Sfida
La costruzione con pannelli di legno si distingue per un elevato grado di prefabbricazione, tempi di costruzione brevi e un uso delle risorse relativamente ridotto. Tuttavia, la sua applicazione si concentra prevalentemente su edifici con pochi piani. Una sfida per la costruzione in legno multipiano consiste nell'aumentare efficacemente la capacità massima e la rigidezza delle pareti di controvento, senza dover prevedere strati costruttivi o dispositivi di fissaggio aggiuntivi.
Nel progetto di ricerca HELEPOLIS, presso la RWTH Aachen University, è stato quindi esaminato in che misura i rivestimenti di protezione antincendio, comunque necessari nella costruzione in legno multipiano, possano essere utilizzati insieme ai pannelli strutturali per l'irrigidimento orizzontale. A tal fine, è stato necessario rappresentare sperimentalmente, analiticamente e numericamente la complessa interazione tra le nervature in legno, i diversi strati di pannelli, i dispositivi di fissaggio non lineari e gli ancoraggi.
Soluzione
Per le indagini numeriche è stato sviluppato un modello agli elementi finiti in RFEM. Le nervature in legno sono state modellate con elementi dell'asta e gli strati di pannelli e rivestimenti con elementi di superficie. Il comportamento forza-deformazione non lineare dei dispositivi di fissaggio tra i pannelli e il telaio in legno è stato considerato mediante svincoli lineari o molle continue. Come dati di input sono state utilizzate curve forza-deformazione ottenute sperimentalmente da prove sui dispositivi di fissaggio.
RFEM è stato impiegato soprattutto per la semplice definizione di svincoli lineari non lineari e per la generazione automatica della mesh. Ciò ha consentito di esaminare efficientemente diverse stratigrafie di pareti e configurazioni di dispositivi di fissaggio e di confrontare i risultati numerici con prove su unità di connessione, pannelli di parete e strutture complete con pannelli di legno.
Le indagini mostrano che gli strati aggiuntivi di pannelli e i loro dispositivi di fissaggio influenzano in modo significativo la rigidezza e la capacità portante delle parete con pannelli di legno. Questo contributo è rilevante per la sicurezza, in particolare nella verifica sismica, e non deve essere né trascurato genericamente né considerato senza modelli computazionali adeguati. I risultati della ricerca sono stati trasferiti in una guida alla verifica orientata alla pratica con un tool computazionale complementare.
Vantaggi dell'uso del software Dlubal
- Modellazione non lineare efficiente — I vincoli interni della linea e le molle distribuite rappresentano il comportamento dei dispositivi di fissaggio direttamente sulla base di curve sperimentali forza-deformazione
- Studi parametrici flessibili — La generazione automatica della mesh consente l'esame rapido di diverse configurazioni di pareti e disposizioni dei pannelli
- Risultati numerici validati — I risultati di RFEM sono stati confermati sperimentalmente a livello del singolo dispositivo di fissaggio, del pannello della parete e dell'intera struttura portante
- Trasferimento nella pratica — I risultati della modellazione sono confluiti direttamente in una guida alla verifica pubblicata per la pratica della costruzione in legno
- Piattaforma compatibile con API — L'API di Dlubal consente l'integrazione in processi automatizzati di progettazione strutturale — rilevante per futuri strumenti di verifica basati sull'intelligenza artificiale
