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001923

Dipl.-Ing. (FH) Bastian Kuhn, M.Sc.

2025-06-04

Verifica di una parete con pannelli in legno con tipo di spessore piastra di travi

In questo articolo viene eseguita la progettazione di una parete a pannelli di legno con il tipo di spessore disco di trave.

Per il pannello di legno presentato nell'articolo Calcolo di una parete a pannelli di legno con tipo di spessore a disco di trave, vengono spiegate le regole di progettazione secondo l'EC 5 [1]. I valori dei materiali e della geometria si basano su questo articolo; non verranno nuovamente calcolati qui.

KB | Calcolo di una parete con spessore tipo diaframma

Per la progettazione dei collegamenti (graffette 1,5 x 50) si effettuano ulteriori impostazioni nel tab "Dischi di travi | Connettori":

Le forze non vengono lisciate
Nessuna riduzione inferiore a 30° ([1] 8.4(5))
Fattore di incremento k_sr=1,2 ([1] 9.2.4.2(5))
Capacità portante della graffatura secondo Johansen ([1] 8.2.2(1))
Verifica dell'instabilità semplificata secondo [1] 9.2.4.2(11)

Parametri di progetto di una lastra di solaio in legno secondo l'Eurocodice 5, Caso KB 001923

Parametri di verifica per tavolato di pareti in XLAM

Il pannello di legno è placcato su un solo lato.

La larghezza delle lastre è prevista con una lunghezza di 1,25 m, tenendo conto dei giunti verticali della placcatura. Questo rappresenta una differenza rispetto alla placcatura continua dell'articolo precedente.

RFEM 6 | Giunti di rivestimento per solai a travi e pareti a telaio in legno

RFEM 6 | Giunti di irrigidimento nel solaio

I giunti della placcatura vengono adattati alle linee mediane delle aste di bordo. Con una lunghezza di 2,56 m risultano quindi due pannelli OSB con una larghezza ciascuno di 1,25 m. A sinistra e a destra della lastra c'è un bordo libero di 3 cm. L'immagine seguente mostra le proporzioni geometriche.

Geometria della parete XLAM nell'articolo tecnico di RFEM 6

Geometria della parete con pannelli in legno in un articolo tecnico su RFEM 6

I carichi verticali vengono inoltrati tramite il modello 3D sulla trave superiore. A causa dell'azione continuativa non risulta la forza normale calcolata manualmente di 6,75 kN/m x 0,625 m = 4,22 kN.

Modello di parete a telaio in legno in RFEM 6 con forze assiali senza effetto continuo e momenti flettenti nelle nervature

Parete in pannelli di legno: distribuzione dei carichi in RFEM 6

Per illustrare, il sistema a travatura continua viene confrontato con un sistema a trave a campata singola del trave superiore. Per la combinazione di carico 2 (1,35*LF1) risulta una forza normale massima di -4,7 kN derivante dal solo carico verticale di 6,75 kN/m. Nell'immagine le forze sono rappresentate una volta tenendo conto dell'azione continuativa e una volta senza. A sinistra forze normali e flessione con azione continuativa, a destra senza. Sul lato sinistro dell'immagine si possono riconoscere i momenti di supporto.

Rispetto all'articolo tecnico precedente, qui è stato definito un ulteriore supporto di linea, che risulta in trazione. La modellazione corrisponde quindi meglio alla realtà.

Insieme alla forza orizzontale, nella combinazione di carico 1 (1,35*LF1+1,5*LF2) risulta una forza di compressione di -14 kN sul montante posteriore.

Simulazione della distribuzione assiale esterna rilevante nelle nervature di una parete in legno in RFEM 6

Forza assiale nelle nervature della parete a telaio di legno in RFEM 6

Le nervature sono considerate bloccate lateralmente contro torsione e instabilità. Viene effettuata una verifica delle instabilità attorno all'asse forte secondo [1] 6.3.2.

Verifica del montante

Verifica di stabilità di un disco della trave della parete a pannello in legno secondo Eurocodice 5, Caso KB 001923

Analisi di stabilità del piano di trave per parete a telaio in legno

Difetti (imperfezioni) e carichi di vento saranno trattati in un articolo successivo sul calcolo spaziale.

Nella verifica della placcatura, devono essere esaminati tre modi di guasto.

Verifica dei collegamenti (taglio connessione)
Capacità portante a taglio della lastra OSB/3
Instabilità della placcatura

Per una presentazione chiara, nelle due equazioni seguenti si riporta il riferimento alla norma DIN 1052 [2]. Queste equazioni si trovano rispettivamente ai numeri 123 e 124.

f_{v, 0, d} = m i n \{\begin{cases} k_{v, 1} \cdot R_{d} / a_{v} \\ \overset{k_{v, 1} \cdot k_{v, 2} \cdot f_{v, d} \cdot t}{k_{v, 1} \cdot k_{v, 2} \cdot f_{v, d} \cdot 35 \cdot t^{2} / a_{r}} \end{cases}

Resistenza a taglio relativa alla lunghezza secondo DIN 1052

f_{v, 90, d} = m i n \{\begin{cases} R_{d} / a_{v} \\ \overset{k_{v, 2} \cdot f_{c, d} \cdot t}{k_{v, 2} \cdot f_{c, d} \cdot 20 \cdot t^{2} / a_{r}} \end{cases}

Resistenza in direzione trasversale per unità di lunghezza secondo DIN 1052

❶ Verifica dei collegamenti

Momento di flessione caratteristico ([1] 8.29)

M_{y, Rk} = 150 \cdot d^{3} = 150 \cdot 1 . 5^{3} = 506.3 Nmm

Momento plastico caratteristico

La resistenza alla trazione viene assunta con f_u,k = 900 N/mm².

Resistenza a schiacciamento del foro della lastra OSB ([1] 8.22)

f_{h, k} = 65 d^{- 0, 7} t^{0, 1} = 65 \cdot 1, 5^{- 0, 7} \cdot 15^{0, 1} = 64, 16 N / m m^{2}

Resistenza locali alla compressione di OSB

Resistenza a schiacciamento del legno ([1] 8.15)

f_{h, k, 2} = 0, 082 \cdot ρ_{k, 2} \cdot {(d)}^{- 0, 3} = 0, 082 \cdot 350 k g / m ³ \cdot {(1, 5 m m)}^{- 0, 3} = 25, 4 N / m m^{2}

Resistenza a rifollamento del legno

Rapporto delle resistenze a schiacciamento del foro ([1] 8.8)

β = \frac{f_{h, k, 2}}{f_{h, k, 1}} = \frac{25, 4}{64, 2} = 0, 4

Rapporto della resistenza a schiacciamento

Capacità portante della graffetta ([1] Equazioni 8.6 (a-f))

Equazioni 8.6 a-f di capacità portante delle staffe (Johansen) secondo l'Eurocodice 5, Caso KB 001923

Equazioni 8.6 a-f di Johansen

La capacità portante delle graffette è rappresentata attraverso il report del programma. Va utilizzato il valore minimo. In questo caso è F_v,RK,min = 270,4 N

Analogamente all'articolo precedente, una graffetta è composta da due steli, per cui il valore può essere moltiplicato per due. Come valore di progetto risulta:

F_{v, R d} = \frac{2 \cdot F_{v, R k}}{γ_{M}} \cdot \sqrt{k_{m o d, 1} \cdot k_{m o d, 2}} = \frac{2 \cdot 270, 4 N}{1, 3} \cdot 1 = 416 N

Resistenza calcolo per Clip

Rapportato alla lunghezza con una distanza tra i collegamenti di 50 mm risulta:

f_{v, R d} = \frac{F_{v, R d}}{s} = \frac{416 N}{50 m m} = 8, 32 k N / m

Capacità portante di connettori rispetto alla lunghezza

Il carico viene determinato dalla forza n e da v_z. Nell'immagine seguente sono rappresentate le forze. La linea mediana 15 del modello riceve le forze principali.

Visualizzazione della forza all'interno del mezzo di collegamento

Forza del connettore

La forza risultante per connettore è:

s_{v, d} = \sqrt{{(s_{v, o, d})}^{2} + {(s_{v, 9 o, d})}^{2}} = \sqrt{{(4, 71)}^{2} + {(3, 27)}^{2}} = 5, 73 k N / m

Connettore di taglio

Dall'immagine si vede chiaramente che a causa della rigidità nella direzione trasversale del collegamento rigido si manifestano localmente picchi di forza di taglio trasversale v_z.

Per aggirare questa problematica, nelle impostazioni del disco di travi viene attivata l'opzione 'Considera rigidità del connettore solo nella direzione longitudinale'.

Considerazione della rigidezza dei connettori solo nella direzione longitudinale, Caso KB 001923

Considerare la rigidità del collegamento solo nella direzione longitudinale

In questo modo si generano solo forze di taglio longitudinale nel connettore, come illustrato nell'immagine seguente.

Visualizzazione della forza nel mezzo di collegamento

Forza di taglio nel mezzo di collegamento

La forza normale nel montante cambia a 14,86 kN. La verifica dell'instabilità deve essere ripetuta. A causa del basso utilizzo, viene omesso.

Simulazione della distribuzione N determinante nelle nervature di una parete in legno in RFEM 6

Forza assiale maggiore nelle nervature di parete a telaio di legno in RFEM 6

Continua ad essere importante la linea interna 15 presso il punto di giunzione delle due placcature. Il calcolo del risultante viene omesso, poiché non ci sono più forze trasversali.

Verifica 1 – Collegamenti

η_{1} = \frac{s_{v, d}}{f_{v, R d}} = \frac{5, 09 k N / m}{8, 32 K N / m} = 0, 61

Verifica VBM del diaframma della trave

Un calcolo manuale comparativo del flusso di taglio fornisce valori simili.

s_{v, 0, d} = \frac{F}{L} = \frac{12 kN}{2.56 m} = 4.69 kN / m

Flusso di taglio

❷ Capacità portante a taglio della lastra secondo [1] 9.21

Placcatura su un solo lato k_da = 0,33 o 1 ([1] Equazione NA.16)
f_v,d = 5,23 N/mm²
t = 15 mm

Se l'opzione selezionata nella verifica 1 'Considera rigidità del connettore solo nella direzione longitudinale' non è selezionata, il valore di k_da = 1,0.

La verifica appare quindi come segue.

η_{2} = \sqrt{{(\frac{s_{v, 0, d}}{k_{d a} \cdot f_{v, d} \cdot t})}^{2} + {(\frac{s_{v, 90, d}}{k_{d a} \cdot f_{c, d} \cdot t})}^{2}} = \sqrt{{(\frac{4, 71 k N / m}{1, 0 \cdot 5, 23 N / m m ² \cdot 15 m m})}^{2} + {(\frac{3, 27 k N / m}{1, 0 \cdot 9, 77 N / m m ² \cdot 15 m m})}^{2}} = 0, 06

Resistenza a taglio della pannellatura

Se si considera solo la rigidità longitudinale, il coefficiente per una placcatura su un solo lato è 0,33 ed è riportato nel seguente.

η_{2} = \sqrt{{(\frac{s_{v, 0, d}}{k_{d a} \cdot f_{v, d} \cdot t})}^{2} + {(\frac{s_{v, 90, d}}{k_{d a} \cdot f_{c, d} \cdot t})}^{2}} = \frac{5, 09 k N / m}{0, 33 \cdot 5, 23 N / m m ² \cdot 15 m m} = 0, 2

Capacità di taglio del rivestimento (solo direzione longitudinale)

Il termine finale dell'equazione diventa nullo, poiché la rigidità della graffatura è prevista solo nella direzione longitudinale.

❸ Instabilità al taglio della lastra secondo [1] 9.2.4.2

b_net = 565 mm (distanza luminosa tra le nervature)
b_net/t = 565 mm / 15 mm = 37,7 inferiore a 100

→ La verifica semplificata dell'instabilità è soddisfatta.

Poiché il valore è superiore a 35, viene effettuata una verifica più dettagliata secondo il NA tedesco.

Resistenza al taglio OSB f_v,k = 6,8 N/mm²
Coefficiente parziale di sicurezza y_M = 1,3
Coefficiente di modifica k_mod = 1,0
Fattore secondo NCI 9.2.4.2 k_da = 0,33 o 1
Distanza tra le nervature a_r = 62,5 cm

Se l'opzione selezionata nella verifica 1 'Considera rigidità del connettore solo nella direzione longitudinale' non è selezionata, il valore di k_da = 1,0.

La verifica appare quindi come segue.

η_{3} = \sqrt{{(\frac{s_{v, 0, d}}{k_{d a} \cdot f_{v, d} \cdot 35 \cdot \frac{t^{2}}{a_{r}}})}^{2} + {(\frac{s_{v, 90, d}}{k_{d a} \cdot f_{c, d} \cdot 20 \cdot \frac{t^{2}}{a_{r}}})}^{2}} = \sqrt{{(\frac{4, 71 k N / m}{1, 0 \cdot 5, 23 N / m m ² \cdot 35 \cdot \frac{{(15 m m)}^{2}}{625 m m}})}^{2} + {(\frac{3, 27 k N / m}{1, 0 \cdot 9, 77 \cdot 20 \cdot \frac{{(15 m m)}^{2}}{625 m m}})}^{2}} = 0, 09

Verifica di instabilità del rivestimento

Se si considera solo la rigidità longitudinale, il coefficiente per una placcatura su un solo lato è 0,33 ed è riportato nel seguente.

η_{3} = \sqrt{{(\frac{s_{v, 0, d}}{k_{d a} \cdot f_{v, d} \cdot 35 \cdot \frac{t^{2}}{a_{r}}})}^{2} + {(\frac{s_{v, 90, d}}{k_{d a} \cdot f_{c, d} \cdot 20 \cdot \frac{t^{2}}{a_{r}}})}^{2}} = \frac{5, 09 k N / m}{0, 33 \cdot 5, 23 N / m m ² \cdot 35 \cdot \frac{{(15 m m)}^{2}}{625 m m}} = 0, 23

Verifica instabilità della skin (solo nella direzione longitudinale)

A causa del modo di considerazione della rigidità solo nella direzione longitudinale, viene omesso anche in questa verifica il termine finale.

Suggerimento

Scarica il file di modello della parete a pannelli di legno con tipo di spessore a disco di trave. Oltre all'esempio spiegato qui, il file contiene anche la struttura per comprendere l'azione continuativa sui montanti.

File del modello

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Verifica di pareti a pannelli in legno

Autore

Il signor Kuhn è responsabile dello sviluppo di prodotti per strutture in legno e fornisce supporto tecnico ai nostri clienti.

Link

KB | Calcolo di una parete con spessore tipo diaframma

Bibliografia

DIN. (2013). Appendice nazionale - Eurocodice 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten - Teil 1-1: Allgemeines - Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau; DIN EN 1995-1-1/NA:2013-08
DIN 1052:2008-12: Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holztragwerken − Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2008

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