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Come progettarli, calcolarli e costruirli

di Giovanni Cenci, strutturistica del legno

Negli ultimi vent’anni sono stati proposti molti sistemi per la costruzione di solai misti in legno e calcestruzzo, che abitualmente chiamiamo in legno-cemento. Molte soluzioni, a partire dal sistema Turrini-Piazza e dal sistema Llear, hanno basi scientifiche e sono affidabili. Ve ne sono altri che appaiono frutto di fervide immaginazioni e, pur essendo utilizzati, sono privi di sufficienti convalide.

Per i solai compositi è ragionevole diffidare di presentazioni unicamente descrittive, non supportate da esempi numerici (calcoli statici). Stante il grande interesse riscontrabile nell’area del legno da costruzione, è auspicabile che avvenga una sempre maggior diffusione degli esempi di calcolo, così da rafforzare le conoscenze da parte dei tecnici progettisti e dei consulenti di imprese e carpenterie.

E’ opportuno ribadire alcuni concetti essenziali, che stanno alla base della funzionalità dei solai in legno-cemento. Trattasi di indirizzi generali, che rispettano appieno la scienza delle costruzioni e del buon costruire.

I sistemi misti legno-cemento, ma anche i sistemi compositi legno-legno, sono da ritenersi a norma se sono previste le condizioni di esercizio imposte dalle normative e sono ottemperate le regole della statica e della scienza delle costruzioni, senza mai travalicare i limiti prestazionali ammessi per ciascuno dei materiali che concorrono alla realizzazione strutturale. Se ciò viene rispettato e risultano adottati ampi margini di sicurezza, l’inventiva e la riformulazione ingegneristica possono senz’altro meritare attenzione ed essere attuate, beninteso con diretta responsabilità del tecnico abilitato a sovrintendere i lavori. Lo stesso criterio è valido per qualsiasi altro elemento costruttivo misto.

Legno

Il travetto in legno deve corrispondere alla classificazione strutturale, non inferiore a quella prevista nel calcolo. Ossia, è necessario osservare la rispondenza del materiale ai valori attribuiti al modulo di elasticità longitudinale ed alle diverse sollecitazioni ammissibili. Ciò vale per qualsiasi elemento ligneo impiegabile: legno massiccio di conifera delle classi III, II, I; legno KVH select, legno bilama, legno lamellare BS 11, 14, 16. Altri eventuali specie legnose e loro classificazioni.

Calcestruzzo

Il calcestruzzo dovrà avere una resistenza caratteristica adeguata con Rck mai inferiore a daN/cm² 250, preferibilmente Rck 300. E’ opportuno ricordare che l’aumento sconsiderato di acqua durante l’impasto è un fattore che diminuisce la qualità del calcestruzzo. Per migliorare la lavorabilità dell’impasto è opportuno ricorrere all’impiego di additivi fluidificanti.

Mezzi di connessione

Nella costruzione dei solai misti in legno-cemento sono da ritenersi fondamentali i mezzi di connessione tra il legno ed il calcestruzzo.I mezzi di connessione metallici possono essere realizzati in diverso modo e ritenuti nel legno per infissione a secco o, preferibilmente, mediante adesivi epossidici. La connessione tra gli elementi strutturali costituenti la sezione mista ha lo scopo di far lavorare a flessione l’intera sezione come un “corpo unico”, con notevole incremento del momento d’inerzia e quindi delle caratteristiche prestazionali.

Per connettere le varie parti della sezione composita e renderle solidali al fine di farle lavorare assieme, è necessario garantire il trasferimento delle forze di scorrimento dovute al taglio. Per tale scopo si utilizzano elementi metallici che fanno da “ponte”, ossia trasferiscono le forze tra le parti che interfacciandosi costituiscono la sezione composita.

Quindi, i mezzi di connessione sono essenziali per assicurare la staticità del solaio. Senza il loro impiego l’elemento composito disporrà solo di modestissime risorse prestazionali, certamente inadeguate nel soddisfare le richieste normate di carichi e sovraccarichi utili. Nel 1998, in un ottimo lavoro di ricerca comparativa sui solai in legno-cemento, i professori Piazza e Ballerini dell’Università di Trento, hanno evidenziato il miglior comportamento dei solai con connessioni incollate, sia in termini di carico a rottura che di incremento di rigidezza flessionale.

Adesivo epossidico

Gli adesivi da utilizzarsi devono essere costituiti da resine epossiamminiche di tipo termoindurente, che una volta polimerizzate diventano chimicamente inerti. Ciò sta a significare che la loro struttura molecolare non è più modificabile. Di conseguenza la resistenza caratteristica rimane immutata. A questo tipo appartengono gli adesivi della linea Xepox, appositamente studiati per strutture in legno e per le connessioni legno-cemento e legno-acciaio.

Le resine epossidiche utilizzate sono formulate per garantire ottime caratteristiche di colabilità, adesività e bagnabilità del legno e dell’acciaio, sono insensibili alle variazioni di umidità e, in caso di incedio, sono protette dallo stesso legno. Essendo l’elemento in legno quello che presenta le caratteristiche più deboli, la durata delle connessioni, correttamente dimensionate, non può ritenersi inferiore alla durata dell’elemento ligneo.

Le giunzioni sono ottenute mediante percolazione nel legno dell’adesivo, che aderisce perfettamente alle superfici degli intagli e contestualmente inviluppa ed affranca gli elementi metallici di connessione inseriti internamente.

Operativamente le caratteristiche principali delle resine epossiamminiche sono:
- mancanza di tossicità;
- facilità di applicazione;
- alta resistenza;
- immodificabilità della loro struttura molecolare e massima affidabilità nel tempo;
- protezione degli inserti metallici dagli agenti aggressivi (es. salsedine, cloro, piogge acide, ecc.);
- protezione dei giunti a scomparsa assicurata dallo stesso legno della struttura, adeguatamente dimensionato per il tempo di resistenza richiesto alla penetrazione della carbonizzazione.