Progettazione di pareti con montanti in legno secondo l'Eurocodice 5

La costruzione con struttura leggera in legno è uno dei sistemi strutturali più diffusi per gli edifici residenziali e di bassa altezza. In questo sistema, gli elementi verticali in legno, noti come montanti, trasferiscono i carichi provenienti dai pavimenti e dai tetti alle fondamenta, mentre vengono stabilizzati dagli elementi orizzontali e dal rivestimento strutturale.

SPEC Toolbox mette a disposizione un calcolatore specifico per la progettazione di montanti in legno che consente agli ingegneri di analizzare le prestazioni strutturali dei montanti in legno all'interno di pareti con struttura leggera. Il calcolatore valuta la compressione assiale, gli effetti di flessione, il comportamento al cedimento e le condizioni di stabilità in conformità con le norme europee di progettazione del legno.

Lo strumento supporta i montanti in legno massiccio utilizzati nelle strutture murarie a telaio leggero, consentendo agli ingegneri di definire le proprietà geometriche, la distanza tra gli elementi, le condizioni di carico e i parametri strutturali per verificare il comportamento degli elementi sotto carichi combinati.

Per l'area europea, il calcolatore supporta il seguente standard di progettazione:

• EN 1995-1-1:2004 (Eurocodice 5)

L'Eurocodice 5 definisce le procedure di progettazione per le strutture in legno, compresi gli elementi in compressione, le verifiche di stabilità e le combinazioni di carico per la verifica strutturale.

La capacità strutturale di una parete con telaio leggero dipende principalmente dalla geometria e dalle proprietà dei montanti in legno.

Il calcolatore consente agli ingegneri di definire i seguenti parametri:

• Classe di qualità del legname (ad es. C16, C24)

• Larghezza del perno (b)

• Profondità del perno (d)

• Distanza tra i perni

Questi parametri determinano la resistenza della sezione trasversale e l'esilezza del montante.

La distanza tra i montanti è particolarmente importante perché determina l'area di carico trasferita dai pavimenti e dai tetti ai singoli montanti.

Tipo di parete

L'assemblaggio della parete può essere definito come:

• Parete a sezioni separate
• Parete continua

Una configurazione a parete continua presuppone che i montanti facciano parte di un sistema di pareti continue con ridistribuzione del carico tra gli elementi. Una configurazione discreta considera ogni montante come un elemento strutturale a sé stante.

Requisiti relativi al rivestimento e alle controventature

I materiali di rivestimento, come l'OSB o il compensato, possono influire in modo significativo sulla stabilità e sul comportamento al cedimento dei montanti.

Il calcolatore consente agli ingegneri di definire:

• Se è presente un rivestimento

• Se il rivestimento offre un sostegno laterale

• Se sono stati installati listelli rinforzati

Questi parametri influenzano la lunghezza effettiva di instabilità del montante e la stabilità complessiva del sistema di pareti.

Il calcolatore esegue la verifica strutturale secondo l'Eurocodice 5 (EN 1995-1-1:2004).

Gli ingegneri possono definire parametri aggiuntivi relativi alle norme di progettazione nazionali.

Allegato nazionale

L'Eurocodice 5 consente ai paesi di definire parametri nazionali tramite un allegato nazionale (NDP – Nationally Determined Parameters).

Il calcolatore consente agli ingegneri di:

• attivare l'allegato nazionale

• selezionare il codice NDP specifico per il Paese

Ad esempio:

• Austria – ÖNORM B

Questi parametri consentono di adeguare i coefficienti di sicurezza parziali e altri valori di progetto in conformità alle normative nazionali.

Le prestazioni strutturali di un montante dipendono dai carichi che agiscono sul sistema murario. Il calcolatore consente agli ingegneri di definire le componenti di carico principali secondo le regole di combinazione dei carichi previste dall'Eurocodice.

È possibile applicare i seguenti tipi di carico:

• Carico permanente (gk)
• Carico applicato (qk)
• Carico del vento (wk)
• Carico della neve (s)

Questi carichi vengono combinati utilizzando le combinazioni di carico previste dall'Eurocodice, definite nelle norme EN 1990 e EN 1991.

Selezione delle combinazioni di carico

Gli ingegneri possono scegliere il metodo di combinazione delle sollecitazioni da utilizzare per la verifica strutturale.

I parametri includono:

• Combinazioni di carico

• Codice di carico (EN 1991:2002)

• Classe di conseguenze

• Equazione di progettazione

Queste impostazioni determinano le modalità di ponderazione e combinazione dei carichi ai fini della verifica allo stato limite ultimo.

Condizioni ambientali e di servizio

Il calcolatore include anche parametri che influenzano le prestazioni dei materiali in determinate condizioni ambientali.

Gli ingegneri possono definire:

• Classe di servizio (SC1, SC2, ecc.)

• Categoria di carico da neve

• Categoria di carico applicato

Questi parametri adeguano i coefficienti di sicurezza e le proprietà dei materiali in conformità alle disposizioni dell'Eurocodice.

I carichi verticali che agiscono sulla parete vengono trasferiti ai montanti sotto forma di carichi di compressione assiale.

Il calcolatore consente agli ingegneri di definire i carichi distribuiti trasferiti a ciascun montante dalla struttura sovrastante:

• Carico permanente (gk)

• Carico applicato (qk)

• Carico del vento (wk)

• Carico di neve (s)

Questi carichi rappresentano il carico derivato sopportato dal montante.

Carichi laterali

I carichi del vento che agiscono sulla parete generano una pressione laterale che provoca la flessione dei montanti.

Il calcolatore consente agli ingegneri di definire:

• Carico del vento (Wn-y) che agisce perpendicolarmente alla superficie della parete.

Questo carico laterale genera sollecitazioni di flessione nel montante, che devono essere considerate congiuntamente alla compressione assiale durante la verifica del progetto.

Altri parametri influenzano la verifica della stabilità del montante.

Fattore di sistema – ksys

Il fattore di sistema tiene conto della ripartizione del carico tra più elementi in un sistema strutturale ripetitivo.

Calcolo del cedimento critico

Il calcolatore consente agli ingegneri di stabilire se sia necessario valutare il coefficiente critico di instabilità (kcrit).

Condizione di bordo caricato

La posizione del bordo sotto carico rispetto alla sezione trasversale del montante influisce sulla resistenza alla flessione.

Il calcolatore consente agli ingegneri di selezionare:

• Bordo di compressione

• Centro

• Bordo di tensione

Questi parametri influenzano la valutazione della stabilità torsionale laterale.

Dopo aver definito la geometria, i materiali e le condizioni di carico, il calcolatore esegue una verifica strutturale completa del montante.

Vengono eseguiti automaticamente i seguenti controlli:

Progettazione delle piegature

Verifica che il montante abbia una capacità di flessione sufficiente in presenza di carichi laterali.

Controllo della compressione

Valuta la resistenza alla compressione assiale del montante.

Verifica della forza

Garantisce che le sollecitazioni combinate rimangano entro i limiti di progetto consentiti.

Verifica della deformazione

Verifica la resistenza globale al cedimento del montante sottoposto a compressione assiale.

Stabilità torsionale laterale

Valuta la stabilità del montante contro l'instabilità torsionale laterale, in particolare in presenza di flessione.

Riepilogo dei risultati

I risultati sono presentati in un pannello di controllo sintetico e intuitivo che consente agli ingegneri di valutare rapidamente le prestazioni strutturali.

Ogni controllo di verifica viene visualizzato con un indicatore di superamento/fallimento, tra cui:

• Utilizzo del progetto di piegatura

• Utilizzo della compressione

• Verifica dell'interazione di forza

• Verifica della deformazione

• Stabilità torsionale laterale

Ciò consente agli ingegneri di individuare rapidamente i meccanismi di rottura determinanti e di verificare che il tirante soddisfi tutti i requisiti di progettazione previsti dall'Eurocodice.