Caratteristiche Strutturali Pannello X-Lam
SISTEMA COSTRUTTIVO IN LEGNO X-LAM
1. Inquadramento del sistema costruttivo X-Lam
2. La superficie come elemento strutturale
3. Aspetti tecnologici del sistema Xlam
4. Elementi strutturali nel sistema X-Lam: Lastra - Piastra
5. Sistema di Collegamento X-Lam : Fondazione - Parete - Solaio.
1. Inquadramento del sistema costruttivo X-Lam
La tecnologia produttiva dei pannelli in legno a strati incrociati (X LAM) apre la frontiera ad innovative ed interessanti soluzioni strutturali. Promettente è la possibilità di realizzare solai pieni dal peso ridotto adatti a creare un diaframma rigido, fattore che potrebbe spianare la strada all´utilizzo dell´ X Lam anche per strutture multi - piano.
Le capacità portanti delle pareti X Lam permettono, grazie all´orientamento degli strati disposti in modo ortogonale tra loro, di realizzare a tutti gli effetti un modello a piastra.
2. La superficie come elemento strutturale
E´ nata la possibilità di poter realizzare edifici tramite l´utilizzo di superfici piane strutturali utilizzandole come elemento geometrico fondamentale.
La capacità strutturale del pannello X Lam è efficiente in tutte le direzioni del piano considerato. In particolare il pannello X Lam riesce a distribuire ( tramite flessione e taglio ) la sollecitazione perpendicolare al piano dell´elemento strutturale nelle due direzioni del piano dell´elemento.
L´X LAM ha introdotto nelle costruzioni di legno la possibilità di disporre di elementi strutturali massicci, piani e di grandi dimensioni.
3. Aspetti tecnologici del sistema X-Lam
L´X lam è un pannello formato dalla sovrapposizione di strati di tavole di legno massiccio disposti ortogonalmente fra loro e collegati mediante incollaggio. Le tavole che compongono il pannello Artuso legnami sono di legno massiccio di abete rosso, di spessore variabile dai 20 mm, che vengono giuntate in lunghezza, e successivamente assemblate in strati disposti ortogonalmente fra loro in numero dispari (3,5,7 strati) e incollati a freddo con colle poliuretaniche (senza rilascio di formaldeide).
I pannelli X Lam così composti, con spessori variabili dai 60 ai 450 mm, risultano essere elementi costruttivi molto rigidi e resistenti, dotati di elevata stabilità dimensionale ed è per questo che possono essere utilizzati come elementi parete o solai.
I pannelli vengono tagliati a seconda delle esigenze architettoniche, tramite il pantografo vengono realizzate all´interno delle pareti le aperture per porte, finestre e vani scala.
Nella fase di montaggio sono collegati tra loro in opera con angolari metallici, e viti auto foranti.
La colla svolge in questa tipologia di pannello composito un ruolo rilevante, in quanto deve presentare una certa resistenza a taglio.
Il pannello X Lam Artuso legnami ha passato positivamente il crash test dei pannelli nei punti di incollaggio elemento necessario per ottenere la certificazione Eta dei pannelli.
4. Elementi strutturali nel sistema X-Lam: Lastra- piastra
Nei pannelli parete X Lam le fibre longitudinali degli strati dispari ottimizzeranno la risposta agli sforzi verticali, mentre i pannelli degli strati pari offriranno una resistenza a quelli orizzontali. I pannelli dispari agiranno con la colla come uno strato di collegamento rigido.
La rigidezza e la resistenza sono definite dalla composizione dei diversi strati del pannello, ovviamente più strati determinano una maggiore performance di resistenza. Gli ingegneri dovranno indicare la tipologia del´ X Lam di cui hanno bisogno indicando sia lo spessore che il numero di strati che il pannello deve avere.
Figura 1 - Pannello x-lam 3 e 5 strati
Il pannello X-lam distribuisce le sollecitazioni di taglio, momento flettente, sforzo normale nella direzione propria delle fibre dove la resistenza è massima ottimizzando la risposta del materiale.
Figura 2 - Pannello solaio risposta sollecitazione su due direzioni
L´instabilità igrometrica tipica del legno che è sempre perpendicolare alle fibre, è minimizzata in Xlam, proprio perché i vari strati perpendicolari tra loro ridurranno il ritiro nelle due dimensioni:
il ritiro dei pannelli dispari sarà assorbito dai pannelli pari la cui fibra è posta perpendicolarmente ad essi massimizzando la resistenza in tale direzione e viceversa. Il ritiro impedito genererà uno stato di auto-tensione di trazione nei pannelli dispari e di compressione in quelli pari, mentre la colla assorbirà la tensione tangenziale nella trasmissioni di tali sollecitazioni nel sistema composito.
5. Sistema di Collegamento X-Lam: Fondazione - Parete - Solaio.
La base normativa italiana per il calcolo degli elementi strutturali è data dalle Norme Tecniche per le Costruzioni, così come pubblicate in GU (Gazzetta ufficiale) il 14.01.2008 e come entrate in vigore, dopo diverse vicissitudini in particolar modo per quanto concerne il legno, per tutte le strutture nuove a partire dal 1 luglio 2009.
Per il sistema XLam, il collegamento alle fondazione può essere effettuato in due modi differenti.
1. Sopra il cordolo di fondazione in c.a. viene stesa una guaina bituminosa per evitare l´umidità di risalita, sopra vengono posate direttamente le pareti che verranno collegate alle fondazioni con angolari metallici distribuiti lungo lo sviluppo della parete e con hold-down che saranno posizionati alle estremità della parete.
Figura 3 - Attacco a terra tra Pannello e cordolo in c.a
2. sopra la platea di fondazione viene posato una guaina bituminosa per impedire l´umidità di risalita poi verrà inserito un cordolo di legno, generalmente realizzato con una specie legnosa durabile (ad es. legno massiccio o lamellare di larice) collegato alle strutture di fondazione con tirafondi in acciaio fissati con resina epossidica o cementizia, sopra a tutto questo saranno posate le pareti che sono collegate con viti auto - foranti inserite inclinate dai due lati della parete.
Figura 4 - Attacco a terra tra Pannello e cordolo in legno di larice
Le pareti sono realizzate o con un unico elemento dotato di tutte le aperture per porte e finestre con l´unica limitazione sulla lunghezza che il pannello X lam è di max 10ml ed alta max 3 ml. Le pareti possono essere realizzate mediante l´assemblaggio di più pannelli (normalmente di larghezza uguale o inferiore ai 3ml) collegati fra di loro mediante collegamenti meccanici. Tali collegamenti sono realizzati con l´utilizzo di strisce di pannello multistrato (o con giunti a mezzo-legno fra i pannelli) e viti. Le aperture sul pannello (porte e finestre) sono eseguite direttamente in stabilimento.
La parete svolge la funzione portante rispetto ai seguenti carichi:
A· resistenza ai carichi verticali;
B· resistenza alle azioni orizzontali agenti nel piano della parete (sisma, vento);
C· resistenza ai carichi orizzontali agenti nel piano perpendicolare alla parete (vento).
La resistenza ai carichi verticali e alle azioni orizzontali ortogonali al piano della parete è devoluta ai pannelli che vengono sollecitati a pressoflessione. La resistenza a taglio per azioni orizzontali agenti nel piano della parete è sostanzialmente devoluta ai collegamenti giunti verticali realizzati con strisce di pannello multistrato con viti, holdown e angolari, in quanto il pannello è molto più rigido e resistente dei collegamenti deformabili.
Per effetto delle azioni orizzontali agenti nel suo piano, la parete è soggetta ad azioni di scorrimento e sollevamento, le quali devono essere contrastate dagli elementi di collegamento alle fondazioni. La funzione di presidio al sollevamento è svolta dagli hold-down collegati con viti autofilettanti, normalmente ad aderenza migliorata, alla parete e con tirafondi in acciaio inserite in fori sigillati con malta epossidica o cementizia alla fondazione e posizionati alle estremità della parete e in corrispondenza delle aperture. Angolari in acciaio o viti e tirafondi in acciaio di collegamento del cordolo inferiore della parete alla fondazione come elementi di presidio allo scorrimento.
Il collegamento fra pareti ortogonali viene realizzato con l´inserimento di viti autoforanti disposte ad interasse ravvicinato in modo da realizzare un collegamento rigido, in particolar modo agli angoli dell´edificio.
Una volta posate le pareti del piano terra vengono posati i pannelli del solaio. Questi per esigenze produttive e di trasporto hanno larghezze max di 300 cm e vengono collegati fra loro con giunti meccanici realizzati con le stesse modalità utilizzate per il collegamento verticale dei pannelli parete. Anche in questo caso il collegamento viene realizzato mediante l´inserimento di viti autoforanti disposti ad interasse ravvicinato in modo da realizzare un collegamento rigido nel rispetto della gerarchia delle resistenze. Il collegamento alle pareti sottostanti è realizzato sempre con viti autoforanti inserite inclinate rispetto al piano verticale della parete, in modo da intercettare più strati possibile e sempre ad interasse ravvicinato in modo da assicurare la realizzazione di un giunto sufficientemente rigido.
Una volta realizzato il primo solaio questo fa da piattaforma per il montaggio delle pareti del piano successivo. Le pareti del piano successivo vengono posate sopra il solaio e collegate a questo con le stesse modalità utilizzate per il collegamento alle fondazioni ma con mezzi di unione diversi. Per quel che riguarda gli hold-down, per le pareti interne andrà prevista una coppia di hold-down di cui uno collegato alla parete del piano inferiore e uno alla parete superiore, uniti fra loro con un bullone passante per le pareti interne, mentre per le pareti esterne può essere utilizzata una banda metallica forata collegata con viti autofilettanti alle pareti superiore e inferiore.
Come elementi di presidio allo scorrimento si utilizzano ancora angolari metallici collegati con chiodi alla parete e con chiodi e viti al solaio, distribuiti lungo lo sviluppo delle pareti.
La realizzazione delle strutture di copertura segue sostanzialmente le stesse possibilità applicative utilizzate per le coperture tradizionali in legno lamellare, con l´unica variante che in questo caso è possibile realizzare una struttura di copertura con gli stessi pannelli, con l´inserimento di una trave di colmo o anche eventualmente di travetti secondari come rompi tratta per le luci dei pannelli, e con le stesse modalità di collegamento viste per i solai.
2. La superficie come elemento strutturale
3. Aspetti tecnologici del sistema Xlam
4. Elementi strutturali nel sistema X-Lam: Lastra - Piastra
5. Sistema di Collegamento X-Lam : Fondazione - Parete - Solaio.
1. Inquadramento del sistema costruttivo X-Lam
La tecnologia produttiva dei pannelli in legno a strati incrociati (X LAM) apre la frontiera ad innovative ed interessanti soluzioni strutturali. Promettente è la possibilità di realizzare solai pieni dal peso ridotto adatti a creare un diaframma rigido, fattore che potrebbe spianare la strada all´utilizzo dell´ X Lam anche per strutture multi - piano.
Le capacità portanti delle pareti X Lam permettono, grazie all´orientamento degli strati disposti in modo ortogonale tra loro, di realizzare a tutti gli effetti un modello a piastra.
2. La superficie come elemento strutturale
E´ nata la possibilità di poter realizzare edifici tramite l´utilizzo di superfici piane strutturali utilizzandole come elemento geometrico fondamentale.
La capacità strutturale del pannello X Lam è efficiente in tutte le direzioni del piano considerato. In particolare il pannello X Lam riesce a distribuire ( tramite flessione e taglio ) la sollecitazione perpendicolare al piano dell´elemento strutturale nelle due direzioni del piano dell´elemento.
L´X LAM ha introdotto nelle costruzioni di legno la possibilità di disporre di elementi strutturali massicci, piani e di grandi dimensioni.
3. Aspetti tecnologici del sistema X-Lam
L´X lam è un pannello formato dalla sovrapposizione di strati di tavole di legno massiccio disposti ortogonalmente fra loro e collegati mediante incollaggio. Le tavole che compongono il pannello Artuso legnami sono di legno massiccio di abete rosso, di spessore variabile dai 20 mm, che vengono giuntate in lunghezza, e successivamente assemblate in strati disposti ortogonalmente fra loro in numero dispari (3,5,7 strati) e incollati a freddo con colle poliuretaniche (senza rilascio di formaldeide).
I pannelli X Lam così composti, con spessori variabili dai 60 ai 450 mm, risultano essere elementi costruttivi molto rigidi e resistenti, dotati di elevata stabilità dimensionale ed è per questo che possono essere utilizzati come elementi parete o solai.
I pannelli vengono tagliati a seconda delle esigenze architettoniche, tramite il pantografo vengono realizzate all´interno delle pareti le aperture per porte, finestre e vani scala.
Nella fase di montaggio sono collegati tra loro in opera con angolari metallici, e viti auto foranti.
La colla svolge in questa tipologia di pannello composito un ruolo rilevante, in quanto deve presentare una certa resistenza a taglio.
Il pannello X Lam Artuso legnami ha passato positivamente il crash test dei pannelli nei punti di incollaggio elemento necessario per ottenere la certificazione Eta dei pannelli.
4. Elementi strutturali nel sistema X-Lam: Lastra- piastra
Nei pannelli parete X Lam le fibre longitudinali degli strati dispari ottimizzeranno la risposta agli sforzi verticali, mentre i pannelli degli strati pari offriranno una resistenza a quelli orizzontali. I pannelli dispari agiranno con la colla come uno strato di collegamento rigido.
La rigidezza e la resistenza sono definite dalla composizione dei diversi strati del pannello, ovviamente più strati determinano una maggiore performance di resistenza. Gli ingegneri dovranno indicare la tipologia del´ X Lam di cui hanno bisogno indicando sia lo spessore che il numero di strati che il pannello deve avere.
Figura 1 - Pannello x-lam 3 e 5 strati
Il pannello X-lam distribuisce le sollecitazioni di taglio, momento flettente, sforzo normale nella direzione propria delle fibre dove la resistenza è massima ottimizzando la risposta del materiale.
Figura 2 - Pannello solaio risposta sollecitazione su due direzioni
L´instabilità igrometrica tipica del legno che è sempre perpendicolare alle fibre, è minimizzata in Xlam, proprio perché i vari strati perpendicolari tra loro ridurranno il ritiro nelle due dimensioni:
il ritiro dei pannelli dispari sarà assorbito dai pannelli pari la cui fibra è posta perpendicolarmente ad essi massimizzando la resistenza in tale direzione e viceversa. Il ritiro impedito genererà uno stato di auto-tensione di trazione nei pannelli dispari e di compressione in quelli pari, mentre la colla assorbirà la tensione tangenziale nella trasmissioni di tali sollecitazioni nel sistema composito.
5. Sistema di Collegamento X-Lam: Fondazione - Parete - Solaio.
La base normativa italiana per il calcolo degli elementi strutturali è data dalle Norme Tecniche per le Costruzioni, così come pubblicate in GU (Gazzetta ufficiale) il 14.01.2008 e come entrate in vigore, dopo diverse vicissitudini in particolar modo per quanto concerne il legno, per tutte le strutture nuove a partire dal 1 luglio 2009.
Per il sistema XLam, il collegamento alle fondazione può essere effettuato in due modi differenti.
1. Sopra il cordolo di fondazione in c.a. viene stesa una guaina bituminosa per evitare l´umidità di risalita, sopra vengono posate direttamente le pareti che verranno collegate alle fondazioni con angolari metallici distribuiti lungo lo sviluppo della parete e con hold-down che saranno posizionati alle estremità della parete.
Figura 3 - Attacco a terra tra Pannello e cordolo in c.a
2. sopra la platea di fondazione viene posato una guaina bituminosa per impedire l´umidità di risalita poi verrà inserito un cordolo di legno, generalmente realizzato con una specie legnosa durabile (ad es. legno massiccio o lamellare di larice) collegato alle strutture di fondazione con tirafondi in acciaio fissati con resina epossidica o cementizia, sopra a tutto questo saranno posate le pareti che sono collegate con viti auto - foranti inserite inclinate dai due lati della parete.
Figura 4 - Attacco a terra tra Pannello e cordolo in legno di larice
Le pareti sono realizzate o con un unico elemento dotato di tutte le aperture per porte e finestre con l´unica limitazione sulla lunghezza che il pannello X lam è di max 10ml ed alta max 3 ml. Le pareti possono essere realizzate mediante l´assemblaggio di più pannelli (normalmente di larghezza uguale o inferiore ai 3ml) collegati fra di loro mediante collegamenti meccanici. Tali collegamenti sono realizzati con l´utilizzo di strisce di pannello multistrato (o con giunti a mezzo-legno fra i pannelli) e viti. Le aperture sul pannello (porte e finestre) sono eseguite direttamente in stabilimento.
La parete svolge la funzione portante rispetto ai seguenti carichi:
A· resistenza ai carichi verticali;
B· resistenza alle azioni orizzontali agenti nel piano della parete (sisma, vento);
C· resistenza ai carichi orizzontali agenti nel piano perpendicolare alla parete (vento).
La resistenza ai carichi verticali e alle azioni orizzontali ortogonali al piano della parete è devoluta ai pannelli che vengono sollecitati a pressoflessione. La resistenza a taglio per azioni orizzontali agenti nel piano della parete è sostanzialmente devoluta ai collegamenti giunti verticali realizzati con strisce di pannello multistrato con viti, holdown e angolari, in quanto il pannello è molto più rigido e resistente dei collegamenti deformabili.
Per effetto delle azioni orizzontali agenti nel suo piano, la parete è soggetta ad azioni di scorrimento e sollevamento, le quali devono essere contrastate dagli elementi di collegamento alle fondazioni. La funzione di presidio al sollevamento è svolta dagli hold-down collegati con viti autofilettanti, normalmente ad aderenza migliorata, alla parete e con tirafondi in acciaio inserite in fori sigillati con malta epossidica o cementizia alla fondazione e posizionati alle estremità della parete e in corrispondenza delle aperture. Angolari in acciaio o viti e tirafondi in acciaio di collegamento del cordolo inferiore della parete alla fondazione come elementi di presidio allo scorrimento.
Il collegamento fra pareti ortogonali viene realizzato con l´inserimento di viti autoforanti disposte ad interasse ravvicinato in modo da realizzare un collegamento rigido, in particolar modo agli angoli dell´edificio.
Una volta posate le pareti del piano terra vengono posati i pannelli del solaio. Questi per esigenze produttive e di trasporto hanno larghezze max di 300 cm e vengono collegati fra loro con giunti meccanici realizzati con le stesse modalità utilizzate per il collegamento verticale dei pannelli parete. Anche in questo caso il collegamento viene realizzato mediante l´inserimento di viti autoforanti disposti ad interasse ravvicinato in modo da realizzare un collegamento rigido nel rispetto della gerarchia delle resistenze. Il collegamento alle pareti sottostanti è realizzato sempre con viti autoforanti inserite inclinate rispetto al piano verticale della parete, in modo da intercettare più strati possibile e sempre ad interasse ravvicinato in modo da assicurare la realizzazione di un giunto sufficientemente rigido.
Una volta realizzato il primo solaio questo fa da piattaforma per il montaggio delle pareti del piano successivo. Le pareti del piano successivo vengono posate sopra il solaio e collegate a questo con le stesse modalità utilizzate per il collegamento alle fondazioni ma con mezzi di unione diversi. Per quel che riguarda gli hold-down, per le pareti interne andrà prevista una coppia di hold-down di cui uno collegato alla parete del piano inferiore e uno alla parete superiore, uniti fra loro con un bullone passante per le pareti interne, mentre per le pareti esterne può essere utilizzata una banda metallica forata collegata con viti autofilettanti alle pareti superiore e inferiore.
Come elementi di presidio allo scorrimento si utilizzano ancora angolari metallici collegati con chiodi alla parete e con chiodi e viti al solaio, distribuiti lungo lo sviluppo delle pareti.
La realizzazione delle strutture di copertura segue sostanzialmente le stesse possibilità applicative utilizzate per le coperture tradizionali in legno lamellare, con l´unica variante che in questo caso è possibile realizzare una struttura di copertura con gli stessi pannelli, con l´inserimento di una trave di colmo o anche eventualmente di travetti secondari come rompi tratta per le luci dei pannelli, e con le stesse modalità di collegamento viste per i solai.
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