I sistemi di costruzione di acciaio, di tipo industriale, di tipo industriale, di tipo industriale, di tipo industriale, di tipo industriale e di tipo industriale, di tipo industriale, di tipo industriale e di tipo industriale, di tipo industriale, di tipo industriale e di tipo industriale.

Il ruolo delle connessioni nei sistemi di legno-acciaio ibridi

Le connessioni nelle strutture ibride sono le interfacce meccaniche in cui i carichi vengono trasferiti tra materiali disparati. A differenza delle strutture omogenee, gli ibridi CLT-steel introducono complessità a causa delle differenze di rigidità, coefficienti di espansione termica, movimento indotto dall'umidità e comportamento dei parassiti.

Proprietà dei materiali che informano la progettazione della connessione

Caratteristiche in legno lamellare

CLT è costituito da strati multipli di laminazioni di legname ortogonale, tipicamente utilizzando abete-pine-fir o altre resine.

  • La bassa rigidità perpendicolare al grano:[ Le connessioni caricate perpendicolari al grano possono subire insufficienza di incorporazione o deformazione eccessiva se non rinforzate.
  • duttilità limitata:[] CLT tende a mostrare un'insufficienza fragile in tensione perpendicolare al grano e nella guaina rotante.
  • Sensibilità della mobilitÃ:[[]] L'aumento e il restringimento possono causare allentamenti o la perdita della forza di bloccaggio nelle connessioni bullonate.
  • Trova prestazioni:[] CLT carboni a un tasso prevedibile; le connessioni devono essere dettagliate per mantenere l'integrità strutturale durante l'esposizione al fuoco, sia incorporando componenti in acciaio all'interno di zone protette o utilizzando rivestimenti intumescenti.

Caratteristiche del componente in acciaio

L'acciaio utilizzato nelle connessioni varia tipicamente da grado 50 (345 MPa resa) a bulloni ad alta resistenza (A325 o A490).

  • Duttilità e resa:[] L'acciaio può fornire la duttilità primaria in un sistema ibrido. Le connessioni devono essere proporzionate in modo che la resa o lo scivolamento avvenga negli elementi in acciaio prima dell'insufficienza dell'incorporazione del legno.
  • Protezione contro la corrosione:[] La galvanizzazione, l'acciaio atmosferico, i sistemi di verniciatura o l'acciaio inossidabile sono comuni. Nelle zone di contatto del legno, l'incorporazione dell'umidità è una preoccupazione; l'acciaio resistente alla corrosione o le membrane isolanti sono utilizzate.
  • L'acciaio può condurre il calore, potenzialmente incidendo sulle prestazioni energetiche e causando la condensazione. Le interruzioni termiche possono essere necessarie quando le connessioni penetrano nella busta dell'edificio.

Tipi di connessione in acciaio Dettagli per CLT

Sono disponibili diversi tipi di connessione, ciascuno adatto a particolari percorsi di carico e vincoli di costruzione.

Collegamenti a bullone

I collegamenti a bullone sono tra i più comuni a causa della loro semplicità, ispezionibilità e regolabilità. Un dettaglio tipico comprende una piastra in acciaio (piastra in acciaio, piastra base, o staffa) montata sulla superficie del CLT o incorporata in un'incasso, con bulloni che passano attraverso la piastra e il pannello CLT. I bulloni sono solitamente dotati di rondelle per distribuire le sollecitazioni dei cuscinetti.

  • Le distanze e la spaziatura delle schiere:[ Le distanze dei bordi perpendicolari-a-grain devono essere generose per evitare la divisione.
  • Grado di arresto e precarico:[[] Le connessioni acritiche possono richiedere bulloni precaricati per evitare il movimento sotto carichi di servizio. Tuttavia, precaricando in CLT può causare il rilassamento del strisciante o dell'incorporazione; quindi, alcuni progetti di connessione permettono di scivolare come un meccanismo duttile.
  • Rinforzo:[] Per migliorare la capacità perpendicolare-a-grain, viti auto-tapping o barre incollate possono essere aggiunti intorno ai fori del bullone.

Connettori per cesoie

I connettori per la trave sono costituiti da un'angolazione di tipo CLT, che si basa su un'angolazione di tipo CLT, e spesso su una trave di acciaio, con collegamenti di tipo CLT, con collegamenti di tipo CLT, o con altri elementi di tipo CLT.

Collegamenti a vite

Le viti auto-tapping sono diventate un'alternativa popolare ai bulloni per il collegamento dell'acciaio al CLT, specialmente per le staffe più piccole o dove è necessario un rapido montaggio. Le viti possono essere inclinate a 45° a 60° per aumentare la resistenza all'estrazione.

  • Non è necessario pre-drilling (se la piastra in acciaio è sottile o ha fori pre-forati).
  • Elevata rigidità grazie al fidanzamento filo-legno.
  • Facilità di installazione con strumenti a batteria.

Per carichi più grandi, possono essere utilizzate viti multiple anelli o griglie. La capacità di progettazione è determinata dal prelievo a vite, dalla guida e dalla piegatura a piastra in acciaio.

Rod incollati

Le barre in acciaio incollate (chiamate anche per chiusure a dowel con adesivi epossidici o poliuretanici) forniscono elevata resistenza e rigidità, soprattutto per le connessioni di tensione perpendicolari a grano. Un foro è perforato nel CLT, riempito con adesivo strutturale e viene inserito un asta filettato. Dopo la polimerizzazione, la barra agisce come ancoraggio. Questo dettaglio è utilizzato per le connessioni a coda o dove l'aspetto visivo (la qualità dell'asta può essere nascosta

Dispositivi di bloccaggio

I collegamenti di bloccaggio agganciano il pannello CLT senza penetrarlo, preservando così l’integrità del legno ed evitando la penetrazione dell’umidità. In genere, un canale d’acciaio o un paio di angoli si estende intorno al bordo del pannello, bloccati da supporti attraverso-bolt. La compressione viene trasferita tramite attrito o cuscinetto. Questi collegamenti sono utili quando si prevede lo smontaggio o dove la perforazione è indesiderabile (ad esempio, nella conservazione storica o nei pannelli sottili).

Considerazioni di progettazione per connessioni Steel-CLT

La progettazione di connessioni per strutture ibride richiede un approccio olistico che integra analisi strutturali, scienza materiale e logistica costruttiva.

Meccanismi di trasferimento del carico

Le connessioni devono resistere alla tensione assiale, alla compressione, alla cesoia, ai momenti di flessione e alla torsione. Ogni tipo di carico richiede una geometria diversa. Ad esempio, una connessione di momento (ad esempio, a un giunto di trave) può richiedere bracci in acciaio, piastre flangate o sezioni di fissaggio integrate.

Movimenti di ammonimento

L’espansione differenziale e la contrazione tra acciaio e CLT possono indurre gli stress. Il coefficiente di espansione termica dell’acciaio è di circa 12 × 10−6 /°C, mentre il CLT è di circa 3–5 × 10−6 /°C. I cambiamenti di temperatura possono creare richieste di spostamento, soprattutto nei collegamenti a lungo raggio. Inoltre, il restringimento dell’umidità del CLT può causare lacune o fori di allentamento.

Dutility e dissipazione energetica

Nelle regioni sismiche, le connessioni devono fornire duttilità e dissipazione dell'energia. La componente in acciaio è l'elemento duttile preferito.

  • Resa in acciaio in flessione o tensione prima dell'insufficienza del legno (disegno di capacità).
  • Utilizzando ammortizzatori o connessioni a bullone a fessura con lavatrici Belleville.
  • Incorporando "fusi" di acciaio sostituibili che possono essere ispezionati e scambiati dopo un terremoto.

I fattori di duttilità (μ) per le connessioni sono spesso inferiori a quelli per i sistemi di tutti i sistemi; sono necessari test e qualifiche accurati. I produttori possono fornire dettagli di connessione prequalificati in base ai test su larga scala.

Resistenza al fuoco

Il fuoco è una considerazione critica per le strutture ibride. L'acciaio perde la forza rapidamente sopra i 400°C, mentre il CLT si raffredda lentamente. Le connessioni devono essere protette per mantenere la potenza necessaria (FRR).

  • Componenti in acciaio incapsulante in cartoncino o vernice intumescente.
  • Piastre di acciaio di rifusione all'interno del CLT in modo che il legname fornisce isolamento.
  • Utilizzando sezioni più grandi per consentire la perdita di sezione trasversale (acciaio sacrificale).

I test antincendio secondo standard come ASTM E119 o EN 1995-1-2 dovrebbero convalidare le prestazioni di connessione, il collegamento dovrebbe impedire la propagazione delle fiamme attraverso le giunture e mantenere la capacità di carico per la durata richiesta.

Protezione della durata e della corrosione

L'acciaio dovrebbe essere zincato a caldo (minimo 85 micron per ASTM A123) o rivestito con un sistema di verniciatura durevole. In aree con elevata umidità o esposizione ai sali (ad esempio, ambienti costieri), acciaio inossidabile (304 o 316) o acciaio atmosferico (Corten) possono essere specificati.

Migliori Pratiche per la Costruzione

L'implementazione del campo deve allinearsi con l'intento di progettazione. Le trappole comuni includono il disallineamento dei fori, il sovratensione causa schiacciamento e la sigillatura impropria.

  • Prefabbricazione:[[] Le piastre di connessione in acciaio devono essere prefabbricate con fori che corrispondono al layout del foro CLT. La perforazione CNC dei pannelli CLT produce alta precisione.
  • Sequenza di installazione:[ Nei sistemi ibridi, il telaio in acciaio spesso va prima, poi i pannelli CLT sono grud in posizione. Le connessioni possono essere bullone temporanee per regolare la vestibilità, poi coppiato a tensione specificata.
  • Controllo qualità:[]] Chiave a coppia per bulloni, driver calibrati per viti e adesivi applicati entro limiti di durata e temperatura del vaso.
  • Gestione della mobilitÃ:[ Durante la costruzione, i pannelli CLT devono essere mantenuti asciutti.
  • Impianto di protezione:[[] I rivestimenti intumescenti devono essere applicati dopo l'assemblaggio e curati secondo le raccomandazioni del produttore. I materiali di incapsulamento devono essere montati a fuoco a penetrazioni.

Standard e codici di progettazione

La progettazione di connessioni in acciaio-CLT è regolata da standard nazionali e internazionali.

  • Eurocodice 5 (EN 1995-1-1)[[] per la progettazione di collegamenti in legno, completato dalla EN 1993 per componenti in acciaio.
  • American National Standards: NDS (National Design Specification for Wood Construction)[] con il Manuale CLT (APA – L'Associazione Legno Ingegneto).
  • CSA O86[] (Standard di canadese per la progettazione ingegneristica in legno).
  • AISC 360]] per i membri dell'acciaio.
  • IBC (Codice Internazionale Edificio)[] riferimenti per strutture ibride.

Per il design sismico, ASCE 7 negli Stati Uniti, o NBCC in Canada, fornire combinazioni di carico e fattori di duttilità.

I documenti relativi alla valutazione tecnica europea (ETA) per i sistemi di connessione proprietari (ad esempio, Rothoblaas, SFS, Simpson Strong-Tie) forniscono capacità di progettazione per prodotti specifici.

Case study: CLT-Steel Hybrid Building a Portland

L'edificio di Albina Yard presenta un telaio in acciaio con pannelli a pavimento e a tetto CLT. Le connessioni all'interfaccia in acciaio trave-to-CLT hanno utilizzato un connettore ad angolo in acciaio con fori a fessura per consentire una relativa tolleranza di costruzione e movimento termico. Il collegamento è stato progettato per trasferire la trafilatura diaframma permettendo al pannello CLT di scivolare durante la polimerizzazione di pavimentazioni in cemento.

Tendenze emergenti e ricerca

La ricerca attuale si concentra sul miglioramento delle prestazioni e dell'efficienza del collegamento:

  • Produttività additiva:[] Nodi in acciaio stampati 3D progettati per integrare senza soluzione di continuità con CLT, riducendo la perforazione in loco.
  • Connessioni di centro di auto:[] Utilizzo di cavi d'acciaio post-tensionati o di leghe di memoria di forma per ripristinare l'allineamento dopo eventi sismici.
  • Connessioni con elementi di fissaggio innovativi:[ Dowel di espansione, combinazioni di viti-bolt e connettori a forma di anello.
  • Integrazione digitale dei due e dei sensori:[ Integrazione dei manometri di estensimetri in connessioni per il monitoraggio della salute strutturale in tempo reale.
  • Ottimizzazione della sostenibilità:[] Usando acciaio riciclato e legname a basso tenore di carbonio, con progetti di connessione che facilitano lo smontaggio e il riutilizzo alla fine della vita.

La ricerca continua perfeziona i metodi di progettazione, riduce i costi e espande l'applicabilità dei ibrido CLT-steel a strutture più alte e complesse.

Conclusioni

I dettagli del collegamento in acciaio sono i fori di legno trasversalmente laminato e le strutture ibride in acciaio. Essi devono bilanciare le prestazioni strutturali, la costruttività, la durata e la sicurezza antincendio, nel rispetto dei comportamenti distinti di entrambi i materiali.

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