Il legno è da sempre uno dei materiali fondamentali per l’edilizia e il suo impiego si perde nella notte dei tempi. Il legno offre una combinazione di caratteristiche che pochi materiali riescono a eguagliare. È rinnovabile, ha un’impronta di carbonio inferiore rispetto a calcestruzzo e acciaio e garantisce buone prestazioni strutturali in rapporto al peso. Negli ultimi anni, grazie allo sviluppo delle normative di settore e al progresso tecnologico, si è assistito alla rapida diffusione dei sistemi costruttivi in legno. Il mondo dell'edilizia è in costante evoluzione, e sempre più spesso ci troviamo a cercare soluzioni che siano non solo funzionali ma anche sostenibili ed esteticamente belle. In questo contesto, i solai in legno emergono come una scelta ecologica e versatile per le costruzioni moderne.
L'utilizzo del legno è quindi la soluzione migliore, oltre che più economica, per la realizzazione di opere pubbliche e private, come le scuole, grazie alle molteplici qualità che questo materiale offre e alle possibilità di impiego pressoché infinite. Gli architetti lo scelgono sempre più spesso anche per le sue qualità estetiche: la texture naturale e il calore che conferisce agli spazi interni ed esterni sono difficili da riprodurre con altri materiali.
Cos'è un Solaio in Legno?
Il solaio è la parte di una struttura che consente di realizzare più piani in un edificio. Funge, da un lato, da copertura per il piano sottostante e, dall’altro, da piano di appoggio per il piano soprastante. I solai sono delle strutture bidimensionali piane con la funzione di sopportare i carichi presenti su di essi e trasferirli alle strutture su cui si appoggiano. Il solaio in legno è un componente strutturale essenziale all’interno di un edificio che separa un piano dall’altro. I solai vengono progettati per sostenere e ripartire le azioni su di essi agenti. Da un punto di vista tecnico, un solaio in legno è considerato una struttura bidimensionale, in quanto presenta due dimensioni prevalenti rispetto alla terza e si estende orizzontalmente tra due punti di appoggio. La funzione principale del solaio è quindi quella di trasferire i carichi fissi e i sovraccarichi variabili alla struttura portante.
Tipologie e Struttura dei 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. La struttura portante di un solaio è caratterizzata da un’orditura principale composta principalmente da travi lignee, che possono assumere diverse sezioni, come circolari o rettangolari. In generale, un solaio a struttura lignea è completato superiormente da un tavolato di chiusura che sostiene le pavimentazioni; tale elemento può essere a sua volta in legno o con tavelle piene o tavelloni in laterizio. 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.
Solai in Legno Lamellare e CLT: Innovazione e Resistenza
I limiti dimensionali, propri degli elementi in legno massiccio, sono stati superati in diversi modi durante il processo di miglioramento delle tecniche costruttive. Se, in un primo momento, la realizzazione di travi composte in legno ha permesso di aumentare in modo considerevole l’inerzia disponibile, la “invenzione” degli elementi in legno lamellare ha sicuramente aperto nuovi orizzonti nell’impiego di questo materiale. Oggi sono infatti disponibili in commercio travi speciali in legno lamellare (curve, a semplice o doppia rastremazione e centinate) con lunghezze fino a 40 m e sezioni che superano i 2 m di altezza.
Leggi anche: Ritorno a scuola con stile: gli zaini
I solai in legno lamellare sono costituiti da strati di legno incollati insieme per ottenere travi e pannelli di grandi dimensioni e di resistenza uniforme. L’utilizzo del legno lamellare rappresenta una soluzione moderna e altamente efficiente per la progettazione di solai in legno. Questi solai sono noti per la loro stabilità e resistenza e sono spesso utilizzati in progetti architettonici che richiedono lunghe campate senza supporti intermedi. 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.
Il legno lamellare incrociato (chiamato anche CLT, Cross Laminated Timber) è un pannello in legno multistrato massiccio, prefabbricato e su larga scala. Un pannello di legno lamellare è costituito da diversi strati di assi di legno essiccate in forno, impilate in direzioni alternate, incollate con adesivi strutturali e pressate per formare un pannello solido, dritto e rettangolare. I pannelli di legno lamellare vengono impilati trasversalmente ad angoli di 90 gradi e incollati in posizione. Possono essere fabbricati con dimensioni personalizzate, anche se le restrizioni di trasporto ne determinano la lunghezza. Il loro uso è perfetto di solito per pavimenti, pareti e coperture. La capacità dei pannelli di resistere alle elevate forze di compressione e di scaffalatura li rende particolarmente convenienti per applicazioni a più piani e a campata lunga. Nelle applicazioni su pavimento e tetto, invece, il legname utilizzato negli strati esterni è orientato in modo che le sue fibre siano parallele alla direzione della campata. La resistenza al taglio del legno lamellare offre ai progettisti una serie di nuovi usi per il legno. Questi includono ampie solette prefabbricate, pareti a un livello e altezze delle piastre del pavimento più alte.
Il Solaio a Cassettoni in Legno Lamellare
In base all’organizzazione delle travi, i solai in legno si suddividono in diverse tipologie. Tra queste, il solaio a cassettoni si distingue per le sue specifiche caratteristiche strutturali. Nel solaio a cassettoni 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. 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.
Per fornire una panoramica più chiara delle diverse configurazioni dei solai in legno, ecco una tabella riassuntiva delle principali tipologie:
| Tipologia di Solaio in Legno | Caratteristiche Strutturali Principali | Idoneità |
|---|---|---|
| Solaio a orditura semplice | Unica orditura principale con travetti a sezione quadrata. | Ambienti lunghi e stretti (es. solaio alla veneziana). |
| Solaio a doppia orditura | Travi principali a intervalli regolari con travetti perpendicolari. | Ambienti di dimensioni considerevoli. |
| Solaio a tripla orditura | Orditura principale con travi rinforzate (saette, contraffissi, tiranti) o di grandi dimensioni. | Ambienti di ampie dimensioni o con carichi significativi. |
| Solaio a cassettoni | Orditura secondaria con travi simili alla primaria, collegate a formare un graticcio bidirezionale. | Ambienti con pianta quadrata o lati di lunghezza simile, per distribuzione uniforme dei carichi. |
Vantaggi del Solaio in Legno Lamellare per Edifici Scolastici
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, inclusi quelli scolastici. Rispetto al tradizionale solaio in acciaio o al solaio in cemento armato, quelli in legno presentano degli innegabili vantaggi.
Leggi anche: allestire spazi educativi per l'infanzia
- Leggerezza Strutturale e 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. Il legno lamellare è molto più leggero dei solai in calcestruzzo, dimensionalmente stabile. I solai in legno possono essere progettati per adattarsi a una vasta gamma di esigenze strutturali, compresi edifici residenziali, commerciali o industriali come le scuole.
- Sostenibilità Ambientale: Il legno è un materiale rinnovabile e a basso impatto ambientale. La sua produzione richiede meno energia rispetto ad altri materiali da costruzione, riducendo le emissioni di CO2. Il CLT immagazzina carbonio biogenico per tutta la sua vita. Si considera che un metro cubo di legno immagazzini fino a 1 tonnellata di CO₂ equivalente.
- Resistenza e Durata: Il legno adeguatamente trattato e protetto può essere altamente resistente e durevole. I solai in legno sono in grado di sopportare carichi significativi e offrono un'ottima stabilità strutturale. Questa caratteristica li rende ideali per una varietà di progetti, dalle costruzioni residenziali alle strutture commerciali più complesse.
- Flessibilità Progettuale: Il legno offre una grande flessibilità nella progettazione e nella realizzazione degli edifici sia pubblici che privati. Può essere modellato, tagliato e assemblato in diverse forme e dimensioni, consentendo soluzioni architettoniche personalizzate.
- Leggerezza e Facilità di Trasporto e Installazione: Il legno è un materiale relativamente leggero rispetto ad altri come il cemento o l’acciaio. Questa caratteristica semplifica il processo di trasporto e riduce i tempi di costruzione, permettendo di risparmiare sui costi complessivi del progetto. I solai in legno sono poi noti per la loro facilità di lavorazione. Possono essere tagliati su misura in fabbrica, riducendo i tempi di costruzione e migliorando l'efficienza complessiva del progetto. Grazie alla precisa prefabbricazione industriale, gli elementi per solai possono essere caricati immediatamente dopo l’installazione e le operazioni successive possono essere eseguite rapidamente. Il legno lamellare è anche veloce e facile da installare, e non genera quasi nessun rifiuto in loco, per cui si dimostra ottimale per l'ambiente.
- Performance Termiche e Acustiche: Il legno ha buone proprietà isolanti sia termiche che acustiche. Può fornire un’efficace protezione termica, contribuendo al risparmio energetico e al comfort degli occupanti dell’edificio sia privato che pubblico, come le scuole. Inoltre, il legno assorbe e attenua i rumori, contribuendo a creare ambienti più confortevoli e silenziosi, aspetto cruciale per gli spazi didattici. Il legno lamellare incrociato (CLT) possiede prestazioni acustiche superiori.
- Salubrità degli Ambienti Interni: Il legno è un materiale naturale che contribuisce alla creazione di ambienti interni salubri. È in grado di regolare l’umidità relativa dell’aria, assorbendo e rilasciando l’umidità in modo naturale. Inoltre, non emette sostanze nocive o inquinanti nell’ambiente interno, creando un clima interno piacevole tipico del legno, fondamentale per la salute degli studenti e del personale scolastico.
- Estetica e Comfort Visivo: Il legno offre un aspetto caldo, accogliente ed esteticamente piacevole. La sua presenza all’interno di un edificio può contribuire a creare un’atmosfera confortevole e rilassante, favorendo un ambiente di apprendimento positivo. Se poi sono sostenuti da delle belle travi a vista, riescono anche a diventare un elemento di arredo e a donare un valore aggiunto agli edifici scolastici.
Sicurezza Strutturale: Requisiti Sismici e Antincendio per Edifici Scolastici
Resistenza Sismica
Le moderne tecniche di progettazione e costruzione consentono di realizzare strutture in legno in grado di affrontare diverse sfide, come le sollecitazioni sismiche e le condizioni climatiche avverse. Il volume tiene conto dell’evoluzione normativa, in particolare della necessità diffusa su tutto il territorio nazionale di progettare o recuperare strutture con requisiti antisismici e delle novità sul come considerare i solai nel contesto globale dell’edificio. L’attuale contesto normativo, infatti, non può far dimenticare al progettista che il consolidamento di un solaio può (e deve) essere anche una occasione per intervenire sul comportamento sismico dell’edificio con ricerca di soluzioni e dettagli di consolidamento (locale o generale a seconda della estensione dell’intervento) che migliorino il comportamento strutturale globale, con particolare riferimento alla prevenzione del ribaltamento delle murature ed al miglioramento del comportamento scatolare dei muri portanti. Il legno lamellare incrociato (CLT) possiede prestazioni sismiche superiori.
Progettazione antisismica di strutture in C.A. - Ing. Alberto Marin
Sicurezza Antincendio nelle Scuole
La sicurezza antincendio è la questione tecnica più frequentemente sollevata quando si prescrive l’uso del legno. La reazione al fuoco descrive il contributo di un materiale all’innesco e alla propagazione di un incendio. È determinata secondo la norma EN 13501-1:2018 ed espressa mediante le Euroclassi: A1, A2, B, C, D, E e F. La classe A1 comprende materiali non combustibili come lana minerale, calcestruzzo e acciaio. La resistenza al fuoco descrive per quanto tempo un elemento strutturale, una parete, un solaio o una trave continua a svolgere la propria funzione portante o di compartimentazione in condizioni di incendio. È espressa con le classificazioni R, E o I associate a un valore temporale, ad esempio REI 60.
Quando una normativa edilizia richiede la classe B-s1,d0 per una facciata o un rivestimento interno, si riferisce alla classificazione di reazione al fuoco del materiale di superficie. B-s1,d0 è la classe di reazione al fuoco più elevata concretamente ottenibile per il legno a vista mantenendone l’aspetto naturale. Le normative richiedono di norma la classe B-s1,d0 o superiore per i rivestimenti interni di pareti e soffitti nelle vie di esodo, nei vani scala e nei corridoi, nonché negli spazi aperti al pubblico come scuole, ospedali e sale riunioni o assemblee. La resistenza al fuoco del legno è caratterizzata da una velocità di carbonizzazione nota e utilizzata per il dimensionamento (da 0,6 a 0,8 mm/min secondo le essenze), secondo Eurocode 5 / NF EN 16351. Il legno lamellare incrociato (CLT) possiede prestazioni antincendio superiori.
Quando si specifica il legno per un progetto soggetto a requisiti di sicurezza antincendio, è necessario verificare la classe di reazione al fuoco richiesta dalla normativa edilizia nazionale applicabile. Occorre controllare che il prodotto o il sistema di trattamento disponga di un rapporto di classificazione EN 13501-1 valido o di un certificato rilasciato da un organismo accreditato. È inoltre fondamentale verificare che il campo di applicazione certificato copra la specie legnosa prevista, lo spessore delle tavole, il supporto, il metodo di installazione e la condizione d’uso finale.
Progettazione e Normativa: Calcolo dei Solai 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.
Leggi anche: Formazione professionale per tornitori e fresatori
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. 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.
- Effettuato il predimensionamento si potrà passare all’analisi dei carichi, cioè alla valutazione di pesi agenti sul solaio.
- Effettuata l’analisi dei carichi si passa all’analisi strutturale volta alla valutazione delle sollecitazioni indotte dai carichi agenti sul solaio.
- 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.
Nel caso di solai in legno le verifiche che vengono eseguite sono:
- Per la trave principale: flessione semplice retta e verifica taglio + deformazione.
- Per il travetto: flessione semplice retta e verifica taglio + deformazione.
- Per il tavolato: flessione semplice retta e verifica taglio + deformazione.
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. 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.
tags: #scuola #legno #lamellare #cassettoni