Caratteristiche del sistema costruttivo

L’azione sismica, a differenza delle azioni verticali che possono interessare una sola porzione della struttura, risulta essere un’azione orizzontale che va a coinvolgere globalmente l’edificio e per questo motivo i collegamenti tra le varie parti risultano particolarmente importanti e costituiscono un elemento di continuità che deve essere verificato sia a trazione che a compressione.

Edificio in XLAM soggetto a forze sismiche (Tratta da Promo Legno).

Un edificio realizzato in XLAM, dal punto di vista del suo comportamento sismico può essere assimilato ad una struttura scatolare in cui vengono realizzati dei diaframmi in pannelli di legno massiccio molto resistenti formati dalle pareti e dai solai uniti tra loro tramite collegamenti meccanici metallici. I pannelli che vengono utilizzati, sono realizzati in stabilimento tramite un taglio computerizzato a controllo numerico, giungono quindi in cantiere dove devono essere solamente assemblati, sono già presenti le aperture delle porte e delle finestre, eventuali alloggiamenti e incavi atti ad ospitare travi e architravi.

Le pareti possono essere realizzate con un unico pannello dotato di tutte le aperture per le porte e le finestre con la limitazione sulla lunghezza fino a 16 m per favorire il trasporto, oppure possono essere costituite da vari pannelli normalmente di 2,5 m che vengono fra di loro assemblati mediante collegamenti meccanici realizzati con delle strisce di pannello multistrato e viti o chiodi. I pannelli che costituiscono il solaio d’interpiano e di copertura vengono sempre realizzati dall’unione di più elementi generalmente di larghezza pari a 2,5 m, collegati allo stesso modo descritto precedentemente e sono uniti generalmente alle pareti sottostanti e ad eventuali travi rompi-tratta in legno lamellare presenti.

Fasi costruttive edificio in XLAM (Tratta da Promo Legno).

Le fondazioni normalmente vengono eseguite realizzando una platea o delle travi rovesce in c.a. Se viene scelta la platea è buona norma inserire sopra di essa un cordolo in legno o in c.a. per evitare che le pareti in legno siano direttamente a contatto con la platea. Tuttavia la realizzazione del cordolo può essere evitata nel caso in cui le strutture di fondazione fuoriescano dal livello del terreno. In ogni caso va interposto uno strato di guaina bituminosa tra la struttura in legno e la fondazione, deve essere risvoltata sulla struttura di fondazione e non sulla struttura in legno per poter evitare fenomeni di umidità.

Il cordolo quando realizzato deve essere di una specie legnosa durabile, normalmente viene impiegato il larice, esso può essere eseguito allo stesso modo o in legno massiccio o in legno lamellare. Non deve superare i 120 mm evitando così di complicare il collegamento delle pareti alle fondazioni che generalmente viene effettuato con l’ausilio di piastre metalliche angolari. In alcuni casi oltre alla guaina bituminosa viene interposto fra la parete e le fondazioni un altro strato di gomma con lo scopo di inibire il passaggio dell’aria tra le zone di contatto.

Esempio realizzazione cordolo in c.a. o dormiente in larice per il collegamento dei pannelli XLAM (Tratta da profzanghi.weebly.com).

Il caso di piano interrato risulta essere molto comune nella costruzione di strutture multipiano in legno. L’idea di utilizzare i pannelli in multistrato anche per il seminterrato come muro in sostegno è da escludere in qualsiasi caso per scartare problemi legati sia all’umidità che ad esigenze costruttive e realizzative. La costruzione di interrati a uso autorimessa implicano una serie di vincoli progettuali che caratterizzano indubbiamente il progetto della struttura in legno.

Una struttura portante in pannelli incrociati, è schematizzata come struttura scatolare ma che presenta in ogni caso il bisogno di vincolo alla base oltre a quello di poter trasmettere i carichi verticali a cui è sollecitata. Risulta evidente quindi che in corrispondenza dell’attacco pannello-calcestruzzo deve essere predisposto un elemento strutturale in calcestruzzo capace di trasmettere in modo diretto o indiretto le sollecitazioni al terreno.

È preferibile a livello strutturale la realizzazione di una soletta piena in cemento armato, preferita al più tradizionale solaio in latero cemento. Infatti essa presenta il vantaggio di rendere flessibile il posizionamento della struttura in legno diventando così indipendente a livello di schema strutturale.

Predisposizione piano interrato Preparazione della soletta di base e delle

armature

(tratte da “Edifici multipiano in legno a pannelli portanti in Xlam” , Dario Flaccovio Editore).

Collegando tra loro le fondazioni alle pareti del piano terra, viene svolta una duplice funzione, impedendo che per effetto delle azioni sollecitanti orizzontali, come sisma e vento, che agiscono nel piano della parete si venga a verificare sia lo scorrimento che il ribaltamento della parete rispetto alle fondazioni. Il meccanismo chiamato ribaltamento viene contrastato utilizzando e collegando la struttura con un numero adeguato di piastre allungate chiamate

hold-down. Gli hold-down vengono collegati alle fondazioni tramite dei tirafondi in acciaio che vengono inseriti nei fori e sigillati tramite resine epossidiche, e alle pareti in legno utilizzando delle specifiche viti o chiodi. Quest’ultimi sono preferite se del tipo ad aderenza migliorata, presentano dei diametri variabili tra i 3 e i 6 mm come le viti di collegamento, mentre i tirafondi a seconda delle sollecitazioni presenti possono raggiungere i 20 mm partendo da un diametro di 12.

Collegamento di hold-down per contrastare il ribaltamento (Tratta da Promo Legno).

Lo scorrimento a sua volta viene contrastato in diversi modi a seconda della presenza o meno del cordolo. Nel caso sia presente, viene previsto un doppio collegamento dello stesso cordolo con la parete tramite l’utilizzo di viti auto-foranti con diametro compreso tra gli 8 e i 10 mm inserite in modo inclinato sui due lati della parete, e un collegamento tra il cordolo e la fondazione realizzato sempre con l’utilizzo dei tirafondi. Nel caso in cui non sia previsto l’utilizzo di una cordolo di giunzione tra parete e fondazione, allora lo scorrimento viene contrastato utilizzando delle piastre angolari in acciaio più basse e larghe rispetto agli hold- down e collegate alla parete con le solite viti o chiodi e alla fondazione utilizzando i tirafondi.

Le pareti come già detto possono essere composte da un unico pannello o da più pannelli collegati tra di loro tramite l’utilizzo di collegamenti meccanici, possono raggiungere se continui lunghezze pari a 16 m e altezza pari a quella d’interpiano. Una volta che i pannelli raggiungono il cantiere vengono collegate alle fondazioni: il processo di unione e collegamento è molto veloce e di facile realizzazione. L’utilizzo di una tipologia di parete rispetto all’altra è condizionata dalla tipologia costruttiva dell’edificio in questione, risulta la soluzione migliore utilizzare pareti uniche nel caso di pareti che fuoriescano a sbalzo rispetto al piano inferiore.

In alternativa a quest’ultime per la facilità di maneggevolezza e montaggio in cantiere vengono preferite pareti composte da più lastre suddivise in pannelli con larghezze che cambiano a seconda del produttore anche se in genere nell’ordine dei 2,5 m, vengono tra loro collegate realizzando dei giunti verticali.

I giunti normalmente sono realizzati interponendo una lastra di pannello multistrato a base di legno inserita in un apposito alloggiamento creato in fabbrica tramite fresatura. A volte capita che venga realizzato un tipo di giunto utilizzando una lastra di legno a tutta altezza. La giunzione in ogni caso avviene andando ad inserire viti auto foranti di diametro che può variare tra i 6 e i 10 mm o utilizzando chiodi di 3 mm con interassi sufficienti a contrastare le sollecitazioni.

a) giunzione con striscia di pannello multistrato inserita in fresatura interna ai pannelli e viti. b) giunzione con striscia di pannello multistrato inserita in fresatura sul lato interno parete e viti. c) giunzione con giunto a mezzo legno a tutta altezza e viti

La sperimentazione ha dimostrato che le strutture composte da pareti con più pannelli tra di loro giuntati se progettati nel rispetto della gerarchia delle resistenze, sono dotate di un livello di duttilità maggiore rispetto ad edifici formati da pareti composte da un unico e lungo pannello, e capaci di dissipare una quantità maggiore di energia trasferita dal sisma. In attesa di ulteriori studi che ne confermino la validità e in attesa di una norma che regoli e integri la pratica assieme ad una definizione sulle regole di duttilità applicabile a sistema, le norme cogenti fino a questo momento definiscono un unico indice utilizzabile di fattore di struttura pari a q=2, da impiegare nella progettazione che deve essere utilizzati indistintamente per entrambe le tipologie di parete.

Il collegamento ortogonale a sua volta è realizzato mediante l’inserimento di viti auto foranti. Deve essere fatta attenzione nell’inserimento di quest’ultime, che devono essere inclinate in modo da poter intercettare i diversi strati con direzione della fibratura verticale che compongono il pannello, diversamente se vengono intercettati gli strati con fibratura orizzontale si può considerare il giunto inutile dato che la resistenza dell’unione delle viti infisse parallelamente alla fibratura risulta esigua. Il procedimento corretto per realizzare giunzioni efficaci in ogni situazione è quello di inserire la vite con asse leggermente inclinato rispetto alla direzione del piano del pannello in moda da essere sicuri di aver intercettato gli strati che conferiscono maggiore resistenza alla giunzione.

Dopo aver montato le pareti del piano primo è possibili procedere al montaggio del primo solaio. Il solaio in questione sarà costituito da strati incrociati con spessore maggiore rispetto a quelli utilizzati per le pareti, a seconda anche dei carichi che deve sostenere e alle luci da

coprire.

Lo stesso discorse fatto per quanto riguarda le pareti risulta valido anche per il solaio che a sua volta sarà composto da pannelli di 2,5 m agevolando il montaggio e il trasporto. I pannelli sono quindi collegati tramite dei giunti orizzontali con delle viti auto foranti che seguono gli stessi principi di cui si è parlato per l’unione dei giunti verticali.

Realizzato il primo solaio l’iter procedurale segue sempre lo stesso schema: ossia il solaio in questo caso va a costituire la piattaforma di collegamento per i piani successivi. Le pareti che costituiscono il primo piano devono essere collegate allo stesso modo delle precedenti in modo da contrastare il duplice fenomeno di ribaltamento e scorrimento. Possono essere utilizzati gli stessi elementi utilizzati nel primo piano ovvero gli hold-down con la differenza che dovranno essere accoppiati, uno sopra e uno sotto il solaio collegati tra di loro da un bullone, garantendo in questo modo la trasmissione delle sollecitazione di sollevamento dalla parete del piano superiore a quella del piano inferiore. In alternativa possono essere utilizzate delle bande forate di più semplice impiego, che vengono collegate esternamente alla parete tramite viti o chiodi ad entrambe le pareti quella superiore e quella inferiore.

La copertura può essere realizzata in diversi modi, sia con il sistema classico con travi principali e secondarie coperte da tavolato oppure con i pannelli a strati incrociati. Il collegamento nel caso di solaio di copertura realizzato a pannelli in Xlam segue il solito iter procedurale, mentre nel primo uno dei vantaggi di avere pareti prefabbricate è dato dalla possibilità di realizzare con estrema precisione le sedi di alloggio per le travi principali per la copertura che vengono in seguito collegate utilizzando delle viti auto foranti o i a doppio filetto o ancora con delle classiche scarpe metalliche che nel caso in cui sia un edificio pubblico dovranno essere adeguatamente confinate e protette con pannelli di rivestimento, poiché costituiscono il punto debole in caso d’incendio.

4.2. CRITERI GENERALI DI PROGETTAZIONE IN ZONA SISMICA

L’Eurodice 8 e le Norme Tecniche per le Costruzioni, suggeriscono per quanto riguarda la progettazzione strutturale antisismica che la struttura venga concepita tramite il principio della gerarchia delle resistenze, in cui è previsto che gli elementi portanti a comportamento plastico possano raggiungere lo stato post-elastico quando gli elementi a comportamento fragile sono ancora ben lontani dalla rottura trovandosi ancora in fase elastica.

Questo significa che, per le strutture in acciaio i giunti bullonati vengono studiati in modo tale da essere molto più resistenti rispetto agli elementi stessi che collegano in quanto le bullonature sono caratterizzate da un comportamento di tipo fragile. Per quanto riguarda il c.a. tale comportamento può essere ottenuto studiando e progettando le sezioni con un opportuna staffatura e scongiurnado la rottura per taglio che risulta a sua volta essere una rottura di tipo fragile.

La duttilità di una struttura viene tenuta in conto attraverso la definizione di un indice chiamato fattore di struttura, che quindi consente di andare a ridurre lo spettro di risposta ottenendo quindi lo spettro di progetto che dovrà essere utilizzato nell’analisi lineare.

Il fattore di struttura q può essere definito nella seguente forma:

y u

a

a

q

In cui il termine al numeratore rappresenta l’accelerazione di picco del terremoto che porta al crollo della struttura, e il denominatore invece l’accelerazione che porta al raggiungimento

alla struttura del proprio limite elastico.

Quindi introducendo il fattore di struttura si va a tener conto della propensione a dissipare energia dell’edificio attraverso un comportamento di tipo duttile, permettendo quindi al progettista di concepire la struttura in campo lineare, e allo stesso modo tener conto del reale comportamento non lineare della struttura, andando a dividere le ordinate dello spettro di risposta per il valore q. Il fattore di struttura naturalmente sarà differente a seconda del materiale utilizzato e alla sua propensione a dissipare energia. L’introduzione di questo fattore permette il calcolo delle forze sismiche che interagiscono con la struttura





q

m

a

T

S

F

_sd



e 0

,



g



dove:

T

₀

,

S

_e ordinata dello spettro di risposta elastico, funzione del periodo proprio della struttura, e del suo rapporto di smorzamento elastico;

g

a valore massimo dell’accelerazione di picco al suolo, definita in funzione

della zona sismica in cui viene costruito l’edificio;

Nel documento Progettazione strutturale di un complesso residenziale con tecnica costruttiva X-lam (pagine 44-53)