Il solaio è la parte di un edificio che divide un piano dall’altro, facendo da copertura per il piano sottostante e da base per quello soprastante. Da un punto di vista tecnico può essere definito come una struttura bidimensionale piana con la funzione di sopportare i carichi presenti su di essa e trasferirli alle strutture (travi, muri, ecc) su cui si appoggiano. Nel contesto dell'edilizia moderna, il
Il Legno Lamellare: Materiale Innovativo e Sostenibile
Il legno lamellare è un materiale strutturale molto solido e resistente, prodotto industrialmente incollando tavole di legno per uso strutturale ed adoperato soprattutto per le coperture di grandi luci. Si tratta di un materiale composito, costituito essenzialmente da legno naturale, di cui mantiene i pregi, ma è anche un prodotto nuovo, realizzato su scala industriale, che attraverso un procedimento tecnologico di incollaggio a pressione riduce i difetti propri del legno massiccio.
Processo Produttivo del Legno Lamellare
Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in assicelle (lamelle) generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. Nella loro ricomposizione tramite incollaggio a caldo e sotto pressione, le lamelle sono posizionate tra loro con venatura contrapposta così da garantire una maggior uniformità nella resistenza della trave. È possibile produrre elementi di forma e dimensione volute, senza i limiti derivanti dalla dimensione dell’albero, ottimizzando in questo modo le prestazioni meccaniche della trave. Il limite in lunghezza di una trave in legno lamellare è dato principalmente dalla possibilità di trasporto e messa in opera della stessa.
Caratteristiche Tecniche e Specifiche del Prodotto
Il pannello solaio in legno lamellare è prefabbricato e si utilizza per solai e tetti, ha ottime caratteristiche strutturali ed è già pronto per il montaggio. Gli elementi per solai in legno lamellare MM profideck sono costituiti da elementi in legno lamellare massiccio, incollati in modo impermeabile. Sono molto più leggeri dei solai in calcestruzzo, dimensionalmente stabili e creano il clima interno piacevole tipico del legno. I nostri elementi solaio in legno lamellare BSH possono essere installati nel più breve tempo possibile per realizzare soffitti al grezzo immediatamente calpestabili.
Le specifiche tecniche principali includono:
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- Tipo di legno: Abete rosso, Larice su richiesta - PEFC
- Spessore solaio: Standard da 80 a 280 mm, Spessori maggiori su richiesta
- Durabilità: Classe di servizio 1 e 2 EN 1995-1-1
- Classe di resistenza: Pannello GL24h UNI 11035-2003 - EN 338 - EN 14081-1
- Classe di resistenza delle travi lamellari di rinforzo all’intradosso: GL 24h (su richiesta anche: GL 28h, GL 28c, GL 30c e GL 32c)
- Norma di prodotto: EN 14080:2013
- Giunzioni a pettine: EN 385:2002
- Selezione: Meccanica conforme a DIN 4074-4 e a EN 14081-1
- Umidità del legno: 11% (+/- 2,5%) alla consegna
- Incollaggio: Colla trasparente resistente agli agenti atmosferici, emissione di formaldeide in classe E1, conforme EN 301 per elementi costruttivi portanti e non portanti, per interni ed esterni
- Peso: 470 kg/m3 (5,0 kN/m3 secondo EN 1991-1-1:2002 per i calcoli statici)
- Deformazione: Sul piano del pannello ~0,01% per % di variazione dell’umidità del legno
Su richiesta, il lato inferiore può essere fabbricato in qualità a vista. Grazie ai nostri moderni impianti di produzione gli elementi sono disponibili anche con una superficie levigata. Oltre alle nostre varianti di profili standard con dimensioni 20 mm profondità aggraffatura x 45 larghezza aggraffatura, offriamo varianti di profili nelle dimensioni 20 mm profondità aggraffatura x 56 mm larghezza aggraffatura. Su richiesta, possiamo fornire anche listelli di giunta ottenuti da pannelli massicci a 3 strati nelle dimensioni 19 x 110 mm. Per prevenire danni dovuti al trasporto e alla manipolazione, gli elementi prefabbricati vengono protetti da un imballaggio speciale. Inoltre, un impianto di taglio online consente di ottimizzare i tempi di consegna dopo l’approvazione del disegno su foglio singolo.
Strettoi per travi lamellari SPL - Ormamacchine
Vantaggi e Campi di Applicazione dei Solai in Legno Lamellare
I solai in legno lamellare rappresentano una soluzione versatile e ad alte prestazioni per un'ampia gamma di applicazioni edilizie. La diffusione nel mercato edilizio delle costruzioni in legno è stata caratterizzata negli ultimi anni da una crescita significativa. Le ragioni sono da ricercare in una serie di aspetti, quali la sostenibilità ambientale, il risparmio energetico, l’elevata prefabbricazione e l’elevato rapporto fra la resistenza (a flessione) e la massa volumica.
Molteplici Benefici del Legno Lamellare
I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale:
- Durabilità: Basti pensare che alcuni solai realizzati durante l’epoca medioevale, oggi sono ancora intatti.
- Elasticità: Viene impiegato in tantissimi campi, da quello domestico a quello industriale e pubblico.
- Alto coefficiente di resistenza: Le assi presentano un alto coefficiente di resistenza alle scosse.
- Alta versatilità: Grazie alla loro curvatura le travi possono essere impiegate per la realizzazione di ponti, archi e simili.
- Capacità di assorbire i suoni: Contribuisce a un migliore comfort acustico.
- Ottima ventilazione dell’ambiente: Aiuta a evitare il formarsi di condensa.
- Alta resistenza al fuoco: Grazie a vernici specifiche.
- Alta resistenza ad acqua e gelate.
- Posa semplice e rapida: Grazie alla precisa prefabbricazione industriale, gli elementi per solai possono essere caricati immediatamente dopo l’installazione e le operazioni successive possono essere eseguite rapidamente.
- Possibilità di applicare carichi subito dopo il montaggio.
- Densità apparente inferiore rispetto al cemento armato.
- Grande stabilità di forma grazie all’incollaggio e all’essiccazione tecnica.
- Resistenza chimica elevate.
- Buone proprietà termoisolanti.
- Altezza d’ingombro ridottissima anche in presenza di carichi pesanti.
- Giunzione di incollaggio trasparente.
- Clima piacevole e accogliente negli ambienti.
- Certificazioni: Gli elementi per solaio in legno lamellare MM profideck, come tutti i prodotti per l’edilizia in legno Mayr-Melnhof Holz, sono certificati PEFC.
Campi di Applicazione
Il legno lamellare BSH può essere utilizzato per elementi solaio, ma anche per parete e tetto. I solai in legno lamellare trovano impiego in:
- Case unifamiliari e multifamiliari
- Edilizia residenziale multipiano
- Costruzione di immobili industriali e capannoni
- Ristrutturazione di vecchie costruzioni
- Densificazione di spazi abitativi urbani
- Settori d'impiego: Solai, Solette, Solai per tetti, Solette di copertura
Progettazione e Verifiche Strutturali: L'importanza della Norma
Le porzioni strutturali che fanno parte di questi elementi costruttivi sono essenzialmente sollecitate a flessione e taglio. Inoltre, si dovrà sempre effettuare la verifica di deformabilità, prestando maggiore attenzione quando i carichi accidentali previsti si riferiscono a pesi applicati nella loro completa entità e per lunga durata (ad esempio, biblioteche, archivi, magazzini permanenti, ecc.) in modo da evitare deformazioni permanenti per effetto del flauge. Infatti, il forte carico prolungato risulta una delle fondamentali cause di deperimento delle strutture in legno. Nei casi pratici si possono riscontrare sezioni che non sono state dimensionate correttamente per i carichi di lunga durata e presentano deformazioni permanenti tali da rendere inservibili gli elementi costruttivi. Per flauge si intende il fenomeno che induce deformazioni progressive a parità di carico oltre quelle elastiche istantanee. Nel legno è particolarmente evidente tanto che le deformazioni iniziali, in funzione anche di umidità e temperatura, possono quadruplicarsi nel tempo.
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Aspetti Normativi e Classi di Servizio
La norma UNI EN 1995-1-1 (Eurocodice 5) fornisce le regole generali di progettazione delle strutture di legno, insieme alle regole di progettazione specifiche per gli edifici. Si applica alle seguenti strutture: legno massiccio, legno segato, legno piallato o sotto forma di pali, legno lamellare incollato, prodotti strutturali a base di legno (per esempio LVL), e pannelli a base di legno, uniti mediante adesivi o collegamenti meccanici.
Le verifiche di sicurezza per i valori di calcolo della resistenza si effettuano in conformità al D.M. 14.01.2008 e con riferimento alla circolare del 02 febbraio 2009 n. 617. I valori di calcolo per le proprietà del materiale, a partire dai valori caratteristici, si assegnano con riferimento combinato alle classi di servizio e alle classi di durata del carico. Il valore di calcolo Xd di una proprietà del materiale è calcolato mediante la relazione:
Xd = (Xk ⋅ Kmod) / γM
dove:
- Xk è il valore caratteristico della proprietà del materiale;
- γM è il coefficiente parziale di sicurezza relativo al materiale;
- Kmod è un coefficiente correttivo che tiene conto dell’effetto, sui parametri di resistenza, sia della durata del carico sia dell’umidità della struttura. Se una combinazione di carico comprende azioni appartenenti a differenti classi di durata del carico si sceglierà un valore di kmod che corrisponde all’azione di minor durata.
Le classi di servizio sono cruciali per la corretta progettazione:
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- Classe di servizio 1: Caratterizzata da un'umidità del materiale in equilibrio con l'ambiente a una temperatura di 20 °C e un'umidità relativa dell'aria circostante che non superi il 65%, se non per poche settimane all'anno.
- Classe di servizio 2: Caratterizzata da un'umidità del materiale in equilibrio con l'ambiente a una temperatura di 20 °C e un'umidità relativa dell'aria circostante che superi l'85% solo per poche settimane all'anno.
- Classe di servizio 3: Caratterizzata da un'umidità più elevata di quella della classe di servizio 2.
Verifiche agli Stati Limite
In termini di progettazione allo stato limite ultimo (SLU) è possibile ottenere solai di luce considerevole e di altezza modesta, con ottimi risultati in termini di deformabilità del materiale (circa il 30% di quella del calcestruzzo). Le verifiche agli stati limiti di esercizio (SLE) divengono dunque determinanti nella progettazione di tali elementi strutturali. Le verifiche sono effettuate in termini di spostamenti e deformazioni. Si fa generalmente riferimento al calcolo degli spostamenti verticali per effetto dei carichi gravitazionali (permanente e variabili), sia a breve che a lungo termine, nonché alla valutazione nei confronti delle vibrazioni.
La scelta dei criteri di verifica diviene dunque aspetto a cui porre particolarmente attenzione in fase di progettazione, non solo per soddisfare determinati requisiti funzionali e di confort, ma anche per una valutazione economica del progetto stesso. Sembra dunque chiaro come la scelta di tali parametri diventi fondamentale non solo in termini ingegneristici ma anche economici per la valutazione del costo complessivo della struttura. Per tale ragione è fondamentale che il progettista, in accordo alla normativa vigente, concordi con il committente stesso quali siano le prestazioni che il solaio deve garantire durante la sua vita utile anche in relazione ai costi che tale scelta può comportare.
In secondo luogo è necessario non trascurare la valutazione nei confronti delle vibrazioni dei solai in legno che, per effetto della ridotta massa e della ridotta rigidezza, possono essere soggetti a fenomeni di risonanza o di valori di accelerazioni tali da non garantire il confort degli utenti, rendendo così necessario interventi di adeguamento in opera spesso molto difficili da realizzare o dal costo elevato.
Valutazione di Strutture Esistenti
Per la verifica di un solaio di copertura in legno, specialmente per strutture datate, è importante considerare le classi di resistenza dell'epoca. Ad esempio, per una struttura del 2000, la DIN 1052 non definiva una classe di lamellare Q1, ma erano in uso classi come BS11, BS14, BSxx. Le prove mediante durometro o resistografo non sono adatte allo scopo, in quanto non esistono parametri di corrispondenza con le classi di resistenza del legno lamellare incollato, o meglio delle lamelle. La sola valutazione possibile della qualità del materiale passa per la valutazione dei criteri di classificazione visiva della resistenza delle lamelle, che è piuttosto complessa e poco realizzabile su una trave posta in opera.
Trattandosi di una fornitura dell'anno 2000 dovrebbe essere possibile ricostruirne la provenienza e il produttore, e quanto meno la classe di resistenza prevista. Potendone accertare la produzione in uno stabilimento degno di questo nome e non avendo ragioni evidenti di metterne in discussione la qualità (cioè in assenza di indizi visibili ed evidenti di qualità manchevole) è corretto ammettere per queste travi la classe di resistenza GL24h, che corrisponde alla classe standard di produzione già in uso a quel tempo. Allo stesso modo sarebbe però scorretto ammettere una classe di resistenza più elevata solo sulla base di constatazioni attuali sulla qualità del materiale.
Esempio Pratico di Calcolo per un Solaio in Legno Lamellare
Riportiamo un breve esempio di calcolo di un solaio ad orditura semplice (nel caso di solai a doppia orditura le verifiche devono essere eseguite per due sistemi di travi, ma la procedura generale di calcolo risulta essenzialmente la stessa).
Dati Generali e Proprietà dei Materiali
| Parametro | Valore/Descrizione |
|---|---|
| Normativa di riferimento | NTC 2008 |
| Classe di servizio | 1 (umidità < 65% a 20°C) |
| Categoria carichi variabili | A - Ambienti ad uso residenziale |
| Dati Geometrici delle Trave | |
| Dimensioni travi B x H | 12.0 x 20.0 cm |
| Interasse | 60.0 cm |
| Area (A) | 240.0 cm² |
| Modulo di resistenza (Wx) | 800.0 cm³ |
| Momento d'inerzia (Jx) | 8000.0 cm⁴ |
| Luce di calcolo (L) | 400.0 cm |
| Spessore tavolato in legno (tw) | 3.0 cm |
| Materiali (Legno Lamellare GL24h UNI-EN 14080:2013) | |
| Massa volumica (rk) | 385.0 kg/mc |
| Modulo elastico medio (Em) | 115000.0 daN/cmq |
| Modulo elastico tangenziale medio (Gm) | 6500.0 daN/cmq |
| Kdef (Classe di servizio 1) | 0.6 |
| Coefficiente parziale sicurezza (gm) | 1.45 |
| Coefficiente incremento resistenza (Kh) | 1.100 |
| Resistenze Caratteristiche | |
| Flessione (fmk) | 240.0 daN/cmq |
| Taglio (fvk) | 35.0 daN/cmq |
| Trazione (ft0k) | 192.0 daN/cmq |
Analisi dei Carichi e Verifiche Strutturali
L'analisi dei carichi prevede: carichi permanenti (pavimento+sottofondo, peso proprio trave, ripartizione tramezzature) e carichi variabili (sovraccarico variabile ambiente residenziale). Lo schema statico è appoggio-appoggio.
Verifiche delle travi in legno (stato limite ultimo):
Per la combinazione di carico (permanenti + variabili, Kmod = 0.800), la verifica a flessione e taglio risulta positiva:
- Verifica a flessione: sw = 89.7 daN/cmq < fmd = 145.66 daN/cmq (Verificato)
- Verifica a taglio: tw = 4.5 daN/cmq < fvd = 21.24 daN/cmq (Verificato)
Per soli carichi permanenti (Kmod = 0.600), la verifica a flessione e taglio risulta ugualmente positiva:
- Verifica a flessione: sw = 44.7 daN/cmq < fmd = 109.24 daN/cmq (Verificato)
- Verifica a taglio: tw = 2.2 daN/cmq < fvd = 15.93 daN/cmq (Verificato)
Frecce in esercizio (stato limite di esercizio):
Le deformazioni istantanee e finali sono calcolate tenendo conto del comportamento reologico del legno. Al termine di deformazione istantanea viene sommato il termine di deformazione differita, calcolata con riferimento alle componenti quasi-permanenti delle azioni. La deformazione differita può essere valutata moltiplicando la deformazione iniziale per un coefficiente kdef che tiene conto dell'aumento di deformazione nel tempo dovuto all'effetto combinato della viscosità e dell'umidità del materiale.
- Deformazione istantanea per carichi permanenti (U1i): 4.917 mm
- Deformazione istantanea per carichi variabili (U2i): 4.532 mm
- Deformazione finale (Ufin): 13.215 mm (Kdef = 0.600, y21 = 0.30)
Le verifiche di deformazione risultano:
- U2i / L = 1 / 883 < 1 / 300 (Verificato)
- Ufin / L = 1 / 303 < 1 / 200 (Verificato)
Per eseguire il calcolo e le verifiche di tutti gli elementi strutturali, ti suggerisco di utilizzare il software calcolo strutturale, che ti permette di guida nella progettazione strutturale secondo le normative in vigore. Il file PDF è salvabile e stampabile.
Strettoi per travi lamellari SPL - Ormamacchine
Gestione di Forature e Aperture nei Solai in Legno (con riferimento XLAM)
Una struttura portante non è nulla senza l’infinità di piccoli e grandi aperture che la attraversano. Quindi è necessario capire cosa e come si può fare per far coesistere le varie parti. Mano a mano che il legno viene integrato nella storia delle strutture portanti nascono nuove esigenze. Nel momento stesso in cui si sceglie di realizzare un edificio in legno si accetta di affrontare seriamente il “problema” della componente impiantistica. Risulta infatti proprio questo aspetto quello che ancora può essere imprevedibile.
Le strutture in XLAM sono generalmente costituite da setti di grandi dimensioni la cui resistenza è molto maggiore rispetto a quella che è la domanda da carichi gravitazionali, da vento o da sisma. Hanno, di per sé, un comportamento “monolitico”, trasferiscono i carichi gravitazionali per contatto e vedono avvenire la trasmissione delle sollecitazioni orizzontali mediante piastre e viti. Generalmente in condizioni statiche, anche tenendo conto dell’instabilità per carico di punta, hanno un tasso di lavoro modesto. In questo contesto la presenza di un piccolo foro in una parete genera solo una piccola deviazione della discesa dei carichi gravitazionali rispetto alla verticale.
I solai in XLAM, pur avendo un comportamento resistente bidirezionale, vengono calcolati come elementi trave lungo la direzione di massima lunghezza e di massima resistenza. E questo viene fatto perché il contributo trasversale è molto minore rispetto a quello longitudinale. Si deve verificare che la sezione resistente sia in grado di trasferire la flessione (m11) ed il taglio. Ci si deve accertare che questa nuova situazione non pregiudichi la rigidezza o la resistenza nel piano del pannello e rapportare il tutto al tipo di modellazione del piano stesso che abbiamo fatto nel modello FEM. Esistono on line tabelle di sfruttamento dei pannelli xlam in base alla loro luce, alla loro sezione, carichi e ovviamente alla dimensione del foro che contengono.
La presenza di fori nella travi genera degli indebolimenti delle stesse. Banalmente viene ridotta sia la resistenza flessionale che quella a taglio. Negli elementi lignei la foratura genera una trazione perpendicolare delle fibre nella zona in prossimità del foro. Se la verifica è soddisfatta non serve apporre alcun rinforzo, in caso contrario si dispongono delle viti verticali. Allo stato dell’arte quasi tutti i fori vengono realizzati con macchine a controllo numerico. L’esecuzione viene quindi effettuata in stabilimento. Possiamo raggruppare in questo insieme tutti fori che vengono realizzati per l’inserimento dei bulloni o spinotti. In questo caso i fori non vengono realizzati per il passaggio di parti non strutturali, ma servono al trasferimento delle sollecitazioni.