NODI XLAM-XLAM

I pannelli XLAM (Cross-Laminated Timber) sono pannelli in legno multistrato composti da almeno tre strati incollati di lamelle, disposte perpendicolarmente tra loro. Questo orientamento incrociato delle fibre garantisce un’elevata resistenza e stabilità in due direzioni, minimizzando le deformazioni causate dalle variazioni di umidità. Lo spessore tipico dei pannelli XLAM per le pareti varia da 60 mm a 300 mm, e per i solai fino a 400 mm e oltre, a seconda dei carichi di calcolo. Per un funzionamento efficace della struttura, i nodi di fissaggio tra i pannelli XLAM sono elementi critici, responsabili della trasmissione dei carichi, della rigidità e della tenuta. Devono essere progettati tenendo conto delle sollecitazioni statiche e dinamiche, nonché dei requisiti di resistenza al fuoco e tenuta all’aria. Nodi progettati o eseguiti in modo scorretto possono diventare l’anello debole, compromettendo l’integrità strutturale complessiva e le prestazioni dell’edificio. I principi fondamentali della progettazione dei nodi XLAM includono la minimizzazione dei ponti termici, la garanzia della tenuta all’aria, una resistenza al fuoco adeguata e l’isolamento acustico. È importante anche considerare la praticità del montaggio in cantiere, utilizzando elementi di fissaggio specializzati e materiali sigillanti. Tali approcci permettono di creare strutture durature ed energeticamente efficienti.

I giunti angolari dei pannelli XLAM sono tra i più diffusi nell’edilizia e svolgono un ruolo chiave nella formazione del perimetro dell’edificio e nel garantire la sua rigidità spaziale. Esistono diversi tipi principali di nodi angolari, che si differenziano per il metodo di fissaggio e la sequenza di montaggio. I più diffusi sono i giunti ‘di testa’ con l’uso di angolari o piastre metalliche, oltre a varianti con sfalsamento dei pannelli, che permette di occultare gli elementi di fissaggio. Per garantire un’elevata resistenza e resistenza sismica, si utilizzano spesso viti a tutto filetto (Vollgewindeschrauben) inclinate, che attraversano entrambi i pannelli. Queste viti creano un giunto efficace, in grado di sopportare notevoli sollecitazioni di taglio e di trazione. L’analisi dettagliata del nodo prevede il calcolo del numero e della lunghezza necessari delle viti, del loro angolo di inclinazione e della distanza dal bordo del pannello, secondo la EN 1995-1-1 (Eurocodice 5). Ad esempio, per gli angoli esterni dove i pannelli si accostano ‘di testa’, si utilizzano spesso due linee parallele di viti, disposte con un angolo di 45° rispetto all’asse del pannello, con un passo di 150-200 mm. Per aumentare la resistenza al fuoco del nodo, gli elementi di fissaggio possono essere protetti con materiali di rivestimento aggiuntivi, oppure si scelgono viti con una profondità di penetrazione nel legno sufficiente a conservare la capacità portante dopo la carbonizzazione dello strato esterno. La sigillatura di tali nodi si effettua mediante nastri compressi o sigillanti poliuretanici, che garantiscono la tenuta all’aria.

I nodi a T si utilizzano per collegare i tramezzi interni alle pareti portanti o ad altri tramezzi. La loro struttura deve garantire un’efficace trasmissione dei carichi verticali e orizzontali, oltre alla conformità ai requisiti di isolamento acustico e resistenza al fuoco. I principali metodi di fissaggio includono l’uso di piastre metalliche forate, connettori nascosti a ‘coda di rondine’ o il collegamento diretto con viti a tutto filetto. Nella progettazione dei nodi a T, è di importanza critica garantire un fissaggio adeguato del pannello adiacente alla parete principale. Ad esempio, per i tramezzi interni si utilizzano spesso viti a tutto filetto installate con un passo di 200-300 mm, che garantisce una resistenza sufficiente. Nel caso in cui il nodo a T sia un elemento portante, ad esempio negli edifici pluripiano, si possono utilizzare anche connettori metallici a sbalzo o listelli in legno lamellare integrati nella testa del pannello. Per raggiungere la tenuta all’aria richiesta (n50 ≤ 0,6 h⁻¹, secondo il DBN V.2.6-31:2021), nei giunti a T si utilizzano speciali nastri sigillanti o guarnizioni elastiche nei punti di giunzione dei pannelli. Ciò è particolarmente importante per garantire l’efficacia degli impianti tecnici e ridurre le perdite di calore. La resistenza al fuoco di tali nodi, di norma, è garantita da una riserva di calcolo dello spessore del legno, che permette all’elemento di conservare la capacità portante per un determinato periodo (ad esempio, REI 60 o REI 90), oltre all’uso di guarnizioni incombustibili nei giunti.

I nodi a X in XLAM si trovano in progetti con architettura complessa, dove è necessario collegare tre o quattro pannelli in un unico punto, ad esempio nell’incrocio di pareti portanti al centro dell’edificio o nella formazione degli angoli di volumi articolati. Questi nodi sono i più impegnativi da progettare ed eseguire a causa della concentrazione dei carichi e della necessità di garantire una stabilità multiassiale. La soluzione chiave per i nodi a X è l’uso di un elemento di fissaggio centrale, che può essere una piastra metallica, un ancoraggio speciale o una combinazione di viti a tutto filetto installate con angolazioni diverse. In alcuni casi si possono utilizzare boccole o perni in acciaio integrati nei pannelli XLAM, che garantiscono un posizionamento preciso e la resistenza del giunto. Il calcolo di tali nodi richiede un’analisi accurata della trasmissione delle sollecitazioni da ciascun pannello e la garanzia di una distribuzione uniforme dei carichi. Per l’Ucraina, dove l’attività sismica in alcune regioni richiede un approccio particolare, i nodi a X devono avere una capacità maggiorata di dissipazione dell’energia. Ciò può essere ottenuto mediante l’uso di elementi di fissaggio deformabili o di speciali sistemi ad attrito. Garantire la tenuta all’aria in nodi così complessi richiede l’uso di nastri sigillanti multistrato o di speciali elementi sagomati che creano un contorno continuo. La resistenza al fuoco dei nodi a X viene valutata secondo la EN 13501-2, dove la classe di resistenza al fuoco (ad esempio, REI 90) si ottiene tramite la protezione degli elementi di fissaggio e uno spessore sufficiente del legno, che può carbonizzarsi senza perdita di capacità portante. Spesso tali nodi vengono rinforzati con materiali incombustibili o speciali lastre di cartongesso ad alta resistenza al fuoco.

La resistenza al fuoco delle strutture edilizie è uno degli aspetti più importanti della sicurezza, e per gli edifici in legno, come quelli realizzati in pannelli XLAM, questo indicatore assume un’importanza particolare. Lo standard europeo EN 13501-2 definisce la classificazione della resistenza al fuoco dei prodotti da costruzione e degli elementi costruttivi, utilizzando gli indicatori R (capacità portante), E (integrità) e I (isolamento termico). Per i nodi XLAM-XLAM, il raggiungimento della classe di resistenza al fuoco richiesta (ad esempio, REI 30, REI 60, REI 90) si ottiene in diversi modi. Innanzitutto, il pannello XLAM stesso ha la proprietà di carbonizzarsi sotto l’effetto del fuoco, formando uno strato protettivo che rallenta la combustione degli strati interni del legno. La velocità di carbonizzazione è di circa 0,65-0,7 mm/min per le conifere. Ciò permette di calcolare uno strato ‘aggiuntivo’ di legno, che può bruciare prima che venga persa la capacità portante. In secondo luogo, gli elementi di fissaggio nei nodi, come piastre metalliche o viti, devono essere protetti dall’esposizione diretta al fuoco. Ciò può essere realizzato mediante l”incasso’ del fissaggio all’interno del pannello oppure utilizzando materiali di rivestimento incombustibili, come lastre di cartongesso di spessore 12,5-15 mm, che forniscono un tempo aggiuntivo di resistenza al fuoco. Per garantire la classe REI 90, ad esempio, potrebbe essere necessario uno strato protettivo aggiuntivo o l’uso di pannelli XLAM massicci con uno spessore sufficiente dello strato di legno ‘sacrificale’. La progettazione dei nodi tenendo conto della resistenza al fuoco richiede calcoli dettagliati, che considerano non solo il materiale XLAM, ma anche il tipo e la posizione degli elementi di fissaggio, nonché il potenziale impatto termico su di essi.

La tenuta all’aria dell’edificio è un fattore critico per raggiungere elevati livelli di efficienza energetica, specialmente nelle condizioni del clima ucraino con i suoi notevoli sbalzi di temperatura. L’indicatore n50, misurato in h⁻¹ (ricambi d’aria all’ora alla differenza di pressione di 50 Pa), è regolamentato in Ucraina dal DBN V.2.6-31:2021 ‘Isolamento termico degli edifici’, che richiede per i nuovi edifici un valore n50 non superiore a 0,6 h⁻¹ per gli edifici a energia quasi zero. I nodi XLAM-XLAM sono punti potenziali di dispersione d’aria se non sono progettati ed eseguiti correttamente. Per raggiungere un’elevata tenuta all’aria, è necessario un approccio globale che comprenda diverse fasi. Innanzitutto, la produzione precisa dei pannelli XLAM in fabbrica, che garantisce spazi minimi nei nodi. In secondo luogo, l’uso di materiali sigillanti specializzati: nastri compressi, sigillanti PU, nastri EPDM. Ad esempio, nei nodi angolari e a T si utilizzano spesso nastri sigillanti precompressi, che si espandono dopo il montaggio, riempiendo tutte le irregolarità. Tutti i giunti e le connessioni devono essere accuratamente incollati o sigillati. In terzo luogo, il controllo qualità in tutte le fasi del montaggio, incluso il test di tenuta all’aria con il metodo ‘Blower Door’. Per l’Ucraina, con i suoi requisiti normativi in materia di termotecnica, ignorare la tenuta all’aria dei nodi porta a significative perdite di calore per infiltrazione d’aria, che annullano i vantaggi di un elevato valore R delle pareti in legno lamellare e XLAM. L’uso di soluzioni sigillanti moderne garantisce la stabilità del microclima e la riduzione dei costi di esercizio per il riscaldamento.

L’efficacia dei nodi XLAM dipende non solo dalla progettazione, ma anche dalla qualità del montaggio e dal rigoroso rispetto della tecnologia. Il primo passo è il posizionamento preciso dei pannelli XLAM sulla fondazione o sui livelli precedenti. Ciò si ottiene con livelle laser e appositi fissaggi di montaggio. Per i nodi angolari, a T e a X, sono importanti la tracciatura preliminare e il controllo della geometria. L’uso di macchinari CNC per la produzione dei pannelli XLAM garantisce un’elevata precisione dimensionale, che semplifica notevolmente il montaggio dei nodi in cantiere. Durante il montaggio, tutti i giunti e le connessioni devono essere puliti da polvere e sporcizia e, se necessario, trattati con primer per migliorare l’adesione dei sigillanti. L’installazione degli elementi di fissaggio – viti, bulloni, ancoraggi – deve essere effettuata secondo la documentazione di progetto, utilizzando strumenti specializzati che permettono di controllare la coppia di serraggio. Ciò previene il danneggiamento del legno e garantisce un’adeguata resistenza del giunto. Dopo il montaggio e la sigillatura dei nodi, il controllo qualità è obbligatorio. Può includere un’ispezione visiva, la verifica della corretta tenuta dei fissaggi, oltre al già menzionato test di tenuta all’aria dell’edificio con il metodo ‘Blower Door’ per confermare il raggiungimento dell’indicatore n50. Per gli edifici in Ucraina, la conformità al DBN e ad altre norme edilizie è obbligatoria. Il coinvolgimento di architetti esperti e ingegneri è fondamentale per la riuscita del progetto.

L’edilizia moderna in XLAM è in continua evoluzione, offrendo soluzioni nuove, più efficaci e occultate per i giunti nodali. Una di queste direzioni è lo sviluppo di fissaggi integrati nei pannelli XLAM, montati già in fabbrica. Possono essere speciali ‘tasche’ per piastre in acciaio o boccole, che permettono un montaggio rapido e preciso in cantiere, minimizzando il lavoro manuale e migliorando la qualità. Vengono inoltre implementati attivamente sistemi di collegamento automatizzati, ad esempio tramite robot che installano le viti con elevata precisione e velocità. Lo sviluppo della stampa 3D apre possibilità per creare elementi di fissaggio metallici o compositi unici, ottimizzati per carichi specifici e di geometria complessa. Questi elementi possono garantire non solo resistenza, ma anche funzioni aggiuntive, come un migliore isolamento acustico o una maggiore resistenza al fuoco. La ricerca si concentra anche sullo sviluppo di materiali autorigeneranti per la sigillatura dei nodi, in grado di reagire a deformazioni o danni, garantendo una tenuta costante. Per il mercato ucraino, ciò significa la possibilità di integrare tecnologie avanzate che miglioreranno la durabilità e le prestazioni degli edifici in XLAM. Il futuro dei nodi XLAM risiede nella loro massima integrazione, ‘invisibilità’ e multifunzionalità, il che permetterà di ampliare le possibilità del design architettonico e semplificare i processi costruttivi.