SISTEMI IBRIDI A TELAIO CON ELEMENTI XLAM

I sistemi ibridi a telaio con elementi XLAM rappresentano l’integrazione di due tecnologie avanzate dell’edilizia in legno: il telaio tradizionale o modernizzato e i pannelli massicci XLAM. L’essenza di questo concetto consiste nell’utilizzare l’XLAM (Cross-Laminated Timber) come elemento efficace per la creazione di diaframmi rigidi (solai, tetti, talvolta pareti esterne) e pareti portanti, mentre la parte a telaio può formare tramezzi interni, involucri esterni non rigidi o fungere da supporto per gli elementi XLAM. Ciò consente di ottimizzare la distribuzione dei carichi, ridurre il peso della struttura e aumentare la velocità di montaggio.

I pannelli XLAM, realizzati con più strati di lamelle incollate perpendicolarmente tra loro, dimostrano un’eccezionale rigidità spaziale e capacità portante, oltre a un’elevata stabilità alle deformazioni. La loro massività contribuisce a migliorare le caratteristiche acustiche e la resistenza al fuoco. Allo stesso tempo, i sistemi a telaio garantiscono flessibilità progettuale, facilità di integrazione degli impianti tecnologici e un riempimento efficace delle cavità con isolante per raggiungere elevate prestazioni termotecniche. Ad esempio, le pareti esterne possono essere realizzate come combinazione di un pannello XLAM (che garantisce la rigidità strutturale) e di un telaio aggiuntivo con isolante efficace, il che consente di raggiungere un coefficiente di trasmittanza termica U fino a 0,15 W/(m²·K), significativamente migliore rispetto al valore normativo del ДБН В.2.6-31:2016 per l’Ucraina (fino a 0,28 W/(m²·K) per le pareti esterne). Questo approccio riduce al minimo i ponti termici e ottimizza i costi dei materiali. Per maggiori informazioni sui pannelli XLAM, consulta il nostro articolo.

Esempi di applicazione sono i progetti europei in cui l’XLAM viene utilizzato per solai multipiano e vani scala, mentre gli elementi a telaio per i sistemi di facciata che sostengono l’isolante e la finitura. In Ucraina, questo approccio ibrido sta guadagnando popolarità grazie alla possibilità di creare edifici solidi, efficienti dal punto di vista energetico e architettonicamente espressivi, adattandosi al contempo alle condizioni climatiche locali e alle realtà economiche. L’uso della lavorazione CNC per i pannelli XLAM garantisce elevata precisione e velocità di assemblaggio, e consente inoltre di realizzare soluzioni progettuali complesse.

Nei sistemi ibridi «Telaio + XLAM», le pareti esterne e i tramezzi interni svolgono un ruolo chiave sia dal punto di vista architettonico che ingegneristico. La loro configurazione influisce direttamente sull’efficienza energetica, sul comfort acustico, sulla resistenza al fuoco e sulla durabilità complessiva dell’edificio. Per le pareti esterne sono diffuse soluzioni in cui il pannello XLAM funge da involucro portante e rigido principale, mentre all’esterno ad esso viene fissato un telaio in legno aggiuntivo, riempito di isolante. Questo telaio forma una facciata ventilata o la base per la finitura esterna. Questa soluzione consente di raggiungere valori significativi di resistenza termica (valore R) e di garantire lo spessore necessario dell’isolante (ad esempio, 200-300 mm di lana minerale o pannelli PIR), superando i requisiti del ДБН В.2.6-31:2016 per le strutture di involucro.

Per i tramezzi interni, i pannelli XLAM possono essere utilizzati come pareti portanti, che distribuiscono i carichi verticali e garantiscono un’elevata insonorizzazione tra gli ambienti. La capacità portante di un pannello XLAM di 100 mm di spessore (3 strati) può raggiungere 70 kN/m. Nel caso in cui la capacità portante non sia una priorità, oppure sia necessaria flessibilità per gli impianti, si possono utilizzare tramezzi a telaio. Questi sono generalmente composti da montanti in legno riempiti di materiale fonoisolante (ad esempio, lana basaltica con densità 40-60 kg/m³) e rivestiti con lastre di cartongesso (a uno o più strati). È importante tenere presente che i tramezzi a telaio, sebbene più leggeri, richiedono un’accurata selezione dei materiali e un’esecuzione precisa per garantire un’adeguata isolazione acustica, che per gli ambienti residenziali, secondo il ДБН В.2.2-24:2009, deve essere non inferiore a R_w 50 dB per le pareti tra unità abitative.

Un aspetto critico è anche garantire la sicurezza antincendio. I pannelli XLAM hanno una resistenza al fuoco relativamente elevata grazie al processo di carbonizzazione (carbonizzazione della superficie), che rallenta la propagazione del fuoco. Ad esempio, un pannello XLAM a 5 strati con spessore di 160 mm può avere una classe di resistenza al fuoco REI 90 o REI 120 secondo la norma EN 13501-2. Combinandolo con un sistema a telaio e materiali di rivestimento adeguati (ad esempio, cartongesso ignifugo), è possibile raggiungere elevati livelli di sicurezza antincendio, necessari per l’edilizia multipiano in Ucraina.

Il comfort acustico è uno dei criteri di qualità più importanti dell’edilizia residenziale moderna, e i sistemi ibridi «Telaio + XLAM» offrono ampie possibilità per garantirlo. L’indicatore chiave è l’indice di isolamento del rumore aereo R_w (Weighted Apparent Sound Reduction Index), misurato secondo la norma EN ISO 717-1. Per le pareti ibride, questo valore dipende dalla massa del pannello XLAM, dal tipo di sistema a telaio, dall’efficacia dei materiali fonoisolanti nel telaio e dalla qualità di esecuzione dei nodi.

Ad esempio, un pannello XLAM monolitico a 3 strati con spessore di 100 mm offre da solo un R_w di circa 38-40 dB. Tuttavia, i requisiti del ДБН В.2.2-24:2009 «Protezione dal rumore» per le pareti e i solai tra unità abitative nelle case residenziali in Ucraina prevedono un R_w a partire da 50 dB. Per raggiungere tali valori in un sistema ibrido, è necessario utilizzare strutture multistrato. Una tipica parete esterna ibrida può essere composta da un pannello XLAM interno (ad esempio, 100-120 mm), un’intercapedine d’aria o un telaio riempito di lana minerale (100-150 mm), e un rivestimento esterno (ad esempio, pannelli in cemento e trucioli di legno o un telaio aggiuntivo con cartongesso). Una struttura di questo tipo può raggiungere un R_w compreso tra 55 e 65 dB, in linea con i requisiti più elevati.

Per i tramezzi interni nel sistema ibrido, che separano gli ambienti abitativi, è possibile utilizzare un doppio telaio oppure un telaio fissato al pannello XLAM tramite elementi antivibranti (ad esempio, guarnizioni in gomma o profili acustici). Il riempimento del telaio con lana fonoassorbente (ad esempio, lana basaltica con densità da 50 kg/m³) e il rivestimento con due strati di cartongesso su ciascun lato consentono di raggiungere un R_w fino a 60-65 dB. È importante minimizzare i ponti acustici che possono generarsi per il contatto diretto tra elementi rigidi. Il collegamento dei pannelli XLAM con il telaio in legno deve essere eseguito in modo da evitare la trasmissione del rumore strutturale. L’uso di nastri fonoisolanti e sigillanti speciali nei punti di giunzione è obbligatorio per garantire un’elevata efficacia acustica del sistema ibrido.

La tenuta all’aria (o ermeticità) dell’involucro edilizio è un parametro di importanza critica per raggiungere un’elevata efficienza energetica e un microclima confortevole, in particolare nel contesto del clima ucraino. L’indicatore n50 (tasso di ricambio d’aria alla differenza di pressione di 50 Pa) viene misurato secondo la norma EN 13829 (Blower Door Test) e determina il volume d’aria che passa attraverso fessure incontrollate in un’ora, diviso per il volume totale dell’edificio. Secondo il ДБН В.2.6-31:2016, per gli edifici residenziali si raccomanda n50 ≤ 3.0 h⁻¹, mentre per le case passive questo valore deve essere < 0.6 h⁻¹.

Nei sistemi ibridi «Telaio + XLAM», il raggiungimento di un’elevata tenuta all’aria richiede particolare attenzione ai dettagli, poiché ogni giunto e connessione è un potenziale punto di perdita d’aria. I pannelli XLAM di per sé sono sufficientemente a tenuta d’aria se le giunzioni tra di essi sono accuratamente sigillate. Tuttavia, l’integrazione degli elementi a telaio, che spesso hanno una struttura multistrato, complica il compito. Per garantire n50 < 1.0 h⁻¹, è necessario creare un contorno a tenuta d’aria continuo lungo tutto il perimetro dell’edificio.

Aspetti chiave: l’uso di membrane specializzate freno vapore e a tenuta d’aria con valore Sd > 100 m (secondo la norma EN ISO 12572), collegate in modo affidabile in tutti gli angoli, nei raccordi dei vani finestra e porta, nonché nei giunti di pareti, pavimento e tetto. Tutti i punti di passaggio degli impianti tecnologici (tubi, cavi) attraverso lo strato a tenuta d’aria devono essere sigillati con manicotti speciali e nastri adesivi. Per le connessioni dei pannelli XLAM con il telaio in legno, è necessario utilizzare sigillanti elastici o nastri di tenuta precompressi. Ogni nodo deve essere studiato in fase di progettazione e attentamente controllato durante il montaggio, per evitare la formazione di microfessure. L’applicazione di test di tenuta all’aria nelle fasi intermedie della costruzione consente di individuare e risolvere tempestivamente i potenziali problemi, migliorando notevolmente la qualità del risultato finale.

L’efficacia dei sistemi ibridi «Telaio + XLAM» dipende in gran parte dalla qualità di esecuzione dei nodi chiave di connessione tra questi elementi strutturali eterogenei, sebbene entrambi in legno. Particolare attenzione va dedicata ai nodi che formano l’involucro esterno dell’edificio e influiscono sull’acustica e sulla tenuta all’aria.

1. Nodo «parete XLAM verso il telaio in legno (rivestimento esterno)»: Qui il pannello XLAM è l’elemento portante principale. Il telaio in legno per l’isolamento e la finitura viene fissato alla superficie esterna dell’XLAM. È importante utilizzare fissaggi che minimizzino i ponti termici (ad esempio, staffe a mensola con taglio termico o viti a filettatura parziale). Lo strato a tenuta d’aria del pannello XLAM deve essere esteso al telaio mediante nastri e sigillanti speciali nei punti di giunzione. La membrana a tenuta d’aria con un elevato valore Sd (>100 m) sulla superficie interna della parte a telaio deve essere accuratamente collegata all’XLAM.

2. Nodo «solaio XLAM verso parete a telaio»: In questo caso, il pannello XLAM viene posato sulla parete portante a telaio o fissato ad essa. Per evitare il rumore strutturale, si raccomanda di installare tra la testata del pannello XLAM e la trave di sommità della parete a telaio guarnizioni elastiche (ad esempio, in gomma o sughero pressato) con spessore di 5-10 mm. Questo interrompe la trasmissione diretta delle vibrazioni. Per la tenuta all’aria, il giunto tra l’XLAM e il telaio viene sigillato con un sigillante elastico o con nastri. Se il pannello XLAM è un elemento del contorno esterno, è necessario garantire la continuità della membrana a tenuta d’aria del telaio nella connessione con il pannello, nastrandola con nastri speciali.

3. Nodo «connessione angolare delle pareti esterne (XLAM + Telaio)»: È uno dei nodi più complessi. Qui è importante garantire una sigillatura affidabile sia dell’involucro a tenuta d’aria sia della barriera al vento. Si utilizzano nastri angolari, e vengono inoltre sviluppati dettagli speciali per la connessione degli elementi a telaio con i pannelli XLAM che formano l’angolo. Ad esempio, i pannelli XLAM possono essere collegati tra loro con fissaggi angolari, e successivamente il telaio esterno viene adattato a questa geometria, garantendo un isolamento incrociato e un contorno a tenuta d’aria efficace senza interruzioni. Secondo la norma EN 1995-1-1, una corretta progettazione delle connessioni angolari garantisce la rigidità e la resistenza ai carichi necessarie.

In generale, per tutti i nodi è necessario l’uso di sigillanti di alta qualità, nastri di tenuta e guarnizioni precompresse. È importante anche tenere conto delle deformazioni termiche dei materiali, sebbene il legno abbia un coefficiente di dilatazione lineare relativamente basso. Garantire il corretto montaggio di tutti questi elementi è la garanzia della durabilità e dell’efficacia del sistema ibrido.

Per raggiungere elevati livelli di efficacia acustica e tenuta all’aria nei sistemi ibridi a telaio con elementi XLAM, è necessario utilizzare materiali specializzati e soluzioni innovative. La scelta dei materiali influisce non solo sulle caratteristiche tecniche, ma anche sul costo totale di proprietà (TCO) dell’edificio.

Per l’isolamento acustico:

1. Lana minerale (di roccia o di vetro): Il principale materiale di riempimento per le cavità del telaio. La sua struttura fibrosa disperde efficacemente le onde sonore. Si raccomanda di utilizzare materiali con densità 40-60 kg/m³ per pareti e tramezzi a telaio, in conformità con i requisiti della norma EN 13162. Per migliorare l’acustica, si possono utilizzare pannelli ad alta densità o doppi strati con intercapedine d’aria.
2. Membrane acustiche: Membrane polimeriche sottili, flessibili e pesanti, che aumentano la massa della struttura senza un significativo incremento di spessore. Possono essere integrate tra gli strati di cartongesso o direttamente nel sistema a telaio per aumentare l’indice R_w di 3-5 dB.
3. Nastri e guarnizioni antivibranti: Utilizzati nei punti di raccordo degli elementi a telaio con i pannelli XLAM, nonché nei fissaggi. Interrompono la trasmissione del rumore strutturale, migliorando notevolmente l’isolamento acustico. Materiali: gomma espansa, elastomeri.
4. Lastre di cartongesso: Il rivestimento multistrato in cartongesso, in particolare con l’uso di cartongesso acustico (ad esempio, KNAUF Silentboard), migliora notevolmente l’isolamento acustico delle pareti a telaio. Un doppio strato di cartongesso da 12.5 mm su ciascun lato del telaio offre già un notevole incremento dell’R_w.

Per la tenuta all’aria:

1. Membrane freno vapore e a tenuta d’aria: Pellicole speciali che creano un contorno ermetico continuo. È importante utilizzare membrane con un elevato valore Sd (coefficiente di diffusione equivalente dello strato d’aria), che indica la loro resistenza alla permeabilità al vapore. Per il lato interno della struttura, questo valore è solitamente >100 m.
2. Nastri e adesivi sigillanti: Per nastrare i giunti delle membrane, i raccordi delle aperture, nonché per sigillare i giunti dei pannelli XLAM. Si utilizzano nastri a base di gomma, adesivi butilici o acrilici, che mantengono l’elasticità per tutta la durata di vita.
3. Manicotti di tenuta: Per sigillare i punti di passaggio degli impianti tecnologici (tubi, cavi) attraverso lo strato a tenuta d’aria. Garantiscono una tenuta affidabile attorno agli elementi, prevenendo le perdite d’aria.
4. Mastici e sigillanti: Vengono utilizzati per riempire irregolarità e fessure, nonché per creare una connessione ermetica nei nodi complessi. I moderni sigillanti acrilici e poliuretanici hanno un’eccellente adesione al legno e mantengono l’elasticità in presenza di sbalzi di temperatura.

L’integrazione di questi materiali nel sistema ibrido richiede non solo una scelta corretta, ma anche il rigoroso rispetto della tecnologia di montaggio. Ad esempio, i sistemi di ventilazione devono essere progettati tenendo conto dell’elevata tenuta all’aria dell’edificio, per garantire un ricambio d’aria ottimale. Per maggiori dettagli, consulta la pagina sistemi di ventilazione.

La progettazione e la costruzione di sistemi ibridi a telaio con elementi XLAM in Ucraina richiedono un approccio integrato e una profonda comprensione sia degli standard europei sia delle norme edilizie nazionali (ДБН). L’adattamento di queste tecnologie alle condizioni locali è un fattore chiave per il successo del progetto. I requisiti principali per la progettazione e il calcolo delle strutture in legno sono disciplinati dal ДБН В.2.6-161:2017 «Strutture in legno. Disposizioni generali». Tuttavia, i pannelli XLAM e le loro combinazioni ibride richiedono spesso una perizia aggiuntiva e soluzioni tecniche individuali.

1. Modellazione BIM: L’applicazione delle tecnologie di modellazione informativa degli edifici (BIM) è uno strumento indispensabile per i sistemi ibridi. Il BIM consente di modellare con precisione tutti gli elementi della struttura, visualizzare i nodi, individuare le interferenze tra gli impianti tecnologici e calcolare le caratteristiche fisico-tecniche (termotecnica, acustica) in fase di progettazione. Ciò riduce notevolmente i rischi di errore durante la costruzione e ottimizza il preventivo. Per i nodi ibridi complessi, il BIM aiuta a visualizzare gli strati sigillanti e le soluzioni acustiche.

2. Perizia e certificazione: Poiché l’XLAM è una tecnologia relativamente nuova per il mercato ucraino, è importante coinvolgere ingegneri strutturisti qualificati, con esperienza nell’uso di questo materiale e dei sistemi ibridi. I pannelli XLAM utilizzati in Ucraina devono essere conformi allo standard europeo EN 16351 (per l’XLAM) e disporre dei relativi certificati. Il ДБН В.1.1-7:2016 «Sicurezza antincendio degli oggetti edilizi» e il ДБН В.2.6-31:2016 «Isolamento termico degli edifici» sono i documenti principali da tenere in considerazione nei calcoli e nella scelta dei materiali.

3. Controllo qualità in tutte le fasi: Un’elevata qualità di montaggio è fondamentale per i sistemi ibridi. Ciò riguarda in particolare la formazione del contorno a tenuta d’aria e l’isolamento acustico. L’applicazione del Blower Door Test (EN 13829) nelle fasi intermedie e al termine della costruzione è obbligatoria per verificare la tenuta all’aria. Possono inoltre essere eseguite misurazioni acustiche (secondo il ДБН В.2.2-24:2009) per confermare i valori dichiarati di R_w. Questo consente di garantire che l’edificio sia conforme alle caratteristiche di progetto e assicuri il livello dichiarato di comfort ed efficienza energetica. Per maggiori informazioni sulle soluzioni progettuali, visita la pagina soluzioni progettuali.

L’applicazione dei sistemi ibridi a telaio con elementi XLAM nelle condizioni climatiche ucraine offre vantaggi significativi, ma pone anche alcune sfide da considerare in tutte le fasi di progettazione e costruzione.

Vantaggi:

1. Elevata efficienza energetica: La combinazione di XLAM massiccio e isolante efficace nel telaio consente di raggiungere facilmente i valori normativi di resistenza termica per le pareti esterne e persino di superarli, il che è importante per le regioni con inverni freddi. Il coefficiente di trasmittanza termica complessivo U può essere ridotto fino a 0,15-0,18 W/(m²·K) per le pareti.
2. Acustica migliorata: Grazie alla massività dell’XLAM e alla possibilità di integrare materiali fonoisolanti efficaci negli elementi a telaio, i sistemi ibridi garantiscono un elevato livello di comfort acustico, conforme ai requisiti più severi del ДБН В.2.2-24:2009.
3. Velocità e precisione di costruzione: Grazie alla produzione in fabbrica dei pannelli XLAM con lavorazione CNC e al preassemblaggio dei moduli a telaio, il montaggio della struttura avviene molto più rapidamente rispetto ai metodi tradizionali. Ciò riduce i tempi di costruzione fino al 30-40%.
4. Affidabilità strutturale: I pannelli XLAM garantiscono un’elevata rigidità spaziale e capacità portante, consentendo di realizzare edifici fino a 10-12 piani. Combinata con la flessibilità dei sistemi a telaio, questo crea strutture stabili e durature.
5. Sostenibilità ambientale: Il legno è una risorsa rinnovabile, e il processo di costruzione con elementi XLAM e a telaio ha un’impronta di carbonio inferiore rispetto al calcestruzzo o all’acciaio. Ciò è in linea con le tendenze globali verso l’edilizia sostenibile.

Sfide:

1. Costo dei materiali: I pannelli XLAM sono più costosi dei materiali a telaio tradizionali. Tuttavia, questa differenza può essere compensata dal risparmio sui lavori, sulla fondazione e sui costi di esercizio.
2. Qualifica dei costruttori: Il montaggio dei sistemi ibridi richiede un’elevata qualifica dei lavoratori e un controllo accurato dell’esecuzione dei nodi, in particolare per quanto riguarda la tenuta all’aria e la sigillatura.
3. Logistica: Il trasporto dei pannelli XLAM di grande formato al cantiere richiede mezzi di trasporto speciali e attrezzature di sollevamento, il che può rappresentare una sfida per le regioni remote dell’Ucraina.
4. Adattamento del quadro normativo: Sebbene i ДБН ucraini si stiano progressivamente adattando agli standard europei, alcuni aspetti specifici della progettazione e certificazione delle strutture ibride in legno possono richiedere soluzioni tecniche individuali e approvazioni.

Nonostante alcune sfide, i sistemi ibridi «Telaio + XLAM» offrono un futuro promettente per l’edilizia ucraina, consentendo di realizzare edifici di alta qualità, conformi ai moderni requisiti di comfort, efficienza energetica e sostenibilità ambientale.