni orizzontali mediante piastre e viti. Generalmente in condizioni statiche, anche tenendo conto dell’instabilità per carico di punta, hanno un tasso di lavoro modesto.

In questo contesto la presenza di un piccolo foro in una parete genera solo una piccola deviazione della discesa dei carichi gravitazionali rispetto alla verticale. Fori di modeste dimensioni (10÷20cm) possono pertanto essere tranquillamente realizzati senza incorrere in problemi strutturali.

Consigli tecnici

Le accortezze da adottare sono:

• Il foro non deve essere in prossimità di importanti zone d’appoggio di travi (fortemente sconsigliato) punto 2 figura 2
• Non deve essere al di sotto di importanti zone d’appoggio (pregiudica la stabilità strutturale) punto 4 figura 2
• Non deve presentare spigoli vivi o intagli (fortemente sconsigliato)
• Non deve andare in interferenza con piastre di collegamento (fortemente sconsigliato)
• Non deve tranciare viti (sconsigliato) – punto 1 figura 2

Fori medi nei solai XLAM

I solai in XLAM, pur avendo un comportamento resistente bidirezionale vengono calcolati come elementi trave lungo la direzione di massima lunghezza e di massima resistenza. E questo viene fatto perché il contributo trasversale è molto minore rispetto a quello longitudinale. Quando al loro interno viene realizzato un foro le sollecitazioni devono “aggirarlo”.

Consigli tecnici

Le accortezze da adottare sono:

• Si deve verificare che la sezione resistente sia in grado di trasferire la flessione (m11) ed il taglio
• Si deve verificare che localmente m22 sollecitante non sia maggiore di quello resistente (figura 3 a sinistra)
• Ci si deve accertare che questa nuova situazione non pregiudichi la rigidezza o la resistenza nel piano del pannello e rapportare il tutto al tipo di modellazione del piano stesso che abbiamo fatto nel modello FEM. Se abbiamo considerato un piano infinitamente rigido o abbiamo affidato la distribuzione dei carichi orizzontali ad un piano dotato di una certa rigidezze, allora è necessario validare a posteriori questa ipotesi
• Spesso è utile posizionare il foro “a cavallo” tra due pannelli in modo da diminuire la percentuale di pannello che viene asportata ad ogni singolo elemento (figura 3 a destra)

Esistono on line tabelle di sfruttamento dei pannelli xlam in base alla loro luce, alla loro sezione, carichi e ovviamente alla dimensione del foro che contengono. Possono essere prese come punto di partenza per un predimensionamento ma vanno comunque validate dallo strutturista.

Fori importanti nelle travi lamellari

La presenza di fori nella travi genera degli indebolimenti delle stesse. Banalmente viene ridotta sia la resistenza flessionale che quella a taglio. Negli elementi lignei la foratura genera una trazione perpendicolare delle fibre nella zona in prossimità del foro. (figura 6).

Consigli tecnici

Le accortezze da adottare sono:

• Si deve verificare la resistenza a flessione e a taglio della sezione ridotta
• Vengono considerati fori passanti quelli con d> min (50 mm; 1/3 h trave )
• Il foro, per quanto possibile, deve essere centrato rispetto all’asse della trave
• Bisogna rispettare le distanze minime riportate in normativa (figura 5)

La verifica della trazione perpendicolare delle fibre viene eseguita con le formule 7.48 e 7.49 del capitolo 7.6.2.3 “travi con foratura d’anima” della CNR DT 206 R1/2018.

In pratica si determina la forza di trazione ortogonale quale somma di una componente dovuta alla flessione e di una dovuta al taglio.

Se la verifica è soddisfatta non serve apporre alcun rinforzo, In caso contrario si dispongono delle viti verticali.
Queste vanno ovviamente dimensionate e (soprattutto) correttamente posizionate.

Realizzazione dei fori nelle travi e nei pannelli XLAM

Allo stato dell’arte quasi tutti i fori vengono realizzati con macchine a controllo numerico. L’esecuzione viene quindi effettuata in stabilimento. Può però capitare che si renda necessario operare anche in cantiere, in tal caso la precisione di realizzazione diventa assolutamente necessaria.

Foro di piccolo diametro caricati

Possiamo raggruppare in questo insieme tutti fori che vengono realizzati per l’inserimento dei bulloni o spinotti. Quindi da ø12 a ø30 mm massimo.

In questo caso i fori non vengono realizzati per il passaggio di parti non strutturali ma servono al trasferimento delle sollecitazioni.

La normativa descrive i meccanismi di rottura che devono essere scongiurati (figura 7) e riporta tutta una serie di accorgimenti geometrici (distanza dei fori dai bordi e tra di loro), soddisfatti i quali, queste rotture non si verificano.

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• Fori importanti nelle pareti a telaio tipo platform frame
• Fori per finestre nei pannelli XLAM