Relazione di calcolo solai in legno: pannelli X Lam incollati

Nelle prossime settimane ci concentreremo sui solai in legno degli edifici, approfondendo le relazioni di calcolo esistenti e conformi per la loro realizzazione. In particolare ci soffermeremo in tre differenti articoli sui pannelli X Lam incollati.

In questo primo articolo introdurremo l’argomento evidenziando i due metodi di calcolo degli elementi in x-lam maggiormente utilizzati nella pratica tecnica.

Ma prima un breve excursus sui solai in legno e i pannelli x-lam.

I solai piani realizzati con pannelli x-lam hanno, in genere, uno spessore compreso fra 1/35 e 1/40 della luce netta della campata. Tali valori possono servire per un primo dimensionamento dello spessore; quest’ultimo poi dovrà essere verificato sia in funzione dei carichi applicati (verifiche di resistenza) e che in funzione della rigidezza della soletta con riguardo alla verifica allo stato limite di esercizio (verifica delle deformazioni).

Una volta determinato lo spessore del pannello, la sua larghezza potrà essere scelta tenendo in giusto conto altri fattori come il trasporto, il montaggio e le valutazioni di carattere economico.

I pannelli che compongono un solaio in x-lam hanno generalmente una larghezza compresa tra 1,00 m e 3,00 m e nella pratica costruttiva vanno affiancati, gli uni agli altri, fino a coprire la larghezza desiderata (considerazioni fatte in senso trasversale all’orditura).

I pannelli affiancati devono essere giuntati in modo da ottenere una continuità strutturale, ma senza realizzare giunti rigidi, bensì cerniere, eliminando di fatto la continuità flessionale.

In conseguenza di ciò, la larghezza dei singoli elementi in x-lam, come detto in precedenza, gioca un ruolo secondario dal punto di vista strutturale, a condizione di accettare un numero di giunti strutturali più elevato in caso di elementi di larghezza ridotta.

Come viene realizzato un pannello X-Lam?

I pannelli x-lam sono realizzati mediante la sovrapposizione di lamelle, generalmente usando abete rosso o pino, sovrapposte e posizionate a strati incrociati (90°) e solidarizzate le une alle altre, mediante l’ausilio di colle o di connettori metallici o lignei.

Il concetto di realizzazione è quello del legno lamellare ad eccezione del fatto che in questo caso si parla di elementi piani e non di elementi lineari.

La disposizione del materiale a strati incrociati conferisce al materiale un notevole comportamento in tutte le direzioni e gli strati possono avere uno spessore variabile tra i 15 e i 40 mm, con larghezza delle singole tavole che può variare da 80 a 240 mm.

Le tavole che costituiscono i pannelli x-lam, al momento dell’operazione di incollaggio, vengono portate ad un’umidità prossima al 12%, in conseguenza del fatto che le prestazioni del legno sono strettamente connesse al tenore di umidità del materiale stesso.

La variazione di umidità del pannello provocherebbe una variazione delle dimensioni del legno differente nei diversi strati: minore in quelli longitudinali e maggiore in quelli trasversali.

Tuttavia, essendo i diversi strati fortemente connessi tra di loro la deformazione è contenuta e deve essere uguale in tutti gli strati.

Per approfondire sull’umidità > sistema di rilevamento dell’umidità nelle strutture in legno

L’elevata stabilità dei pannelli x-lam è anche portata dal fatto che la deformazione degli strati trasversali (modulo elastico degli strati trasversali di gran lunga minore di quello degli strati longitudinali – E90<<E0) viene “ostacolata” dagli strati longitudinali.

Le teorie di calcolo per i pannelli X-Lam

Il pannello x-lam utilizzato per la realizzazione di un solaio in legno è soggetto a flessione e taglio in una direzione del piano (direzione parallela alle fibre).

In conseguenza di ciò, le verifiche a flessione possono essere condotte applicando le usuali formule di verifica a flessione.

La distribuzione della tensione avverrà in funzione delle caratteristiche meccaniche dei singoli strati.

Per quanto riguarda il taglio, gli strati trasversali sono soggetti ad uno sforzo tagliante che agisce perpendicolarmente alla direzione delle fibre, dove il collasso del materiale è dato dal raggiungimento della resistenza a trazione perpendicolare, alla fibratura nella direzione della sollecitazione principale.

Tale stato di sollecitazione è detto “rolling shear” visto che alla rottura delle fibre si ha il loro “rotolamento” trasversale.

A causa della ridotta resistenza degli strati trasversali al taglio (minore rigidità) il verificarsi di tensioni o di deformazioni non può essere trascurato e quindi occorre comunque verificare la resistenza a taglio negli strati trasversali, dove si ha una minore resistenza.

Il calcolo dei pannelli x-lam non è normato dalle Norme Tecniche per le Costruzioni del 2008 (NTC 2008), dove al cap. 12, è specificato di fare riferimento, per elementi non contemplati nella stessa norma a:

• Erurocodici strutturali CEN;
• Norme UNI EN armonizzate i cui riferimenti siano pubblicati su Gazzetta Ufficiale dell’Unione Europea;
• Norme per prove, materiali e prodotti pubblicate da UNI.

Ad oggi, fra i metodi di calcolo, maggiormente utilizzati nella pratica tenica, degli elementi in x-lam troviamo:

• Metodo Gamma Modificato (Eurocodice 5 UNI EN 1995-1-1:2015 – Allegato B)
• Metodo Università di Graz (Teoria di TImoshenko)

Nei prossimi articoli andremo ad approfondire entrambi questi metodi di calcolo qui accennati.

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