Tra le soluzioni per l’adeguamento delle caratteristiche tecniche di solai esistenti ai nuovi standard ed alle variazioni funzionali sono molto diffusi quelli che si ottengono accoppiando la struttura esistente lignea con una soletta più rigida in calcestruzzo. Per garantire la corretta trasmissione degli sforzi, i solai misti legno-calcestruzzo devono essere resi collaboranti mediante opportune connessioni meccaniche.

Il comportamento del solaio dipende dalla geometria e dalle caratteristiche meccaniche dei suoi elementi strutturali, quali legno e cappa collaborante, ma anche dal comportamento della connessione. Nel tempo si sono susseguite diverse tipologie di connessione: in passato, infatti, venivano utilizzate barre di acciaio inserite in appositi fori nell’elemento ligneo e solidarizzate con esso tramite resine epossidiche.

Ad oggi la soluzione tradizionale di connessione mediante barre nervate e resine è superata da appositi connettori con viti in acciaio, che garantiscono la connessione meccanica tra il solaio ligneo e la soletta in calcestruzzo. In questo contesto si inseriscono i connettori Steel Connect W, certificati non solo per sistemi tradizionali legno-c.a. ma anche per applicazioni di sistemi compositi in basso spessore legno-FRC Geolite Magma Xenon & Steel Fiber.

I connettori a taglio Steel Connect W sono progettati per il rinforzo a flessione e irrigidimento di piano di solai in legno con soletta collaborante. Sono caratterizzati da elementi a uno o due fori per l’installazione di viti da legno, secondo le esigenze di cantiere. Infatti, la possibilità di scegliere l’inclinazione a 45 o 90 gradi della vite permette di sfruttare a pieno l’intera lunghezza della trave in legno, soprattutto nelle zone più critiche e vicine ai muri perimetrali. Inoltre, le viti sono marcate CE e sono installabili senza preforo per garantire un montaggio rapido e sicuro.

Per validare l’efficacia e ottenere la certificazione di Steel Connect W è stata svolta una campagna sperimentale presso l’Università di Padova.
L’obiettivo dei test è stato quello di determinare la resistenza a taglio e scorrimento di sistemi legno-c.a. e legno-FRC connessi meccanicamente tramite l’utilizzo di connettori a taglio a singola vite (Steel Connect W) e doppia vite (Steel Connect W 2x), installate senza preforo.
I test sono stati eseguiti su trave, singolo tavolato da 25 mm e doppio tavolato da 25+25 mm; variando diametro (8-10 mm), lunghezza, angolo di installazione delle viti (45-90°) e tipologia di connettore; per un totale di 280 campioni così suddivisi:

• 14 serie (ognuna costituita da 10 campioni) per il sistema legno + soletta da 30 mm FRC
• 14 serie (ognuna costituita da 10 campioni) per il sistema legno + soletta da 50 mm in calcestruzzo armato

Preparazione dei campioni
I provini legno-c.a. sono stati preparati gettando una soletta in cemento armato di spessore 50 mm, realizzata con calcestruzzo C12/15, la cui armatura è stata realizzata con rete elettrosaldata. Tra la soletta in c.a. e la trave in legno è stato posto uno strato di separazione in polipropilene per proteggere le parti in legno dall'umidità del getto e per evitare incollaggi tra parti in calcestruzzo e parti in legno. I connettori a taglio sono stati posizionati sull'asse della trave in legno, disposti in linea e la distanza tra le viti è stata fissata pari a 80 mm. Non sono stati realizzati prefori per l'installazione dei connettori.

Per i campioni legno-FRC, invece, non è stata utilizzata rete elettrosaldata ed è stata realizzata la soletta fibrorinforzata con sistema Geolite FRC-Geolite Magma Xenon & Steel Fiber di spessore pari a 30 mm.

È stato utilizzato legno con classe di resistenza C24h secondo EN14080, la cui umidità è stata misurata sia prima del montaggio del sistema che prima dell'esecuzione delle prove. 

 

Setup di prova

 

Risultati
I grafici sotto riportano, a scopo esemplificativo, la curva Carico-tempo e Carico-Spostamento ottenuta per il connettore a singola vite Ø 8 - lunghezza 120 mm, installato a 45° sia per un campione realizzato con sistema tradizionale legno-c.a. che per un campione realizzato con il sistema legno-FRC:

 

Sistema tradizionale

 

 

Sistema FRC

 

Quindi, per ogni test sono stati registrati il valore di carico massimo stimato Fest, carico massimo effettivo Fmax, scorrimento (ν) a Fmax, modalità di rottura, riferiti a ciascun connettore, resistenza a taglio Fv, moduli di scorrimento Kser e Ku dei connettori ed i risultati hanno confermato l’elevata efficienza del sistema di connessione. I valori di Kser e Ku (rispettivamente per limite di servizio e per stato limite ultimo), ottenuti sperimentalmente per tutte le configurazioni di installazione dei connettori, permettono, in fase di progettazione, di calcolare la rigidezza flessionale efficace necessaria per il calcolo delle frecce derivanti dai momenti flettenti e, quindi, per effettuare le verifiche della deformabilità istantanea e a lungo termine, come richiesto dalle normative di riferimento.

La proposta Kerakoll per il rinforzo dei solai

Steel Connect è la gamma di connettori Kerakoll certificati, installabili anche in combinazione con sistemi a basso spessore Geolite FRC-Geolite Magma Xenon & Steel Fiber:

• Steel Connect Wall, connettore perimetrale per realizzazione di diaframma di piano
• Steel Connect C, connettore verticale per rinforzo a flessione di solai in calcestruzzo armato
• Steel Connect W, connettore verticale per il rinforzo a flessione di solai in legno
   

 

 

Supporto alla progettazione con Genius Lab

Tramite la piattaforma Genius Lab, Kerakoll offre la possibilità di eseguire la progettazione del sistema di rinforzo ottenendo il passo di installazione dei connettori in funzione delle sollecitazioni agenti e la quotazione economica dell’intervento desiderato.

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