Vorrei sapere che matrice elastica attribuire ad un legno lamellare di prima categoria per un calcolo con elementi shell di una parete in legno lamellare.

12.03.2009 | Nr.: 1587

Risposta

Alcuni programmi per il calcolo di modelli a elementi finiti definiscono con elementi shell gli elementi del modello numerico che simulano elementi piani sottoposti a forze e momenti in tutte le direzioni. In alcuni casi si tralasciano le componenti legate alle forze di taglio, mentre in altri casi ancora possono essere definiti elementi "rigidi" o "non rigidi" alla torsione (drill è spesso l'espressione usata). Ci sono pure pacchetti di software di calcolo che offrono elementi di parete, cioè che possono essere sollecitati solo nel proprio piano e che non possiedono rigidezza a flessione per carichi trasversali

La matrice elastica che definisce il comportamento meccanico degli elementi del modello numerico dipende dagli stessi e non può essere definita in modo generico. Per definire correttamente la matrice occorre tener conto dei fattori seguenti:

- la struttura anisotropa del legno, con due direzioni principali e perpendicolari fra di loro può e deve essere considerata tramite il modulo elastico parallelo, rispettivamente perpendicolare alla fibratura, come indicato nei profili prestazionali; le caratteristiche dei moduli di calcolo chiedono di regola due valori ortogonali per le rigidezze assiali e a flessione, dove la seconda contiene anche un parametro legato allo spessore dell'elemento;

- per il modulo di taglio nel piano dell'elemento, il valore di G da introdurre è quello contenuto nei profili caratteristici, che permette di definire il comportamento elastico a taglio dell'elemento di lamellare nel suo piano - quindi considerando implicitamente la anisotropia;

- per il taglio perpendicolare al piano il modulo G varia in funzione della direzione considerata; nel caso in cui le tensioni di taglio dell'elemento infinitesimale sono parallele (su un lato dell'elemento) e perpendicolari (sull'altro lato) alla direzione della fibratura, vale lo stesso valore del modulo G di cui sopra; nel caso in cui le tensioni di taglio sono perpendicolari alla fibratura su entrambi i lati dell'elemento infinitesimale, allora il modulo G è molto più ridotto: nei prontuari di promolegno è stato definito come taglio trasversale e la sua grandezza numerica corrisponde a circa il 10% del valore di G indicato prima;

- nel caso di elementi inflessi è spesso richiesta la rigidezza alla torsione (drill) dell'elemento; di fatto gli elementi di legno hanno una rigidezza alla torsione molto ridotta, ragione per cui si consiglia, laddove possibile, di definire gli elementi come "non rigidi alla torsione"; qualora ciò non fosse possibile e una rigidezza alla torsione dovesse essere definita, si raccomanda di introdurre il modulo G, ottenendo quindi una rigidezza torsionale molto ridotta rispetto a quella flessionale e rendendo quindi l'elemento, di fatto, non rigido alla torsione.

Sperando che queste indicazioni permettano di procedere, ci preme ricordare che il legno lamellare "di prima categoria" semplicemente non è un materiale definito secondo le normative e le esigenze attuali: occorre che il legno lamellare sia definito sulla base di una classe di resistenza del tipo GLxxy.

Per maggiori chiarimenti sui valori dei parametri meccanici da adottare si veda la news correlata.