Il sistema costruttivo a pannelli portanti di legno, o in legno compensato di tavole, definito XLAM, dall’inglese Cross Laminated Timber, prevede l’impiego di elementi strutturali massicci, piani e di grandi dimensioni. Gli elementi di legno massicci piani multistrato, con funzione portante, hanno le due dimensioni lungo gli assi principali predominanti rispetto allo spessore e, in funzione dei carichi a cui sono soggetti, assumono comportamento a lastre e/o a piastra. Questo sistema costruttivo viene utilizzato sia per le abitazioni monopiano e multipiano, che per edifici a uso pubblico e industriale.
I pannelli XLAM sono pannelli multistrato, composti da strati di tavole di legno di conifera incrociati l’uno sull’altro, uniti tramite l’incollaggio o la chiodatura di lamelle a formare gli elementi piani massicci. Le lamelle devono essere essiccate e giuntate nella direzione longitudinale tramite giunti incollati a pettine. Il legno utilizzato deve avere umidità controllata del 12 ± 2 %, in modo da avere, nel piano del pannello, una deformazione di 1 mm ogni 10 m di lunghezza dell’elemento per ogni 1% di variazione di umidità, questo conferisce stabilità dimensionale e resistenza alla torsione25.
I pannelli possono essere formati da 3 a 11 strati; nel caso di edifici a uso residenziale si utilizzano pannelli almeno a 5 strati, mentre per quanto riguarda
la lunghezza dei pannelli non si hanno limiti dimensionali, se non quelli dovuti al trasporto.
Fig. 3.25. Esempio di panello XLAM.
Le pareti perimetrali costituite da pannelli interi, con una lunghezza massima di 16 metri e un’altezza pari all’altezza dell'interpiano, ad alto livello di prefabbricazione, sono realizzate in stabilimento con l'ausilio di macchine a controllo numerico, che eseguono i tagli necessari a realizzare i vani per le porte, le aperture e i fori per il passaggio di impianti e canalizzazioni; anche se per facilità di montaggio e trasporto spesso si ricorre all'utilizzo di pannelli di larghezza inferiore. Le pareti perimetrali non subiscono nessuna lavorazione in cantiere, ma vengono solo sollevate con l’ausilio di idonei mezzi meccanici, posizionate in opera e collegate alla struttura di fondazione, e fra loro, attraverso giunti. I collegamenti tra i pannelli-parete sono effettuati mediante giunti verticali con l’interposizione di una striscia di pannello multistrato, a base di legno, inserito internamente alla parete in apposite fresature, o su una faccia; in altri casi si può realizzare un giunto a mezzo legno, a tutta altezza. Il collegamento tra i pannelli è assicurato dall’inserimento di viti auto-foranti. Le pareti realizzate con giunti verticali permettono una maggiore duttilità alla struttura e una maggiore capacità di dissipare l’energia prodotta dal sisma, rispetto a pareti realizzate con un unico pannello.
La parete perimetrale viene completata, in funzione delle scelte progettuali e funzionali, mediante l’inserimento di strati opportunamente dimensionati, a esempio la parete può essere isolata dall'esterno inserendo un cappotto,
realizzato con pannelli in fibra di legno , rete porta intonaco e intonaco, oppure con pannelli di rivestimento di altri materiali; come alternativa tecnica si può scegliere di isolare la parete dall'interno, inserendo nell’intercapedine che accoglie gli impianti uno strato di isolante, quali pannello in lana di legno mineralizzata, fibra di canapa o sughero; lo strato più interno è costituito da pannelli di cartongesso o fibrogesso.
Il collegamento tra le pareti ortogonali, in corrispondenza degli angoli dell’edificio, viene realizzato con l’inserimento di viti autoforanti disposte ad interasse ravvicinato che realizzano un collegamento rigido. Particolare attenzione deve essere posta nel fissaggio delle viti all'interno del pannello; infatti, in riferimento agli strati del pannello, le viti non devono mai essere inserite parallelamente alla fibratura del legno, per evitare fenomeni di sfilamento; ma diagonalmente, generalmente con un angolo di 45°.
La parete così configurata deve assolvere a diverse funzioni in relazione al suo comportamento strutturale e ai carichi ai quali è soggetta:
- resistenza ai carichi verticali;
- resistenza alle azioni orizzontali agenti nel piano della parete (sisma, vento);
- resistenza ai carichi orizzontali agenti nel piano perpendicolare alla parete (vento)26.
La resistenza ai carichi verticali e alle azioni orizzontali ortogonali al piano della parete è attribuita ai pannelli, che sono sollecitati a pressoflessione, mentre la resistenza a taglio per azioni orizzontali agenti nel piano della parete è attribuita ai collegamenti, ossia ai giunti verticali, realizzati con strisce di pannello multistrato e viti, o chiodi, e hold-down e angolari (in quanto il pannello è molto più rigido e resistente dei collegamenti deformabili).
Fig. 3.26. Parete XLAM soggetta ad azioni orizzontali nel piano.
La parete perimetrale, per effetto delle stesse azioni orizzontali agenti nel suo piano, è soggetta ad azioni di scorrimento e sollevamento, che sono contrastate dagli elementi di collegamento alla struttura di fondazione. La resistenza al sollevamento è realizzata dagli hold-down, collegati con chiodi alla parete perimetrale e con tirafondi in acciaio, inseriti in fori sigillati con malta epossidica o cementizia, alla struttura di fondazione, e posizionati in corrispondenza delle estremità della parete e delle aperture; mentre la resistenza allo scorrimento è assicurata dalla presenza di angolari in acciaio, o viti e tirafondi in acciaio, che realizzano il collegamento del cordolo inferiore della parete alla struttura di fondazione.
Fig. 3.27. Parete XLAM soggetta ad azioni orizzontali nel piano.
Le aperture possono essere realizzate pre-tagliando direttamente il pannello in stabilimento, se la parete è costituita da un unico pannello; mentre nel caso di unione di pannelli, le aperture sono ricavate tra i pannelli che compongono la parete e l’architrave, oppure il parapetto nel caso di finestre. L'architrave è composto da elementi-pannello, con orditura orizzontale delle tavole, posizionati in appositi spazi ricavati nei pannelli laterali (che hanno orditura verticale) e opportunamente collegati.
Il solaio è formato da pannelli a strati incrociati, come la parete perimetrale, dimensionato in funzione della luce e dei carichi, con larghezze massime di 3 metri per esigenze legate al trasporto e al montaggio. Il collegamento tra i pannelli solaio è realizzato mediante giunzioni meccaniche, con le stesse tecniche utilizzate per il collegamento verticale dei pannelli- parete, ossia mediante l’inserimento di viti autoforanti e chiodi disposti ad interasse ravvicinato, in modo da realizzare un collegamento rigido. Il collegamento alle pareti perimetrali del piano inferiore avviene con l'ausilio di viti autoforanti, inclinate rispetto al piano verticale della parete, in modo da interessare più strati possibili; l'interasse è ravvicinato per ottenere un giunto sufficientemente rigido e per garantire il comportamento scatolare dell’edificio. Le pareti perimetrali del piano superiore sono poggiate sopra la partizione interna orizzontale e collegate con le stesse modalità utilizzate per il collegamento alla struttura di fondazione, ricorrendo però a mezzi di unione diversi. Infatti, per le partizioni interne verticali si utilizzano una coppia di hold-
down, uno collegato alla parete perimetrale del piano inferiore e uno alla
parete perimetrale del piano superiore, uniti fra loro da un bullone passante per le partizioni interne verticali. Per le pareti esterne, invece, può essere utilizzata una banda metallica forata, collegata con chiodi alle pareti superiori e inferiori. Per evitare fenomeni di scorrimento si utilizzano angolari metallici distribuiti lungo lo sviluppo delle pareti, fissati alla parete con chiodi e al solaio con chiodi e viti. La partizione interna orizzontale viene poi completata da una serie di strati funzionali che variano in relazione alle scelte effettuate in fase di progettazione e alle prestazione che l’elemento tecnico deve avere.
Le fondazioni in una struttura XLAM possono essere realizzate, a seconda del terreno su cui insistono, mediante platea o travi rovesce in cemento armato, al di sopra del quale viene posto un cordolo, di legno o di cemento armato., per evitare il contatto diretto parete - fondazione. Quando si realizza il cordolo in cemento armato. per evitare i problemi di risalita capillare, deve
essere posta una guina bituminosa prima di posizionare le pareti perimetrali che a loro volta devono essere opportunamente collegate alle fondazioni, mediante angolari metallici distribuiti lungo lo sviluppo della parete interessata, e con hold-down posizionati in corrispondenza delle estremità della parete. In alternativa i cordoli possono essere realizzati in legno, lamellare o massiccio di conifera, per esempio larice, collegati alle strutture di fondazione mediante tirafondi in acciaio fissati con resina epossidica o cementizia. Sui cordoli in legno vengono poggiate le pareti perimetrali e collegate mediante viti autoforanti da entrambi i lati. In alcuni casi al contatto fra la parete e la struttura di fondazione, oltre alla guaina bituminosa, viene aggiunto un ulteriore strato di gomma, che ha un duplice vantaggio, impedisce non solo il passaggio d’aria ma funge anche da smorzatore acustico.
Fig. 3.29. Esempio di collegamento parete XLAM- struttura di fondazione.
Il collegamento parete-fondazione deve assolvere a delle funzioni fondamentali ossia impedire che a causa delle sollecitazioni orizzontali, si possa
verificare il ribaltamento e lo scorrimento delle pareti rispetto alla struttura di fondazione. Il ribaltamento della parete può essere evitato mediante l’ausilio di piastre angolari allungate, collegate alle pareti con chiodi o viti e alle fondazioni con barre filettate in acciaio, inserite in fori sigillati con malta cementizia. Tali angolari devono essere adeguatamente posizionati in corrispondenza delle estremità delle pareti e in prossimità delle aperture. Per quanto attiene allo scorrimento della parete, questo può essere evitato in presenza del cordolo di legno, con un doppio collegamento: un collegamento dal cordolo alle fondazioni mediante l'utilizzo di barre filettate; e un secondo dalla parete al cordolo mediante viti auto-foranti, inserite inclinate sui due lati della parete. Nel caso in cui il cordolo avesse una larghezza minore dello spessore della parete, le pareti si appoggiano in parte sulla struttura di fondazione in modo da inserire orizzontalmente le viti di collegamento.
La struttura di copertura può essere realizzata in funzione delle esigenze con differenti alternative tecniche, una prevede la realizzazione della struttura di copertura con pannelli XLAM, sicché in base alle dimensioni dei pannelli, si inserisce una trave di colmo e dei travetti secondari come rompitratta, collegati mediante giunzioni meccaniche; l'altra prevede la realizzazione di una struttura di copertura del tipo tradizionale, con travi principali e secondarie, con tavolato a doppio strato incrociato posto superiormente, o pannello a base di legno. La stratigrafia della copertura varia in funzione del sistema costruttivo scelto per realizzare la struttura portante, delle condizioni climatiche, dalle tradizioni costruttive e dalle scelte progettuali.
Il sistema costruttivo a parete portante con pannelli XLAM ha molteplici vantaggi, primo fra tutti l'elevato grado di prefabbricazione dei diversi elementi tecnici, che vengono forniti di ogni dettaglio in stabilimento, al quale si aggiunge la velocità di montaggio in cantiere; ciò a patto che vi siano una progettazione integrata che guidi la realizzazione del progetto esecutivo, e
un'adeguata organizzazione e gestione degli spazi per lo stoccaggio del materiale nel cantiere.
Note capitolo 3
1 Campolongo A., Argomenti di architettura-tecnica, Centro editoriale e librario,
Università della Calabria, Rende 2002, "Collana di Ingegneria Edile e Architettura", vol.5.
2 Mandolesi E., Edilizia, UTET, Torino 1978.
3 Nesi A., L'edificio come sistema. Corso di progettazione dei sistemi costruttivi,
Dipartimento Arte, scienza e tecnica del costruire (DASTEC), Università "Mediterranea" di Reggio Calabria, Reggio Calabria, s.d..
4 Campioli A., Lavagna M., Tecniche e architettura, CittàStudi Edizioni, Milano 2003. 5 Campioli A., Lavagna M., op. cit.
6 La struttura a telaio deriva dalla struttura trilitica, che era costituita da due
piedritti verticali e da un architrave orizzontale. Il trilite è uno schema statico che si basa sulla trasmissione di forze verticali, ed è instabile alle azioni orizzontali, quali vento e sisma. Lo schema statico a telaio risolve tale problema di instabilità agendo sui nodi, o giunti strutturali, in modo che siano degli incastri perfetti, o sulla presenza di elementi di controventamento.
7 Losasso M., “Struttura di elevazione”, in Zaffagnini M. (a cura di), Manuale di progettazione edilizia, Hoepli, Milano 1992.
8 Schickhofer G., Bernasconi A., Traetta G., Costruzione di edifici di legno, Corso
Promo-legno, Milano, 10 Maggio 2013, s.e., Milano 2013. . Tale saggio costituisce costante riferimento nel paragrafo.
9 Schickhofer G., Bernasconi A., Traetta G., op. cit.
10 Follesa M., Maione F., Palanga G., Edifici a struttura portante di legno. Progettazione e realizzazione, Milano, Conlegno 2011. Tale saggio costituisce
costante riferimento nel paragrafo.
11 Schickhofer G., Bernasconi A., Traetta G., op. cit. 12 sitema intelaiato libro
13 Bernasconi A., Edifici in legno con struttura moderna. I sistemi costruttivi e le tecniche di prefabbricazione, Corso Boislab, Promolegno, maggio 2010, Milano,
2010. Tale saggio costituisce costante riferimento nel paragrafo.
14 Follesa M., Maione F., Palanga G., op. cit.
15 UNI EN 1995-1-2 Eurocodice 5, Progettazione delle strutture di legno, Parte 1-2, Regole generali, progettazione strutturale contro l'incendio.
16 Schickhofer G., Bernasconi A., Traetta G., op. cit. 17 Schickhofer G., Bernasconi A., Traetta G., op. cit. 18 Follesa M., Maione F., Palanga G., op. cit.
19 Losasso M., op. cit.
20 Schickhofer G., Bernasconi A., Traetta G., op. cit.
21 Schickhofer G., Bernasconi A., Traetta G., op. cit. Follesa M., Maione F., Palanga
G., op. cit.
22 Schickhofer G., Bernasconi A., Traetta G., op. cit. Follesa M., Maione F., Palanga
G., op. cit.
23 Schickhofer G., Bernasconi A., Traetta G., op. cit. Follesa M., Maione F., Palanga
G., op. cit.
24 Schickhofer G., Bernasconi A., Traetta G., op. cit. 25 Schickhofer G., Bernasconi A., Traetta G., op. cit. 26 Follesa M., Maione F., Palanga G., op. cit.