legnocalcestruzzo
Il sistema prevede l’assemblaggio in stabilimento di pareti, solai e coperture
a struttura mista in legno-calcestruzzo e consente la realizzazione di edifici
a elevate prestazioni che assicurano un notevole risparmio nei costi
di riscaldamento e di raffrescamento.
La soluzione proposta permette di ottenere un elevato comfort ambientale
grazie alla presenza di una camera d’aria continua che avvolge interamente
lo spazio abitativo (in continuità tra le chiusure verticali e la copertura).
Vengono sfruttate contemporaneamente le caratteristiche del calcestruzzo
e del legno, facendoli collaborare, al fine di ottenere un prodotto flessibile
che soddisfa le esigenze progettuali e costruttive e garantisce all’edificio
elevata robustezza strutturale.
sistemi
sistemi costruttivi
Legno-calcestruzzo
98
legnoarchitettura_10
Wood Beton S.p.A. (Iseo, BS) nasce nel 1990 all’interno
del Gruppo Nulli, attivo già dagli anni ‘50, con la produzione
di sistemi prefabbricati in legno per l’edilizia, brevettando
solai e pareti in legno-calcestruzzo preassemblati. L’Azienda
è attiva sia nell’ambito residenziale sia in quello delle grandi
strutture in legno lamellare e in legno massiccio.
Nel 2009 Wood Beton ha vinto il bando di gara
per la ricostruzione post sisma in Abruzzo nell’ambito
del progetto C.A.S.E.
_Le pareti___
_I solai___
La parete preassemblata in legno-calcestruzzo è composta da un telaio in legno con montanti disposti a interasse di circa 1 m e da una caldana esterna in calcestruzzo armato con spessore di 50 mm; un pannello in OSB
è collegato ai travetti in legno sulla faccia interna della parete.
La caratteristica peculiare di questo sistema costruttivo risiede proprio nella contemporanea presenza della struttura interna intelaiata in legno, che consente l’alloggiamento di un adeguato strato coibente, e della lastra esterna
in calcestruzzo che aggiunge massa all’involucro aumentando l’inerzia termica, efficace durante la stagione
estiva, e favorendo un ottimo comportamento acustico.
Altro elemento caratterizzante la stratigrafia della parete è la presenza di una camera d’aria (da cui il sistema
prende il nome: ARIA®) posizionata verso il lato esterno della parete, prima dello strato di calcestruzzo: l’aria entra
alla base dell’edificio (dall’esterno o da un piano interrato) e, dopo essere passata attraverso le pareti e la copertura, fuoriesce dal colmo secondo un moto naturale innescato dal riscaldamento dell’aria stessa (effetto camino).
In alcuni casi, dove risulti utile per una singolare configurazione dell’edificio o per particolari condizioni termoigrometriche, è possibile sfruttare lo spazio della camera d’aria per aumentare lo spessore dello strato isolante.
La struttura lignea è protetta al fuoco dalla lastra esterna in calcestruzzo e da una controparete interna in cartongesso o fibrogesso.
I solai in legno-calcestruzzo sono composti da travetti in legno di dimensioni
e di interasse variabile a seconda della luce e del sovraccarico, da un assito
di collegamento (sostituibile con pannelli in legno massiccio o altri materiali
idonei), da un eventuale strato di isolante termico di spessore variabile e da
un getto di calcestruzzo armato con rete elettrosaldata, solitamente con spessore di 5 cm. La particolarità del prodotto Prepanel sta nella realizzazione di
una struttura monolitica senza la necessità di usare connettori metallici, poiché è il calcestruzzo stesso che, durante il getto, si innesta in fori cilindrici
scavati all’estradosso del travetto impedendo, di fatto, lo scorrimento tra il
getto di calcestruzzo superiore e il travetto inferiore.
Il processo di produzione del solaio, completo di getto, avviene totalmente in
stabilimento garantendo una migliore qualità del prodotto. I tempi di montaggio in cantiere sono assai ridotti rispetto alle soluzioni in opera in quanto l’elemento non necessita di puntellazioni provvisorie o getti integrativi.
I solai utilizzati per civili abitazioni, considerando mediamente una capacità
portante pari a 500 kg/m2 su una luce libera di circa 5 m, hanno un peso di
soli 160 kg/m2, ovvero è garantita la stessa portata di un solaio in laterocemento, ma con un peso proprio di circa la metà.
La leggerezza consente di ottenere economie nel dimensionamento delle
travi, delle strutture verticali e delle fondazioni oltre alla riduzione delle sollecitazioni in caso di sisma.
Sotto, da sinistra: casa
unifamiliare a Gratacasolo
(BS); villaggio ecologico
di Selvino (BG) – 16 unità
abitative di diversa
metratura, energeticamente
efficienti, classificate
in Classe A; Residenza
Verdiana di Clusone (BG),
certificata in Classe A+
e premiata da Legambiente
con il Premio “Innovazione
Amica dell’Ambiente”,
primo edificio a Consumo
Zero in Lombardia.
Qui sotto, in alto, posa
in cantiere di una parete
ARIA®, sotto, la caldana
in cls di un solaio Prepanel.
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sistemi
legno-calcestruzzo_parete
legno-calcestruzzo_antisismicità
interno
Parete (dall’esterno)
1
esterno
-
rasatura
caldana in cls
ventilazione
pannello tecnico in legno
isolante in lana di roccia
pannello tecnico in legno
intercapedine per impianti
doppia lastra in cartongesso
1 montante (100x240 mm)
Sopra, tre immagini del collegamento tra le pareti del sistema ARIA®; a destra, collegamento tra parete ARIA® interna e solai Prepanel.
Comportamento sismico
schema di funzionamento estivo
In questo sistema costruttivo i pannelli verticali hanno sia funzione di pareti di partizione sia di elementi strutturali in grado di sopportare carichi gravitazionali e
carichi orizzontali, permettendo la realizzazione di edifici che sviluppano un comportamento scatolare. Le forze orizzontali di piano sono distribuite per mezzo
di diaframmi rigidi formati dal pannello-solaio in legno-calcestruzzo. I pannelli di piano sono collegati alle pareti con viti e spine metalliche, mentre la continuità
verticale attraverso i pannelli è garantita da barre in acciaio inghisate nella parte superiore delle colonne durante la posa in cantiere.
La connessione alle fondazioni è realizzata per mezzo di barre a U in acciaio, inghisate nel lato inferiore delle colonne di legno e da barre a U che fuoriescono
dalle fondazioni. Presso l’Università di Bergamo sono stati realizzati una serie di test sperimentali su 2 pareti prefabbricate legno-calcestruzzo in scala reale soggette a carico orizzontale ciclico in regime quasi statico con ampiezza crescente fino al collasso, così da analizzarne il comportamento post elastico, le capacità
dissipative, le capacità portanti e le condizioni di collasso. Il programma sperimentale ha previsto uno spostamento orizzontale imposto in sommità ai pannelli
(a 2 m di altezza) per mezzo di un attuatore elettromeccanico da 1000 kN avente corsa massima 500 mm. Il carico orizzontale, gli spostamenti e i movimenti
relativi tra pannelli e le fondazioni sono stati registrati da una cella di carico e da una serie di trasduttori di spostamento. Questo test ha permesso di desumere
le caratteristiche sismiche del pannello, il suo comportamento isteretico e le condizioni di collasso, che è connesso inizialmente al deterioramento flessurale della
caldana di calcestruzzo armato e, in fase successiva, al cedimento delle colonne in legno.
Dall’analisi dei dati acquisiti, la struttura mostra un adeguato grado di duttilità e una soddisfacente rigidezza residua, presente anche ad alti valori di spostamento
grazie all’attitudine al controventamento della caldana esterna in calcestruzzo, permettendo così la realizzazione di edifici sismicamente efficienti.
ventilazione con aria pretrattata
dettaglio dell’aerazione nel punto dell’attacco a terra:
l’ingresso della ventilazione al piede della parete è regolato
da un collettore/canalizzazione perimetrale
100
legnoarchitettura_10
ventilazione con aria esterna
assonometria del sistema ARIA®
La connessione alle fondazioni è realizzata
per mezzo di barre ad U in acciaio, ancorate
al lato inferiore delle colonne di legno, e barre
a U che fuoriescono dalle fondazioni,
indifferentemente di tipo nastriforme o a platea.
La solidarizzazione del collegamento avviene
tramite barre longitudinali in acciaio e getto
di completamento di calcestruzzo.
Col fine di validarne le performance sismiche, una serie di test sperimentali su pareti prefabbricate ARIA® è stata realizzata presso l’Università di Bergamo.
Per raffrontare le simulazioni a un caso reale, è stato condotto un test sperimentale – realizzato per mezzo di una vibrodina e alcuni accelerometri –
su un edificio di 4 piani (altezza totale 14 m, area per piano 225 m2), completamente costruito con pareti ARIA® e il cui comportamento sismico era stato
precedentemente investigato per mezzo di simulazioni numeriche attraverso un software FEM.
L’edificio, il cui peso totale è di circa 6800 kN, è stato eretto a Clusone, in provincia di Bergamo, con un’accelerazione di progetto al suolo pari a 0,082 g,
su un terreno di categoria C senza coefficienti di amplificazione topografica.
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sistemi
legno-calcestruzzo_copertura
1
legno-calcestruzzo_solaio
2
estradosso
5
Solaio tipo Prepanel con caldana da 5 cm e cls normale
1
2
3
4
5
caldana in cls (50 mm) con rete elettrosaldata
assito in legno interposto (21 mm)
connettore cilindrico in cls (brevetto WoodBeton)
giunto da sigillare dopo la posa dei pannelli
travetto WoodBeton in legno lamellare (120x240 mm)
1
3
6
2
4
intradosso
3
Copertura tipo Prepanel (dall’estradosso)
-
pannello multistrato (15 mm)
strato di ventilazione
telo impermeabile traspirante
isolamento in lana di roccia (120 mm)
getto in cls con rete elettrosaldata (50 mm)
assito
1
2
3
4
5
6
4
listone per ventilazione (50x50 mm)
guaina a protezione del pacchetto prima della posa del manto
listoni per formazione pacchetto (60x120 mm)
getto di completamento da realizzare in opera
pacchetto da completare dopo getto integrativo
travetto WoodBeton in legno lamellare (con fori all’estradosso per i connettori in cls)
1
2
3
5
4
1
1
2
3
2
5
sezione sulla trave
5
Copertura (dall’estradosso)
1
2
3
4
5
6
caldana in cls con rete elettrosaldata
assito B/P (21 mm)
travetto WoodBeton
tavola di chiusura (13 mm)
connettore (diam. 12 mm)
trave
6
3
4
6
5
vista assonometrica dell’appoggio su trave
- guaina bituminosa
termoadesiva con TNT
(per protezione temporanea)
- assito o pannello in legno
- ventilazione
- telo traspirante
- isolante in lana di roccia
- caldana in cls
- assito (20 mm)
- travetto in legno
4
Parete esterna (dall’esterno)
1 assito (20 mm)
2 travetto di gronda a vista
3 pannelli in legno di contenimento isolante
di copertura (15 mm)
4 traverso L.L. (200x120 mm)
5 sigillatura siliconica
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legnoarchitettura_10
-
rasatura
caldana in cls
ventilazione
pannello tecnico in legno
isolante in lana di roccia
pannello tecnico in legno
intercapedine per impianti
doppia lastra in cartongesso
vista assonometrica del solaio Prepanel
con isolamento in polistirene
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sistemi