La durabilità di sistemi misti in legno lamellare e acciaio.

L’accresciuto interesse per il recupero conservativo degli edifici storici anche dell’edilizia minore pone il problema del consolidamento e della sostituzione degli impalcati lignei che devono soddisfare non solo a requisiti di resistenza meccanica ma anche a quelli di durabilità. I principali vantaggi dell’utilizzo di tali sistemi, sempre più richiesti anche per le nuove costruzioni, trova spunto soprattutto da ragioni estetiche e culturali. Tale argomento risulta quindi di grande interesse in Italia ed in particolare in Sicilia, dove la gran parte dei centri storici necessita di interventi mirati per il recupero e la conservazione e dove l’adozione di una normativa specifica in tal senso contribuirebbe ad un miglioramento della qualità complessiva del patrimonio edilizio. Attualmente la ricerca è rivolta allo studio di sistemi misti legno-acciao-cls che sembrerebbero i più idonei a risolvere i principali problemi riscontrati nell’impiego dei solai in legno e cioè l’eccessiva deformabilità in esercizio e la rumorosità al calpestio. In particolare, il legno lamellare possiede caratteristiche di resistenza meccanica superiori a quelle del legno massiccio da cui proviene ed un minor numero di difetti che lo rendono compatibile con l’uso strutturale. Inoltre, trattandosi di un prodotto industriale è facilmente lavorabile e ben si presta alla realizzazione di sistemi misti. La soluzione dell’irrigidimento con una lastra collaborante in calcestruzzo armato, oltre ad incrementare di un ordine di grandezza la rigidezza e a migliorare il comportamento acustico, offre il vantaggio di una tecnologia più semplice e più adatta all’edilizia minore. Essa consente inoltre di livellare l’impalcato, di creare una barriera al fuoco tra i piani e di costituire i diaframmi che, opportunamente collegati alle murature, conferiscono all’edificio un migliore comportamento antisismico. La struttura mista che si viene a creare (legno - acciaio - calcestruzzo) presenta ovviamente una deformabilità che è funzione della deformabilità delle interfacce (connettore tra legno-acciaio e acciaio-calcestruzzo). Particolare attenzione inoltre va posta alla realizzazione in opera della connessione legno-acciaio, a causa della non omogeneità del legno e del suo grado di umidità, anche in previsione del getto integrativo in calcestruzzo. Il sistema di connessione del solaio misto legno-calcestruzzo è formato da una piastra forata su cui sono stati saldati i connettori legno-calcestruzzo. Il sistema è una combinazione della connessione continua (legno-acciaio), realizzata per mezzo dei connettori saldati ad una piastra forata incollata per tutta la lunghezza della trave. La ricerca si propone in particolare lo studio di tale trave mista legno-acciaio, elemento fondamentale del sistema, realizzato dall’unione di una trave lamellare e di un’anima metallica costituita da una piastra forata incollata alla trave mediante resina epossidica bicomponente.

La ricerca si pone come obiettivo, quello di offrire un contributo allo studio delle potenzialità offerte dai sistemi misti legno-acciaio-cls, anche attraverso la messa a punto di nuovi sistemi. A tale scopo risulta fondamentale la conoscenza delle caratteristiche tecnico-prestazionali, ed il loro comportamento nel tempo. Da qui la necessità di collaborare con le industrie produttrici, per mettere a punto sistemi da testare in riguardo al comportamento nel tempo dei componenti posti in opera nelle differenti condizioni d’uso, la conoscenza dei processi di degrado, la conoscenza della durabilità dei componenti ed ei sistemi edilizi al tempo zero, dopo invecchiamento naturale in esterno e dopo invecchiamento accelerato in laboratorio. In definitiva la ricerca si propone di: - studiare le caratteristiche tecnico prestazionali del sistema misto legno-acciaio; - indagare le modalità di decadimento prestazionale con particolare riferimento ai requisiti di resistenza meccanica e durabilità, quando il sistema viene sottoposto ad invecchiamento. Lo studio potrà risultare di grande interesse per i produttori e per coloro i quali sono interessati ad acquisire informazioni sui prodotti componenti, nonché sul sistema misto e potrà anche avere ricadute a livello normativo. La metodologia prevede la scelta di uno o più sistemi misti per utilizzo strutturale che utilizzano il legno lamellare come componente principale. Lo studio delle diverse componenti, delle caratteristiche prestazionali, delle condizioni di uso e di sollecitazione più ricorrenti e l’individuazione dei degradi più frequenti. La messa a punto di cicli di invecchiamento accelerato in camera climatica al fine di sollecitare i campioni dei prodotti in oggetto e testarne la durabilità. Per la valutazione degli effetti dell’invecchiamento sulla durabilità ci si riferisce alle norme ASTM D-1037-99 “Standard Test Methods for Evaluating Properties of Wood-Base Fiber and Particle Panel Materials”, e alla UNI EN 29142-95 “Adesivi. Guida alla scelta di condizioni normalizzate di laboratorio per le prove di invecchiamento su giunti adesivi”. L’ASTM D-1037 riguarda le prove di caratterizzazione di pannelli a base di trucioli annegati in una matrice di resina mentre l’UNI EN 29142, di carattere generale, prescrive dei cicli di invecchiamento artificiale a cui sottoporre i materiali, e dà delle indicazioni per una valutazione analitica degli effetti dell’invecchiamento artificiale. Le condizioni di invecchiamento sono applicabili ad assemblaggi incollati e possono essere utilizzate per costituire una serie di prove per la valutazione di un adesivo. Le proprietà caratteristiche di resistenza verranno quindi indagare tramite prove meccaniche (push-out) al tempo zero e dopo invecchiamento accelerato per valutare l’andamento delle caratteristiche di resistenza nel tempo. Altra prova significativa per testare il comportamento del sistema nei confronti dell’invecchiamento è la prova di delaminazione secondo la norma UNI EN 391-03 “Legno lamellare incollato – Prova di delaminazione delle superfici di incollaggio”. Tale metodo di prova serve a valutare l’integrità della superficie di incollaggio del legno lamellare incollato sottoposto a sollecitazioni di trazione perpendicolari alle superfici di incollaggio.