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  TitoloSistema di connessione per edifici in X-Lam realmente antisismici
  Sommario
Lo scopo del nuovo elemento di connessione è quello di superare gli inconvenienti dei sistemi di connessione tradizionale («holdown» e «angle-bracket») attualmente utilizzati per assemblare gli edifici di legno a pareti in X-Lam. Un primo svantaggio legato all'uso dei sistemi tradizionali, si riscontra in presenza di sollecitazioni combinate di tipo taglio-trazione essendo questi specificamente ottimizzati per l’uno o l’altro tipo di sollecitazione. Anche qualora i dispositivi tradizionali siano sollecitati propriamente, essi presentano altri di inconvenienti. La deformabilità di questi elementi è localizzata nella chiodatura con il pannello in legno e, di conseguenza, la deformazione ciclica durante l’evento sismico causa un fenomeno di rifollamento del legno con progressiva perdita di efficacia del collegamento. Inoltre, le connessioni tradizionali possono facilmente incorrere in una inaspettata e non voluta rottura di tipo fragile in caso di chiodature eccessiva. Infine, i dispositivi tradizionali sono caratterizzati da ridotte capacità duttili e/o dissipative, demandate unicamente ai chiodi o alle viti. Il nuovo dispositivo brevettato supera tutte questi inconvenienti, essendo nello stesso mondo di semplice realizzazione e quindi di basso costo, di utilizzo universale e facilmente installabile. Esso è efficace sia per sollecitazioni di taglio che di trazione, può essere usato indifferentemente nella connessione di pareti-pareti, pareti-solaio e pareti-fondazioni, garantisce e massimizza la dissipazione energetica e la duttilità dei collegamenti, permettendo la realizzazione di edifici in legno realmente antisismici e riparabili nel post-sisma.
  Stato della tecnica
Le strutture a pareti in X-Lam, si stanno diffondendo in diverse parti del Mondo (Europa, Stati Uniti d’America, Canada, Australia, Nuova Zelanda e Giappone) e anche in Italia dove il mercato delle costruzioni in legno in Italia vale ora oltre 650 milioni di euro ed è in continua espansione. La disponibilità di un prodotto innovativo ad elevate prestazioni quale è l’X-Lam permette di realizzare edifici multipiano sempre più alti a struttura totalmente lignea, con potenzialità di elevate prestazioni anti-sismiche. In questo tipo di edifici le connessioni metalliche tradizionali che sono attualmente utilizzate per gli edifici in X-Lam - ovvero holdowns e angle-brackets che erano state originariamente ideate per gli edifici a telaio leggero in legno non sono capaci di rispondere alle richieste di prestazioni meccaniche di duttilità e dissipazione energetica che sono rivolte alle connessioni tra i pannelli in legno. Sono infatti ben noti agli esperti del settore le frequenti rotture di tipo fragile delle connessioni tradizionali e la loro scarsa capacità di duttilità: d’altra parte nelle costruzioni a telaio leggero a tali connessioni tradizionali non è fatta richiesta di duttilità e dissipazione che sono garantite dalla fitta chiodatura usata per assemblare il telaio. La normativa italiana nel settore delle costruzioni recentemente introdotta (NTC 2018) e quella futura europea in tema di costruzioni sismiche (bozza di EN 1998:1:1) ben palesa tale esigenza, avendo introdotto il principio di gerarchia delle resistenze nella progettazione delle connessioni (ovvero gli elementi duttili devono avere resistenza inferiore a quelli fragili). Le connessioni standard attualmente presenti sul mercato non sono state pensate per rispondere a tale richiesta di norma. Tutto ciò costituisce stimolo allo sviluppo di elementi di connessione altamente prestazionali, con caratteristiche di duttilità, resistenza e affidabilità tali da permettere la realizzazione di edifici multipiano in legno anche in zone ad alto rischio sismico quale l’Italia. A questa esigenza fornisce risposta in maniera ottimale il brevetto qui descritto.
  Invenzione
La presente invenzione riguarda un dispositivo di ancoraggio per pareti in legno, realizzato con una piastra piana in acciaio avente forma geometrica ad “X” con quattro bracci curvati. Dalla sua forma, e dal fatto che è particolarmente indicato per l’uso in edifici a pannelli di X-Lam, deriva la denominazione dell’invenzione «X-bracket». Tale dispositivo può essere utilizzato sia come sistema di ancoraggio alla base delle pareti, che come sistema di connessione tra più pareti e fra pareti e solaio. Grazie alla sua specifica geometria, il dispositivo ideato è ottimizzato per resistere ad azioni miste sia statiche – garantendo rigidezza e resistenza in campo elastico - che sismiche - avendo una elevata capacità di duttilità e dissipazione energetica per azioni di tipo ciclico. Con questo dispositivo si sfruttano al massimo le proprietà dell’acciaio, concentrando la dissipazione energetica nella piastra e progettando i collegamenti con il pannello in modo tale da ridurre o annullare il fenomeno del rifollamento del legno, causa principale della perdita di prestazioni meccaniche delle connessioni tradizionali sul legno per effetto delle azioni cicliche. Il dispositivo opera pertanto come una sorta di «fusibile strutturale» concentrando su di sé tutti i danneggiamenti provocati da un’azione sismica e preservando così l’integrità delle altre parti della costruzione. A seguito di un sisma di eccezionale severità la costruzione potrà pertanto essere facilmente riparata attraverso la semplice sostituzione degli elementi metallici «X-bracket» di connessione. La geometria dell’elemento di connessione è stata ottimizzata non solo per le prestazioni meccaniche ma anche per favorire la rapidità di produzione e l’economicità, potendosi vantaggiosamente produrre molteplici dispositivi mediante taglio al laser o al plasma di un’unica lastra di acciaio dolce, riducendo al minimo le lavorazioni necessarie e gli sfridi grazie all'attento studio di «nesting» che è stato condotto. L’elemento proposto è capace di sopportare sollecitazioni miste di taglio e trazione e pertanto consente di sostituire le connessioni tradizionali in tutte le loro applicazioni e posizioni, ma garantendo con maggiori performances meccaniche a fronte di un costo molto limitato e una ridotta manodopera per l’installazione. L’utilizzo di tale connettore consente di massimizzare le capacità dissipative dell’intero edificio, ovvero di diffondere la dissipazione oltre che al piano terra nell'attacco con la fondazione, anche ai piani superiori e in tutti i giunti verticali tra pannelli. In questo modo tutte le connessioni presenti nell'edificio contribuiscono a dissipare l’energia sismica ed ad innalzare la performance sismica globale dell’edificio.
  TitolaritàUniversità degli Studi di Padova
  Proprietà industrialeDomanda di brevetto n. WO2017017563 (attivo in US, IT)
  E-mail di contattoinfo@unismart.it
  Telefono Contatto3938989858
  Tagsancoraggio pareti, edilizia anti-sismica, edilizia in legno, rifollamento
  Vantaggi
Sistema di produzione rapido ed economico; Facilità di installazione; Efficace per le sollecitazioni di taglio e trazione; Ottimizza la dissipazione energetica e la duttilità dei collegamenti.
  Applicazioni
Connessione di pannelli in legno X-Lam nelle costruzioni antisismiche.
  Stadio di sviluppo
Il dispositivo di connessione è stato attualmente progettato e definito nella forma e nelle dimensioni. Diversi prototipi sono stati già testati presso l’Università di Padova con prove cicliche a trazione e a taglio. Sono stati messi a punto e testati diversi metodi di collegamento della X-bracket ai pannelli in X-Lam, in configurazione a vista che a scomparsa. Sono stati condotti test di trazione e taglio puro su connessioni fra pannelli, sia con installazione a vista che a scomparsa (entro fresature). Sono stati condotti a Padova test di spinta ciclica su pannelli di legno ancorati al piede con il dispositivo X-bracket. Altre prove sono attualmente in corso presso l’Università di Bologna su assemblaggi di pareti più complessi. Sono state condotte analisi numeriche per simulare la risposta sismica di interi edifici in pannelli di X-Lam assemblati con il dispositivo X-bracket. Tutti i risultati ottenuti sono altamente soddisfacenti e pienamente conformi alle aspettative. I risultati ottenuti sono stati esposti in riviste scientifiche specializzate e congressi scientifici di settore. Il prodotto è stato esposto in fiere di settore.
  Immagine n° 1
  Immagine n° 2

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