Con il contributo del ing. Andrea Casellato
IL CALCOLO DEI NODI
Il calcolo dei nodi nelle strutture in legno lamellare rappresenta una delle specificità che rivela la capacità del calcolatore di trovare le situazioni più vantaggiose e funzionali, combinando dimensione estetica e fattibilità pratica in opere sia civili che industriali
L'attività di calcolo e progetto strutturale esecutivo, richiede di intervenire e risolvere vari aspetti fra loro collegati, di ordine ar­chitettonico e statico. La sempre maggiore articolazione e com­plessità dei progetti in cui è coinvolto il legno lamellare, sollecita la stretta collaborazione fra architetti e chi sviluppa il progetto stesso.
Il tema del calcolo dei nodi si colloca in forma de­terminante nelle principali problematiche tecnico-applicative che caratterizzano l'impiego di legno lamellare. Con la consulenza dell'Ing.Casellato, specialista del settore, vediamo di chiarire meglio perchè i nodi sono uno degli aspetti fondamentali del lavoro di calcolo e quali fattori vanno tenuti in considerazione, anche e soprattutto da parte di chi progetta. "È necessario ricordare, prima di tutto, che la teoria del calcolo del legno si avvicina molto a quella dell'acciaio; non ci sono moltissime differenze, ad esclusione della norma in sé, riguardante il calcolo minuto degli elementi d'ancoraggio. Tutto si basa su alcune, essenzia­li regole da adottare, salvo il riuscire a capire il cinematismo dell'insieme. Infatti la peculiarità del calcolatore, la sua professionalità, consiste soprattutto nel comprendere come si comporterà una struttura sotto carico: ecco perchè la parte più importante dell'attività verte nel calcolo dei nodi. Consideriamo che il calcolo dei nodi copre l'80% dell'intero impegno di calcolo in generale, poiché in base alle loro caratteristiche, al punto dove sono posizionati, alle caratteristiche delle sollecitazioni che li investono, si possono avere
migliaia di possibili soluzioni: il professionista del legno conosce le caratteristiche del materiale e le geometrie realizzabili, deve quindi riuscire a rea­lizzare ed ottimizzare le giunzioni fra gli elementi, in modo che possano soddisfare tanto il proget­tista architettonico quanto le aspettative della committenza".
Nel caso di edifici e coperture di grandi dimensio­ni, il calcolatore ha di fronte molteplici possibilità di soluzione
"Non è detto che una struttura grande sia più impegnativa di una piccola: anche le strutture di dimensioni ridotte possono richiedere soluzioni ricercate e innovative. È logico comunque che in edifici di grandi o grandissime dimensioni, le con­nessioni e i nodi presentino problematicità tali da richiedere un approccio specializzato che richiede la conoscenza di tutte le fasi costruttive e la com­petenza specifica di più materiali. In questo senso è bene ricordare che, al contrario dei materiali reciprocamente ancorabili mediante fusione, sia essa plastica (calcestruzzo) che a caldo (acciaio), ove i nodi, nella peggiore delle ipotesi possono
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essere realizzati in opera, nel legno tale approccio è negato. L'inderogabilità della prefabbricazione, obbliga il progettista ad una spesso difficile me­diazione fra necessità architettoniche, statiche e di montaggio. Accade così che, trovandosi di fronte a nodi particolarmente impegnativi, carat­terizzati, come nel caso dei grandi palasport, da rilevanti ingombri e sollecitazioni, si sia costretti a ricorrere ad elementi di ancoraggio in acciaio di notevole dimensione e peso, tali da diventare essi stessi elementi caratterizzanti la struttura. Partico­lare professionalità e competenza è richiesta, in questi casi, al montatore, poiché la loro posa in opera può essere compromessa anche dal solo errato ordine di assemblaggio.
Una delle problematiche più importanti da risolve­re riguarda le tolleranze
"Quando i perni e bulloni di assemblaggio di­ventano di grande dimensione e numero, già la tolleranza di 2 millimetri che normalmente biso­gna dare all'acciaio, diventa insufficiente per il corretto assemblaggio acciaio-legno, perchè ad esempio, diventa difficoltoso l'allineamento degli elementi; in particolare per strutture di grande peso, poiché ovviamente, più gli elementi diven­tano grandi, più le cose, anche le più semplici, si complicano.
Ciò vale anche per i sistemi di controventatura e irrigidimento, solitamente realizzati in acciaio. In realizzazioni geometricamente impegnative o con particolari esigenze architettoniche, la loro complessità realizzativa e di posa può mettere a dura prova la professionalità del progettista e la pazienza del montatore. L'attività di calcolo, come si può intuire, comprende quindi di intervenire e risolvere vari aspetti fra loro collegati. La nostra attività e le esperienze stanno crescendo in paral­lelo al successo di questo materiale in vari settori architettonici.
Ci sono quindi enormi potenzialità per realizzare delle strutture che possano oltrepassare gli usi abituali. I casi significativi sono molti: ad esem­pio nell'ambito industriale e agroalimentare. Fra i progetti che ho condotto e seguito personal­mente, cito con soddisfazione quello per i nuovi stabilimenti alimentari dell'azienda AIA Tre Valli di San Giorgio in Bosco (Padova), recentemente ultimati".
STABILIMENTI ALIMENTARI AIA - TRE VALLI: SCHEDA STRUTTURA IN LEGNO LAMELLARE
Succede spesso di doversi occupare di strutture che, all'apparenza semplici, sono afflitte da vincoli che ne complicano considerevolmente la realizzazione. È questo il caso dell'edificio in oggetto. La struttura è un semplice parallelepipedo a pianta rettangolare. Sei telai diretti lungo il lato corto, formati da pilastri e travi di falda, la dividono in 5 campi regolari. I campi sono completati in falda da arcarecci trasversali e puntoni, in corrispondenza dei quali convergono diagonali di controvento in legno. Due campi equidistanti dai lati sono anche controventati in parete sempre da elementi in legno. Completa la struttura la baraccatura laterale utile al sostegno dei tamponamenti. Si tratta di un am­pliamento di uno stabilimento esistente. A causa di ciò la fondazione adiacente all'esistente non poteva, per interferenze con la precedente, avere caratteristiche tali che le consentissero di assorbire i momenti trasferiti dai pilastri in legno. Di conseguenza l'azione orizzonta­le generata dal vento frontale, doveva essere scaricata tutta su un'unica trave di fondazione. A questo scopo il telaio presenta pilastri con ancoraggi differenziati. Sul lato opposto all'esistente, l'ancoraggio è realizzato per assorbire l'effetto flessionale dell'azione del vento da una prima direzione; mente il lato adiacente all'edificio accoglie solo cerniere. L'azione proveniente da un'altra direzione non poteva essere assorbita dal solo fronte
degli incastri. I semitelai avrebbero dovuto lavorare come un sistema a mensola di 25.00 m, generando un inaccettabile effetto rototorsionale. Per ovviare a ciò si è ricorso a due ordini di diagonali di parete, idealmen­te convergenti verso il centro, che scaricano solo forze concentrate su entrambe le fondazioni. A completare la controventatura e l'irrigidimento, un sistema di diago­nali di falda in legno lamellare, ancorati, per resistere al fuoco, mediante scarpe a scomparsa e perni. Il siste­ma è composto da due ordini di elementi mutuamente contrapposti. La snellezza di questi in caso di incendio si amplificherebbe notevolmente, instabilizzando quelli compressi. In questa configurazione la funzione viene assolta da quelli contrapposti, sollecitati a trazione. Sempre a scomparsa sono anche gli ancoraggi di arca­recci, montanti e traversi di baraccatura e mantovane di finitura.
Struttura principale:
Telai in legno lamellare BS14 e 11 di sez. 12 e 14x65+20x40 i montanti principali. 12 e14x40+20x30 i montanti secondari (bielle), 20x166.6 la trave di falda. Su un lato la trave è sostituita da una banchina su più appoggi di sez. 14x29.7. I pilastri sono ancorati al suolo mediante un'alta scarpa di acciaio vincolata al c.a. con 6 tirafondi M30 ci. 8.8 e al legno con 12 bulloni M24 cali­brati. Le bielle sono ancorate mediante una corta scarpa vincolata al c.a. con 4 tirafondi M30 ci. 8.8 e al legno con 1 bullone M24 calibrato. In entrambi i casi le scarpe, ove necessario, accolgono il diagonale di parete, vincolato mediante 4 perni 020 e 2 bulloni M20 calibrati. Le travi di falda sono alloggiate in selle ricavate nei pilastri, fis­sate mediante barre bifilettate M20.
Struttura secondaria:
Arcarecci in legno lamellare BS11 di sez. da 16x19.7, an­corati alle principali mediante scarpe interne BMF 160, vincolate mediante chiodi 04x60 e perni 012.
Struttura irrigidente e controventante:
Puntoni in legno lamellare BS11 di sez. 16x19.7, anco­rati alle travi principali mediante scarpe speciali interne con 2 barre bifilettate M16 calibrate e 3 perni 012 sul lato puntone. Diagonali in legno lamellare BS11 di sez. 20x19.7, ancorati alle travi principali mediante scarpa interna con 2 bulloni M20 calibrati sia lato trave che diagonale.