E' necessario disporre hold down anche quando il momento stabilizzante agente su una parete è superiore a quello sollecitante dovuto al sisma?

ultimo aggiornamento
05.08.2014 (21.05.2014)
Nr.: 15542

Risposta team esperti Ing. Andrea Bernasconi:

La domanda è pertinente e permette di mostrare tutti i limiti della modellazione delle pareti resistenti a forze orizzontali come corpo solido rigido vincolato da una coppia di forze verticali (hold down e pressione di contatto) e dalle forze di taglio distribuite lungo la parete in modo piö o meno omogeneo (staffe a taglio o semplicemente angolari chiodati).

La considerazione della parete quale corpo rigido porta a considerare la coppia di forze di trazione e compressione agenti vicino ai bordi della parete per ottenere l'equilibrio rispetto al momento sollecitante dovuto all'azione delle forze orizzontali e all'eventuale eccentricità  dei carichi verticali agenti sulla parete. Va notato che questa considerazione del solo equilibrio delle forze non considera in alcun modo l'effettiva distribuzione delle sollecitazioni sulla parete. Dalle teorie del calcestruzzo si deriva spesso l'ipotesi secondo cui il braccio di leva delle forze interne corrisponde all'incirca al 90% della lunghezza della parete, o della distanza fra l'ancoraggio a trazione ed il bordo opposto della parete. Tale ipotesi è di fatto priva di ogni fondamento per il caso della parete in legno XLAM; è consigliabile infatti determinare il braccio di leva massimo ammettendo una pressione di contatto massima fra la parete e l'elemento sottostante, determinando quest'ultimo valore come il minimo fra il valore della resistenza a compressione della parete in questione e quello della resistenza a compressione dell'elemento su cui la stessa va ad appoggiarsi (XLAM, altro elemento di legno, o altro ancora). In questo modo si ottiene la forza di trazione necessaria ad evitare il sollevamento dovuto all'azione del momento sollecitante al piede della parete, che è compatibile con la resistenza dei materiali. 

Questa forza di trazione puo essere ridotta tenendo conto del contributo dovuto alla forza peso verticale agente sulla parete; in particolare, nel caso di carico omogeneamente distribuito su tutta la parete si sottrae la metà  della forza peso agente sulla parete. Anche questo approccio rappresenta un'approssimazione piuttosto grossolana ed è ammissibile soltanto qualora la forza peso agente sulla parete è effettivamente e con certezza distribuita in modo omogeneo su tutta la lunghezza della parete.

Nel caso delle situazioni di carico piö estreme (forza sollecitate considerata come azione principale e forza stabilizzante considerata come effetto favorevole) per le quali la forza agente in prossimità  dell'ancoraggio a trazione risultasse essere di compressione, allora l'ancoraggio della parete risulterebbe superfluo, inutile e privo di senso.

In realtà  non si tratta - come suggerito nella domanda - di trascurare gli ancoraggi a trazione, ma semplicemente del fatto che tali ancoraggi non sono necessari, in quanto non si presenta nessuna forza da ancorare. Gli angolari, cioè i collegamenti per la componente orizzontale della forza, non garantiscono nessun collegamento bilatero: è solo la distribuzione delle forze di pressione sulla superficie di contatto alla base della parete ad assicurare l'equilibrio alla rotazione rispetto al momento sollecitante. La forza orizzontale necessita quindi sempre di mezzi di collegamento adeguati, mentre in assenza di una risultate di trazione, il momento stabilizzante è dato dalla distribuzione della compressione alla base della parete.

Come detto sopra, questo modo di definire l'equilibrio della parete - derivato dalle considerazioni di equilibrio di base riferite in parte alle pareti intelaiate e in parte agli elementi di calcestruzzo armato - è tanto semplice quanto grossolano e impreciso. Niente vi si oppone in caso di strutture semplici e modeste. In caso di strutture piö esigenti, o di dimensioni piö importanti, o semplicemente per valutare in modo piö fine ed elegante - ma anche semplicemente piö corretto - lo stato di sforzo, è consigliabile considerare le sollecitazioni lungo tutto lo spigolo inferiore della parete in oggetto. In questo modo è possibile considerare in modo semplice anche l'eventuale non omogenea distribuzione delle forze verticali agenti sulla parete: si tratta di una situazione poco frequente in caso di edifici modesti, ma piuttosto frequente in caso di edifici multipiano con diverse aperture nelle parete, o con piö elementi strutturali secondari, o ancora con solette con orditura diversa in funzione della posizione in pianta.

In questo caso la sollecitazione sulla superficie di contatto alla base dalla parete considerata e dovuta al momento sollecitante puo essere rappresentata come una sollecitazione bi-triangolare - talvolta descritta come "a farfalla" - positiva, cioè a trazione - su metà  parete, negativa - cioè a compressione - sull'altra metà  e con il valore massimo alle estremità  della parete. Sommando questa sollecitazione a quella dovuta alla forza peso verticale si ottiene la sollecitazione complessiva lungo la base della parete. In caso di parete con sollecitazione a trazione, l'impiego di elementi di ancoraggio che ne impedisca il sollevamento anche solo locale s'impone. La distribuzione dei collegamenti di ancoraggio in conformità  alle forze di trazione massime in gioco permette di mantenere un corretto flusso delle forze, contribuendo alla regolarità  strutturale e del flusso di forze e permettendo di fatto di sfruttare al meglio le potenzialità  strutturali dei pannelli XLAM. In caso di strutture importanti e/o complesse, o in zona sismica è non solo consigliabile, ma imperativo procedere in questo modo. Si utilizzeranno in questi casi di preferenza collegamenti che permettono la trasmissione sia delle forze di trazione (verticali) che di quelle di taglio (orizzontali), ottenendo quindi di fatto la continuità  strutturale del pannello XLAM della parete con gli elementi sottostanti. In questo modo si ottiene un flusso di forze ottimale e si evitano anche le sollecitazioni parassite - tanto sconosciute quanto sfavorevoli - dovute alla forza orizzontale agente sugli hold-down e alla forza di trazione sugli angolari e sui rispettivi collegamenti.