Timber Brick Lock - Wood elastic blocks for structural and partition walls in seismic zone   

(Blocchi di legno per muri portanti, di tamponamento e divisori in zona sismica)

Seismic events has shown the technical shortcomings of the infill or partition walls made by brick and cement mortar. More generally, it can be argued that even in the seismic zone, resistance to horizontal actions is required. When these walls are made of fragile materials, in any case they are not able to withstand the horizontal seismic action, several cracks occur. The infill walls has got a very different vibration frequency than that of the frame, that delimits it, whether the frame is in reinforced concrete or steel. Very often the cracks has the San Andreas-shape along walls, even in cases where the supporting structures were able to resist seismic action. From the economic point of view, breakage of the infill or partition walls assumes significant value when compared to the total cost of construction. 

In this regard, an elastic infill wall system has been studied, which, for timber structures, can also assume the structural function. By using modular wooden blocks ("timber brick"), using guide bars anchored to the base, without the use of any glue and without the use of screws or bolts, it is capable to resisting the actions in the plane and out from the plane.  

 
 

Pareti di tamponatura duttili e in grado di sfruttare la caratteristica di elasticità e di legerezza tipica del legno. Queste pareti possono poi essere rivestite esternamente con un cappotto termico, quindi intonacate e internamente possono sostenere tranquillamente gli impianti e le strutture di finitura interna (come ad esempio quelle per il cartongesso). 

 
 

Gli eventi sismici hanno mostrato le carenze tecniche delle tamponature realizzate mediante forati laterizi e malta cementizia. Più in generale si può sostenere che anche alle tamponature, in zona sismica, è richiesta una capacità di resistenza alle azioni orizzontali. Quando queste pareti sono realizzate con materiali fragili e comunque non sono in grado di resistere in maniera elastica alle azioni sismiche, si verificano rotture. I muri di tamponatura hanno infatti una frequenza di vibrazione ben diversa da quella del telaio, sia esso in calcestruzzo armato o in acciaio, che le delimita. Sono frequenti rotture delle pareti di tamponamento a croce di Sant'Andrea, anche nei casi in cui magari le strutture portanti siano state in grado di resistere all'azione sismica. Dal punto di vista economico, la rottura delle pareti di tamponamento assumere una rilevanza significativa se rapportato al costo totale della costruzione.

A tal proposito è stato studiato un sistema di tamponamento elastico che, per strutture interamenti in legno, può assumere anche la funzione portante. Mediante l'utilizzo di blocchi modulari in legno, con l'ausilio di barre guida, opportunamente ancorate alla base, senza l'utilizzo di alcuna colla e senza l'utilizzo di viti o bulloni, è capace di resistere alle azioni nel piano e fuori dal piano.

 

The shape of the "wooden brick" allows easy erection on site without the use of bolts or screws. The blocks are first stacked inside the bars anchored to the base, and then pressed against them. The particular geometry allows precise stacking through vertical holes. Specific cuts at the base and at the top of the "wooden brick" permits structural participation. Once the wooden blocks are pressurized, the structural design tends to the "plate" behavior. Once the desired height is reached, a small perforated steel plate is placed at the top, which compresses the wooden blocks by using nuts appropriately screwed on the bars.

Il mattone in legno ha una forma che consente una facile montatura in cantiere senza l'utilizzo di colle ne di viti o bulloni. Infatti i blocchi vengono prima impilati all'interno di barre ancorate alla base, e poi vengono incastrati a pressione. La particolare geometria consente un impilaggio preciso attraverso le forature verticali. I tagli alla base ed in sommità sono inoltre tali da consentire una partecipazione strutturale. Una volta che i blocchi di legno vengono messi sotto sforzo di compressione, il comportamneto strutturale tende a quello di tipo a "piastra". Una volta raggiunta la quota desiderata, in sommità viene posta una piccola piastra forata la quale va a comprimere i blocchi in legno mediante l'utilizzo di dadi opportunamente avvitati sulle barre.

 
 
 

Una nuova connessione per la realizzazione delle tamponature elastiche è stata concepita. Utilizzando soltanto ammorsamenti a pressione con differenti tipi di legno, senza l'utilizzo di colle e senza l'utilizzo di viti. Il nodo a coda di rondine consente di assorbire parte dell'energia di deformazione indotta dalle azioni sismiche.

A new concept for connection of the elastic wood blocks has been studied. With only pressure joints of different wood types, without the use of glues and without the use of screws. The dovetail node allows to absorb part of the deformation energy induced by seismic actions.