Strutture Intelaiate in Legno Lamellare: Vantaggi, Elementi e Sostenibilità

Il telaio in edilizia, per definizione composto da travi e pilastri, rappresenta un elemento fondamentale nella progettazione degli edifici e gioca un ruolo cruciale nella stabilità e nella durabilità di una struttura. In questo articolo vedremo gli aspetti più importanti che riguardano le strutture intelaiate individuando gli elementi che le caratterizzano, le diverse tipologie in relazione ai diversi materiali utilizzati e le varie categorie di comportamento statico.

Che cos’è la struttura intelaiata

La “struttura intelaiata” è un sistema strutturale composto da un’orditura di travi e pilastri che formano un insieme di telai. Il telaio, definito come l’elemento strutturale composto da due pilastri verticali e una trave orizzontale rigidamente connessi, si ripete sia sul piano orizzontale che verticale. Questa disposizione consente una continuità statica e l’uso efficiente dello spazio con limitati ingombri planimetrici.

I pilastri - elementi verticali di interpiano - possono essere allineati (formando una pilastrata) o posizionati a distanza l’uno dall’altro in base alla luce ottimale per i solai, seguendo una maglia regolare di forma quadrata, rettangolare o triangolare. Le travi, gli elementi orizzontali di piano, sono disposte in successione e costituiscono la travatura delle strutture a telaio. Le strutture a telaio lavorano principalmente in regime di flessione e taglio, compressione e pressoflessione.

Pilastri e travi sono gli elementi chiave di questa struttura. Il pilastro, elemento verticale portante, trasmette carichi dalla struttura sovrastante alla fondazione, sottoponendosi a carichi verticali e orizzontali, sollecitazioni di sforzo normale, momento flettente, o pressoflessione. La trave, simile al pilastro ma con dimensioni prevalentemente superiori, è definita geometricamente come un solido generato da una figura piana in movimento nello spazio, mantenendosi ortogonale alle traiettorie descritte dal suo asse. Le travi possono essere principali o secondarie, con diverse sezioni come rettangolari o profilate a I, T, L, C, H, ecc., al fine di ridurre il peso e ottimizzare l’utilizzo del materiale in base alle sollecitazioni. Le travi possono anche presentare sezioni alleggerite, come profili scatolari, a cassone, o reticolari.

Tipologie di Strutture Intelaiate

La struttura intelaiata può essere suddivisa in differenti tipologie in relazione sia ai materiali che al comportamento statico.

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Materiali

I materiali generalmente utilizzati per le strutture a telaio sono il calcestruzzo armato, l’acciaio e il legno.

Telai in Legno

Le strutture a telaio in legno possono essere realizzate con legno massiccio o lamellare incollato. I collegamenti possono essere effettuati con bullonatura, chiodature o incastro con collante. Le portate delle travi e la dimensione delle maglie strutturali variano a seconda delle esigenze, con soluzioni in legno che offrono una flessibilità di progettazione e montaggio. I collegamenti tra travi e pilastri possono avvenire tramite angolari, piastre chiodate o saldate, bulloni o piastre metalliche interne. L’irrigidimento contro le azioni orizzontali può essere ottenuto attraverso pannelli di tamponamento, pannelli di solaio o controventi reticolari metallici. Le strutture a telaio in legno possono essere particolarmente adatte per costruzioni residenziali.

Comportamento Statico

Per quanto riguarda il comportamento statico, possiamo avere le seguenti categorie:

• Telai isostatici: sono strutture staticamente determinate, il che significa che è possibile risolvere completamente tutte le reazioni e le forze interne utilizzando le equazioni dell’equilibrio.
• Telai iperstatici: sono strutture staticamente indeterminate, il che significa che il numero di vincoli e reazioni vincolari non è sufficiente per risolvere completamente tutte le reazioni e le forze interne.
• Telai a nodi fissi: sono caratterizzati da giunzioni rigide tra le travi e i pilastri, impedendo la rotazione dei nodi.
• Telai a nodi mobili: sono caratterizzati da giunzioni flessibili tra le travi e i pilastri, consentendo maggiore flessibilità nel comportamento strutturale.

Elementi Costitutivi: Pilastri e Travi in Legno Lamellare

La struttura portante in legno sostiene il peso dell’edificio, trasferendo le sollecitazioni verticali e orizzontali alle fondamenta e alle altre parti strutturali. Può essere costituita da una combinazione di elementi come travi, pilastri, travi di fondazione, pannelli a telaio, pareti portanti, solai e tetti. Questi elementi vengono progettati e assemblati in modo da creare una struttura resistente, stabile e sicura.

Pilastri e Travi in Legno

I pilastri in legno, spesso realizzati con sezioni a forma di T o I scatolari o mediante l’accoppiamento di elementi, manifestano un’eccellente resistenza sia alla compressione che alla flessione. Tuttavia, pilastri eccessivamente slanciati e non adeguatamente vincolati nella loro lunghezza possono essere soggetti a fenomeni di instabilità, con possibile inflessione laterale dovuta a carichi concentrati. Questi fenomeni possono essere accentuati dalla presenza di nodi, deviazioni delle fibre del legno, bassa rigidità del materiale o carichi eccentrici. Le travi in legno semplice possono presentare forme troncoconiche o rettangolari, a seconda del profilo del legno.

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I pilastri e le travi in legno lamellare sono costituiti da strati successivi di strisce di legno selezionate e incollate tra loro (lamelle). Questi elementi vantano una resistenza meccanica elevata, sono resistenti alle variazioni igro-termiche, e mostrano scarsa vulnerabilità agli attacchi di parassiti e al fuoco. Attraverso l’uso di legno lamellare incollato o nuovi materiali compositi, è possibile conferire alle travi forme diverse, come travi a sezione rastremata, offrendo grande flessibilità progettuale.

Le travi di legno orizzontali sono generalmente utilizzate per sopportare il peso del pavimento e delle sovrastrutture, mentre i pilastri verticali assicurano il supporto verticale dell’edificio. I pannelli a telaio, costituiti da montanti verticali e traversi orizzontali, vengono spesso utilizzati per creare le pareti portanti. I solai e i tetti possono essere realizzati con travi e tavole di legno o con sistemi di pannelli prefabbricati. Questi componenti della struttura portante in legno vengono progettati in base alle specifiche del progetto, tenendo conto delle sollecitazioni sismiche, delle condizioni climatiche e delle normative di sicurezza applicabili.

Vantaggi delle Strutture Intelaiate in Legno Lamellare

Le costruzioni in legno offrono una serie di vantaggi significativi, che ne giustificano la crescente popolarità nel settore edile.

• 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.
• Resistenza e durata: Il legno adeguatamente trattato e protetto può essere altamente resistente e durevole. Le case in legno hanno una durata nel tempo secolare. 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.
• Eccellente comportamento antisismico: Uno dei vantaggi più conosciuti delle costruzioni in legno è la loro capacità di sopportare e dissipare le forze sismiche.
• Ottima resistenza al fuoco: A differenza delle strutture in acciaio nelle quali i travi potrebbero deformarsi o delle strutture in c.a. nelle quali il ferro porta allo scoppio del cemento compromettendo la stabilità strutturale, il legno per quanto sia materiale infiammabile, presenta un ottima resistenza in caso d' incendio e una capacità unica di mantenere la stabilità. Questo è possibile grazie alla carbonizzazione degli strati a contatto diretto con le fiamme che fungono da protezione per gli strati successivi. Il legno brucia lentamente riducendo le sue dimensioni di 6/7 mm al minuto.
• 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 velocità di costruzione: 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. Come per le coperture una delle principali peculiarità delle costruzioni in legno è la velocità di costruzione o posa in opera. Il dettagliato studio in fase di progettazione e l'arrivo del materiale in cantiere già semilavorato e pronto per l'impiego, abbatte notevolmente i tempi di posa.

IL LEGNO LAMELLARE COMPOSITO - UNI EN 14080
• 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. Inoltre, il legno assorbe e attenua i rumori, contribuendo a creare ambienti più silenziosi. Le ottime capacità isolanti del legno affiancate ad un opportuno cappotto termico consentono all'edificio di mantenere delle temperature interne più stabili riducendo i costi di raffreddamento e riscaldamento. Il legno di per sé non è fonte d'isolamento ma le sue capacità termo isolanti sono nettamente superiori a quelle del cemento armato o dell'acciaio.
• 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.
• 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.

Processo Costruttivo e Rilevanza sul Mercato

Solitamente, anche se la produzione degli elementi viene eseguita in stabilimento, l'assemblaggio viene fatto in cantiere. L'edilizia residenziale in strutture intelaiate in legno sta acquisendo sempre maggiore rilevanza grazie alle opportunità che offre in materia di riduzione dei costi energetici e di incremento dei valori di isolamento termico. Oggi molti committenti decidono di costruire abitazioni in legno.

In un momento economico che vede un ristagno delle vendite degli immobili, i dati sulle case in legno ci mostrano un aumento continuo delle realizzazioni e delle vendite. Investire su edifici o case in legno per la rivendita al privato consente d'immettere sul mercato un'offerta unica. L’utilizzo del legno è quindi la soluzione migliore, oltre che più economica, per la realizzazione di opere pubbliche e private, grazie alle molteplici qualità che questo materiale offre e alle possibilità di impiego pressoché infinite.

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