Quali sono i metodi per capire quando utilizzare un tipo di connessione anziche un altro? In particolar modo se occorre una cerniera come scelgo quella più adatta al mio caso?

19.08.2010 | Nr.: 3741

Risposta

Per quanto riguarda la scelta del collegamento, essa dovrebbe essere fatta, in primo luogo, in funzione delle caratteristiche statiche e cinematiche per cui esso è stato progettato.
Ad esempio, il collegamento di una trave secondaria con la trave principale, o il collegamento trave-pilastro, oppure un collegamento di base con la fondazione, possono essere realizzati in modo da non impedire (praticamente) la rotazione relativa delle sezioni estreme delle aste afferenti al nodo. Si avranno, in tal caso, unioni flessibili o a cerniera (in senso pratico), comunque unioni non idonee a trasmettere azioni di tipo flessionale (si veda figura 1 a lato).
Per realizzare collegamenti flessibili fra le travi secondarie e la trave principale sono molto usate le cosiddette “unioni a scarpa metallica”, normalmente realizzate tramite lamierino metallico sagomato a freddo (con spessore da 2 mm a 4 mm), dotato di fori per l’inserimento dei chiodi: nel caso di carichi di valore relativamente elevato, possono essere realizzate tramite piastre metalliche saldate dotate di fori per l’inserimento di chiodi, viti, bulloni o spinotti. Tali collegamenti sono in grado di garantire la trasmissione di sforzi sia in direzione verticale, sia in direzione orizzontale.
Per la trasmissione degli sforzi, in questi casi, si sfrutta anche il contatto diretto tra scarpa metallica e l’elemento ligneo secondario, mentre il trasferimento dell’azione tra la scarpa metallica e la trave principale avviene, quasi sempre, per mezzo di chiodi, viti, perni, bulloni (vedi figura 2 a lato).

Nel caso di unioni flessibili trave-pilastro, questi devono trasmettere sforzi in direzione orizzontale e verticale. Risulta molto difficile, almeno se si cerca un ragionevole compromesso tra esigenze teoriche e ragioni economiche, realizzare unioni che lascino le rotazioni relative delle sezioni estreme della trave e del pilastro completamente libere. Tuttavia bisognerà concepire l’unione in modo che tali rotazioni relative possano avvenire senza l’instaurarsi di momenti parassiti, di cui non si tiene conto in fase di progetto, che potrebbero causare il danneggiamento (spesso in forma di fessurazioni) delle estremità del pilastro o della trave.

Per il collegamento a terra di un pilastro, uno dei metodi più semplici per realizzare un collegamento di base schematizzabile come “cerniera” è quello di usare piastre metalliche esterne fissate alla base del pilastro ligneo tramite viti, chiodi, perni o bulloni (figura 3 a lato).
Al fine di permettere la rotazione relativa della sezione di base, le piastre metalliche dovranno essere fissate sulle facce del pilastro situate nel piano complanare al movimento di rotazione della cerniera, e andranno poste il più vicino possibile all’asse geometrico del pilastro, in modo tale da ridurre il più possibile il braccio delle coppie di forze agenti sui connettori. Tuttavia, nel caso in cui sia richiesta, ad esempio, una resistenza al fuoco superiore o se ragioni puramente estetiche sconsigliano l’utilizzo di elementi metallici a vista, è prassi comune realizzare l’unione utilizzando piastre metalliche alloggiate all’interno di apposite fresature nel legno (piastre a scomparsa).

Nel caso di strutture di grandi dimensioni, come possono essere, per esempio, gli archi a tre cerniere, l’importanza delle forze in gioco non consente semplificazioni sulle ipotesi di vincolo a cerniera: si impone, perciò, la realizzazione di vincoli a cerniera “reali”, come quelli illustrati in figura 4 a lato.

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