Sistemi portanti per edifici alti
Per la progettazione efficace di un edificio alto in legno si devono considerare alcune questioni particolari. Un ruolo chiave è svolto dalla moderna ingegneria del legno.
Un sistema portante economico per un edificio alto in legno nasce dalla collaborazione interdisciplinare tra il committente, l’architetto e l’ingegnere – in genere già durante il concorso. I professionisti potranno progettare, calcolare e realizzare insieme la torre, in legno o con soluzioni costruttive ibride. Altri specialisti, ingegneri RCVS, fisici della costruzione e pianificatori dei costi dovrebbero essere consultati fin dall’inizio. L’esperienza dimostra che il progetto determina la fattibilità e la redditività della costruzione e che, nelle successive fasi di progettazione, i parametri possono essere influenzati solo marginalmente. Per il successo di una realizzazione, nel progetto strutturale vanno considerati alcuni temi che nelle costruzioni in legno stanno diventando sempre più importanti in rapporto alle tipologie tradizionali.
Trasmissione dei carichi e solai
Per la ripresa dei carichi verticali vanno evitati i disallineamenti. Indipendentemente dal materiale, la trasmissione dei carichi disallineati implica maggiori spessori e quindi costi più elevati. Se, ad esempio, al piano terra si prevede una variazione delle strutture portanti, è consigliata la costruzione in acciaio del solaio, o l'utilizzo di travi pareti o di elementi diagonali in grado di garantire la deviazione dei carichi.
Gli studi delle varianti e le matrici di confronto degli autori, nonché i progetti realizzati, dimostrano che per i solai
le soluzioni in solo legno sono meno indicate. Ciò è dovuto alle prescrizioni antincendio vigenti che di norma, con impianti di spegnimento, autorizzano gli elementi lineari quali travi e pilastri per gli edifici alti. Al contrario, elementi piani o integrati in un edificio senza sistemi di spegnimento devono essere protetti e rivestiti; ciò comporta soluzioni poco economiche. Per questo motivo, in genere, per i solai si prediligono strutture miste in legno-calcestruzzo monodirezionali con travi portanti in legno o bidirezionali con pannelli piani.
In quest’ultimo caso, la sicurezza strutturale in caso di incendio può essere verificata solo con un sovrastrato di calcestruzzo. Questi sistemi di solai soddisfano i requisiti di protezione antincendio e di isolamento acustico anche con sottili spessori e sono caratterizzati da un elevato grado di prefabbricazione, da una rapida messa in opera e dalla protezione data dal sottofondo durante la costruzione.
Pilastri e trame d'appoggio
È interessante far coincidere la trama d'appoggio al trasporto degli elementi dei solai, per una larghezza fino a 3,5 m e fino a 8 m o più di lunghezza. In questo modo la trave principale può essere integrata nell’elemento del solaio oppure può essere progettata come sistema portante biassiale. I sostegni in abete rosso, abete, faggio, frassino o quercia consentono libertà di progettazione. Le conifere come l'abete e l'abete rosso o il robusto legno di faggio prevarranno sul mercato per motivi di costo, mentre le politiche climatiche promuovono tecnologie produttive con legni duri. I loro punti di forza sono anche tecnici, concettuali e funzionali.
«Il legno di conifera è vantaggioso dal punto di vista climatico, tecnico-ingegneristico e progettuale»
Oltre al dimensionamento coordinato alle esigenze di trasporto, è possibile diversificare la qualità del legno in funzione dell'altezza. Per ridurre al minimo la variazione delle dimensioni dei pilastri, in funzione dell’altezza dell’edificio e della trama strutturale, nei piani inferiori vengono utilizzati in genere elementi ad alta resistenza. L’ingegnere strutturista specializzato in costruzioni in legno dispone di un'ampia gamma di prodotti, da quelli normali fino a quelli ad alta resistenza. Oltre alla resistenza dei pilastri, va considerato il comportamento di assestamento – in particolare l’assestamento differenziale tra elementi portanti in legno o in calcestruzzo.
Robustezza e stato attuale
Per gli edifici alti, la sfida consiste nella verifica della robustezza1 del sistema strutturale e nel progetto di misure preventive. Nel caso in cui un elemento portante venisse meno alla sua funzione, per esempio a causa di un’esplosione, l’intero sistema strutturale non deve venir compromesso. Le norme europee sul dimensionamento delle strutture portanti in calcestruzzo armato prevedono tiranti interni, esterni e verticali. Gli approcci definiti nell'Eurocodice possono essere trasposti alle costruzioni in legno.
La ricerca e l'esperienza nella costruzione di solai in legno collaudati e robusti costituisce una buona base per la progettazione di grattacieli. Sono auspicabili ulteriori esperienze con il materiale e il coinvolgimento di specialisti che hanno conoscenze specifiche nella costruzione di grattacieli. Questa è la soluzione che consentirà di costruire con successo grattacieli in legno o con soluzioni ibride; in quest'ottica la consueta progressione dalla progettazione architettonica al successivo confronto con l'ingegnere specialista e costruttore non è più appropriata. Per le costruzioni in legno, e soprattutto per quelle verticali, la tempestiva collaborazione tra architetti e ingegneri è oggi ormai pratica consolidata.
Nota
- Norme strutturali SIA: la robustezza è la capacità della struttura portante di limitare i danni in misura proporzionale alla causa.
Questo articolo è apparso nella pubblicazione speciale «Città in legno – Costruire in altezza, soprelevazioni, sicurezza sismica». Altri articoli sul legno sono raccolti nel dossier digitale.
