Le 5 domande più frequenti che gli ingegneri si pongono al momento di specificare i tagli termici strutturali

La capacità di trasmettere i carichi strutturali garantendo al contempo le prestazioni termiche attraverso l’involucro edilizio ha rappresentato a lungo un difficile compromesso per i progettisti. La bilancia ha spesso penduto a favore della struttura, con l’integrità strutturale che ha prevalso sull’impatto degli elementi strutturali che attraversano l’involucro termico. Tuttavia, con l’aumentare dei requisiti energetici degli edifici di nuova costruzione e di quelli ristrutturati, sono cresciuti anche i requisiti volti a ridurre al minimo il consumo energetico e il rischio di problemi quali i ponti termici.

Ciò ha comportato un aumento dei livelli di isolamento negli elementi piani dell’involucro edilizio, con conseguenti effetti più evidenti e dannosi su quei dettagli “difficili da trattare”, come ad esempio i passaggi strutturali. A ciò si aggiunge la necessità di garantire il rispetto dei parametri critici di temperatura interna per evitare la formazione di muffe antiestetiche o nocive; la mitigazione dei ponti termici nell’involucro edilizio diventa quindi una priorità sempre più urgente tra i problemi da risolvere.

Allo stesso modo, la crescente influenza della progettazione antincendio sulle strutture ha portato anche alla necessità di criteri prestazionali più elevati per i materiali da costruzione incorporati nell’involucro edilizio in relazione al fuoco. Per affrontare questo squilibrio, sono stati sviluppati nuovi materiali da costruzione e metodi per isolare termicamente i collegamenti strutturali, come le travi in acciaio e i collegamenti dei balconi.

Nella guida che segue, affrontiamo le domande più frequenti poste dagli ingegneri strutturali quando specificano i sistemi di isolamento termico strutturale Farrat..

1. Quale materiale Farrat con taglio termico dovrei specificare??

I ponti termici strutturali Farrat si presentano sotto forma di lastre piane di qualsiasi dimensione, garantendo agli architetti una totale libertà progettuale e agli ingegneri strutturali la possibilità di progettare in conformità alle norme vigenti, con una configurazione semplice.

Farrat offre tre materiali con taglio termico strutturale sottoposti a test indipendenti, progettati per garantire un equilibrio tra elevate prestazioni strutturali e bassa conducibilità termica:

1. Farrat TBK (Il modello Yellow è quello più comunemente specificato nelle specifiche tecniche standard, grazie all’elevata resistenza alla compressione (312 MPa fck) e alle migliori prestazioni termiche della gamma (0,187 W/mK)).
2. Farrat TBF (l’argento) è il materiale ideale quando occorre tenere conto delle prestazioni antincendio, ad esempio nei grattacieli, grazie alle sue caratteristiche di elevata resistenza alla compressione (355 MPa fck) e bassa conducibilità termica (0,2 W/mK), supportate da una classificazione di incombustibilità A2, s1,d0.
3. Farrat TBL (Il cemento nero è il materiale più indicato quando i carichi strutturali e i requisiti di prestazione termica sono inferiori e i budget sono limitati, poiché offre caratteristiche prestazionali quali una resistenza alla compressione media (89 MPa fck) e una conducibilità termica media (0,292 W/mK).

2. Come si progettano i collegamenti integrando i tagli termici strutturali Farrat??

Una panoramica degli aspetti da considerare nella progettazione dei collegamenti in acciaio strutturale è contenuta nel Guida tecnica sui sistemi a taglio termico Farrat e il documento di valutazione dello SCI (Steel Construction Institute).

In sintesi:

1. Le piastre di taglio termico strutturale devono essere considerate come un «insieme» ai fini della progettazione dei collegamenti.
2. Tutte le forze di taglio devono essere assorbite dai bulloni di collegamento. A causa dei diversi strati presenti nel collegamento, la lunghezza di presa dei bulloni potrebbe aumentare in modo significativo; potrebbe inoltre essere necessario ridurre la resistenza al taglio prevista dei bulloni nel collegamento.
3. Si rimanda alla norma BS EN 1993-3 1-8: 2005 Eurocodice 3. Progettazione di strutture in acciaio.

Le schermate di esempio qui accanto sono tratte dal Estensione Farrat per Tekla Structures che produce le piastre di collegamento a taglio termico Farrat. Il componente rileva automaticamente le dimensioni e i fori della piastra a cui viene fissato.

3. I profili termici strutturali Farrat sono in grado di sostenere i carichi per cui sto progettando??

Le proprietà fisiche e meccaniche esatte dei tagli termici strutturali Farrat sono riportate nel Guida tecnica sui sistemi a taglio termico Farrat.

Una breve guida:

1. I materiali Farrat TBF e Farrat TBK offrono una resistenza alla compressione paragonabile a quella dell’acciaio.
2. Il Farrat TBL ha una resistenza alla compressione superiore a quella del calcestruzzo.
3. Le piastre di taglio termico strutturali in un giunto devono essere progettate esclusivamente per resistere alle forze di compressione.
4. Occorre inoltre tenere conto dello scorrimento da compressione. I materiali Farrat sono formulati per resistere allo scorrimento a lungo termine, ma questo fattore deve essere preso in considerazione in qualsiasi progetto.
5. Molti materiali che presentano buone proprietà termiche hanno scarsi profili di scorrimento a lungo termine.
6. Si rimanda alla norma BS EN 1993-3 1-8: 2005 Eurocodice 3. Progettazione di strutture in acciaio.

4. Qual è il coefficiente di attrito dei sistemi di taglio termico strutturale Farrat??

Il coefficiente di attrito di una piastra di taglio termico non è una proprietà rilevante ai fini della progettazione strutturale dei collegamenti con bulloni non precaricati.

Sebbene sia possibile ottenere i valori relativi alla resistenza all’attrito dei sistemi di taglio termico strutturale Farrat, tali valori variano a seconda del materiale con cui sono a contatto e devono essere considerati con cautela nella progettazione di collegamenti che prevedono l’uso di bulloni precaricati o TCB..

5. Le piastre con taglio termico strutturale Farrat raggiungono una resistenza al fuoco di 120 minuti??

I collegamenti strutturali in acciaio che richiedono una resistenza al fuoco di 120 minuti devono in genere essere protetti con un sistema di rivestimento intumescente o con un pannello antincendio. In ogni caso, i ponti termici strutturali devono ricevere lo stesso livello di protezione dell’acciaio.

Tuttavia, Barriere termiche strutturali Farrat TBF sono stati sottoposti a prove in condizioni di incendio, in collegamenti strutturali in acciaio, a temperature superiori a 1000 °C per 120 minuti, mantenendo la loro integrità strutturale.

I diversi tipi di edifici e le normative vigenti prevedono requisiti tecnici e normativi diversi in materia di progettazione antincendio, ma se il rischio di incendio è un problema da affrontare, l’uso di ponti termici non combustibili rappresenta un modo per mitigare tale rischio.

In sintesi, nella progettazione di tagli termici strutturali:

• Verificare che il materiale scelto sia stato sottoposto a verifica indipendente per garantire la resistenza alle forze di compressione applicate, con l’applicazione di un adeguato coefficiente di sicurezza per determinare il carico di progetto.
• Verificare che l’eventuale rotazione aggiuntiva dovuta alla compressione della piastra di taglio termico sia accettabile.
• Verificare che la resistenza al taglio dei bulloni sia adeguata, tenendo conto che potrebbe verificarsi una riduzione dovuta all’uso di rondelle e a lunghezze di presa maggiori.

Se si utilizzano bulloni precompressi:

• Verificare la resistenza allo slittamento del collegamento tenendo conto del coefficiente di attrito e del numero di superfici.
• Verificare che la piastra di taglio termico sia in grado di resistere alle forze di compressione locali esercitate intorno ai bulloni.

Per quanto riguarda la resistenza al fuoco:

•  Rivolgetevi a Farrat per conoscere le specifiche corrette dei materiali sottoposti a test completi e certificati.

Per ulteriori informazioni sull’integrazione di soluzioni con taglio termico in collegamenti strutturali in acciaio standard o su misura, visita il nostro Hub per taglio termico strutturale oppure uno dei nostri portali dedicati.

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