Connessioni legno-acciaio con barre incollate: nuovi dati sul comportamento a taglio e verifica con Eurocodice 5
La progettazione di giunti strutturali misti legno-acciaio richiede una conoscenza approfondita del comportamento meccanico sotto carichi laterali. Le connessioni con barre incollate (glued-in rods, GIR) rappresentano una soluzione diffusa nelle strutture composite per l’elevata capacità portante e la possibilità di rimanere nascoste all’interno dell’elemento ligneo. Tuttavia, la risposta a taglio di questi nodi non era ancora adeguatamente documentata, soprattutto in relazione a parametri progettuali come diametro della barra, lunghezza di ancoraggio e orientamento rispetto alle fibre del legno.
Uno studio recente pubblicato su Buildings (Vol. 16, pag. 2765, doi: 10.3390/buildings16142765) fornisce nuovi dati sperimentali utili per i progettisti chiamati a verificare tali connessioni secondo le prescrizioni dell’Eurocodice 5. La ricerca, condotta da Miao Pang, Huan Gu, Jin Chen e Jinlong Pan, ha sottoposto a prove monotone di taglio diverse configurazioni di giunti acciaio-legno con barre incollate, analizzando i meccanismi di collasso e la capacità portante.
Meccanismi di collasso e influenza dei parametri geometrici
I provini hanno mostrato una modalità di rottura combinata: schiacciamento localizzato del legno per compressione e deformazione plastica o tranciatura delle barre d’acciaio. Questo comportamento misto differisce da quanto si osserva in altre tipologie di giunti meccanici e richiede modelli di calcolo in grado di cogliere entrambi i contributi.
Il diametro della barra si conferma il fattore più influente. Aumentare il diametro da 10 mm a 16 mm ha prodotto un incremento significativo della resistenza a taglio. Per barre da 12 mm, la lunghezza di ancoraggio ha un effetto trascurabile una volta superato il valore di circa 10 diametri (120 mm). Oltre tale soglia la capacità portante non migliora in modo apprezzabile, suggerendo che per questi diametri la rottura sia governata dal legno e non dall’aderenza della resina.
L’orientamento della barra rispetto alla fibratura del legno modifica la risposta strutturale. Le connessioni con barre disposte parallelamente alla fibratura hanno mostrato una capacità portante e una deformabilità superiori rispetto a quelle con barre ortogonali. Il dato ha implicazioni dirette sulla disposizione dei giunti in fase di progetto, specialmente in elementi soggetti a carichi laterali significativi.
Confronto con giunti a viti autofilettanti e verifica secondo Eurocodice 5
Lo studio ha incluso anche prove su connessioni realizzate con viti autofilettanti (STS) a scopo comparativo. I giunti GIR hanno evidenziato una maggiore rigidezza iniziale e una diversa evoluzione del danneggiamento, mentre le viti autofilettanti hanno mostrato una maggiore duttilità prima del collasso, aspetto da considerare nella scelta del sistema di connessione in funzione dei requisiti di progetto (capacità di dissipazione, controllabilità della fessurazione).
Per la verifica della capacità a taglio, i ricercatori hanno applicato il metodo di calcolo basato sulla teoria di Johansen ripresa dall’Eurocodice 5. Il confronto con i valori sperimentali ha evidenziato una buona corrispondenza per barre di piccolo diametro (10 mm e 12 mm), mentre per diametri maggiori (14 mm e 16 mm) la previsione normativa risulta cautelativa, sottostimando la resistenza effettiva. Questo scostamento potrebbe essere dovuto al contributo della resina e all’effetto di confinamento del legno, non completamente catturato dal modello semplificato della norma.
Implicazioni per la pratica professionale
I risultati offrono elementi utili per chi progetta o verifica connessioni in strutture miste legno-acciaio. La conferma della dipendenza dal diametro e l’individuazione di una lunghezza di ancoraggio minima (10d) forniscono indicazioni immediate per la fase di dimensionamento. La diversa risposta in funzione dell’orientamento delle fibre induce a prestare attenzione nella disposizione dei giunti, specialmente nelle zone di nodo dove i carichi laterali possono agire in direzione ortogonale alla fibratura.
Il confronto con le viti autofilettanti aiuta il tecnico a scegliere tra le due tecnologie sulla base del comportamento atteso: barre incollate per unione rigida e nascosta, viti per maggiore duttilità e possibilità di smontaggio. Infine, la verifica secondo Eurocodice 5 può essere applicata con buona affidabilità per diametri fino a 12 mm, mentre per sezioni maggiori il margine di sicurezza implicito nella norma consente di mantenere la procedura standard, tenendo conto di una possibile sottostima della capacità effettiva.
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