Scopri il Segreto del Solaio in Legno Lamellare: Guida Completa e Dettagliata

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. Funge, da un lato, da copertura per il piano sottostante e, dall’altro, da piano di appoggio per il piano 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. I solai vengono progettati per sostenere e ripartire le azioni su di essi agenti. Per molti anni i solai in legno, grazie alla loro leggerezza, hanno rappresentato una valida alternativa costruttiva alle coperture a volta, le quali a causa del loro peso richiedevano grandi spessori murari. Oggi, il solaio in legno lamellare si distingue come una soluzione costruttiva all'avanguardia per le sue qualità strutturali e ambientali.

Il Solaio in Legno Lamellare: Composizione e Vantaggi

L’utilizzo del legno lamellare rappresenta una soluzione moderna e altamente efficiente per la progettazione di solai in legno. Il solaio di piano è fatto interamente in legno lamellare (solaio a vista). 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. Grazie alla precisa prefabbricazione industriale, gli elementi per solai possono essere caricati immediatamente dopo l’installazione e le operazioni successive possono essere eseguite rapidamente. Gli elementi per solaio in legno lamellare MM profideck, come tutti i prodotti per l’edilizia in legno Mayr-Melnhof Holz, sono certificati PEFC. 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. Il solaio in legno lamellare può essere utilizzato per luci fino a 18 m se in abbinamento ad una orditura principale.

Caratteristiche Tecniche degli Elementi in Legno Lamellare

Di seguito sono elencate le principali caratteristiche tecniche degli elementi in legno lamellare utilizzati per i solai:

Tipo di legno: Abete rosso; Larice su richiesta - PEFC

Spessore solaio: Standard da 80 a 280 mm; Spessori maggiori su richiesta

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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

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La Stratigrafia Dettagliata del Solaio di Piano in Legno Lamellare

Facendo una stratigrafia del solaio di piano dal basso verso l’alto, inclusi i terrazzi, ben si intuisce la sua composizione:

Travi in legno lamellare GL24
Perlinato di abete ad incastro di pregiata qualità con spessore 32 mm
Barriera al vapore
Strato di protezione
Ancoraggio travi in legno con connettori a taglio per una perfetta staticità con la soletta
Cappa in calcestruzzo (2400 Kg/mc) sp. cm 5
Massetto alleggerito per coprire gli impianti
Pannello di isolamento termico
Massetto di ripartizione

Struttura Portante e Isolamento

La struttura portante del solaio di piano è caratterizzata da un modulo in legno lamellare di abete con travi con una sezione specifica ad incastro con spessore 25 mm. L’isolamento di tali strutture è inserito all’interno delle intercapedini delle travature portanti mediante uno strato di materiali isolanti atossici. Il montaggio dei solai di piano sulle pareti portanti viene eseguito attraverso calcoli statici e tramite chiodi, staffe e bullonature in acciaio zincato.

Tipologie di Solai in Legno

Il solaio in legno viene realizzato con la disposizione di travi di diverse sezioni e interposte a intervalli regolari, che formano l’orditura principale e travetti perpendicolari di dimensione minore che, invece, costituiscono l’orditura secondaria. In passato, spesso si faceva ricorso a tronchi di alberi come abeti o larici per la realizzazione dei solai in legno. Tuttavia, nei solai in legno contemporanei, si fa un uso esclusivo del legno lamellare che offre il vantaggio di coprire luci maggiori rispetto a quanto fosse possibile con le tecniche tradizionali.

In base all’organizzazione delle travi, i solai in legno si suddividono in:

Solaio in legno a orditura semplice: un solaio di questo tipo dispone unicamente di un’orditura principale, la quale è composta da travetti con sezione quadrata. Questa configurazione strutturale ricorda il design tipico del solaio alla veneziana ed è particolarmente adatta per ambienti che sono lunghi e stretti. La continuità del solaio viene garantita dalla disposizione di un tavolato di collegamento tra le varie travi principali.
Solaio in legno a doppia orditura: questo tipo di struttura è costituito da due componenti portanti fondamentali: le travi principali, collocate ad intervalli regolari e i travetti disposti perpendicolarmente ad esse. La combinazione di queste due parti forma una struttura solida e affidabile che offre la capacità di coprire ambienti di dimensioni considerevoli, rendendola una scelta popolare nella progettazione e costruzione di edifici di varie tipologie. Le travi principali sono posizionate ad un interasse di 2/4 metri, ordendo le stesse secondo la dimensione minore dell’ambiente.
Solaio in legno a tripla orditura: è una soluzione prescelta per ambienti di ampie dimensioni o con carichi significativi. L’orditura principale è solitamente costituita da travi rinforzate con saette, contraffissi o tiranti. Alcuni solai possono anche impiegare travi di grandi dimensioni.
Solaio in legno a cassettoni: in questa configurazione l’orditura secondaria è costituita da travi simili in dimensioni e spessore a quelle utilizzate per l’orditura primaria. Le due serie di travi sono collegate tra loro mediante dispositivi metallici che formano un graticcio bidirezionale. Questo graticcio è progettato per distribuire uniformemente i carichi su tutti i lati della struttura. Questo tipo di soluzione è particolarmente adatto per ambienti con una pianta quadrata o con lati di lunghezza molto simile, in quanto contribuisce a garantire una distribuzione equa dei carichi sulla superficie del solaio.

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All’interno di queste strutture è possibile trovare elementi secondari aggiuntivi che hanno il compito di riempire gli spazi tra le travi principali. Questi elementi possono includere tavole in legno (tavolato o assito), tavolato con giunti allineati, tavolato con giunti sfalsati, un incannucciato su cui poggia un massetto, o elementi lignei ottenuti dalla segagione dei tronchi, noti come panconcelli. In alternativa, si possono utilizzare elementi in laterizio, come pianelle in cotto o tavelle, oppure ancora elementi in laterizio con voltine di mattoni forati. In alcuni casi, le lastre di pietra possono essere posizionate alle estremità del solaio, soggette a flessione.

Calcolo e Progettazione del Solaio in Legno Lamellare

Il solaio è una struttura complessa che deve essere calcolata e progettata con grande attenzione a garanzia della resistenza, in modo sicuro e affidabile, alle sollecitazioni a cui è sottoposta. L’analisi dei carichi di un solaio rappresenta una tappa di primaria importanza nell’ambito della progettazione e dell’ingegneria strutturale. Tale procedura richiede una valutazione precisa della distribuzione dei pesi e delle azioni che agiscono sulla struttura. Il suo ruolo fondamentale è assicurare che il solaio sia in grado di sopportare i carichi e le sollecitazioni a cui è sottoposto senza mettere a rischio la sua integrità strutturale. Per il calcolo di un solaio in legno le operazioni che vengono compiute sono volte a verificare che gli elementi predimensionati siano sufficienti a sostenere i carichi applicati.

Fasi del Calcolo Strutturale

Dunque, le operazioni che vengono condotte sono:

Predimensionamento: degli elementi strutturali in funzione dello schema strutturale del solaio, del tipo di legno scelto e dell’interasse fra gli elementi che si è scelto: trave; travetto (presente se il solaio è a doppia orditura); tavolato.
Analisi dei carichi: effettuato il predimensionamento si potrà passare all’analisi dei carichi, cioè alla valutazione di pesi agenti sul solaio.
Analisi strutturale: effettuata l’analisi dei carichi si passa all’analisi strutturale volta alla valutazione delle sollecitazioni indotte dai carichi agenti sul solaio.
Verifica degli elementi strutturali: note le sollecitazioni si potrà passare alla fase di verifica degli elementi strutturali, operazione volta a dimostrare che la capacità strutturale sia maggiore della domanda e dunque che il solaio sia capace di sostenere i carichi applicati. Nelle verifiche 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.

Aspetti Normativi: L'Eurocodice 5

Nell’ambito della progettazione di solai in legno è fondamentale comprendere appieno gli aspetti normativi, con particolare attenzione all’Eurocodice 5, rappresentato dalla norma UNI EN 1995-1-1. Questa regolamentazione fornisce un quadro completo per la progettazione delle strutture in legno, incorporando regole generali insieme a direttive specifiche per gli edifici. L’Eurocodice 5 si applica a una vasta gamma di strutture, tra cui: legno massiccio; legno segato; legno piallato o sotto forma di pali; legno lamellare incollato; prodotti strutturali a base di legno, come LVL; pannelli a base di legno, uniti mediante adesivi o collegamenti meccanici.

La scelta dei criteri di verifica in fase di progettazione è un aspetto di fondamentale importanza. Questa selezione non solo mira a soddisfare requisiti funzionali e di comfort, ma rappresenta anche un elemento chiave nella valutazione economica complessiva del progetto. La chiarezza di questi parametri si rivela fondamentale sia dal punto di vista ingegneristico che economico. In effetti, la valutazione dei costi complessivi della struttura è profondamente influenzata dalla selezione di tali parametri. Il progettista, in conformità con la normativa vigente, collabora con il committente per definire le prestazioni richieste al solaio per l’intera durata della sua vita utile. Questa definizione deve tener conto non solo delle esigenze funzionali ma anche delle implicazioni economiche delle scelte effettuate. In secondo luogo, è essenziale considerare l’analisi delle vibrazioni dei solai in legno. A causa della loro ridotta massa e rigidezza, possono essere suscettibili di fenomeni di risonanza o di accelerazioni che compromettono il comfort degli utenti. Questo rende necessari adeguamenti in loco che, spesso, sono complessi da realizzare o comportano costi significativi.

Esempio Semplificato di Calcolo del Solaio ad Orditura Semplice

Riportiamo un breve esempio di calcolo di un solaio ad orditura semplice. Va notato che 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 Normativi

Normativa di riferimento: NTC 2008
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.)
Categoria carichi variabili: A - Ambienti ad uso residenziale

Verifiche di Sicurezza e Valori di Calcolo della Resistenza

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.

Classi di Servizio

Classe di servizio 1: È 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: È 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: È caratterizzata da un'umidità più elevata di quella della classe di servizio 2.

Dati Geometrici e Materiali (Esempio)

Dimensioni delle travi in legno: B x H = 12.0 x 20.0 cm, interasse: i = 60.0 cm
A: 240.0 cm2, Wx = 800.0 cm3, Jx = 8000.0 cm4
Luce di calcolo: L = 400.0 cm
Spessore del tavolato in legno: tw = 3.0 cm
Legno travi: Classe: GL24h UNI-EN 14080:2013 (lamellare)
rk (massa volumica): 385.0 kg/mc
Em (modulo elastico medio): 115000.0 daN/cmq
Gm (modulo elastico tangenziale medio): 6500.0 daN/cmq

Moduli Elastici per Deformazioni a Lungo Termine (Classe di servizio 1)

Kdef: 0.6
Em,fin: Em / (1 + Kdef) = 71875.0 daN/cmq
Gm,fin: Gm / (1 + Kdef) = 4062.5 daN/cmq
gm: 1.45 (coefficiente parziale di sicurezza per il legno lamellare)
Kh: 1.100 (coefficiente che incrementa la resistenza per elementi sottoposti a flessione o trazione parallela alla fibratura quando la dimensione della sezione Lmax è inferiore a 60 cm per lamellare)

Resistenze Caratteristiche e di Calcolo (Esempio)

Resistenze caratteristiche: fmk (flessione) = 240.0 daN/cmq; fvk (taglio) = 35.0 daN/cmq; ft0k (trazione) = 192.0 daN/cmq.

Resistenze di calcolo (con durata dei carichi variabili di media durata, Kmod = 0.800): fmd (resistenza a flessione) = 145.66 daN/cmq; fvd (resistenza a taglio) = 21.24 daN/cmq; ft0d (resistenza a trazione) = 116.52 daN/cmq.

Resistenze di calcolo (per soli carichi permanenti, Kmod = 0.600): fmd (resistenza a flessione) = 109.24 daN/cmq; fvd (resistenza a taglio) = 15.93 daN/cmq; ft0d (resistenza a trazione) = 87.39 daN/cmq.

Analisi dei Carichi (Esempio)

Carichi permanenti: pavimento+sottofondo 110,0 daN/mq; g1 = 121,6 daN/mq (pari a 72.9 daN/m lungo la trave); peso proprio trave 9.2 daN/m (tot. G1 = 82.2 daN/m).
Carichi permanenti non strutturali: g2 = ripartizione tramezzature 80,0 daN/mq (pari a G2 = 48.0 daN/m lungo la trave).
Carichi variabili: q = sovraccarico variabile 200,0 daN/mq (pari a Q1 = 120.0 daN/m lungo la trave).

Verifiche delle Travi in Legno (Stato Limite Ultimo)

Combinazione di carico: permanenti + variabili (Kmod = 0.800)

Q = G1 gg1 + G2 gg2 + Q1 gq1 = 358.82 daN/m (gg1 = 1.30; gg2 = 1.50; gq1 = 1.50)

Verifica a flessione: M = (Q L2) / 8 = 71764.2 daN cm; sw = M / Wx = 89.7 daN/cmq < fmd = 145.66 daN/cmq (Verificato)
Verifica a taglio: V = (Q L) / 2 = 717.6 daN; tw = 1,5 V / A = 4.5 daN/cmq < fvd = 21.24 daN/cmq (Verificato)

Combinazione di carico: soli carichi permanenti (Kmod = 0.600)

Q = G1 gg1 + G2 gg2 = 178.82 daN/m (gg1 = 1.30; gg2 = 1.50)

Verifica a flessione: M = (Q L2) / 8 = 35764.2 daN cm; sw = M / Wx = 44.7 daN/cmq < fmd = 109.24 daN/cmq (Verificato)
Verifica a taglio: V = (Q L) / 2 = 357.6 daN; tw = 1,5 V / A = 2.2 daN/cmq < fvd = 15.93 daN/cmq (Verificato)

Frecce in Esercizio (Stato Limite di Esercizio)

a) Deformazioni istantanee calcolate in combinazione rara:

Deformazione istantanea per effetto dei carichi permanenti: Gk = G1 + G2 = 130.17 daN/cmq; U1i = ((5 Gk L4) / (384 Em Jx)) + ((1.2 Gk L2) / (8 Gm A)) = 4.917 mm
Deformazione istantanea per effetto dei carichi variabili: U2i = ((5 Q1 L4) / (384 Em Jx)) + ((1.2 Q1 L2) / (8 Gm A)) = 4.532 mm

b) Deformazione finale per effetto dei carichi permanenti + variabili:

Nel calcolo della deformazione finale si tiene conto del comportamento reologico del legno. Al termine di deformazione istantanea verrà quindi sommato il termine di deformazione differita, calcolata con riferimento alle componenti quasi-permanenti delle azioni. La deformazione differita può quindi 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. Ai fini del calcolo pertanto abbiamo: Ufin = U1i (1 + Kdef) + U2i (1 + y21 Kdef) = 13.215 mm (Kdef = 0.600, y21 = 0.30).

Verifiche di deformazione:

U2i / L = 1 / 883 < 1 / 300 (Verificato)
Ufin / L = 1 / 303 < 1 / 200 (Verificato)

Vantaggi dei Solai in Legno Lamellare

I solai in legno sono apprezzati non solo per il loro aspetto estetico, ma anche per una serie di pregi funzionali e pratici che li rendono una scelta attraente nella progettazione di edifici. Tra questi, spiccano la leggerezza strutturale e la flessibilità. Questa caratteristica contribuisce a ridurre il carico complessivo sull’edificio, il che può essere particolarmente vantaggioso in costruzioni con limitazioni di carico o in ristrutturazioni. La leggerezza dei solai in legno li rende ideali per la costruzione di piani superiori in edifici esistenti. I solai in legno possono essere progettati per adattarsi a una vasta gamma di esigenze strutturali, compresi edifici residenziali, commerciali o industriali.

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