Categoria: legno tecniche costruttive

La tecnica delle costruzioni degli edifici X-Lam e la ricerca sul comportamento statico e sismico condotta soprattutto in Europa negli ultimi anni, consente ad oggi di stabilire delle regole di progettazione sia in campo statico che sismico.

Un edificio X-Lam è sostanzialmente una struttura scatolare in cui le pareti e i solai sono formati da diaframmi costituiti da pannelli di legno massiccio collegati fra loro mediante collegamenti meccanici. La concezione strutturale a scatola è quindi alla base della progettazione strutturale. Nell’ipotesi di comportamento scatolare, quando l’edificio viene investito dall’azione sismica, questa viene trasferita dagli orizzontamenti, considerati rigidi nel loro piano, alle pareti di piano in funzione della loro rigidezza. Le pareti saranno pertanto caricate da azioni orizzontali nel proprio piano e soggette, per effetto di queste ultime, ad azioni di scorrimento e sollevamento per le quali andranno verificati i corrispondenti elementi di collegamento. La deformazione di un sistema parete realizzato con pannello di legno a strati incrociati fissato con unioni meccaniche è causata principalmente dalla deformazione delle unioni meccaniche che in genere può essere nell’ordine del centimetro, mentre la deformazione a taglio del pannello resta sotto il millimetro, quindi ai fini pratici si può schematizzare il pannello infinitamente rigido nel proprio piano collegato con unioni meccaniche deformabili. Si può considerare la rigidezza di ciascuna parete proporzionale alla lunghezza della parete stessa se le connessioni, sia quelle verticali fra i singoli pannelli che compongono la parete che quelle fra pareti e solai, sono uniformemente distribuite lungo tutte le pareti a ciascun piano.

Le sollecitazioni sismiche agenti sui vari elementi strutturali possono essere calcolate per edifici rispondenti ai criteri di regolarità strutturale in pianta ed elevazione enunciati dalle Norme Tecniche per le Costruzioni, secondo un’analisi statica lineare considerando l’azione sismica agente nelle due direzioni principali ortogonali e assumendo il primo modo di vibrare dell’edificio come una distribuzione di spostamenti che aumentano in maniera lineare al crescere dell’altezza dell’edificio. Allo scopo di garantire il comportamento scatolare dell’intero organismo strutturale è necessario che non intervengano prima cedimenti per perdita di geometria locale o globale, cioè la scatola strutturale non si apra ma resti connessa.

Perciò alcune connessioni fra i diversi elementi strutturali devono essere dotate di adeguate riserve di sovraresistenza in maniera tale da rimanere sempre in campo elastico evitando eccessive deformazioni, in modo da consentire, in accordo col criterio della gerarchia delle resistenze, agli elementi e alle connessioni a comportamento duttile di dissipare l’energia trasferita dal sisma. Queste sono:

• la connessione fra i pannelli del solaio in modo da assicurare la pressoché totale assenza di scorrimento relativo e garantire l’ipotesi di diaframma rigido;
• la connessione fra solaio e sottostante parete in modo che ad ogni piano ci sia un diaframma rigido al quale le pareti risultano rigidamente connesse e che quindi faccia da cintura al piano;
• la connessione verticale fra pareti che si intersecano fra loro, in particolare agli spigoli dell’edificio, in maniera che la stabilità delle pareti e dell’intera scatola strutturale risulti sempre garantita.

Gli elementi che invece sono devoluti alla dissipazione di energia attraverso un comportamento duttile e che pertanto vanno progettati, garantendo sufficienti riserve di resistenza, per le relative azioni di progetto sono:

• le connessioni verticali fra pannelli-parete;
• le connessioni a taglio alla base delle pareti (se opportunamente realizzati);
• le connessioni a sollevamento (hold-down) all’inizio ed alla fine di ciascuna parete ed in corrispondenza delle aperture.

In accordo con il criterio della gerarchia delle resistenze è necessario che questi elementi siano progettati per resistere alle azioni sismiche di competenza, senza effettuare sovradimensionamenti. È quindi importante che la resistenza alle azioni orizzontali sia maggiore ai piani bassi e diminuisca ai piani alti proporzionalmente alla variazione in altezza al taglio di piano. In altre parole bisogna progettare in modo che, in linea teorica, a tutti i piani le unioni meccaniche si plasticizzino contemporaneamente.

Questi aspetto è importante sia al fine di garantire il necessario livello di duttilità e di dissipazione all’intero organismo strutturale, sia al fine di evitare sovradimensionamento di queste connessioni rispetto a quelle devolute al mantenimento del comportamento scatolare e che per questo motivo devono garantire una maggiore resistenza

LA PAGELLA

1) PREFABBRICAZIONE: X-LAM 9 – TELAIO 10
Si può contattare la ditta produttrice con il progetto già bello che pronto oppure affidarvisi in tutte le fasi della realizzazione, ma il risultato non cambia: arrivano in cantiere le pareti già pretagliate con i fori per porte e finestre, nel caso dell’X-Lam, oppure già preassemblate nel caso del telaio. Questo permette di risparmiare un sacco di tempo, e in poche ore la struttura portante è pronta!

2) COSTO: X-LAM 7 – TELAIO 9
Tempo risparmiato = denaro guadagnato. Anni che furono, il maggior costo di un cantiere era il materiale mentre ora è la manodopera. Chiaro che costruendo in legno si spende sì qualcosa in più per il materiale, ma lo si risparmia in tempi di posa e in attese: montare le pareti è facile e veloce, non ci sono malte o cementi che devono asciugarsi o indurirsi prima togliere i puntelli dai solai e scasserare tutto. Un risparmio non indifferente!
Se in Italia non è ancora un sistema economico come altrove, è dovuto anche alla scarsa concorrenza. Possono essere comunque convenienti le offerte “chiavi in mano” che vengono proposte di solito, ovvero senza spese impreviste (che vi assicuro sono molto spiacevoli…e frequenti!).

3) LEGGEREZZA: X-LAM 8,5 – TELAIO 10
In entrambi i casi (ancor di più con il telaio) avrete un edificio leggero. Questo non significa che sarà meno resistente, e nemmeno che vi volerà via in caso di tromba d’aria (e poi in fondo non siamo nella Tornado Valley). Pensate che alla fine il calcestruzzo deve essere così pesante e robusto per…portare se stesso, specialmente in caso di sisma! Di nuovo banalizzando, mi rifaccio al secondo principio della dinamica: maggiore è la massa, a parità di accelerazione (sismica), maggiore è la forza cui la struttura sarà sottoposta. Se il legno pesa circa un quarto del calcestruzzo a parità di volume (500-700 kg/m³ contro 2500 kg/m³ ), è facile fare i conti: una solaio tradizionale può pesare come tutto un piano realizzato in legno, ottimo quindi per le sopraelevazioni senza andare a toccare le fondazioni!

4) ANTISISMICITA’: X-LAM 10 – TELAIO 10
L’X-Lam si può definire come la miglior soluzione antisismica per edifici da 3-7 piani. Ha un comportamento scatolare, dunque potenzialmente resistente e “rigido” in tutte le direzioni, riuscendo a dissipare parte dell’energia del sisma attraverso la duttilità dei giunti in acciaio. Tuttavia anche il sistema a telaio è ottimo, per via della leggerezza: non è un mistero che dopo il terremoto in Emilia un edificio a telaio di recente costruzione non ha riportato neanche una crepa nell’intonaco, quando tutto intorno a sé c’era la devastazione.

5) ISOLAMENTO INVERNALE: X-LAM 8,5 – TELAIO 10
Un piccolo vantaggio per la parete a telaio, ma in ogni caso entrambe le soluzioni permettono, se adeguatamente coibentate, di raggiungere gli stessi standard.
L’indicatore per eccellenza (ma non l’unico) è la cosiddetta “trasmittanza“: più bassa è meglio è. Indicativamente 0,1 W/m²k è il massimo verosimilmente ottenibile mentre un valore di 0,4 è ancora discreto. Una classica muratura degli anni ’80 si aggira attorno all’1. Sotto questo fronte le due soluzioni più o meno si equivalgono, ma l’X-Lam necessita di maggiore coibentazione.

6) “ISOLAMENTO” ESTIVO: X-LAM 8 – TELAIO 7
Ecco il primo svantaggio del telaio. La poca massa, che ci faceva comodo ai punti 3 e 4), ora diventa un contro. D’estate infatti, nelle zone in cui il sole batte con violenza e le pareti possono superare tranquillamente i 50° (alcuni tetti arrivano a 70°) è importante che questo calore possa essere accumulato dalla parete stessa, e ceduto lentamente durante le ore notturne (e ovviamente asportato da una minima ventilazione). In poche parole la massa “attutisce il colpo”: pensate a delle pareti in lamiera e a delle spesse pareti in sasso, e capirete subito la differenza. In gergo questa proprietà viene detta “sfasamento dell’onda termica“, si misura in ore (almeno 10-12, oltre le 16 è inutile) e non ha nulla a che fare con l’isolamento invernale. La parete X-lam certamente ha prestazioni migliori, ma un telaio adeguatamente coibentato con rasante termico riflettente può avvicinarsi sensibilmente alle prestazioni dell’X-lam.

7) ERMETICITA’: X-LAM 9 – TELAIO 8
Altro punto a sfavore del telaio (?) : nel caso dell’X-Lam potrebbe essere sufficiente nastrare le giunzioni, mentre nel caso del telaio serve il cosiddetto strato di tenuta all’aria, in poche parole una guaina che impacchetta tutto l’edificio. Due scuole di pensiero che si scontrano: da una parte c’è chi sostiene che l’ermeticità è assolutamente da ricercare nei nostri edifici, per poi raccomandare l’utilizzo della VMC (Ventilazione Meccanica Centralizzata), dall’altra parte si propende per le pareti traspiranti. L’utilizzo di un telo impermeabile all’acqua e comunque traspirante assicura una giusta ermeticità impedendo la formazione di condense interstiziali (sistema adottato da molti costruttori di case a telaio).

PUNTEGGIO FINALE: X-LAM 60 – TELAIO 64
Partendo dall’assunto che “Nel ciclo vitale di un edificio ben il 90% del costo riguarda i consumi energetici, solo l’8% riguarda la fase di costruzione e il 2% la demolizione (fonte: NPPCenter del Michigan)” dovreste chiedervi se spendete di più per il riscaldamento nel periodo invernale, oppure per la climatizzazione estiva.

Nel primo caso è più conveniente il sistema a telaio, nel secondo dovreste preferire il sistema X-Lam.

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Allora: meglio il telaio o l’X-lam? 

Né l’uno né l’altro, o meglio: l’uno e l’altro. Ma la giusta risposta è “dipende”. Ecco da cosa: 

• dalle esigenze della committenza; 
• dal tipo edilizio da realizzare; 
• dalla fascia climatica dove si deve realizzare l’immobile

Questi tre aspetti sono sicuramente determinanti per la scelta del sistema costruttivo per la nuova casa in bioedilizia. 

Il sistema X-LAM è più adatto per edifici multi-piano, mentre per ville unifamiliari sino a tre piani è sicuramente più indicato il sistema a telaio. 

L’edifico è più alto di 3 piani e presenta degli sbalzi o dei solai aperti molto ampi? ….in questo caso è preferibile stare su X-LAM 

La fascia climatica dove si deve realizzare l’oggetto edilizio è importante, in quanto, nelle zone calde, dove è importante il raffrescamento estivo dell’alloggio, probabilmente il sistema X-LAM potrebbe permettere di raggiungere gli standard con spessori minori di isolante, viste le migliori prestazioni di sfasamento rispetto al telaio, ma le nanotecnologie (rasante termico riflettente) vengono in aiuto al telaio e, grazie all’elevata riflettanza termica, annullano il gap rispetto ai pannelli x-lam; mentre in zone montane e collinari, dove è importante la difesa dal freddo, un sistema a telaio dà sicuramente garanzie maggiori per il raggiungimento di un microclima ottimale. 

Chiariti gli aspetti dei punti precedenti , se da parte vostra non esistono delle preferenze dal punto di vista del sistema costruttivo e volete ottimizzare il rapporto qualità/prezzo è preferibile utilizzare un sistema a telaio. 

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Durante il percorso di costruzione di qualsiasi casa in legno ad un certo punto si pone il quesito: quale sistema costruttivo vogliamo scegliere?
Premetto che il mercato si divide tra sistema costruttivo a telaio (timber frame, o framing) e sistema costruttivo a pannello (X-LAM), queste due famiglie coprono abbondantemente il 90 % di quanto ad oggi viene costruito. Non parleremo in questa valutazione dei sistemi costruttivi che hanno una percentuale ridotta, come il blockhaus , a cavicchi in legno, con mattoni di legno o con balle di paglia.
Questo non per escludere a priori tali modi di costruire , ci sono delle peculiarità costruttive che vanno rispettate ma il problema è che normalmente ci si deve sempre confrontare con costi superiori che il mercato di oggi normalmente non accetta, nonché con compromessi tecnici.

Negli ultimi anni, e specificatamente in Italia, solo i primi due sistemi hanno ricevuto un forte impulso tecnologico costruttivo per la flessibilità di applicazione e per la costante evoluzione dei codici di calcolo e delle normative, nonché per le possibilità offerte dal controllo numerico della produzione e della prefabbricazione in stabilimento.

Il telaio è composto da una struttura portante di montanti e traversi preferibilmente in abete lamellare sia per le pareti che per i solai. Le misure ed il loro passo possono cambiare a seconda delle esigenze strutturali dell’edificio. La controventatura “rigidità diagonale” di tali elementi viene garantita da due pannelli, uno interno ed uno esterno alla struttura stessa.

La qualità di tali pannelli, assieme alla qualità dei montanti e traversi, costituiscono elementi fondamentali nei confronti di vari aspetti: statica/ antisismica, acustica, resistenza al fuoco, resistenza all’acqua, sfasamento termico. All’interno del telaio viene inserito del materiale isolante. 
All’esterno della struttura viene applicato il cappotto, e verso il lato interno è consigliabile avere un’ intercapedine dove vengono posizionati impianto elettrico e idraulico.

Il telaio si presta molto bene ad una prefabbricazione molto “spinta”, in pratica le pareti arrivano con i serramenti montati, la parte impianti già predisposta, il cappotto montato con la prima rasatura. Questo processo garantisce normalmente qualità costruttiva elevata, tempi brevi e il minor costo.

Il sistema a pannello o X-LAM, invece, è realizzato utilizzando una struttura a strati incrociati incollati tra di loro. Andando a semplificare, per quanto concerne la metodologia del cappotto e della parte interna, si rimanda a quanto precedentemente scritto per il sistema a telaio, ma diviene indispensabile coibentare anche la parte interna delle pareti, pena una ridotta prestazione termica. Tale prodotto nella cantieristica si avvicina al sistema tradizionale di costruzione e comporta un tempo e un controllo di cantiere molto accurati.

Per quanto concerne la flessibilità architettonica di un sistema rispetto all’altro, va evidenziato che un edificio a pannelli portanti richiede meno impegno di progettazione e prefabbricazione in stabilimento rispetto ad un timber frame, ma sconta una certa rigidità di fruizione quando si tratta di operare modifiche in cantiere o movimentazioni in siti di accessibilità ridotta. 
Il comportamento sismo-resistente di entrambi è eccellente, grazie alla leggerezza del materiale, se comparato a muratura o cemento armato, sempre che venga posta attenzione alla progettazione della geometria complessiva ed alle connessioni. 
Difatti il legno, come materiale ad uso strutturale, è caratterizzato da alti rapporti tra resistenza e massa volumica, è soggetto a ridotte accelerazioni sismiche e contemporaneamente gode di una buona duttilità di sistema che garantisce la possibilità di dissipazione energetica delle azioni cicliche dovute all’evento sismico.

Sono difatti le molteplici e diffuse connessioni metalliche (viti, piatti, angolari) che garantiscono la plasticizzazione del sistema, che è in effetti costituito da singoli elementi di una materia, il legno, che è elastica. 
Il grado di duttilità dell’edificio (altrimenti detto fattore di struttura q) risulta peraltro maggiore negli edifici a telaio rispetto alle costruzioni a pannelli: infatti, dal punto di vista dissipativo, un numero elevato di collegamenti garantisce maggiore duttilità; i pannelli a telaio sono connessi da innumerevoli connessioni diffuse (chiodi o viti) tra montanti del telaio e lastre di rivestimento e sicuramente in numero molto maggiore delle connessioni reciproche tra pannelli X-lam. 
Le norme europee ed italiane premiano in questo caso la struttura a telaio con una capacità dissipativa almeno doppia di quella a pannelli portanti. 
 

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Prima di analizzare il comportamento sismico di questa tipologia di edifici occorre esaminare in dettaglio il processo costruttivo e le modalità di collegamento fra i vari componenti strutturali. Le strutture di fondazione vengono realizzate o con una platea o con travi rovesce in c.a. Se viene utilizzata una platea di fondazione è comunque buona norma realizzare sopra di essa un cordolo in c.a. oppure in legno di specie durabile, di altezza massima pari a 100-120 mm, per evitare il contatto diretto delle pareti di legno con la platea stessa. Il cordolo può essere evitato se le strutture di fondazione fuoriescono dal livello del terreno. In tutti i casi tra la struttura di legno e la fondazione va interposto uno strato di guaina bituminosa per evitare le trappole di umidità.

Il collegamento del piano terra alle fondazioni deve svolgere una duplice funzione: impedire che per effetto delle azioni orizzontali (vento o sisma), agenti nel piano stesso della parete e in generale su tutto l’edificio si possa verificare sia il ribaltamento che lo scorrimento rispetto alle fondazioni. Il ribaltamento viene solitamente contrastato con delle piastre angolari allungate, dette comunemente hold-down.

 

Gli hold-down vengono collegati alle pareti con chiodi o viti alle fondazioni in calcestruzzo con barre filettate in acciaio inserite in fori sigillati con malta cementizia o epossidica. Devono essere posizionati in corrispondenza dei limiti estremi delle pareti e in prossimità delle aperture. I chiodi (meglio se ad aderenza migliorata) e le viti di collegamento alla parete hanno diametri variabili di 3 ai 6 mm e le barre filettate dai 12 ai 18 mm a seconda del tipo di holddown e dei carichi in gioco.

Lo scorrimento invece può essere contrastato in vari modi, a seconda del metodo di collegamento delle pareti alle fondazioni. Nel caso di presenza di cordolo in legno, deve essere previsto un doppio collegamento del cordolo di legno alle fondazioni, realizzato sempre con barre filettate, e della parete al cordolo in legno, garantito con viti autoforanti inserite inclinate sui due lati della parete.

Nel caso invece di parete collegata direttamente al cordolo di fondazione solitamente si prevedono delle staffe angolari di acciaio collegate con chiodi o viti alle pareti e sempre con tirafondi in acciaio alle fondazioni. Per quanto riguarda le pareti, se per esigenze di trasporto e facilità di maneggevolezza e montaggio, vengono suddivise in pannelli di larghezze variabili, sono collegate tra loro con la realizzazione di giunti verticali. Questi vengono solitamente eseguiti con l’interposizione di una striscia di pannello multistrato a base di legno inserita in apposite fresature internamente alla parete o su una sua faccia. Talvolta viene anche realizzato un giunto a mezzo legno a tutta altezza.

Il collegamento avviene sempre mediante l’inserimento di viti auto-foranti o chiodi di diametro variabile in funzione dei carichi. La sperimentazione scientifica finora effettuata ha dimostrato che edifici realizzati con pareti composte da più pannelli di larghezza massima fino a 3 m e collegati verticalmente con giunti meccanici, se progettati nel pieno rispetto del criterio della gerarchia delle resistenze, dimostrano un livello di duttilità maggiore rispetto a edifici formati da pareti intere e quindi una maggiore capacità dissipativa dell’energia trasferita dal sisma.

Il collegamento fra pareti ortogonali avviene sempre mediante l’inserimento di viti auto-foranti. Occorre fare attenzione nell’inserimento delle viti ad intercettare gli strati del pannello con direzione della fibratura verticale, diversamente, l’unione diventa totalmente inefficace. La cosa migliore è realizzare il collegamento con la vite infissa con asse leggermente inclinato rispetto alla direzione del piano della parete in modo da essere assolutamente sicuri di andare a intercettare gli strati di tavole a fibratura ortogonale.

Una volta montate le pareti del piano terra è possibile posare il primo solaio. Anche per il solaio si preferisce il montaggio a pannelli, collegati fra loro con le stesse tecniche utilizzate per le pareti. Una volta realizzato il primo solaio, il processo costruttivo si ripete: ossia il primo solaio fa da piattaforma per la realizzazione dei piani successivi.

Le pareti del primo piano devono essere collegate al solaio sottostante sempre con mezzi di collegamento meccanico (piastre metalliche angolari, chiodi e viti) di presidio al sollevamento e allo scorrimento, con le stesse modalità del collegamento alle fondazioni.

In alternativa agli hold-down possono essere utilizzate delle più pratiche bande forate da collegare esternamente alla parete esterna con chiodi sia alla parete del piano inferiore che a quella del piano superiore.

La copertura può essere realizzata a pannelli oppure con metodo tradizionale, ovvero con travi principali, secondarie e sovrastante un tavolato a doppio strato incrociato o pannello a base di legno.

Caratteristiche fisiche

Il legno è notoriamente soggetto a ritiro e rigonfiamento in funzione della riduzione o dell’aumento del suo contenuto di acqua. L’intensità del fenomeno dipende dalla direzione del materiale che si considera ed è proporzionale alla variazione del contenuto in acqua del legno, espresso in % della massa, che è indicato con il simbolo u. In caso di ritiro, si arriva molto facilmente alla fessurazione del legno, che è sempre parallela alla fibratura.

I pannelli X-Lam sono prodotti tramite incollatura di più tavole, e devono quindi trovarsi, al momento della produzione, in condizioni di u = 12%, cui si aggiungono le tolleranze di misura. Come tutti gli elementi di legno, anche i pannelli X-Lam sono sottoposti alle variazioni di u dettate dalle variazioni delle condizioni climatiche in cui si trovano. L’incollatura strutturale dei diversi strati di tavole permette però di ridurre di molto le deformazioni dovute alle variazioni di umidità del legno.

La variazione dell’umidità del legno provoca nel pannello X-Lam una variazione della dimensione del legno differente nei vari strati, in dipendenza dell’orientazione degli stessi. Considerando il fenomeno in una sola direzione del piano del pannello si ottiene una variazione praticamente trascurabile degli strati longitudinali e una variazione più marcata degli strati trasversali. L’incollatura fra i diversi strati impone, di fatto, la medesima deformazione, o la medesima variazione della lunghezza di tutti gli strati. Tutto ciò provoca sollecitazioni interne, dovute all’interazione fra i diversi strati e al loro diverso comportamento. La differenza di modulo E fra gli strati longitudinali e trasversali definisce l’ampiezza della deformazione e delle sollecitazioni allo stato di equilibrio meccanico fra i diversi strati di tavole.

Ricordando che la differenza fra il modulo E nella direzione longitudinale e nella direzione trasversale presenta un rapporto di circa 30:1, è facilmente comprensibile che la maggiore deformazione degli strati trasversali sia praticamente completamente impedita da quelli longitudinali e che il comportamento dell’intero pannello, nelle due direzioni del proprio piano, sia molto simile a quello del legno nella direzione longitudinale.

I pannelli X-Lam sono ammessi all’uso nelle classi di servizio 1 e 2, cioè in condizioni climatiche che non permettano l’aumento del valore di u oltre il 20%: il loro uso è quindi limitato alle situazioni che non ne compromettono la durabilità, o in condizioni da escludere ogni fenomeno di degrado biologico. Si ricorda che la classe di servizio 1 corrisponde agli ambienti interni e riscaldati, mentre la classe di servizio 2 corrisponde agli ambienti esterni, ma escludendo sia il contatto diretto con l’acqua che l’esposizione diretta alle intemperie.

In conclusione si può affermare che i pannelli X-Lam presentano una stabilità dimensionale praticamente completa e totale per quanto concerne le dimensioni nel loro piano. Ciò permette l’uso di pannelli di dimensioni elevate senza conseguenze o pregiudizi per gli altri elementi costruttivi.

Sul lato dello spessore del pannello, invece, il materiale assume la direzione perpendicolare alla fibratura in tutti gli strati.

Caratteristiche strutturali

Il pannello è formato da una serie di strati di tavole di legno, il cui comportamento strutturale può essere descritto sulla base delle caratteristiche strutturali del legno massiccio da cui sono composti.

Questi strati possono essere definiti come strati unidirezionali, le cui caratteristiche meccaniche dipendono dalla direzione considerata rispetto alla direzione della fibratura.

Come per il legno lamellare incollato, lo strato di colla fra gli strati di tavole può essere trascurato ai fini della descrizione delle caratteristiche meccaniche del materiale.

Il comportamento meccanico del pannello può essere analizzato sulla base della considerazione delle due direzioni del piano del pannello.

Il comportamento dell’elemento inflesso con la sezione composta di un numero di strati variabile può essere definito in modo semplice, applicando le regole della scienza delle costruzioni, e più precisamente determinando la distribuzione delle tensioni sui singoli strati in funzione delle rispettive caratteristiche meccaniche.

 

Il progetto SOFIE -Sistema Costruttivo Fiemme-  (condotto dal CNR-IVALSA di S. Michele all’Adige, TN) è un progetto di ricerca sull’edilizia sostenibile condotto da IVALSA con il sostegno della Provincia autonoma di Trento che ha lo scopo di definire prestazioni e potenzialità di un sistema per la costruzione di edifici a più piani, realizzato con struttura portante di legno trentino di qualità certificata e caratterizzato da elevate prestazioni meccaniche e basso consumo energetico, ottimi livelli di sicurezza al fuoco e al sisma, comfort acustico e durabilità nel tempo: il sistema X-LAM (pannelli lamellari di legno massiccio a strati incrociati).

Le strutture di legno sono dotate di alcune caratteristiche che ne rendono particolarmente appropriato l’impiego in aree classificate ad alto rischio sismico, sia in virtù delle qualità specifiche del materiale (leggerezza e resistenza) sia in virtù del sistema costruttivo adottato (duttilità e capacità di dissipazione dell’energia).

Una delle fasi del progetto prevedeva di sottoporre a prove dinamiche su tavola vibrante un edificio realizzato completamente con struttura X-Lam. Tralasciando i dettagli delle prove i risultati mostrano che, anche dopo aver raggiunto lo stato limite di quasi-collasso (con un terremoto corrispondente a quello di Kobe), i danni osservati erano comunque tali da consentire una riparazione dell’edificio con pochi interventi.

L’edificio, al termine delle prove effettuate, è ritornato nella sua posizione originaria senza evidenziare alcuna deformazione permanente. Un altro risultato importante a cui si è giunti con questa progetto è stato quello del calcolo del fattore di struttura per questa costruzione X-Lam, nei vari casi di terremoto a cui è stata sottoposta. Dalla sperimentazione risulta che il fattore di struttura calcolato è uguale e talvolta superiore a 3, un valore elevato se si pensa che la Normativa suggerisce un fattore di struttura non superiore a 2 per questo tipo di costruzioni.

La caratteristica fondamentale dei sistemi a tronchi massicci sovrapposti è quella di soddisfare in modo efficiente alla necessità di ottenere un adeguato isolamento termico e acustico, una buona protezione dal fuoco e buone prestazioni di resistenza meccanica grazie alle proprietà specifiche del legno massiccio.

Per edifici che necessitano di prestazioni maggiori in termini di comfort termico vengono oggi utilizzati elementi massicci di forma rettangolare sagomati lungo la superficie di contatto con l’elemento sovrapposto: ciò permette un maggiore isolamento e irrigidimento delle pareti stesse. Si è passati quindi da sistemi costituiti da tronchi circolari alla parziale sagomatura degli stessi per favorirne la sovrapposizione, fino ai tavoloni squadrati e sagomati in modo complesso.

La parete può essere completata affiancando all’interno uno strato di materiale isolante termoacustico, rivestito eventualmente con un ulteriore strato di legno o qualsiasi altro materiale di finitura che non comprometta la traspirabilità dell’intero pacchetto della parete. Per edifici realizzati con questo tipo di tecnica costruttiva, che prevede pareti appoggiate in modo continuo sul terreno di appoggio, diventa fondamentale la modalità di realizzazione del basamento di fondazione che, oltre ad assolvere a funzioni statiche, deve essere in grado di proteggere il legno dall’umidità e dagli agenti atmosferici.

Le pareti vengono quindi solitamente appoggiate su un basamento realizzato in pietra, muratura o calcestruzzo, con altezza minima di 40-50 cm: tra questo e la parete viene spesso interposta una guaina impermeabilizzante. Uno dei principali limiti di questo sistema sono gli abbassamenti considerevoli che si verificano nelle pareti a causa della sollecitazione a compressione che agisce in modo perpendicolare alle fibre del legno.