In questo secondo articolo vedremo come verificare le strutture in XLam (o CLT – Cross Laminated Timber) in NextFEM Designer, ricavando analiticamente la resistenza dei connettori

Nell’articolo precedente abbiamo visto come costruire il modello ad elementi finiti per l’analisi di strutture in X-Lam, formato da pareti a shell e molle per i connettori quali hold-down e tie-down, angolari e viti.

I risultati dell’analisi del modello utilizzato in precedenza sono consultabili in termini di spostamenti nodali e forze e momenti per unità di lunghezza per le shell.

La verifica delle pareti in X-Lam è immediata con il modulo WoodCheck: selezionando la voce “Tutte le section cut” è possibile eseguire la verifica per le section cut che sono state definite automaticamente per ogni parete dal mesher.

Vediamo ad esempio come le verifiche delle section cut estreme della parete di solaio non siano soddisfatte, in questo caso per taglio dovuto al rotolamento delle fibre per il gruppo di elementi Wall__3 (solaio).

Per i pannelli di solaio è opportuno verificare che le section cut siano posizionate lungo le sezioni maggiormente sollecitate. Nel caso sia necessario cambiarle, possono essere generate delle section cut nella direzione ortogonale, sostituendo quelle di default, dal comando “Crea parete per verifica” con l’opzione “Ruota section cut” all’interno della maschera “Gruppi”.

I risultati delle connessioni consistono invece nelle forze che transitano per le molle inserite, nei gradi di libertà che hanno una rigidezza non nulla. Seguendo l’impostazione suggerita nell’articolo precedente, ritroveremo ad esempio una forza assiale negli hold-down e tagliante per gli angolari.

Come già visto, gli assi locali delle molle coincidono con quelli globali del modello, pertanto troveremo il tiro degli hold-down in corrispondenza di Vz (Z globale), e i tagli nel piano in N e Vy, rispettivamente per le direzioni globali X e Y.

Per gli hold-down ad esempio valori negativi indicano compressione (quindi la molla sta rappresentando il contatto della parete con la fondazione o con il pannello sottostante). Verificheremo quindi i valori a trazione degli hold-down, la cui resistenza viene stimata ancora una volta sulla scorta delle indicazioni dell’Eurocodice 5 come unione legno (il pannello) – acciaio (la piastra forata dell’hold-down).

Si riporta nel seguito un esempio di calcolo della resistenza lato unione legno-acciaio di una vite, secondo la formulazione dell’Eurocodice 5, che riprende quella originariamente proposta da Johansen.

Considerando ad esempio 8 chiodi efficaci, avremo una resistenza per singolo hold-down pari a quasi 5kN.

Possiamo svolgere la verifica selezionando gli hold-down e impostando la verifica come mostrato nell’immagine seguente.

Chiediamo al motore di verifica di calcolare il rapporto Domanda/Capacità (forza Vz = tiro dell’hold-down / resistenza pari a 5kN) e di mostrarlo nella colonna “Hd”. In tal modo le righe con rapporti D/C > 1 sono evidenziate in rosso. Assegniamo convenzionalmente un rapporto D/C = 0.01 agli h-d in compressione.

@Hd

if(Vz<0,0.01,Vz/5)

È possibile ripetere questa procedura per ogni tipo di molla, selezionandole per tipo dalla maschera Visualizza / Seleziona per … / Proprietà o ALT+J (disponibile dalla v. 1.9.1.3).

Conclusioni

Il metodo descritto permette l’analisi e la verifica delle strutture in X-Lam, compresi i connettori. Le capacità di gestione della mesh di NextFEM Designer permettono di operare con facilità nella creazione di pareti e molle. La verifica delle pareti in X-Lam viene condotta attraverso le section cut con le verifiche built-in. Infine, il motore di verifica personalizzabile consente di eseguire i controlli sui connettori sulla scorta delle valutazioni sulla resistenza eseguite secondo Eurocodice 5.

Nelle strutture in X-Lam, il rocking delle pareti è sempre non lineare, perché comporta il contatto monolatero per la parte in compressione. L’approssimazione che l’analisi lineare introduce potrebbe richiedere in taluni casi analisi suppletive, eseguite in particolari condizioni (es. vento in direzione +X) aumentando convenzionalmente le rigidezze degli hold-down in compressione ad un valore molto alto, atto a simulare la rigidezza del contatto monolatero fra parete e superficie sottostante.

Il foglio di calcolo gratuito disponibile in calce all’articolo permette la valutazione della resistenza per unioni chiodate quali quelle di angolari e hold-down. L’analisi e la verifica personalizzata dei connettori sono sempre operazioni gratuite con la versione base di NextFEM Designer.

Scarica le risorse gratuite! I file sono editabili con SMath Studio:

Calcolo della resistenza delle connessioni metalliche per X-Lam

NextFEM Designer supporta inoltre l’interfacciamento nativo con SMath Studio mediante il plugin NextFEM4SMath.