Solai collaboranti con connettori a taglio a fissaggio diretto sulle travi in acciaio

All’università, nei corsi di strutture metalliche delle facoltà di ingegneria, si impara a progettare travi composte acciaio-calcestruzzo prevedendo l’utilizzo di pioli a taglio per l’impedimento dello scorrimento tra i due materiali connessi. Nella realtà del cantiere, in particolar modo negli interventi di recupero edilizio, come alternativa alla saldatura è spesso utilizzata un’altra tecnologia di installazione del piolo: quella del fissaggio diretto.

In questo articolo vedremo brevemente:

PARTE I - Come funziona la tecnologia del fissaggio diretto e i connettori a taglio HVB

PARTE II - Come progettare secondo Eurocodice 4 una trave composta acciaio-calcestruzzo con PROFIS Engineering

PARTE I - LA TECNOLOGIA DEL FISSAGGIO DIRETTO E I CONNETTORI A TAGLIO HILTI X-HVB

Questa differente soluzione prevede l’impiego di una inchiodatrice a propulsione per la posa del connettore sulla trave in acciaio, attraverso l’infissione di due chiodi. Grazie all’assenza di saldature, il fissaggio diretto presenta dei benefici durante la fase di installazione:

• la riuscita del fissaggio non è condizionata dal trattamento della superficie della trave (verniciatura, zincatura a caldo) e della lamiera;
• nessuna influenza delle condizioni ambientali (a differenza della saldatura);
• non è richiesta manodopera specializzata;
• maggiore sicurezza dell’attrezzatura (nessuna sorgente elettrica);
• ruggine, sporcizia o polvere presente sulla trave non condizionano l’installazione, rendendo il sistema ideale negli interventi di consolidamento (come nel caso riportato nell’immagine a seguire).

Per semplificare il lavoro delle imprese e dei progettisti, Hilti ha sviluppato un sistema di connettori a taglio innovativo e certificato: il sistema X-HVB. Si tratta di connettori a taglio in acciaio al carbonio, fissati alle travi in acciaio con due chiodi, senza bisogno di saldature o manodopera specializzata. Il sistema X-HVB ha il vantaggio di essere veloce, sicuro, affidabile e adatto sia per nuove costruzioni che per ristrutturazioni. Il sistema X-HVB ha ottenuto il benestare tecnico europeo (ETA) e la marcatura CE, in conformità agli Eurocodici. Questi connettori hanno dimostrato di avere una elevata duttilità, come definita dall’EC4, e permettono quindi il calcolo del solaio in regime plastico.

La connessione tra il piolo e la trave collaborante, realizzata mediante l’infissione di 2 chiodi come nel caso del connettore a taglio X-HVB, è garantita da 4 meccanismi resistenti:

• Serraggio: il meccanismo principale

Utilizzando questa tecnologia, l’elemento per la connessione (il chiodo) penetra l’ala del profilo in acciaio. Non è prevista la realizzazione di un pre-foro prima dell’installazione. Il fusto del chiodo subisce una pressione sulla sua superficie laterale, generata dallo spostamento di materiale occorso per dare spazio al volume del chiodo stesso. Questo confinamento garantisce il perfetto serraggio.

• Fusione: più efficace con punta balistica

Il calore generato dalla penetrazione provoca un effetto di saldatura tra la superficie del chiodo e il materiale base.

• Brasatura

Il chiodo è ricoperto da un importante strato di zinco. Durante la penetrazione lo strato di zinco si salda al materiale base, aumentando la resistenza del fissaggio.

• Attrito

Durante la penetrazione, nelle scanalature lungo il gambo del chiodo si accumulano particelle di acciaio del materiale base, che incrementano l’attrito tra chiodo e l’acciaio della trave collaborante.


PARTE II - PROGETTARE SECONDO EUROCODICE 4 UNA TRAVE COMPOSTA ACCIAIO-CALCESTRUZZO CON PROFIS ENGINEERING

Va ricordato che le connessioni a taglio hanno anche un ruolo importante nel consolidamento sismico degli edifici, soprattutto in quelli in muratura. Questi edifici, infatti, spesso presentano solai a basso spessore e scarsa rigidità, che non sono in grado di assorbire le sollecitazioni orizzontali dovute al sisma e di trasferirle agli elementi verticali. Inoltre, i solai possono essere soggetti a ribaltamento o a distacco dalle pareti, compromettendo la stabilità dell’edificio. Per evitare questi problemi, è necessario intervenire con tecniche di consolidamento che migliorino la resistenza e la rigidezza solai, creando una cerchiatura perimetrale che li colleghi alle pareti e una soletta collaborante che li renda più omogenei e continui.

La progettazione delle connessioni a taglio richiede di considerare diversi aspetti, come ad esempio:

• il tipo di solai, che possono essere pieni o con lamiera grecata
• la posizione delle travi, interne o di bordo
• la sezione delle travi e la classe di resistenza dell’acciaio
• il tipo di connessione, completa o parziale
• il tipo di calcestruzzo, che può essere normale o alleggerito
• il tipo di connettore

Come calcolare solai collaboranti con connettori X-HVB
Per semplificare la progettazione delle connessioni a taglio con il sistema X-HVB, Hilti ha incluso il software “Connettori a taglio” nella suite PROFIS Engineering. Si tratta di un software online, gratuito e facile da usare, che permette di calcolare le sezione miste con connettori a taglio in modo rapido e preciso, seguendo le norme europee (EN 1994-1). Il software consente di inserire i parametri di progetto, definire le combinazioni di carico, scegliere il tipo e il numero di connettori, verificare durante le fasi costruttive e quelle finali, generare il report finale con i disegni e le tabelle riassuntive.

Alcune referenze di Cantiere per ulteriori approfondimenti:

RECUPERO DI UN SOLAIO IN VOLTINI A TORINO
NTERVENTI DI GRIP-ROUND PER L’ADEGUAMENTO SISMICO DELLA SCUOLA VITTORIO VENETO DI SORRENTO
RECUPERO DI UN SOLAIO DEI PRIMI DEL NOVECENTO A MILANO
EX RECLUSORIO FEMMINILE DI PALERMO