Carichi Verticali/Orizzontali: la differenza tra sistema X Lam e Telaio

La scorsa settimana ci siamo occupati della differenza tra i sistemi costruttivi più conosciuti sul panorama internazionale: X Lam e Telaio.

Si tratta di sistemi che si differenziano tra loro in funzione delle singole applicazioni e utilizzi. Per alcuni lavori può essere più adatto il sistema X Lam, per altri invece quello a Telaio.

Per questo motivo conoscere i materiali e avere una competenza approfondita sui sistemi costruttivi previsti, garantisce la realizzazione di costruzioni impeccabili, durature e stabili nel tempo.

Riprendiamo con questo articolo la differenza tra i due sistemi, cercando però di approfondire riguardo le varie azioni a cui è sottoposto un edificio, e che possono così evidenziare le differenze di comportamento tra i due sistemi costruttivi.

Oggi andiamo ad analizzare la differenza che sussiste nei confronti dei carichi verticali e orizzontali, a seconda del tipo di sistema costruttivo scelto.

Comportamento a carichi verticali

Il legno è un materiale molto resistente, ed è per questo motivo che quando si parla di gestione dei carichi verticali, non si riscontrano problemi particolari.

Nel caso di una struttura in X Lam, per edifici ad 1 o 2 piani si utilizzano solitamente pareti da 100mm di spessore, mentre nel caso di una struttura a Telaio si usano pareti da 16 cm di spessore.

Con questi dati le pareti mantengono una riserva di resistenza di circa il 70-80%.

Per costruzioni sopra i 4 piani di altezza si consiglia l’utilizzo del Telaio, sebbene le due tipologie costruttive siano equivalenti in termini di carichi verticali. Basti pensare che in Nord Europa ci sono esempi di edifici a 5-6 piani a telaio che hanno centinaia di anni di storia alle spalle.

Comportamento a carichi orizzontali

Dal punto di vista dei carichi orizzontali dobbiamo distinguere tra quelle azioni che agiscono all’interno del piano della parete (sisma) da quelle che agiscono fuori dal piano della parete (vento).

Le strutture in legno si comportano nei conforti delle azioni sismiche come delle scatole, con pareti e solai molto rigidi nei confronti delle azioni nel loro piano.

Questo semplice schema rappresenta molto bene il comportamento di una struttura scatolare: 

Per azioni nel piano (figura in alto a sinistra) le pareti resistono tranquillamente, mentre per azioni fuori dal piano (figura in basso a sinistra) hanno una minor resistenza. 

Attraverso le connessioni agli angoli con il solaio e la copertura, le azioni vengono trasmesse alle pareti nel piano del sisma, e ciò conferisce alla struttura estrema resistenza e bassa deformabilità. 

Questo tipo di comportamento, unito all’estrema leggerezza del legno, ne fanno il materiale ideale per le costruzioni in zona sismica di prima categoria. Basti pensare che un fabbricato costruito con tecniche tradizionali deve essere progettato per resistere ad azioni sismiche fino a 10 volte superiori a quelle che avrebbe dovuto sopportare se fosse stato costruito in legno. In pratica gran parte dell’acciaio che si usa nelle costruzioni in cemento armato serve solo a gestire il peso proprio delle strutture stesse.

Dal punto di vista del singolo pannello i meccanismi deformativi possono essere tre, come rappresentato in figura:

Il pannello soggetto ad un’azione tagliante nel piano può avere tre meccanismi deformativi:

traslazione rigida, rotazione rigida e deformata a taglio del pannello. 

I primi due meccanismi vengono contrastati da opportune staffe metalliche progettate per resistere ad azioni taglianti o di trazione. Il terzo meccanismo è pressoché assente nell’Xlam, in quanto si tratta di un sistema costituito da più strati incrociati di tavole in legno incollate tra loro e quindi risulta estremamente rigido.

Nel caso delle strutture a telaio invece, è fondamentale la presenza dei pannelli di controvento inchiodati al sistema di montanti orizzontali e verticali. In particolare la chiodatura di questi ultimi deve contenere le deformazioni, generalmente al di sotto del centimetro per una struttura a due/tre piani, e conferisce al sistema grande duttilità, data la numerosità di elementi metallici che lo compone, permettendo così una migliore dissipazione dell’energia sviluppata dal sisma.

La maggiore duttilità del sistema determina che a parità di evento sismico il sistema a telaio sviluppi un’azione tagliante alla base inferiore rispetto all’Xlam. 

Questo è riconosciuto anche dalla normativa italiana che conferisce al sistema un fattore di struttura pari a 5 contro il 2 dell’Xlam. In termini costruttivi ciò comporta la necessità di un minor numero di piastre di ancoraggio alla base e tra i pannelli di piani successivi senza che questo comporti un aumento delle deformate dell’edifico.

Conclusioni

Con questo articolo abbiamo voluto approfondire a proposito delle differenze strutturali dei due sistemi costruttivi analizzati: x lam e telaio.

Entrambi validi e con proprietà tecniche specifiche, si prestano benissimo ad essere utilizzati a seconda dell’altezza dell’edificio, del terreno e delle condizioni meteorologiche.

In qualsiasi caso comunque, lo studio, la progettazione e l’analisi iniziale che definiscano chiaramente quale dei due possa risultare più performante, sono aspetti che non vanno mai trascurati.

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