I Solai in Legno Lamellare: Confronto tra Travi Sdraiate e Pannelli XLAM per Soluzioni Strutturali Moderne

Il solaio è la parte di una struttura che consente di realizzare più piani in un edificio, fungendo da copertura per il piano sottostante e da piano di appoggio per il piano soprastante. Storicamente, i solai in legno, grazie alla loro leggerezza, hanno rappresentato una valida alternativa costruttiva alle coperture a volta. Oggi, l'utilizzo del legno lamellare rappresenta una soluzione moderna e altamente efficiente per la progettazione di solai, consentendo di coprire luci maggiori rispetto alle tecniche tradizionali. La sua funzione principale è trasferire i carichi fissi e i sovraccarichi variabili alla struttura portante, garantendo resistenza e affidabilità.

Il Solaio in Legno: Funzione e Evoluzione

Un solaio in legno è considerato una struttura bidimensionale, estendendosi orizzontalmente tra due punti di appoggio. Le azioni agenti sui solai vengono trasferite alle travi, dalle travi ai pilastri e, infine, dalle fondazioni al terreno. In passato, per la realizzazione dei solai in legno si faceva spesso ricorso a tronchi di alberi come abeti o larici. Nei solai in legno contemporanei, invece, si fa un uso esclusivo del legno lamellare che offre il vantaggio di coprire luci maggiori.

Tipologie di Solai in Legno in Base all'Orditura

La struttura portante di un solaio è caratterizzata da un’orditura principale composta principalmente da travi lignee, che possono assumere diverse sezioni. In base all’organizzazione delle travi, i solai in legno si suddividono in:

• Solaio in legno a orditura semplice: Questa tipologia dispone unicamente di un’orditura principale composta da travetti con sezione quadrata, ideale per ambienti lunghi e stretti, come nel design tipico del solaio alla veneziana. La continuità è garantita da un tavolato di collegamento tra le varie travi principali.
• Solaio in legno a doppia orditura: È costituito da due componenti portanti fondamentali: le travi principali, collocate ad intervalli regolari (solitamente ogni 2/4 metri secondo la dimensione minore dell'ambiente), e i travetti disposti perpendicolarmente ad esse. Questa configurazione forma una struttura solida e affidabile, capace di coprire ambienti di dimensioni considerevoli.
• Solaio in legno a tripla orditura: 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.
• Solaio in legno a cassettoni: In questa configurazione, l’orditura secondaria è composta da travi simili in dimensioni e spessore a quelle dell’orditura primaria. Le due serie di travi sono collegate tra loro mediante dispositivi metallici che formano un graticcio bidirezionale, progettato per distribuire uniformemente i carichi. È particolarmente adatto per ambienti con pianta quadrata o lati di lunghezza simile.

All’interno di queste strutture, gli spazi tra le travi principali possono essere riempiti con elementi secondari come tavole in legno (tavolato o assito), tavolato con giunti allineati o sfalsati, un incannucciato su cui poggia un massetto, o panconcelli. In alternativa, si possono utilizzare elementi in laterizio, come pianelle in cotto o tavelle, o elementi in laterizio con voltine di mattoni forati. In alcuni casi, le lastre di pietra possono essere posizionate alle estremità del solaio.

Solai in Legno Lamellare Sdraiato vs. Pannelli XLAM: Un Confronto Approfondito

Quando si parla di solai in legno lamellare, è fondamentale distinguere tra due soluzioni strutturali diverse: il legno lamellare sdraiato e i pannelli XLAM. Si tratta di due cose fondamentalmente diverse e non di due soluzioni simili o alternative equivalenti.

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Le Travi di Lamellare Sdraiato

Il lamellare sdraiato deve essere considerato come una serie di travi di legno lamellare poste una accanto all'altra. Le travi sdraiate sono soggette alle variazioni dimensionali di rigonfiamento e ritiro del legno nella direzione trasversale alle fibrature, e cioè nella direzione della larghezza delle travi sdraiate. La normale variazione ciclica stagionale delle condizioni climatiche all'interno degli spazi abitati e riscaldati provoca una variazione di questa dimensione di circa 10 mm per ogni metro di larghezza. Quanto basta per dover prevedere un'intercapedine - visibile o nascosta - fra le travi. Si tratta di un accorgimento costruttivo che non ne mette in discussione l'applicazione.

Dal punto di vista strutturale, le travi sdraiate devono essere considerate come travi indipendenti l'una dall'altra. Visto che devono poter assorbire le deformazioni dovute a ritiro e rigonfiamento, è praticamente impossibile collegarle fra loro a formare una lastra rigida. Sopra a queste travi viene di solito realizzato uno strato controventante con un pannello sottile di OSB, o di compensato di sfogliati, in modo da irrigidire il solaio e assicurare la stabilità della struttura. Va ricordato che anche collegando le travi sdraiate fra loro, il loro effetto di controventatura orizzontale resta molto limitato e poco affidabile, in quanto la direzione perpendicolare all'asse principale delle travi corrisponde a quella perpendicolare alla fibratura ed è caratterizzata da una rigidezza molto debole e da una resistenza praticamente nulle a causa anche della possibile formazione di fessure da ritiro. Le travi di lamellare sdraiate hanno spesso una larghezza che non supera il metro, con tutta probabilità per le ragioni indicate sopra.

I Pannelli XLAM

La soletta in XLAM può essere considerata come una soletta massiccia a tutti gli effetti. L'impiego di pannelli XLAM non comporta il problema delle variazioni dimensionali ed è quindi più semplice. I pannelli XLAM permettono di realizzare lastre orizzontali molto rigide anche qualora i collegamenti fra i singoli elementi XLAM siano ridotti o dimensionati per forze ridotte; si tenga comunque conto in caso di strutture complesse della ridotta rigidezza dei collegamenti semplici. Gli elementi di soletta XLAM hanno invece di regola larghezze ben più grandi, che spesso sono di circa 2,50 m o oltre, riducendo il numero di collegamenti e giunti di montaggio, e rendendo il montaggio decisamente più rapido ed efficace. Nel caso di solette in XLAM, i collegamenti con le pareti sono parte integrante della soluzione del giunto parete-soletta-parete.

Confronto e Raccomandazioni

A nostro modo di vedere non ci sono ragioni per usare solai formati da travi di legno lamellare sdraiato in una struttura con pareti XLAM, in quanto si rende necessaria la posa di elementi di stabilizzazione orizzontale supplementari. La maggior prestazione strutturale a flessione delle travi di lamellare sdraiate, rispetto all'XLAM di medesimo spessore, non dovrebbe essere tale da creare pregiudizio o da richiedere uno spessore maggiore della soletta XLAM. La ridotta stabilità dimensionale delle travi di lamellare sdraiata, in caso di pareti XLAM, è solo fonte di complicazioni supplementari. Il minor costo del lamellare rispetto all'XLAM - che a nostro modo di sapere è al giorno d'oggi piuttosto ridotto - è sicuramente più che compensato dalla necessità di andare a formare una controventatura irrigidente supplementare.

Confronto tra Solai in Lamellare Sdraiato e Pannelli XLAM

Caratteristica	Legno Lamellare Sdraiato	Pannelli XLAM
Considerazione Strutturale	Serie di travi indipendenti	Soletta massiccia
Variazioni Dimensionali	Soggetto a rigonfiamento/ritiro (es. ~10mm/m)	Non soggetto a questo problema
Accorgimenti Costruttivi	Richiede intercapedini	Più semplice
Rigidezza Orizzontale	Limitata e poco affidabile, necessita di strato controventante (OSB/compensato)	Molto rigida, anche con collegamenti ridotti
Connessioni tra Elementi	Praticamente impossibile collegare per formare lastra rigida	I collegamenti con le pareti sono parte integrante della soluzione
Larghezza Tipica	Spesso non supera il metro	Generalmente 2,50 m o oltre
Complessità di Montaggio	Richiede stabilizzazione orizzontale supplementare	Montaggio rapido ed efficace, meno giunti

Caratteristiche e Vantaggi del Legno Lamellare Strutturale

Le travi in lamellare, particolarmente indicate per sezioni e luci di grandi dimensioni, sono costituite da tavole in legno (lamelle) incollate sotto pressione con adesivi ad alta resistenza. Possono assumere svariate forme e dimensioni, superando le possibilità offerte da altri materiali. L'eliminazione di tutti i difetti naturali (nodi, fessurazioni, ecc.) permette al legno lamellare di essere un prodotto con prestazioni nettamente superiori a quelle del legno massiccio, preservandone ed esaltandone però le caratteristiche positive. Pur essendo realizzate con un materiale combustibile, le strutture in legno lamellare possono avere una resistenza al fuoco anche superiore a quella di strutture in acciaio o in calcestruzzo armato.

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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:

• 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. I solai in legno possono essere progettati per adattarsi a una vasta gamma di esigenze strutturali, compresi edifici residenziali, commerciali o industriali.

Prodotti Specifici: Gli Elementi per Solaio MM profideck

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. Tutti i prodotti per l’edilizia in legno Mayr-Melnhof Holz, inclusi gli elementi per solaio in legno lamellare MM profideck, 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 un’orditura principale.

Naturalmente il lato a vista del solaio legno lamellare BSH deve rimanere integro, quindi deve essere anche adeguatamente protetto. Per la protezione ottimale ora è stato sostanzialmente migliorato l’imballaggio di questi elementi. Sotto il lato a vista si pone un cartone che previene perfettamente i danni da manipolazione. Viene introdotto dalla macchina direttamente sotto gli elementi di nuova produzione e avvolto in una pellicola insieme alla merce. In questo modo si impedisce che il cartone scivoli e anche il resto del prodotto è ottimamente protetto. Questa ulteriore protezione comporta altri vantaggi per il cliente perché in cantiere non è più necessario girare l’elemento più basso.

Specifiche Tecniche MM profideck

• 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 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 alla consegna: 11% (+/- 2,5%)
• 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.

Progettazione e Calcolo dei Solai in Legno

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. Le operazioni di calcolo per un solaio in legno sono volte a verificare che gli elementi predimensionati siano sufficienti a sostenere i carichi applicati. Questo processo si articola in diverse fasi:

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1. Predimensionamento: Degli elementi strutturali in funzione dello schema strutturale del solaio, del tipo di legno scelto e dell’interasse fra gli elementi. Questo include la trave, il travetto (se il solaio è a doppia orditura) e il tavolato.
2. Analisi dei carichi: Valutazione di tutti i pesi agenti sul solaio, comprese le azioni dovute a neve e vento.
3. Analisi strutturale: Valutazione delle sollecitazioni indotte dai carichi agenti sul solaio.
4. Verifica degli elementi strutturali: Operazione volta a dimostrare che la capacità strutturale sia maggiore della domanda, garantendo che il solaio sia in grado di sostenere i carichi applicati. Le verifiche includono flessione semplice retta, verifica a taglio e deformazione per travi principali, travetti e tavolato.

Nel contesto della progettazione di solai in legno, è fondamentale comprendere appieno gli aspetti normativi, con particolare attenzione all’Eurocodice 5 (UNI EN 1995-1-1). Le Norme Tecniche per le Costruzioni 2008, integrate dal D.M. 6 maggio 2008, sono l'unico riferimento normativo per le strutture in legno in Italia, sdoganando definitivamente il legno strutturale come materiale da costruzione. Queste norme esaminano le procedure per il calcolo delle strutture in legno, in particolare quelle dei tetti/solai, le azioni gravanti sulle strutture e le loro combinazioni. La scelta dei criteri di verifica in fase di progettazione non solo mira a soddisfare requisiti funzionali e di comfort, ma rappresenta anche un elemento chiave nella valutazione economica complessiva del progetto.

Un database contiene le classi di resistenza per legno massiccio di conifera e pioppo, legno massiccio di latifoglia, legno lamellare omogeneo e combinato. La tipologia strutturale considerata prevede le travi principali, le travi secondarie e un tavolato. L'orditura delle travi principali è considerata parallela alla linea di gronda. Il software sviluppa tutte le combinazioni di carico e la verifica tiene conto del coefficiente correttivo dell'effetto sui parametri di resistenza, la durata del carico e la classe di esposizione. Il software effettua verifica a flessione retta o deviata e a taglio per gli Stati Limiti Ultimi e per deformazione istantanea e a lungo termine per gli Stati Limiti di Esercizio.

Posa in Opera delle Strutture in Legno Lamellare

L’attività lavorativa prevede la consegna in cantiere delle travi in lamellare e degli accessori necessari per la posa in opera e, meglio se contestualmente, la posa in opera degli elementi strutturali e della copertura mediante incastri o giunti, collegamento alle strutture in c.a. mediante parti metalliche in acciaio Fe37, zincato a caldo (viti, bulloni, chiodi, angolari ecc…) e posa in opera di strutture in acciaio necessarie per l'irrigidimento e controventatura.

Sicurezza in Cantiere: Dispositivi di Protezione Individuale (DPI)

Per operare in maniera sicura, i lavoratori incaricati di lavorare in quota devono essere provvisti delle conoscenze, delle competenze e dell’esperienza del caso. È fondamentale delimitare le zone di transito e di accesso e proteggerle con robusti impalcati (parasassi) contro la caduta di materiali dall’alto (Art. 129 comma 3 del D.lgs.). Non utilizzare l’autogru e la piattaforma aerea in prossimità di linee elettriche o di impianti elettrici con parti attive non protette, e comunque a distanze inferiori ai limiti riportati nella Tabella I dell’Allegato IX del D.lgs. Utilizzare sempre i dispositivi di protezione individuali previsti (Art.75-78 del D.lgs.) e verificare l'uso costante dei DPI da parte di tutto il personale operante (Art. 77 del D.lgs.).

• Elmetti di protezione: Dispositivo utile a proteggere il lavoratore dal rischio di offesa al capo per caduta di materiale dall'alto o comunque per contatti con elementi pericolosi (Rif. Art 75 - 77 - 78 D.lgs. n.81/08 Allegato VIII D.lgs. n.81/08).
• Calzature di sicurezza: Per prevenire perforazioni e ferite degli arti inferiori, con suola antiscivolo e per salvaguardare la caviglia da distorsioni (Rif. Art 75 - 77 - 78 D.lgs. n.81/08 Allegato VIII D.lgs. n.81/08).
• Semimaschera filtrante: Per la protezione di polveri a media tossicità, fibre e aerosol a base acquosa di materiale particellare >= 0,02 micron (Rif. Art 75 - 77 - 78 D.lgs. n.81/08 Allegato VIII D.lgs. n.81/08).
• Cintura di sicurezza: Utilizzata in edilizia per la prevenzione da caduta di persone che lavorano in altezza su scale o ponteggi. Dispositivi di protezione individuale contro le cadute dall'alto e per il posizionamento sul lavoro (Rif. Art 75 - 77 - 78 D.lgs. n.81/08 Allegato VIII D.lgs. n.81/08).

Interventi su Edifici Esistenti: Adeguamento e Sopraelevazioni

Nel caso di interventi su edifici esistenti, come la realizzazione di una sopraelevazione o la sostituzione di una copertura, è necessario effettuare il deposito al Genio Civile. Ad esempio, per la costruzione di una struttura in legno lamellare (pilastri + travi e solaio) per il piano sottotetto di un edificio in c.a., l'intervento dalla descrizione, potrebbe anche rappresentare una "sostituzione" di una tettoia esistente. In ogni caso di adeguamento, il progetto dovrà essere riferito all’intera costruzione e dovrà riportare le verifiche dell’intera struttura post-intervento. Una variazione dell’altezza dell’edificio, per la realizzazione di cordoli sommitali, sempre che resti immutato il numero di piani, non è considerata sopraelevazione o ampliamento.

Verifica di Elementi Strutturali Esistenti in Legno

La verifica statica di elementi realizzati in legno strutturale esistente, massiccio o lamellare, richiede l’esecuzione di adeguate indagini e prove sul materiale per la caratterizzazione meccanica e tipologica del legno. L’esecuzione di indagini e prove è necessaria per definire il Livello di Conoscenza della struttura e il relativo Fattore di Confidenza FC per la riduzione delle proprietà meccaniche del materiale. La Normativa Tecnica definisce tre Livelli di Conoscenza denominati come LC1, LC2, LC3, ordinati per informazioni crescenti sulla costruzione esistente.

Al crescere delle informazioni disponibili sulla struttura esistente (da LC1 a LC3), diminuirà il fattore di confidenza FC (da 1.35 a 1.00), riducendo la penalizzazione della resistenza del materiale.

Metodi di Indagine per il Legno Strutturale Esistente

La Circolare 2019 definisce tre livelli di approfondimento per le prove da eseguire sul legno esistente, al fine di determinare le caratteristiche meccaniche, la specie legnosa e il livello di degrado:

• Prove limitate: Indagini basate principalmente su esami visivi delle superfici (almeno tre facce e una testata di ogni elemento primario e secondario) e limitati controlli degli elementi costruttivi e delle connessioni. Prevedono rimozioni locali dello strato di protezione.
• Prove estese: Indagini visive diffuse sulle superfici degli elementi e sui collegamenti, accompagnate da alcuni controlli strumentali, come la misurazione dell’umidità del materiale in zone sensibili.
• Prove esaustive: Indagini visive diffuse e sistematiche, con approfondimenti strumentali (anche resistografici). Includono analisi per l’identificazione della specie, la misura dell’umidità e l’analisi dei collegamenti, con valutazione del degrado. Possono richiedere attività di laboratorio.

Per gli elementi in legno è importante identificare l’eventuale degrado di tipo biotico, ovvero il degrado causato dall’aggressione di insetti e funghi xilofagi. Tra i controlli strumentali si annoverano:

• Estrazione di carotine: Eseguite mediante il succhiello di Pressler, un carotatore manuale. Il foro lasciato avrà un diametro di 12 mm, la carotina estratta di 5 mm.
• Penetrazione statica: Misura la forza applicata per far penetrare una piccola sfera di acciaio (diametro 10 mm) a 5 mm dalla superficie legnosa, utile per risalire alle proprietà fisico-meccaniche.
• Penetrazione dinamica: Misurazione della profondità raggiunta da una punta sottile in acciaio infissa da una molla tarata.
• Resistenza all’estrazione della vite: Misura la forza di trazione necessaria per estrarre dal legno una vite autofilettante, idonea a valutare lo stato di conservazione del legno in superficie.
• Trapani strumentati: Strumento che rileva la resistenza che il legno oppone all’avanzamento di una punta di acciaio armonico (lunghezza 40 cm, diametro 3 mm), ottenendo un profilo resistografico.

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