Articolo tecnico

Nachweis der Tragfähigkeit im Holzbau

Wie eingangs erwähnt, resultiert in der Regel aus der größten Beanspruchung auch die größte Auslastung der Bauteile. In den meisten europäischen sowie amerikanischen Normen ist die Festigkeit der Hölzer jedoch abhängig von der Lasteinwirkungsdauer und der Holzfeuchte. Daher kann es durchaus vorkommen, dass eine Lastkombination maßgebend wird, die betragsmäßig nicht die größte Beanspruchung liefert. Deswegen muss man darauf achten, die maßgebenden Lastkombinationen zu finden. In Bild 01 wird dies grafisch veranschaulicht.

Figura 01 - Influence of the Load Duration on the Design Value of the Strength

Ed = Bemessungswert der Beanspruchung
Rd = Bemessungswert der Festigkeit
t = Einwirkungsdauer
g = Ständige Last
s = Schneelast
w = Windlast

Fall 1:
Maßgebende Lastkombination = g + s + w 
Begründung: Il caricamento da g + s + w è il più vicino alla curva R d .

Fall 2:
Combinazione di carico governante = g
Ragionare: Il caricamento da g è il più vicino alla curva R d .

Caso 3:
Combinazione di carico governante = g + s
Ragionare: Il caricamento da g + s è il più vicino alla curva R d .

Caso 4:
Combinazione di carico governante = g + s
Ragionare: Il caricamento da g + s supera la curva Kurve R d → E d > R d .

L'influenza della durata del carico è considerata in [1] con il coefficiente di modifica k mod . In [2] , questa situazione è gestita con il fattore C D (ASD) e il fattore λ (LRFD). Lo standard svizzero [3] definisce semplicemente l'influenza della durata del carico sulla forza con il fattore η M ed è quindi identico per tutte le azioni; La Figura 01 non è quindi valida in questo caso.

Progettazione dello stato limite di servizio per strutture in legno

Quando si esegue la progettazione dello stato limite di esercizio, le deflessioni maggiori si verificano se si considerano tutti i rapporti di deflessione delle azioni sfavorevoli. Secondo [1] le seguenti deformazioni devono essere analizzate ad esempio per l'allegato tedesco e austriaco:

  • deformazione iniziale elastica w inst
    composto dalla combinazione caratteristica
  • deformazione finale w pinna
    costituito dalla caratteristica deformazione iniziale e dai rapporti di scorrimento della combinazione quasi permanente
  • deformazione finale w fin, net
    costituito dalla deformazione iniziale quasi permanente e dai rapporti di scorrimento della combinazione quasi permanente. Viene anche calcolato con la deformazione iniziale caratteristica per altri paesi, ma questo è considerato troppo "rigoroso" secondo l'allegato tedesco e austriaco.

In [2] , non è esplicitamente spiegato quali casi di carico devono essere usati per determinare le vombinazioni del carico per la manutenzione. Si riferisce agli standard di ingegneria edilizia generalmente accettati. In questo caso, l'IBC (International Building Code) [4] può essere utilizzato per determinare la combinazione di carico di governo (vedi capitolo 1604.3). Solo la considerazione del creep è spiegata in [2] . A differenza di altri standard europei, l'IBC considera separatamente le azioni relative alle deformazioni. I valori limite derivano solo da carichi imposti, neve o vento per la deformazione e in caso di creep da peso proprio + carico imposto.

Secondo [3] i seguenti stati limite devono essere analizzati tra l'altro:

  • situazione progettuale rara
    costituito dalla caratteristica deformazione iniziale e dai rapporti di scorrimento della combinazione quasi permanente
  • situazione progettuale frequente
    costituito dalla frequente deformazione iniziale e dai rapporti di scorrimento della combinazione quasi permanente
  • situazione di design quasi permanente
    costituito dalla deformazione iniziale quasi permanente e dai rapporti di scorrimento della combinazione quasi permanente

Considerando la Durata del carico, Umidità del legname e Creep in RFEM e RSTAB

Per tenere conto della durata del carico, dell'umidità del legno e del creep, RFEM e RSTAB contengono norme separate per classificare i casi di carico e le loro combinazioni. "Legno" è aggiunto allo standard pertinente.

Figura 02 - Special Settings in Timber Construction in the General Data

Nelle proprietà dello standard pertinente, è possibile impostare impostazioni specifiche standard come la definizione del coefficiente di scorrimento. Vengono quindi eseguite le impostazioni necessarie per creare la combinazione di carico.

Figura 03 - Selecting the Creeping Coefficient

Per considerare l'influenza della durata del carico durante la progettazione, viene definita la durata del carico rilevante durante la creazione del caso di carico.

Figura 04 - Load Duration Assignment for the Load Cases

Viene automaticamente acquisito nei moduli di progettazione (RF- / TIMBER Pro, RF- / TIMBER AWC, RF-LAMINATE e così via) e assegnato alle singole combinazioni di carico.

Figura 05 - Load Duration Assignment for the Individual Load Combinations

Viene quindi garantito che la progettazione dello stato limite ultimo di ciascuna combinazione di carico venga sempre eseguita con la durata di carico più breve dei casi di carico contenuti.

Per lo stato limite di esercizio, i valori limite della situazione progettuale rilevante sono assegnati nei dati generali del modulo aggiuntivo corrispondente. Se le combinazioni di carico vengono generate manualmente, senza utilizzare la combinazione di carico automatico, l'assegnazione deve essere eseguita manualmente.

Figura 06 - Assegnazione della situazione di progetto per lo stato limite di fruibilità

I valori limite possono essere regolati nelle impostazioni dello standard o nelle impostazioni dell'allegato nazionale per la situazione progettuale pertinente.

Figura 07 - Valori limite per l'analisi della deformazione

Bibliografia

[1]   Eurocode 5: Design of timber structures - Part 1-1: General - Common rules and rules for buildings; EN 1995-1-1:2010-12
[2]   National Design Specification (NDS) for Wood Construction 2018 Edition
[3]   SIA 265:2012: Holzbau. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich, 2012.
[4]   2018 International Building Code (IBC)

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