Consolidamento dei Solai in Legno con Pannelli CLT: Tecniche Efficaci e Vantaggi Incredibili

I solai in legno hanno un fascino che non passa mai inosservato: sono caldi, autentici e capaci di dare carattere a un appartamento su due piani in mansarda o a un edificio storico. Ma proprio perché sono elementi strutturali vivi e naturali, hanno bisogno di attenzioni, con diagnosi e interventi mirati.

Caratteristiche e Valutazione dei Solai in Legno

Un solaio con travi in legno normalmente è composto dalle travi principali, dai travetti e da un tavolato che distribuisce i carichi. Le travi a volte vengono lasciate a vista per valorizzare il soffitto di una stanza. A seconda dell’epoca costruttiva puoi trovare solai completamente in legno oppure solai in legno e cemento, con una soletta che aumenta rigidezza e stabilità.

Il legno è un materiale straordinario, ma sensibile: teme l’umidità, gli insetti e si può espandere o restringere. Per questo, prima di qualsiasi intervento, devi far eseguire una diagnosi accurata per verificare lo stato delle travi e del tavolato.

Spessore e Portata dei Solai in Legno

Lo spessore complessivo di un solaio in legno varia in genere tra 20 e 35 cm, considerando travi, tavolato e strati di finitura. Le dimensioni delle travi in legno per i solai dipendono dalla luce da coprire: più è ampia, maggiore deve essere l’altezza della trave. La sezione dei solai in legno è il rapporto tra altezza e larghezza delle travi ed è un parametro fondamentale per valutare la portanza e, quindi, quanto peso può reggere il solaio. Anche il tavolato ha un ruolo strutturale: nei solai più datati influenza la rigidezza del piano e la capacità di distribuire i carichi.

La portata di un solaio non è un valore fisso: dipende dal tipo di legno, dalla sezione delle travi, dalla distanza tra gli appoggi e dallo stato di conservazione. I solai di un edificio moderno sono progettati per reggere carichi intorno ai 200 kg/m², ma negli edifici storici può essere più bassa, soprattutto se noti deformazioni, scricchiolii anomali o fessurazioni. Se il solaio della tua mansarda è poco stabile e vuoi utilizzarla per creare dei nuovi ambienti da aggiungere alla tua abitazione, la prima cosa da verificare è la situazione del solaio e rinforzarlo prima di eseguire altri lavori di ristrutturazione.

SOLAIO IN LEGNO, CALCOLO TRAVI - NTC 2008 - PARTE I (204)

Consolidamento e Rinforzo dei Solai in Legno Esistenti

Quando un solaio mostra segni di cedimento o non è adeguato alle esigenze di peso di un appartamento moderno, puoi intervenire con un consolidamento o un rinforzo. Il primo ripristina la capacità originaria, mentre il rinforzo la aumenta. Il consolidamento del solaio è un intervento fondamentale per garantire la stabilità dell’edificio o per aumentare la resistenza agli eventi sismici. Consolidare il solaio, inoltre, significa determinare un aumento del valore dell’immobile.

Quando intervenire

Il rinforzo di un solaio in legno può rendersi indispensabile in diverse circostanze, che variano in base alle condizioni strutturali e alle modalità di utilizzo dell’edificio. Ecco i principali scenari in cui potrebbe essere necessario intervenire:

Deterioramento degli elementi in legno: quando si riscontrano segni di deterioramento, come marcescenza, attacchi di insetti o danni meccanici, che compromettono la capacità portante degli elementi in legno del solaio.
Modifiche di destinazione d’uso: quando si intende cambiare la destinazione d’uso di un edificio, con conseguente aumento dei carichi agenti sul solaio in legno.
Adeguamento alle normative: quando i requisiti normativi relativi alla sicurezza strutturale del solaio in legno non sono più rispettati, a causa di modifiche normative o di un peggioramento delle condizioni del solaio nel tempo.
Aumento dei carichi: quando si prevede un aumento dei carichi agenti sul solaio in legno, dovuto a ristrutturazioni, ampliamenti o nuove modalità di utilizzo dell’edificio.
Vulnerabilità sismica: quando, a seguito di una valutazione della vulnerabilità sismica dell’edificio, si riscontra la necessità di rinforzare il solaio in legno per migliorarne il comportamento strutturale in caso di sisma.
Miglioramento delle prestazioni: anche in assenza di problemi evidenti, il rinforzo del solaio in legno può essere eseguito per migliorarne le prestazioni strutturali, ad esempio per aumentare i carichi ammissibili o per ridurre le deformazioni.

Tecniche di Rinforzo Strutturale

Il rinforzo strutturale dei solai in legno può essere realizzato attraverso diverse tecniche, ciascuna adatta a specifiche esigenze e condizioni. Tra le soluzioni più efficaci e diffuse troviamo:

Sostituzione di elementi danneggiati: prevede la rimozione e la sostituzione dei travetti, delle tavole del solaio o di altri componenti in legno che presentano danni significativi a causa di marciume, attacchi biologici (insetti o funghi), o danni meccanici.
Aggiunta di travi o travetti di rinforzo: questa soluzione prevede l’inserimento di nuovi elementi in legno in aggiunta a quelli esistenti per incrementare significativamente la capacità portante del solaio.
Sovrapposizione di soletta collaborante legno-calcestruzzo: una delle soluzioni più efficaci è utilizzare una soletta collaborante legno-calcestruzzo, realizzata con una soletta in cemento unita al tavolato esistente con dei connettori metallici. È un intervento che migliora la rigidezza, il comportamento dinamico e la capacità portante, mantenendo però la leggerezza del solaio esistente. La realizzazione della soletta in calcestruzzo consente di ridistribuire i carichi e fornisce un discreto isolamento acustico oltre alla protezione al fuoco.
Inserimento di profili metallici: il rinforzo dei solai in legno con putrelle è una soluzione tradizionale ma ancora molto efficace in cui le putrelle vengono affiancate alle travi esistenti o inserite tra di esse, creando una struttura mista legno-acciaio molto resistente. Oltre al rinforzo con le putrelle puoi utilizzare delle piastre metalliche laterali.
Rinforzo con materiali compositi: l’uso di materiali compositi fibrorinforzati (con fibra di carbonio o fibra di vetro) rappresenta una soluzione moderna ed efficace, applicati sotto forma di fasce o laminati sulla superficie inferiore del solaio, incollati alle travi in legno mediante l’uso di resine epossidiche.
Rinforzo con pannelli strutturali: questa tecnica prevede l’applicazione di pannelli strutturali in compensato o OSB (Oriented Strand Board) sulla superficie del solaio in legno, fissati agli elementi in legno esistenti attraverso connessioni meccaniche.

Il rinforzo dei solai in legno da sotto è un’ottima alternativa quando non puoi intervenire dall’alto, magari perché il pavimento è nuovo o perché l’appartamento è abitato e non può essere svuotato. Per rinforzare dal basso vengono applicati sull’intradosso del solaio dei profili metallici, dei piatti in acciaio o dei pannelli strutturali, che irrigidiscono l’orditura senza toccare il piano superiore. È un intervento rapido, poco invasivo e spesso risolutivo.

Solai in Legno Antichi: Conservazione e Restauro

I solai in legno antichi richiedono un approccio delicato e rispettoso per conservare l’esistente, evitando di sostituire quando possibile. Devi procedere con trattamenti antitarlo e pulizia delle superfici per capire dove agire. Per eventuali sostituzioni devono essere utilizzati legni della stessa essenza e rinforzi reversibili che non alterano l’aspetto originario. Quando il solaio è a vista, il recupero estetico deve diventare parte integrante di un progetto di ristrutturazione.

Isolamento Acustico

Il legno è leggero e trasmette facilmente vibrazioni e rumori da calpestio. Per migliorare il comfort puoi intervenire aggiungendo dei materassini fonoisolanti sotto il pavimento, dei pannelli in fibra di legno o lana minerale tra le travi o creare un controsoffitto con materiali fonoassorbenti. Un buon intervento di isolamento acustico dei solai in legno esistenti può cambiare la percezione dello spazio, evitando che i rumori provenienti dall’alto vengano amplificati dalla struttura in legno.

Il Pannello CLT (Cross Laminated Timber)

La sigla CLT in inglese sta per “Cross Laminated Timber”, che significa legno lamellare incrociato, anche se in Italia preferiamo chiamarlo X-LAM. È un innovativo materiale da costruzione che fa parte della famiglia dei “legni ingegnerizzati”: è costituito da legno lamellare disposto a strati incrociati, tipicamente in numero dispari, e incollati sotto pressione per formare un unico elemento ligneo con capacità di carico eccezionali in tutte le direzioni.

Vantaggi e Sostenibilità del CLT

Negli ultimi anni sta conoscendo una rapidissima diffusione proprio per i numerosi vantaggi che offre: dalla velocità di realizzazione all’accuratezza in fase di previsione dei costi, dall’efficacia delle prestazioni energetiche alle eccellenti performance in caso di eventi sismici, senza contare l’aspetto della sostenibilità e del minor impatto ambientale del legno rispetto ad altri materiali da costruzione. Per questi e altri motivi il legno è sempre più una scelta naturale in edilizia. È un materiale sostenibile perché è composto da legno, una risorsa rinnovabile (proveniente da boschi a taglio e rimboschimento controllati), e non richiede la combustione di combustibili fossili durante la sua produzione.

Produzione e Applicazioni del CLT

La fabbricazione del CLT inizia con la selezione del legname, la rimozione dei difetti, il taglio, l’eventuale giunzione di lamelle, la posa delle lamelle su un pianale, seguita dall’applicazione dell’adesivo, dalla posa di altri pannelli fino ad arrivare agli strati corretti e dalla pressatura dell’assemblaggio. I pannelli vengono tagliati a misura, insieme al completamento di ogni altra esigenza di prefabbricazione. Il controllo di qualità finale viene eseguito prima della consegna in cantiere. I pannelli CLT possono essere prodotti con dimensioni personalizzate, sebbene le restrizioni di trasporto tendano a dettare le loro dimensioni. La fabbricazione precisa spesso si basa sul Building Information Modeling (BIM) e su altre tecnologie di prefabbricazione.

Il CLT può essere utilizzato come alternativa nobile al calcestruzzo per formare pareti, tetti, pavimenti e soffitti di un edificio ed è particolarmente adatto per le costruzioni in legno più alte e multipiano. Questo può includere pareti pre-isolate e sezioni del tetto. Altre applicazioni includono pavimenti e balconi a sbalzo, vani ascensore portanti e scale. Può essere utilizzato praticamente in qualsiasi tipo di edificio, dalle torri residenziali e per uffici alle scuole e agli edifici civili. Nei progetti con CLT, la costruzione in cantiere non dura più di pochi giorni. È un processo rapido e asciutto, con pochissima produzione di rifiuti.

Caratteristiche Speciali del CLT

Il CLT, come altri prodotti in legno massiccio, resiste naturalmente al fuoco perché carbonizza. In caso di incendio, questo carbone all’esterno forma uno strato protettivo pur mantenendo la resistenza. Ciò rallenta notevolmente la combustione, consentendo al tempo di evacuare l’edificio in sicurezza. Con o senza protezione in cartongesso, il CLT dimostra una significativa resistenza al fuoco, in alcuni casi oltre le tre ore. Analogamente ad altri prodotti in legno, il CLT non si decomporrà né acquisirà muffe se correttamente installato. Gli elementi in CLT devono essere protetti per evitare il contatto diretto con l’umidità per un lungo periodo di tempo. Ciò può essere ottenuto attraverso una corretta elaborazione dei dettagli e l’uso di sigillanti, rivestimenti e scossaline, in particolare sui bordi dei pannelli in CLT. Il nodo più importante è sempre l’attacco a terra, che deve prevedere la quota di imposta del CLT ad un’altezza di 20 cm sopra il livello di scorrimento delle acque.

Grazie all’avvento dell’X-LAM oggi è possibile edificare grattacieli in legno di 30 piani e oltre. Ed è semplice capire perché questa sia una buona notizia: nei prossimi anni il mondo conoscerà un’urbanizzazione sempre maggiore, e costruire in legno anziché in acciaio e calcestruzzo significa generare meno emissioni di CO2 nella produzione e nello smaltimento di questi materiali. Allo stesso modo, una presenza più fitta di abitazioni in legno nel nostro panorama urbano comporta un maggiore assorbimento di CO2 da parte del legno stesso.

Consolidamento Solai in Legno con Pannello CLT

Negli interventi di rinforzo strutturale del costruito storico uno dei problemi più ricorrenti riguarda il consolidamento dei solai in legno: in questi casi può essere necessario garantire un incremento dei carichi accidentali per un cambio di destinazione d’uso oppure più semplicemente incrementare la rigidezza per diminuire la loro deformabilità flessionale. Una delle tecniche di rinforzo efficaci proposte e studiate per sviluppare tecnologie reversibili e meno invasive, si basa sull’uso di elementi di rinforzo in legno. L’incremento di rigidezza flessionale può essere ottenuto connettendo alle travi esistenti delle tavole in legno o dei pannelli a strati incrociati (XLam o CLT - Cross Laminated Timber), realizzando in questo modo una sezione a T composta, dove la trave esistente da consolidare costituisce l’anima e il pannello o le tavole l’ala.

Per tutte le tipologie di sezioni composte le caratteristiche meccaniche della connessione sono il fattore principale che influenza la risposta strutturale. Una connessione particolarmente efficace (completa) consentirebbe di considerare la risposta strutturale come se le due parti della sezione non avessero alcuno scorrimento relativo, mentre una connessione particolarmente debole riporta al caso di due travi semplicemente sovrapposte. Una connessione reale invece è deformabile e consente uno scorrimento relativo tra l’ala e l’anima. Il progetto delle sezioni composte richiede quindi di considerare la deformabilità a taglio dei connettori. L’analisi può seguire le procedure del “Metodo” indicato nell’Eurocodice 5, dove la rigidezza flessionale della sezione composta è calcolata tenendo conto proprio dello scorrimento tra l’anima e l’ala.

Tecniche e Studi Sperimentali

La tecnica proposta consiste nel connettere una tavola di grosso spessore a ciascuna trave esistente per mezzo di perni in legno di elevate caratteristiche meccaniche. Con un corretto progetto della connessione delle travi ai muri perimetrali e tavole addizionali sulla superficie è possibile anche realizzare un diaframma di piano. La trave composta così ottenuta presenta una connessione deformabile tra l’anima e l’ala superiore.

Recentemente in un intervento di consolidamento di un solaio nel Castello Belasi a Segonzone (TN) le travi esistenti sono state accoppiate con tavole in lamellare di classe GL 24, di 80 mm di spessore. È stata ottenuta così una sezione a T con flangia e anima separate da un nuovo tavolato di spessore pari a 30 mm che ha sostituito quello esistente.

I pannelli a strati incrociati (XLam o CLT) vengono utilizzati per costruire pareti e solai in edifici nuovi con struttura portante in legno, ma si stanno rivelando efficaci anche negli interventi di restauro per ottenere un effetto diaframma di piano, connettendoli con le travi esistenti. Prove sperimentali hanno evidenziato che possiedono una rigidezza nel piano sufficiente per garantire un comportamento a diaframma e per resistere alle forze di taglio generate dalle azioni sismiche.

In una recente campagna di ricerca sperimentale sono stati utilizzati pannelli speciali di 60 mm per poter essere impiegati specificamente in interventi di consolidamento, dove è importante non variare troppo le quote dei solai rispetto alla situazione esistente. Una serie di travi a sezione mista legno-XLam sono state testate fino a rottura: sei erano connesse per mezzo di perni metallici inseriti in fori calibrati e 4 mediante viti autofilettanti, inserite perpendicolarmente all’asse della trave. I diagrammi mostrano un discreto incremento di rigidezza. L’uso delle viti autofilettanti come connettori porta ad una rigidezza iniziale elevata rispetto a quella garantita dai perni inseriti con preforatura, in quanto non vi è uno scorrimento iniziale di questi prima di entrare in contatto con il legno circostante.

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