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Negli ultimi anni è emerso un interesse sempre maggiore per gli edifici in legno, ed in particolar modo per i pannelli XLAM, il cui nome deriva dalla stessa composizione dei pannelli, fatti da lamelle incrociate “ad X”. Il grande vantaggio di questo materiale strutturale, oltre che ad uno spiccato senso del design architettonico, permette di garantire prestazioni di notevole importanza sia in campo energetico ed acustico e sia in campo sismico (essendo un materiale leggero, la massa sismica del fabbricato si riduce di molto rispetto al classico edificio in calcestruzzo armato).
Molte aziende italiane si sono addentrate nel mercato della produzione del legno strutturale, anche spinte da Mission incentrate sulla sostenibilità del materiale: l’Italia, infatti, si trova al quarto posto in Europa per la sua produzione.
La possibilità di accedere a Bonus Fiscali quali il Sismabonus ha poi contribuito sicuramente all’utilizzo del legno strutturale, contraddistinto da estrema leggerezza e versatilità, nonché da una discreta resistenza e da una sufficiente velocità di montaggio, che ha permesso di rispettare determinate deadlines progettuali.
Partiamo da un concetto molto semplice: l’XLAM è formato da lamelle incollate ad alta pressione di abete, disposte a 90° l’una con l’altra per andare a costituire un elemento (il cui trattamento strutturale, se vogliamo, è il classico gusciforme in materiale composito) in legno massello di grandi dimensioni. Ma senza perdersi in tecnicismi non noti ai più, la domanda è sempre la stessa: perché l’XLAM?
Indipendentemente dal fatto che si tratti di nuove costruzioni o di interventi su edifici esistenti, la base principale del discorso risiede nella conoscenza del materiale, della sua trattazione come modello strutturale, nonché della capacità di progettarlo seguendo standards normativi che mirano al grado di sicurezza richiesto, specie in zona sismica, ai sensi delle Norme Tecniche per le Costruzioni attualmente vigenti.
Un edificio a pannelli XLAM è caratterizzato da una struttura scatolare, cioè una struttura che reagisce alle azioni orizzontali (sisma) come una scatola di scarpe: si immagini una scatola di cartone i cui lati siano ben tenuti assieme con del nastro adesivo in corrispondenza delle giunzioni. Si copra ora la scatola con un coperchio superiore (solaio). Tutti i lati della scatola saranno connessi gli uni agli altri, assieme alle facce inferiore e superiore.
Ciascun lato della scatola avrà una certa rigidezza nel proprio piano, ed il fatto che ognuno di essi sia collegato agli altri, consente di chiamare alla collaborazione strutturale ogni elemento. Gli stessi identici principi si applicano alle strutture in muratura ed a setti di calcestruzzo.
Ritornando al comportamento del pannello XLAM, è possibile affermare che il suo comportamento scatolare, appunto, è estremamente efficace ai fini della resistenza al sisma, dato che lo stesso è assicurato da connessioni metalliche tra i vari pannelli. Le stesse, poi, consentono di raggiungere elevati livelli di duttilità, viste le eccellenti riserve plastiche dell’acciaio.
Oltre a tenere insieme meccanicamente elementi strutturali che altrimenti sarebbero separati (es. collegamento trave-trave), il collegamento risulta fondamentale per l’eventuale utilizzo del criterio Capacity Design, ovverosia il criterio basato sulle riserve plastiche della struttura, dissipativa, che in questo caso risiede precisamente nell’acciaio del collegamento.
Alcuni collegamenti particolarmente delicati, però, devono essere dotati di opportuni fattori di sovraresistenza che permettono al singolo collegamento di rimanere sempre in campo elastico. Essi sono quelli relativi a
Invece, i collegamenti che possono sfruttare la propria riserva plastica sono relativi a
In merito al comportamento dissipativo della struttura, la norma fornisce un fattore di comportamento (ex fattore di struttura) q necessario a definire poi l’abbattimento dello spettro di progetto. Ad ogni modo la norma tecnica individua la possibilità di progettare in sola Classe di Duttilità media, assegnando, nel caso di edifici in pannelli stratificati a lamelle ortogonali tra loro, un fattore q = 2.5.
Come anticipato prima, le pareti di edifici in legno sono costituite da pannelli XLAM ottenuti per incollaggio di lamelle in legno massiccio a fibre ortogonali l’una con l’altra (almeno 3 e sempre in numero dispari).
Le pareti possono essere costituite da:
Il motivo dell’utilizzo dei pannelli risiede principalmente nel fatto che si comportano come elementi gusciformi che possiedono una importante rigidezza nel piano e fuori piano, ma contemporaneamente svolgono il ruolo di controventamento, agendo come bielle diagonali che portano a terra le sollecitazioni del vento e del sisma.
Il collegamento d’angolo tra pareti ortogonali o tra tramezzi e pareti esterne è necessario per conferire maggiore robustezza alla costruzione e permettere il raggiungimento della resistenza richiesta per tenere a bada i meccanismi fuori piano. Sul mercato sono presenti diverse soluzioni che utilizzano viti auto-foranti o piastre angolari di acciaio, delle più disparate produzioni.
Le strutture di fondazione vengono realizzate in funzione delle scelte progettuali dettate anche dal tipo di terreno di posa, ma in genere si opta per travi rovesce o nei casi più delicati per platee in calcestruzzo. La vera attenzione deve essere prestata al collegamento tra pareti e fondazione, anche perché si tratta di congiungere materiali diversi. Un erroneo collegamento implicherebbe la suscettibilità della struttura addirittura al ribaltamento, visto che la fondazione non svolgerebbe il lavoro per cui è stata progettata e realizzata.
Per questo motivo tale fenomeno è contrastato con delle piastre angolari allungate che lavorano a trazione e taglio dette hold down, di cui prima si è fatto cenno. Esse vengono collegate alle pareti di legno con chiodi o viti, mentre per le fondazioni in calcestruzzo con delle barre filettate in acciaio inserite in fori appositi, riempiti con malta cementizia o epossidica.
I pannelli XLAM possono anche essere usati per elementi di impalcato, dato che, grazie alla loro caratteristica di elementi bidimensionali, si comportano come perfetti ripartitori del carico verticale nelle due dimensioni e reagiscono molto bene alla ripartizione del carico orizzontale (vento e sisma).
Chiaramente, come visto anche in precedenza, ciò che è importante curare nelle strutture in legno sono i collegamenti: risulta necessario, dunque, adoperare corretti sistemi di giunzione in grado di ripristinare la continuità strutturale tra pareti ed elementi di solaio. Il collegamento meccanico è classicamente ottenuto tramite piastre angolari in acciaio, chiodi e viti, necessari a tenere a bada i meccanismi di scorrimento e sollevamento.
Come visto nel caso delle opere fondali, anche in questo caso è possibile adoperare sistemi hold down a coppie, uno sopra e uno sotto il solaio da collegare con un bullone, per trasmettere la sollecitazione di sollevamento del solaio dalla parete, sia al collegamento inferiore e sia a quello superiore, chiamandoli entrambi alla collaborazione.
In commercio esistono anche altri sistemi di tenuta come piastre forate in acciaio da collegare alla parete con appositi chiodi che possano fissarla sia all’estradosso e sia all’intradosso del solaio.
La copertura può essere realizzata con pannelli come nel caso precedente, o per scelta anche architettonica da orditure di travi principali e secondarie, anche tramite l’utilizzo di capriate con impiego di elementi quali puntoni, monaco, saette e catena.
In questo secondo caso, in genere si opta per la produzione in stabilimento per poi adoperare il solo trasporto e la posa in cantiere con estrema precisione. Il collegamento avviene poi tramite viti auto-foranti o a doppio filetto, o anche tramite l’utilizzo di classici incastri ad attrito tramite appositi intagli precedentemente collati.
