Progettare strutture in legno

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1 Sostenibilità Ambientale Terni -Hotel Michelangelo Palace - 16 Dicembre 2011 Progettare strutture in legno Relatore : Ing. Luigi Tomassini

2 Cronologia delle tipologie costruttive in legno -Sovrapposizione di tronchi -Si evolve con elementi squadrati ad incastro -Muratura per rigidezza -Legno per duttilità X-lam Co ostruzioni Massiccie Log House Fachwerkbau Pannelli a strati ortogonali incollati Ieri Oggi Costruzioni leggere -Sistema con telaio e pannelli di legno -Costruito in opera -Si evolve prefabbricando pannelli Ballon/Platform Frame -Travi e pilastri a comportamento flessionale Telai 2

3 La situazione attuale Oggi due sistemi costruttivi sono in forte espansione : Vantaggi del massiccio : - Effetto psicologico - Inerzia termica - Prestazioni acustiche - Semplicità strutturale 3

4 Schema Costruttivo Pannello X-lam strati Denominazione : - Inglese : Cross Laminated Timber - Tedesco : Brettsperrholz - Correnti : X-lam, Cross-lam Compensato di tavole Composizione : - Numero dispari di strati : (9) - Fibre disposte a strati alterni ortogonale - Spessore strati da 15 a 45 mm - Spessore pannelli da 60 a 400 mm - Dimensione max pannelli 300x1600 cm Essenza lignea : - prevalentemente abete rosso - (abete bianco, pino, larice, douglasia) Collanti : - prevalentemente poliuretanici Finitura : - Faccia a vista su uno o due lati - Industriale 4

5 Schema Costruttivo Assemblaggio tavole strati X Assemblaggio tavole strati Y Assemblaggio strati nel pannello 5

6 Pareti X-lam estese in orizzontale La fibra è verticale in direzione degli sforzi di compressione (carichi)

7 Pareti X-lam estese in verticale - Se la parete ha altezza superiore a 3 m si fanno elementi a sviluppo verticale - La fibra è verticale in direzione degli sforzi di compressione (carichi) Fino a

8 Solai X-lam La fibra è longitudinale in direzione degli sforzi di flessione La sollecitazione flessionale impegna prevalentemente la fibra dispari (long.le) La fibra pari è di collegamento E possibile ricavare nel pannello fori e sagomature 8

9 Prestazioni meccaniche Pannello a strati unidirezionali : - carichi distribuiti in una sola direzione - effetti localizzati sensibili Solaio X-lam : - diffusione in due direzioni - effetti localizzati ridotti Distribuzione degli sforzi nelle due direzioni del pannello : Ogni sollecitazione carica la fibra nella sua direzione 9

10 Stabilità igrometrica Coefficienti di ritiro e dilatazione igrometrica Umidità medie abitazioni : 60-70% α α α α αl=0,01% αr=0,19% αt=0,36%α.medio 0,25% 14% 12% X-LAM Pannello unidirezionale δl = α L U = 0,0025x100x2 = 0,5 cm 60% 70% 10

11 Finitura X-lam Finitura A Vista La superficie a vista è curata per non avere rivestimento e rimanere in vista. Finitura Industriale La superficie a vista non è curata Faccia a vista per costruzione Tavole serrate e piallate Faccia a vista con strato aggiuntivo inferiore Strato rifinito 11

12 La costruzione X-lam Caratteristiche sistema : - Costruzione semplice - Progettazione semplice - Montaggio rapido - Cantiere pulito - Stabilità dimensionale ottima Principio costruttivo : - Pareti X-lam in direzione X - Pareti X-lam in direzione Y - Solai X-lam di piano o copertura - Trasmissione carichi verticali attraverso le pareti - Trasmissione carichi orizzontali attraverso i solai Prestazioni sistema : - Struttura massiccia - Prestazioni termoigrometriche - Prestazioni acustiche 12

13 La costruzione X-lam Costruzione massiccia con pannelli X-lam - Struttura massiccia - Possibili strutture di molti piani - Produzione piano per piano con elementi a prevalente sviluppo orizzontale - Produzione per elementi a prevalente sviluppo verticali - Possibilità di prefabbricazione 13

14 La costruzione X-lam 14

15 La costruzione X-lam 15

16 Connessioni tra pareti e solai Sollecitazioni di trazione : - Azioni orizzontali con carichi bassi - Angolari Holdown Holdown con chiodi e barre - Trazione trasferita da piano a piano fino in fondazione 16

17 Connessioni tra pareti e solai Sollecitazioni di taglio : - Azioni orizzontali con carichi alti - Angolari a taglio con chiodi, viti e barre - Taglio trasferito da piano a piano fino in fondazione 17

18 Connessioni tra pareti e solai - Prove sismiche con piano vibrante - Simulazione con modello FEM Correlazione prove - modello 18

19 Giunto fondazioni Viti autoperforanti i Torx Tirafondi Giunzione fondazione : - Holdown a trazione - Piastre a taglio - Guarnizione in gomma - Impermeabilizzazione superfici di appoggio - Trave radice (larice) per fuori quota e guida pannelli 19

20 Giunto tra pareti Viti autoperforanti i Torx Tirafondi Viti a doppio filetto Giunzioni tra pareti : - Viti autoperforanti impronta Torx - Angolari con chiodi, viti e/o barre - Guarnizione in gomma 20

21 Giunto tra pareti/solai Viti autoperforanti i Torx Tirafondi Viti a doppio filetto Giunzioni tra solai : - Viti autoperforanti impronta Torx - Angolari a taglio/holdown con chiodi, viti e/o barre - Guarnizione in gomma 21

22 Connessioni tra elementi Giunto di continuità laterale dei pannelli avviene avvitando tavole di collegamento in legno multistrato 22

23 Termoigrometria della parete Inerzia termica Diagramma Diagramma termoigrometrico termoigrometrico Parete Norma Trasmittanza [W/m 2 K] 0,288 0,36 Sfasamento [ore] 9h 38 8h 40 Attenuazione 0,163 0,23 Diagramma di condensa g/m 2 - mese 23

24 Termoigrometria della parete 24

25 Termoigrometria della parete Inerzia termica Diagramma termoigrometrico Parete Norma Trasmittanza [W/m 2 K] 0,223 0,36 Sfasamento [ore] 14h 39 8h 40 Attenuazione 0,079 0,23 25

26 Termoigrometria della parete Inerzia termica Diagramma termoigrometrico Parete Norma Trasmittanza [W/m 2 K] 0,164 0,36 Sfasamento [ore] 18h 39 8h 40 Attenuazione 0,036 0,23 26

27 Termoigrometria della Copertura Copertura non ventilata Diagramma di condensa Senza barriera a vapore Diagramma termoigrometrico Senza barriera a vapore Con barriera a vapore Con barriera a vapore 27

28 Termoigrometria della Copertura Copertura ventilata Diagramma termoigrometrico Diagramma di condensa Inerzia termica Parete Norma Trasmittanza [W/m 2 K] 0,237 0,32 Sfasamento [ore] 13h 37 8h 40 Attenuazione 0,164 0,23 28

29 Solai e sistemi di pavimentazione Pavimento a secco Pavimento con massetto 29

30 La costruzione X-lam con pareti a prevalente sviluppo orizzontale Fasi di montaggio 1) Travi radice 2) Pareti livello 1 3) Travi livello 1 4) Solaio livello 1 5) Travi livello 2 6) Travi di copertura 30

31 La costruzione X-lam con pareti a prevalente sviluppo orizzontale Travi radice con pannelli di primo piano Parte strutturale completa Vista interna del cantiere Edificio in via di finitura 31

32 La costruzione COST-PLY con pareti a prevalente sviluppo verticale Sistema con pannelli a prevalente sviluppo verticale I lati longitudinali sono integrati da due telai in legno lamellare collaboranti contro le azioni orizzontali 32

33 La costruzione X-lam con pareti a prevalente sviluppo verticale Fasi iniziali di cantiere Finitura tradizionale dei lati longitudinali Fasi iniziali di cantiere Facciata con finitura in tavole 33

34 La costruzione X-lam con pareti a sviluppo verticale e orizzontale 34

35 Possibilità di prefabbricazione Prefabbricazione ad elementi completi di finiture Prefabbricazione in moduli 35

36 Il cantiere - Pezzi leggeri - Mezzi di sollevamento modesti - Elevata pulizia di cantiere - Rapidità di montaggio - Puntelli provvisionali modesti - Montaggio a secco 36

37 Impiantistica su X-lam - Facilità d installazione - Fissaggio meccanico degli impianti senza necessità di demolizione - Rapidità di esecuzione - Costo ridotto - Pulizia del cantiere 37

38 Esempi di edifici X-lam Villette mono-bifamiliari Realizzazioni COST SPA 38

39 Esempi di edifici X-lam Villette mono-bifamiliari Realizzazioni COST SPA 39

40 Esempi di edifici X-lam Edifici residenziali pluripiano Realizzazioni COST SPA 40

41 Esempi di edifici X-lam Riabilitazione energetica edificio esistente Realizzazioni COST SPA 41

42 Casa Pettinengo (BI) realizzazione COST SPA 42