Analisi di stabilità di pannelli Xlam e componenti strutturali bidimensionali | Parte 2

Articolo tecnico

L'articolo seguente descrive la verifica con l'uso del metodo della lunghezza di libera inflessione equivalente secondo [1] paragrafo 6.3.2, eseguita su una parete in legno a strati incrociati Xlam suscettibile di instabilità descritta nella Parte 1 di questa serie di articoli. L'analisi di stabilità sarà eseguita come un'analisi tensionale di compressione con una resistenza a compressione ridotta. Per questo, sarà determinato il coefficiente kc che dipende principalmente dalla snellezza del componente e dal tipo di struttura.

Figura 01 - Struttura degli strati con proprietà di resistenza e rigidezza per Stora Enso CLT 100 C5s

Tra gli altri dati, la determinazione della snellezza richiede il momento di inerzia efficace I. Quest'ultimo può essere calcolato dalla rigidezza flessionale (direzione y) della superficie (Figura 3 nella Parte 1). Inoltre, si calcola l'area netta Anet, per la quale si terrà conto delle componenti degli strati longitudinali in direzione y (Figura 2). Poiché si deve determinare il valore percentile minore della tensione critica, per il modulo di elasticità si utilizzerà il valore 5-percentile. Per il legno di conifera, in conformità dell'EN 338, esso è pari ai 2/3 del valore medio del modulo di elastico. Il coefficiente di imperfezione βc tiene conto dell'ampiezza della monta della trave in funzione del materiale. Per aste che ricadono nei limiti di rettilineità, il coefficiente è pari a 0,2 (L/300) per legno massiccio, e 0,1 (L/500) per legno lamellare incollato e LVL (laminated veneer lumber). Ulteriori calcoli applicano il coefficiente di imperfezione di 0.2 per legno a strati incrociati, secondo [2] Appendice K.6.3. Il carico è considerato come "media durata", che risulta in una modifica del coefficiente di correzione kmod di 0,8 per legno a strati incrociati.

Figura 02 - Lunghezza di libera inflessione equivalente secondo EN 1995-1-1, punto 6.3.2

Il coefficiente di instabilità che riduce la resistenza a compressione è 0,37. Come è possibile vedere in figura 2, il valore di progetto risultante è 1,44 > 1,00. Quindi la verifica di stabilità non è soddisfatta.

Per evitare il calcolo manuale, la verifica di stabilità con il metodo dell'asta equivalente può essere eseguita nel modulo aggiuntivo RF-TIMBER Pro. A tal fine, un'asta di tipo "Asta risultante" è assegnata all'asta corrispondente nel modello (Figura 3). Un'asta risultante non ha alcuna rigidezza aggiuntiva e integra le azioni interne della superficie nell'area di integrazione definita. Per poter verificare l'asta in RF-TIMBER Pro, è necessario assegnare all'asta la sezione ed il materiale corrispondenti. In questo caso, le proprietà di rigidezza del pannello Stora Enso CLT 100 C5s deviano dalla normativa. Quindi, è necessario creare un nuovo materiale definito dall'utente e modificare le proprietà di rigidezza. Per rappresentare i momenti di inerzia corretti per la verifica, si crea una sezione trasversale con una larghezza efficace. Questa può essere considerata utilizzando la rigidezza flessionale e l'altezza della sezione trasversale (Figura 3).

Figura 03 - Distribuzione dell'azione assiale della trave risultante e determinazione della larghezza efficace

Per ottenere la stessa rigidezza flessionale per l'asta omogenea, abbiamo bisogno di una sezione trasversale con larghezza di 92,56 mm e altezza di 1000 mm. Quindi, il momento di inerzia corretto è determinato durante l'esecuzione dell'analisi di buckling. Comunque, l'area compressa applicata Anet deve essere ridotta per la verifica, poiché è troppo grande in questo caso. Tale riduzione può essere ottenuta modificando la lunghezza di libera inflessione lef, ad esempio. A tal fine, la lunghezza di libera inflessione lef,z,TIMBERPro è definita in Excel utilizzando la ricerca obiettivo, che risulta dal coefficiente di instabilità efficace kc,z,ef modificato (Figura 4).

Figura 04 - Correzione dell'area della sezione trasversale con le lunghezze di libera inflessione

In questo modo, la lunghezza libera di inflessione modificata considera l'area della sezione trasversale differente dalla sezione trasversale efficace nell'analisi di buckling. La verifica fornisce gli stessi risultati del calcolo manuale (Figura 5).

Figura 05 - Rapporto di progetto in RF-TIMBER Pro

Se, in aggiunta alla forza assiale, sono disponibili anche i momenti flettenti (dovuti al vento, ad esempio), essi possono essere considerati in RF-TIMBER Pro con la stessa procedura, poiché il modulo di resistenza corretto Sz è già considerato per le tensioni flettenti. In caso di flessione biassiale, nelle impostazioni per l'Appendice nazionale è possibile moltiplicare il coefficiente km per il coefficiente bef/bnet per determinare il modulo di resistenza elastico Sy correttamente.

Bibliografia

[1] Eurocodice 5 - Progettazione delle strutture di legno - Parte 1-1: Regole generali - Regole comuni e regole per gli edifici; DIN EN 1995-1-1:2010-12
[2] Eurocodice 5 - Progettazione delle strutture di legno - Parte 1-1: Regole generali - Regole comuni e regole per gli edifici - Specifiche nazionali per l'implementazione di OENORM EN 1995-1-1, Commenti e e supplementi nazionali; ÖNORM B 1995-1-1:2015-06-15

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