REQUISITI DBN ED EUROCODICE 5 PER LE STRUTTURE IN LEGNO

La progettazione delle strutture in legno in Ucraina è regolata sia dalle Norme edilizie statali nazionali (ДБН) sia dagli standard europei Eurocodice, in particolare dall’Eurocodice 5 (EN 1995 “Progettazione delle strutture in legno”). Il ДБН, come il ДБН В.2.6-163:2010 “Strutture in legno. Disposizioni generali”, stabilisce requisiti obbligatori in materia di resistenza, rigidezza, stabilità e durabilità degli elementi in legno. L’Eurocodice 5, dal canto suo, offre una metodologia di calcolo più dettagliata, tenendo conto dei diversi tipi di legno, delle condizioni di esercizio e dei tipi di carico. È importante notare che le norme ucraine si stanno armonizzando attivamente con quelle europee, il che consente di applicare le migliori pratiche europee. Tuttavia, nell’utilizzo dell’Eurocodice, è necessario tenere conto dell’Allegato Nazionale (National Annex), che contiene parametri e coefficienti specifici, adattati alle condizioni e alle tradizioni costruttive ucraine.

I principi fondamentali della progettazione includono il calcolo agli stati limite: allo stato limite ultimo (resistenza, stabilità) e allo stato limite di esercizio (rigidezza, deformazioni). Per il legno è di importanza critica tenere conto dell’anisotropia del materiale, il che significa proprietà diverse lungo e trasversalmente alle fibre. Occorre inoltre considerare l’influenza dell’umidità, della temperatura e della durata dei carichi sulle proprietà meccaniche del legno. Ad esempio, per i carichi di lunga durata la resistenza del legno diminuisce, il che richiede l’applicazione di coefficienti appropriati nei calcoli secondo la EN 1995-1-1, punto 2.3.2. Ad esempio, per la classe di servizio 1 (condizioni asciutte) il coefficiente di modifica k_mod può arrivare a 0,6 per i carichi permanenti. Il ДБН В.1.2-12:2008 “Carichi e azioni” definisce i valori di calcolo dei carichi da vento e da neve per le diverse regioni dell’Ucraina, che devono essere integrati nel modello di calcolo dei sistemi di capriate. In tal modo, l’applicazione competente sia del ДБН sia dell’Eurocodice 5 consente di creare strutture in legno affidabili e sicure, conformi agli standard ingegneristici moderni.

Inoltre, è importante la classificazione del legno per resistenza, che ne determina la capacità portante. Secondo la EN 338, il legno di conifera è classificato in classi come C14, C16, C24, C27, C30. I numeri indicano la resistenza caratteristica a flessione in MPa. La scelta della classe di legno corretta è fondamentale per garantire la conformità ai requisiti di resistenza e rigidezza. Il legno lamellare, a sua volta, ha un proprio sistema di classificazione, che verrà esaminato in dettaglio nelle sezioni successive. È inoltre necessario tenere conto dei requisiti di durabilità e di protezione del legno da attacchi biologici, dal fuoco e dagli agenti atmosferici. Il ДБН e l’Eurocodice 5 forniscono raccomandazioni sul trattamento antisettico e ignifugo, nonché soluzioni costruttive per garantire un’adeguata ventilazione e l’evacuazione dell’umidità, aspetto particolarmente rilevante per le strutture del tetto.

Il legno lamellare, o legno lamellare incollato (KLD), è classificato secondo la EN 14080:2013 e la EN 1194:1999, che ne definiscono le proprietà meccaniche e i requisiti di produzione. La marcatura GL24h, ad esempio, indica la classe di resistenza (24 MPa) e il tipo di lamellazione (h – homogeneous, omogeneo, dove tutte le lamelle hanno la stessa classe di resistenza). Esistono anche legni lamellari eterogenei (GL24c, GL28c, GL32c), in cui le lamelle più resistenti sono posizionate ai bordi della sezione. Il vantaggio del GL24h risiede nelle sue proprietà meccaniche stabili su tutta la sezione, il che semplifica la progettazione e consente di raggiungere elevate prestazioni di capacità portante. Ciò lo rende un materiale ideale per strutture complesse e di responsabilità elevata, come i sistemi di capriate con grandi luci.

Le proprietà meccaniche del legno lamellare GL24h superano notevolmente quelle del legno massiccio. Presenta una maggiore resistenza a flessione, trazione e compressione, oltre a una maggiore stabilità dimensionale, poiché i processi di essiccazione e incollaggio riducono al minimo le tensioni interne e i difetti tipici del legno massello. La resistenza caratteristica a flessione per il GL24h è di 24 MPa, il modulo di elasticità lungo le fibre E0,mean è pari a 11500 MPa. Questi parametri sono di importanza critica per il calcolo delle frecce e della capacità portante delle capriate. Grazie a ciò è possibile progettare elementi di sezione minore, il che riduce il peso della struttura e consente di creare spazi più eleganti e aperti. Inoltre, il legno lamellare presenta una migliore resistenza al fuoco rispetto al legno massiccio di sezione simile, grazie al processo controllato di combustione (carbonizzazione superficiale), argomento che verrà trattato in dettaglio nelle sezioni successive.

L’impiego del legno lamellare GL24h nei sistemi di capriate consente di risolvere un’ampia gamma di problemi architettonici e ingegneristici. Può essere utilizzato per creare forme complesse di tetti, grandi luci senza appoggi intermedi, nonché per realizzare elementi curvi. La precisione di lavorazione in stabilimento mediante macchine a controllo numerico (CNC) garantisce una geometria perfetta e semplifica il montaggio in cantiere. Ciò porta a una riduzione dei tempi di costruzione e a un miglioramento della qualità del prodotto finale. La conformità del GL24h agli standard europei ne facilita inoltre l’esportazione e l’impiego in progetti internazionali. Questo materiale è una componente chiave per la realizzazione di edifici di tipo finlandese durevoli ed esteticamente attraenti, dove la qualità e l’affidabilità sono di primaria importanza.

La progettazione dei sistemi di capriate è una delle fasi più delicate nella costruzione di strutture in legno. L’Eurocodice 5 (EN 1995-1-1) fornisce un approccio globale al calcolo, tenendo conto di tutti i possibili carichi e delle loro combinazioni. I criteri principali sono garantire la capacità portante e la rigidezza della struttura. La capacità portante viene verificata rispetto alla resistenza a flessione, compressione, trazione e taglio, nonché alla stabilità contro la perdita di forma (instabilità). La rigidezza è garantita limitando la freccia degli elementi delle capriate, per evitare danni ai materiali di finitura e disagio per gli utenti.

Per il calcolo della resistenza si utilizzano valori di resistenza di progetto, ottenuti dividendo i valori caratteristici per il coefficiente parziale di sicurezza del materiale γ_M (solitamente 1,3 per il legno) e moltiplicando per il coefficiente di modifica k_mod, che tiene conto della durata del carico e della classe di servizio. I carichi sono determinati secondo il ДБН В.1.2-12:2008 e la EN 1990:2002. Per i sistemi di capriate si tratta prevalentemente di carichi permanenti (peso proprio della copertura), carichi variabili (neve, vento, carichi d’esercizio), nonché carichi eccezionali (terremoti). Il calcolo delle frecce è particolarmente importante. L’Eurocodice 5 stabilisce valori limite di freccia per i diversi tipi di strutture. Ad esempio, per le travi delle capriate che sostengono una finitura, la freccia limite può essere L/300, dove L è la luce della trave, mentre per le capriate senza finitura L/250. Questi valori sono critici per garantire la durabilità e l’estetica della copertura.

Il metodo di calcolo dei sistemi di capriate include anche la verifica della stabilità a svergolamento per gli elementi soggetti a perdita di stabilità sotto sforzi di compressione. Per le capriate complesse, come quelle poligonali o ad arco, è necessario un calcolo dettagliato dei nodi di collegamento, che rappresentano l’anello debole di qualsiasi struttura in legno. Una corretta progettazione dei nodi garantisce la trasmissione degli sforzi tra gli elementi senza un’eccessiva concentrazione di tensioni. Ciò può richiedere l’uso di speciali collegamenti metallici o giunzioni con caviglie, bulloni o chiavarde, che devono essere conformi ai requisiti della EN 1995-1-1, sezione 8. Un approccio integrato, che unisce i requisiti normativi del ДБН e dell’Eurocodice 5 con l’esperienza di un architetto professionista, consente di realizzare sistemi di capriate affidabili e funzionali.

La resistenza al fuoco è uno degli aspetti più importanti della sicurezza di un edificio, e per le strutture in legno questo tema presenta le sue peculiarità. Il ДБН В.1.1-7:2016 “Sicurezza antincendio degli edifici” e l’Eurocodice 5, parte 1-2 (EN 1995-1-2 “Progettazione delle strutture in legno. Progettazione alla resistenza al fuoco”) stabiliscono i requisiti di resistenza al fuoco per gli elementi in legno. Lo standard europeo EN 13501-2:2016 “Classificazione al fuoco dei prodotti e degli elementi da costruzione in base ai risultati delle prove di resistenza al fuoco” definisce le classi di resistenza al fuoco, come R30, R60, R90, dove il numero indica il tempo in minuti durante il quale l’elemento conserva la propria capacità portante (R) durante un incendio.

Per le strutture in legno, il principio di garanzia della resistenza al fuoco si basa su un processo di combustione controllato. Alle alte temperature, sulla superficie del legno si forma uno strato carbonizzato, che funge da isolante termico, proteggendo gli strati interni non danneggiati del legno da un ulteriore riscaldamento. La velocità di carbonizzazione (β) è un parametro chiave nei calcoli. Secondo la EN 1995-1-2, i valori tipici della velocità di carbonizzazione per le conifere sono di circa 0,7 mm/min per la combustione monolaterale. Ciò significa che dopo 30 minuti di incendio la profondità di carbonizzazione sarà di circa 21 mm. Il calcolo della resistenza al fuoco prevede la determinazione della sezione efficace dell’elemento che rimane non danneggiata dal fuoco dopo il tempo stabilito. Questa sezione ridotta deve garantire la necessaria capacità portante sotto l’azione dei carichi di progetto.

Per il legno lamellare GL24h, grazie alla sua struttura multistrato e alle proprietà stabili, la previsione del comportamento durante un incendio è più precisa rispetto al legno massiccio. Metodi ingegneristici sviluppati consentono di calcolare con precisione le dimensioni delle sezioni necessarie per raggiungere le classi R30, R60 o superiori. Ad esempio, per raggiungere R30 per una trave in GL24h, è necessario garantire una sezione efficace minima che conservi la capacità portante dopo la perdita di 21 mm su ciascun lato esposto al fuoco. Per R60 questo valore raddoppia. Oltre alla capacità portante (R), è importante considerare anche la tenuta (E – esclusione di fiamme e gas caldi) e la capacità di isolamento termico (I – isolamento) per gli elementi di compartimentazione. Ciò garantisce la sicurezza degli impianti tecnologici e degli occupanti in caso di incendio, consentendo l’evacuazione. Il rispetto di questi requisiti è la garanzia di un esercizio sicuro degli edifici in legno nelle condizioni dell’Ucraina e dell’Europa.

L’affidabilità di un sistema di capriate dipende in larga misura dalla qualità e dalla correttezza di esecuzione dei nodi di collegamento. Il ДБН В.2.6-163:2010 e l’Eurocodice 5 (EN 1995-1-1), sezione 8, contengono requisiti dettagliati per la progettazione e il calcolo dei collegamenti nelle strutture in legno. I nodi di collegamento devono garantire un’efficace trasmissione degli sforzi tra gli elementi, prevenendo rotture locali o deformazioni eccessive. Per il legno lamellare GL24h si utilizzano sia intagli tradizionali sia moderni collegamenti metallici.

Le soluzioni tipiche per i sistemi di capriate includono: intagli, che possono essere obliqui, a dente o a incastro; collegamenti con caviglie o bulloni; l’uso di piastre metalliche forate (piastre per capriate) e collegamenti speciali, come squadrette, appoggi per travi, connettori per elementi prefabbricati. Nella progettazione degli intagli, secondo la EN 1995-1-1, occorre tenere conto della riduzione della sezione efficace dell’elemento e della concentrazione delle tensioni. Si raccomanda di utilizzare intagli con un indebolimento minimo della sezione e di rispettare distanze tra gli intagli non superiori a 1/3 dell’altezza della trave. Per i collegamenti con caviglie o bulloni, i parametri chiave sono il diametro, il numero e la disposizione degli elementi di fissaggio, nonché le distanze dai bordi e dalle estremità del legno.

I collegamenti metallici, prodotti secondo la EN 14545 “Elementi di collegamento per strutture in legno”, garantiscono un’elevata capacità portante e una facilità di montaggio. Possono essere nascosti o a vista, a seconda dei requisiti architettonici. È importante che tutti gli elementi metallici siano protetti dalla corrosione (ad esempio mediante zincatura a caldo). Per garantire la resistenza al fuoco, i collegamenti metallici possono richiedere una protezione aggiuntiva o l’uso di metodi di calcolo speciali che tengano conto del loro comportamento alle alte temperature. L’Eurocodice 5 prevede un metodo di calcolo della resistenza al fuoco dei collegamenti, che tiene conto della carbonizzazione del legno attorno agli elementi di fissaggio e della riduzione della loro resistenza in caso di riscaldamento. Nella progettazione di grandi luci in legno lamellare, si possono utilizzare tiranti e puntoni in acciaio, che creano sistemi combinati, ottimizzando la distribuzione dei carichi. Per la realizzazione efficace di tali progetti è necessario un ingegnere strutturista esperto.

Il montaggio dei sistemi di capriate in legno lamellare GL24h richiede precisione e il rispetto delle schede tecnologiche. Nelle condizioni dell’Ucraina, dove le condizioni climatiche possono essere severe, occorre prestare particolare attenzione alla protezione del materiale in tutte le fasi. Prima di iniziare il montaggio, è necessario effettuare un controllo accurato della fondazione e della trave di gronda (muratura di coronamento) per verificarne l’orizzontalità e la conformità alle dimensioni di progetto. Gli elementi del sistema di capriate vengono di norma consegnati in cantiere sotto forma di sezioni o kit prefabbricati in stabilimento, con marcatura, il che semplifica notevolmente il processo di assemblaggio.

Le fasi di montaggio comprendono: 1) preparazione del cantiere e delle attrezzature (gru, sollevatori); 2) posa della trave di gronda e suo fissaggio affidabile alle pareti; 3) sollevamento e montaggio delle prime capriate o travi, con fissaggio temporaneo per garantirne la stabilità; 4) installazione progressiva degli altri elementi del sistema secondo la documentazione di progetto; 5) fissaggio finale di tutti i nodi di collegamento con l’uso di elementi di fissaggio standardizzati (bulloni, caviglie, piastre metalliche). Quando si utilizzano collegamenti metallici, è importante controllare le coppie di serraggio dei bulloni per evitare danni al legno.

Nelle condizioni ucraine, tenendo conto dei significativi carichi da neve e da vento (secondo il ДБН В.1.2-12:2008), è necessario garantire una maggiore rigidezza del sistema di capriate. Ciò si ottiene mediante la corretta scelta delle sezioni degli elementi, una progettazione efficace dei nodi e l’applicazione di ulteriori elementi di controventatura (diagonali, controventi). È inoltre importante garantire un’adeguata protezione del legno dalle precipitazioni atmosferiche durante il montaggio. Al termine del montaggio del sistema di capriate, si dovrebbe procedere immediatamente alla posa del manto di copertura o di una protezione temporanea. Il rispetto di queste raccomandazioni garantisce che il sistema di capriate in GL24h duri a lungo e in modo affidabile, rispondendo a tutti i requisiti di sicurezza ed esercizio, che sono alla base delle recensioni positive dei clienti.

L’audit di conformità ai requisiti normativi è la fase conclusiva, ma non meno importante, del ciclo di vita delle strutture in legno. Esso prevede la verifica dell’intera documentazione di progetto e dei lavori effettivamente eseguiti rispetto al ДБН, all’Eurocodice 5 e ad altri standard pertinenti. Lo scopo dell’audit è individuare eventuali scostamenti che potrebbero influire sulla capacità portante, sulla rigidezza, sulla durabilità e sulla resistenza al fuoco della struttura.

Gli aspetti principali dell’audit sono: 1) verifica della completezza e della correttezza dei calcoli strutturali di resistenza, rigidezza e stabilità, eseguiti tenendo conto del ДБН В.1.2-12:2008 “Carichi e azioni” e della EN 1995-1-1; 2) analisi della scelta dei materiali, in particolare la conformità del legno lamellare GL24h alle caratteristiche dichiarate (certificati di qualità, marcatura EN 14080); 3) valutazione della corretta esecuzione dei nodi di collegamento e della loro conformità alle soluzioni di progetto e ai requisiti della EN 1995-1-1, sezione 8; 4) verifica delle misure di garanzia della resistenza al fuoco, incluso il calcolo della sezione efficace e l’applicazione di rivestimenti ignifughi, se previsti dal progetto secondo la EN 13501-2.

L’audit può inoltre includere un controllo strumentale: misurazione dei parametri geometrici, controllo della qualità dei collegamenti, nonché controlli non distruttivi dello stato del legno. In caso di rilevamento di scostamenti significativi che influiscono sulla sicurezza, vengono elaborate raccomandazioni per la loro eliminazione o per il rinforzo delle strutture. In Ucraina, lo svolgimento di tale audit è particolarmente importante per gli edifici di classe di responsabilità elevata (CC3), dove può far parte dell’assistenza tecnico-scientifica alla costruzione. Il coinvolgimento di esperti indipendenti con una profonda conoscenza del ДБН e dell’Eurocodice 5 garantisce l’oggettività della valutazione e contribuisce a innalzare la cultura costruttiva generale, aiutando inoltre a evitare errori comuni. Ciò garantisce non solo la conformità alle norme, ma anche la tranquillità del committente e dei futuri occupanti.