Negli ultimi anni è emerso un interesse sempre più spiccato per il progetto di edifici in legno, come ad esempio quelli che utilizzano i pannelli XLAM. Il legno è un materiale da costruzioni estremamente versatile, che si presta ad essere impiegato con diverse tecnologie, ed è in grado di raggiungere prestazioni eccezionali in termini di risparmio energetico ed acustico, sostenibilità, sicurezza antisismica e competitività economica. Tutti fattori che lo hanno reso molto attraente, facendo da volano a tecniche costruttive innovative e dal design sempre più raffinato. In Europa il nostro Paese è al quarto posto tra i produttori di edifici in legno dietro solo a Germania, Regno Unito e Svezia.
La possibilità di accedere agli incentivi fiscali Ecobonus e Sismabonus ha indubbiamente contribuito all’utilizzo in edilizia di un materiale che si distingue per leggerezza, versatilità e soprattutto per resistenza, sicurezza sismica e comfort energetico. Il sistema costruttivo in legno permette di realizzare sopraelevazioni o ampliamenti in tempi molto più veloci rispetto alla scelta di materiali tradizionali e con infinite possibilità progettuali.
Cosa sono i Pannelli X-Lam?
X-lam è un termine inglese che significa legno lamellare incrociato (cross-laminated timber). I pannelli X-LAM, in inglese CLT (Cross Laminated Timber), sono pannelli di legno massiccio a strati incrociati, composti da più strati di lamelle (o tavole), sovrapposti e incollati uno sull’altro in modo che la fibratura di ogni singolo strato sia ruotata nel piano di 90° rispetto agli strati adiacenti.
I singoli strati sono realizzati in tavole di legno di conifera, essiccate e selezionate, come per la maggior parte degli elementi strutturali in legno dove viene impiegato l’abete, in prevalenza abete rosso. Generalmente il materiale utilizzato è il legno d’abete, pino o larice, in quanto queste tipologie di legno presentano caratteristiche di resistenza e durabilità fondamentali per lo scopo edile. Le tavole sono di spessore variabile fra i 19 e i 40 mm, larghe fra gli 80 ed i 260 mm. Servono almeno 3 strati di legno per comporre un pannello, il cui spessore e le cui dimensioni variano in base alle caratteristiche geometriche e funzionali dell'edificio che si vuole costruire. Per mantenere la naturalezza del legno, le colle utilizzate per l’incollaggio dei pannelli sono prive di formaldeide e altre sostanze chimiche pericolose.
Processo di Produzione dei Pannelli X-Lam
La produzione di pannelli X-Lam, come il COST-PLY di L.A. COST, è un processo articolato in tre fasi principali che si svolge interamente in stabilimento:
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- Selezione e preparazione delle lamelle: Le lamelle (o tavole) vengono innanzitutto selezionate in base alla classe di resistenza e sottoposte a un controllo automatico tramite scanner e raggi X, per individuare ed eliminare eventuali difetti. Successivamente, le lamelle vengono giuntate di testa per raggiungere le lunghezze desiderate, garantendo continuità e uniformità strutturale.
- Formazione degli strati: Le lamelle vengono quindi incollate affiancandole una all’altra, dando forma ai singoli strati di tavole che comporranno il pannello finito.
- Incollaggio incrociato degli strati: Gli strati così ottenuti vengono incollati tra loro incrociando le fibre a 90°, creando un elemento monolitico in legno prefabbricato e stabile.
Il risultato è un pannello X-Lam ad alte prestazioni, composto per il 99,4% da legno e solo per lo 0,6% da colla, che unisce la naturalità e leggerezza del legno massello a eccellenti caratteristiche di stabilità dimensionale, funzionalità architettonica e prestazioni tecniche. Anche le aperture per porte e finestre vengono realizzate in fabbrica. I pannelli, una volta pronti, vengono trasportati in cantiere e assemblati attraverso fissaggi di tipo meccanico.
Funzionamento Statico e Strutturale delle Costruzioni in X-Lam
L’utilizzo dei pannelli X-Lam (o CLT) per la realizzazione di pareti e solai dà origine a una struttura di tipo scatolare, nella quale ogni elemento contribuisce alla stabilità complessiva dell’edificio. Un edificio a pannelli XLAM è caratterizzato da una struttura scatolare in cui le pareti e i solai sono formati da diaframmi costituiti da pannelli di legno molto rigidi e resistenti, collegati fra loro mediante collegamenti meccanici.
Il pannello X-Lam può svolgere tutte le principali funzioni strutturali:
- Funzione di lastra (parete): il pannello sostiene i carichi verticali e contrasta le azioni orizzontali dovute a vento e sisma, garantendo resistenza e rigidezza.
- Funzione di piastra (solaio): grazie alla propria resistenza flessionale e a taglio nelle due direzioni del piano, il pannello è in grado di portare i carichi perpendicolari al suo stesso piano.
Gli elementi in X-Lam sono collegati tra loro in modo elastico e deformabile: le giunzioni trasferiscono le azioni di taglio, ma non quelle flessionali, consentendo al sistema di distribuire le sollecitazioni in modo uniforme e controllato. Le pareti in X-Lam possono essere costituite da uno o più pannelli, a seconda delle luci da coprire e delle esigenze strutturali del progetto. Nel caso di pareti composte da più pannelli, l’unione fra gli elementi viene realizzata direttamente mediante doppie viti autoforanti, inserite inclinatamente rispetto alla faccia del pannello. Questo sistema garantisce un accoppiamento solido e continuo tra i pannelli, assicurando la massima precisione, rigidezza e stabilità strutturale dell’insieme.
Edifici in legno: xlam o telaio?
Connessioni Strutturali negli Edifici X-Lam
Connessioni alla Platea di Fondazione
Grazie alla leggerezza del sistema costruttivo, è sufficiente una fondazione superficiale - come una platea o un solaio controterra areato - oppure, quando è previsto, il solaio dell’interrato, che diventa il piano d’appoggio dell’edificio in legno. Sopra la fondazione viene realizzato un cordolo in cemento armato continuo, perfettamente livellato, su cui viene posata una membrana impermeabilizzante. Questa barriera separa il legno dal calcestruzzo, evitando la risalita dell’umidità e garantendo così la protezione e la durabilità nel tempo della struttura.
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Il collegamento tra le pareti in X-Lam e il cordolo in cemento armato è un elemento essenziale per garantire la stabilità e la sicurezza sismica dell’edificio. Ha il compito di trasferire le sollecitazioni orizzontali (vento e sisma) alla fondazione, impedendo ogni possibilità di ribaltamento o scorrimento delle pareti. L’ancoraggio viene realizzato mediante piastre in acciaio fissate ai pannelli in X-Lam con viti o chiodi strutturali e al cordolo in cemento armato con barre filettate o tasselli meccanici sigillati con resine bicomponenti. Il ribaltamento è contrastato con delle piastre angolari allungate dette comunemente “hold down” (letteralmente “tieni giù”), che lavorando a trazione garantiscono il trasferimento delle forze verticali dovute al momento. Ogni collegamento è dimensionato in base al calcolo strutturale e alle verifiche sismiche previste dal progetto, assicurando la massima affidabilità dell’intero sistema costruttivo.
Connessione dei Solai Interpiano
Nei piani intermedi, i solai in X-Lam vengono realizzati con pannelli più spessi rispetto a quelli delle pareti, così da garantire maggiore solidità e comfort strutturale. Il collegamento tra pareti e solai avviene tramite piastre metalliche “hold down”, che evitano il ribaltamento delle pareti, e con viti o angolari che impediscono eventuali spostamenti orizzontali. Questi giunti meccanici rendono l’edificio un sistema unico e perfettamente integrato, capace di resistere in modo efficace a vento e sisma, mantenendo nel tempo la massima stabilità e sicurezza.
Connessione tra Pareti e Solaio di Copertura
La copertura può essere realizzata con pannelli in X-Lam oppure, quando richiesto dalle luci strutturali, con l’inserimento di travi rompitratta o travi in legno lamellare e tavolato. Quando la copertura è realizzata direttamente con pannelli in X-Lam, il collegamento con le pareti avviene mediante viti e squadrette metalliche, garantendo la continuità strutturale e la stabilità complessiva dell’edificio.
Per garantire la perfetta sigillatura ermetica tra i pannelli in X-Lam vengono impiegate guarnizioni in EPDM specifiche per le giunzioni. La tenuta all’aria viene completata con la nastratura interna ed esterna di tutte le connessioni, utilizzando nastri mono-adesivi sigillanti ad alte prestazioni. Questo sistema assicura un isolamento continuo e controllato, rendendo l’edificio a prova di Blower Door Test, a beneficio del comfort abitativo e dell’efficienza energetica complessiva.
Prestazioni delle Strutture in X-Lam
Resistenza Sismica
Gli edifici in legno ben progettati e realizzati secondo le tecniche più moderne, come la tecnologia XLAM, possono garantire livelli avanzati di sicurezza sismica per diversi motivi. In primo luogo il legno è un materiale molto più leggero degli altri materiali da costruzione; per esempio la sua massa è circa un quarto di quella del calcestruzzo. L’azione sismica che agisce su una struttura è direttamente proporzionale alla massa coinvolta. Inoltre, il legno offre significative proprietà di resistenza, quindi le strutture in legno sono in grado di assorbire senza danni anche forze e sollecitazioni importanti, soprattutto se si tratta di edifici a elementi piani come pareti e solette di pannelli XLAM. Questi hanno rigidezza e resistenza diffusa su tutta la struttura e non concentrata in alcuni punti come avviene per costruzioni realizzate con elementi lineari (a travi e pilastri).
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Le connessioni metalliche, se ben progettate e realizzate, hanno il compito di contrastare i meccanismi di sollevamento per ribaltamento e scorrimento delle pareti. Contribuiscono a dissipare energia attraverso lo sviluppo di deformazioni in campo plastico consentendo all’intero edificio di raggiungere la classe di duttilità richiesta. Un edificio a pannelli XLAM è caratterizzato da una struttura scatolare in grado di raggiungere elevati livelli di duttilità mediante l’utilizzo di connessioni metalliche (piastre, chiodi, viti e bulloni) progettate garantendo sufficienti riserve duttili in accordo con il criterio della gerarchia delle resistenze. La dimostrazione dell’ottimo comportamento sismico di queste strutture è stata provata in Giappone con uno specifico test scientifico (Progetto di ricerca SOFIE del CNR-IVALSA).
Efficienza Energetica e Comfort Abitativo
Tutti gli elementi costruttivi sono studiati per garantire alla vostra casa la migliore efficienza energetica. I pannelli portanti in legno vengono poi rivestiti sia internamente che esternamente per realizzare la parete finita. Le pareti standard sono realizzate con un pannello parete in X-Lam dallo spessore variabile (10 cm sono in genere sufficienti per edifici fino a due piani).
L'elemento portante è rivestito esternamente con un cappotto di fibra di legno dello spessore di 12 cm, altamente coibentante, traspirante ed ecologico. L'isolante è fissato con speciali tasselli a fungo ed è messo in opera su due strati aggiunti sfalsati in modo da eliminare qualsiasi ponte termico. La fibra di legno è intonacata con un doppio strato di rasante silossanico armato con una rete in fibra di vetro e rivestito da uno strato di finitura bianco o colorato in pasta, anch'esso a base di silossani.
Internamente il pannello portante è rivestito con una controparete in cartongesso costituita da una struttura in lamiera zincata a montanti e traversi che forma un'intercapedine dello spessore di 7,5 cm, chiusa all'interno da un doppio pannello di cartongesso. L'intercapedine viene coibentata con lana di roccia a bassa densità.
Nella progettazione di edifici con tecnologia X-Lam la scelta dei diversi materiali, dei componenti e la definizione degli elementi costruttivi/tecnologici avviene sempre secondo i consolidati criteri della BIO-EDILIZIA e del risparmio energetico. Questi edifici sono acusticamente e termicamente ben isolati, riducendo così il proprio fabbisogno energetico.
| Componente | Spessore | Trasmittanza (Wm²K) | Sfasamento (h) |
|---|---|---|---|
| Pareti | 0,32 m | 0,172 | 15h 18' |
| Tetto | 0,28 m | 0,233 | 11h 10' |
(Nota: Per il tetto è indicata anche una trasmittanza periodica di 0,073 Wm²K e l'assenza di condensa.)
Durabilità e Resistenza al Fuoco
Il luogo comune che un edificio in legno con pareti X-Lam non duri nel tempo è smentito da molti esempi nel mondo di costruzioni lignee storiche, vecchie di secoli o addirittura millenni, tuttora in servizio (ponti, interi edifici, coperture e solai). Il degradamento del legno, e quindi del pannello XLAM, può svilupparsi soltanto in particolari condizioni, evitando le quali il materiale si conserva perfettamente per secoli o addirittura millenni. La chiave per ottenere edifici a struttura portante a pannelli XLAM durevoli e con prestazioni superiori è rappresentata quindi dalla progettazione integrata (progettazione + tecnologia + materiali + competenza), che comprenda non soltanto i calcoli statici ma anche il dimensionamento delle prestazioni energetiche, acustiche e legate alla durabilità dei materiali, affiancata da modalità di esecuzione in cantiere accurate e fedeli al progetto.
Le strutture X-Lam sono progettate e realizzate in modo tale che la struttura portante possa garantire una resistenza al fuoco elevata. Gli edifici con sistema costruttivo a pannelli XLAM rispettano le esigenze normative più attuali, garantiscono, in caso d'incendio, la sicurezza necessaria all'evacuazione controllata dell'edificio e la possibilità di recuperare la costruzione in quanto la sua ossatura portante (i pannelli XLAM) in alcuni casi non subisce alcun tipo di danno strutturale e materico, come è stato dimostrato scientificamente dal CNR-IVALSA con i test del 2006 e 2007 in Giappone con il progetto di ricerca SOFIE.
Vantaggi delle Costruzioni in X-Lam
Quali sono i vantaggi di una costruzione in legno con pannelli X-Lam? La tecnologia X-Lam, per le sue qualità intrinseche e per le metodologie costruttive adottate, offre degli standard qualitativi e dei tempi di realizzazione, a parità di spesa, nettamente superiori rispetto ai sistemi costruttivi tradizionali. Gli svantaggi legati all’impiego dell’X-lam per la realizzazione di un’abitazione sono trascurabili se paragonati alla molteplicità di vantaggi offerta da questa tecnica costruttiva. In generale, il sistema costruttivo X-Lam assicura un maggior risparmio per quanto riguarda i tempi di cantiere, che sono nettamente ridotti rispetto a quelli necessari per altre tecnologie costruttive. I principali vantaggi includono:
- Velocità costruttiva
- Risparmio energetico
- Resistenza sismica
- Sostenibilità ambientale
- Più superficie calpestabile
- Tempi di realizzazione e costi certi
- Garanzia di durabilità
Inoltre, l’incollaggio di pannelli in entrambe le direzioni delle fibre, assicura una resistenza maggiore di qualsiasi altro tipo di elemento in legno, sia massiccio, che lamellare. Questi pannelli sono in grado di trasmettere i carichi in entrambe le direzioni, permettendo un elevato grado di libertà nel progetto.
X-Lam vs. Telaio: Quale Sistema Scegliere?
Tra le variabili che caratterizzano le costruzioni in legno c’è la scelta della struttura portante: le principali tecniche di costruzione delle case prefabbricate in legno sono il sistema a telaio e il sistema costruttivo X-Lam. È meglio scegliere una casa in legno X-Lam o un sistema a telaio? La verità è che non esiste un sistema migliore dell’altro in assoluto, ma piuttosto una scelta migliore in base alle singole applicazioni, da valutare in base a elementi di ordine progettuale, tecnico e logistico.
Caratteristiche del Sistema a Telaio
Quando parliamo di Telaio, intendiamo una struttura sempre con sistema a pannelli realizzata con un reticolo di travi (montanti + traversi) che racchiudono il materiale isolante. Il sistema costruttivo a telaio comprende strutture portanti composte che rappresentano un connubio tra strutture in legno e coibentazione termica. Il compito strutturale viene svolto principalmente dalle travi in legno di abete lamellare 16x12 cm che sono poste a 60 cm l’una dall’altra per tutto lo sviluppo longitudinale della parete. L’intelaiatura strutturale in legno ed il riempimento di ogni parete di un edificio a telaio possono essere prefabbricati direttamente in azienda abbattendo i costi e creando delle pareti pronte al montaggio. Tra i vantaggi delle strutture a telaio, in particolare, degno di nota è sicuramente il peso ridotto della parete a telaio, che rende questa tecnica più duttile e manovrabile: grazie alla sua leggerezza, il telaio di legno è infatti preferibile nella realizzazione di sopralzi di edifici preesistenti.
Caratteristiche del Sistema X-Lam
Quando parliamo di XLAM, intendiamo una struttura realizzata con pannelli portanti in legno massiccio costituiti da vari strati di lamelle incrociate e incollate fra loro. La casa in X-Lam, poiché è costituita da pannelli massicci, contiene un maggior quantitativo di legno. Nella struttura in X-Lam, le finiture vengono direttamente realizzate in cantiere, pertanto la rende più flessibile a livello progettuale.
Differenze e Scelta
Esistono alcune minime differenze tra i due sistemi che li rendono più o meno adatti nelle diverse destinazioni d’uso. La casa a telaio, rispetto all’altro sistema, risulta più leggera e di conseguenza più elastica. Grazie alla spessa massa coibente, la struttura a telaio risulta avere un migliore comfort termico nei mesi invernali. Il principale svantaggio dell’X-Lam è sicuramente il prezzo. Poiché è costituita da pannelli massicci, infatti, la casa in X-Lam ha un costo più elevato rispetto ad una casa a telaio, solitamente circa il 5% in più.
Nonostante le differenze, sia la tecnologia a telaio di legno sia quella in X-Lam sono estremamente valide ed ampiamente utilizzate in bioedilizia per la realizzazione di edifici ecologici. Entrambe le tecnologie sono estremamente versatili e quindi indicate per la costruzione di case prefabbricate, edifici commerciali o industriali ed ampliamenti di edifici preesistenti. Con lo X-Lam si possono costruire edifici multipiano, case monofamiliari e plurifamiliari, alberghi e residence.