Legno strutturale: guida alla normativa vigente

Oggi il settore delle costruzioni in legno può vantare un ampio e strutturato panorama normativo, rinnovato dal recente aggiornamento delle Norme Tecniche per le Costruzioni, all’interno del quale il progettista, così come il Direttore Lavori, il Collaudatore e l’impresa trovano i riferimenti per concepire, dimensionare e verificare le opere.

Le analisi numeriche e le relative modellazioni sono strumento indispensabile per analizzarne il comportamento statico e garantire la stabilità delle stesse. È però altrettanto importante che vi siano anche una serie di accorgimenti di carattere costruttivo, prevalentemente di tipo tecnologico, in modo che sia tenuto debitamente conto delle peculiarità del materiale e garantita una razionale manutenzione dell’opera secondo quanto definito dalla Normativa corrente. Di seguito vengono riportati dei flash ai fini di orientare il professionista e l’azienda nell’applicazione di quanto previsto in termini di legge.

I moderni principi di progettazione sismica di edifici in legno

Gli edifici in legno possiedono generalmente adeguate capacità prestazionali nei confronti dei terremoti. Si tratta di strutture tipicamente leggere e regolari, con un numero elevato di elementi resistenti verticali che assolvono contemporaneamente la funzione controventante, in cui ciascun elemento costruttivo viene collegato mediante elementi meccanici a comportamento duttile. 

Nonostante tali sistemi costruttivi siano raramente interessati da collassi strutturali, l’edificio può rivelarsi inadeguato agli effetti delle azioni sismiche nei confronti del danneggiamento e della richiesta di agibilità post-sisma. È stato il caso, ad esempio, di molti degli edifici in legno compromessi a seguito dei terremoti di Northridge (1994) e di Kobe (1995). 

Molte delle strutture colpite e danneggiate in modo considerevole durante tali eventi sono state prima demolite e poi ricostruite nella fase di intervento post sisma poiché ritenute irrecuperabili. I collassi degli edifici colpiti da tali terremoti sono in gran parte imputabili ad una errata concezione/progettazione strutturale di base o dalle scadenti caratteristiche costruttive della struttura (ad esempio la presenza di insufficienti pareti sismoresistenti al piano terra per la realizzazione delle pareti per i garage nel caso del terremoto di Northridge e la presenza di manti di copertura molto pesanti in tegole di ardesia, come presidio contro i tifoni unita alla scarsa presenza di pareti sismoresistenti nel caso del terremoto di Kobe).

Nell’approccio moderno alla progettazione sismica si applicano misure specifiche per limitare al massimo l’interruzione delle attività normalmente svolte nell’edificio, a seguito di un evento sismico con alta probabilità di accadimento, e per evitarne il collasso al verificarsi di terremoti con bassa probabilità di accadimento.

Al variare della classe d’uso dell’edificio può essere richiesta la piena o parziale operatività.

I nuovi edifici devono quindi essere concepiti in modo da assicurare un prestabilito stato di danneggiamento al variare del livello di intensità sismica di riferimento, indipendentemente dalla tipologia costruttiva utilizzata e dal numero di piani.

Il livello di danneggiamento permette di esprimere un giudizio sull’operatività della struttura, sul suo stato di sicurezza, nonché sul raggiungimento/superamento della capacità finale a cui segue il collasso. Gli edifici nuovi devono essere progettati in accordo alla normativa vigente in modo da mitigare il rischio sismico e rendere sicure le attività per le quali la struttura è stata progettata.

Le nuove costruzioni in legno sono realizzate con tecniche e tipologie costruttive che hanno subito un’evoluzione rivolta essenzialmente alla prefabbricazione degli elementi strutturali e alla standardizzazione delle operazioni di montaggio. Molti sistemi hanno subito la trasformazione delle tecniche di assemblaggio degli elementi e l’utilizzo di elementi compositi in sostituzione degli elementi in legno massiccio.

 

Le Norme Tecniche & Legno: i paragrafi di riferimento 

Il materiale “legno” è trattato entro i seguenti paragrafi di riferimento delle Norme Tecniche per le Costruzioni 2018:

• 4.4 “Costruzioni in legno”
• 7.7 “Costruzioni in legno e progettazione in zona sismica”
• 11.7 “Materiali e prodotti a base legno”

 

Paragrafo 4.4. “Costruzioni in legno”

Il paragrafo 4.4 delle NTC 2018, rispetto alla precedente versione delle Norme, è caratterizzato sicuramente da una maggior armonizzazione ai codici di calcolo Europei in termini di coefficienti parziali di sicurezza.

Entro tale aspetto giova sottolineare che le rinnovate Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al DM 17.01.18, prevedono per la prima volta, la possibilità di applicare differenti coefficienti parziali di sicurezza (ɣM) in funzione del Coefficiente di Variazione della resistenza dei materiali a base legno. 

Infatti, il paragrafo 4.4.6 “Resistenza di Progetto” indica quanto segue:

“Il coefficiente ɣM è valutato secondo la colonna A della tabella 4.4.III. Si possono assumere i valori riportati nella colonna B della stessa tabella, per produzioni continuative di elementi o strutture, (…) dal quale risulti un coefficiente di variazione (rapporto tra scarto quadratico medio e valor medio) della resistenza non superiore al 15%. Le suddette produzioni devono essere inserite in un sistema di qualità di cui al § 11.7.”

 

 

Allo stesso modo, la nuova Circolare Esplicativa– riprendendo indirettamente quanto indicato dalla JCSS  - riporta al par. C4.4.6 la seguente dicitura:

“Nella Tabella 4.4.III delle NTC sono forniti i valori del coefficiente parziale di sicurezza relativo al materiale. I valori appartenenti alla colonna “A” possono essere sempre adottati; i valori riportati in colonna "B" possono essere sempre adottati purché i materiali utilizzati siano prodotti secondo un sistema di qualità e quindi certificati secondo la lettera A) o C) (ETA) di cui al par. 11.1”

Quindi nel caso di elementi incollati (quali ad es. legno lamellare e X-lam), oggetto di marcatura CE secondo le rispettive specifiche tecniche applicabili da cui risulti un controllo continuativo della produzione, questi possono essere attribuiti alla colonna B della tab. 4.4.III attraverso la seguente documentazione accompagnatoria (come altresì definito nel par. 11.7.10.1.2 “Forniture e documentazione di accompagnamento”) senza la necessità di ulteriori documentazione a corredo della fornitura:

• una copia della documentazione di marcatura CE, secondo il sistema di valutazione e verifica della costanza della prestazione applicabile al prodotto in questione;
• la Dichiarazione di Prestazione di cui al Regolamento (UE) n.305/2011

Infine, si riporta una ulteriore nota di chiarimento in merito alla dicitura introdotta al par. C11.7.10 (“Fabbricanti e Centri di Lavorazione”) che aggiunge quanto segue:

“Il fabbricante deve assicurare un sistema di controllo della produzione in fabbrica, tale da poter attribuire al prodotto i coefficienti parziali di sicurezza di cui al par. 4.4.6 delle NTC. Qualora il fabbricante intendesse attribuire il tipo di legname alla colonna “B” della tabella 4.4.III delle NTC, nella documentazione di accompagnamento delle forniture deve essere fatto esplicito riferimento ai coefficienti di variazione calcolati in fase di caratterizzazione fisico-meccanica dei prodotti”

Si ricorda che il termine “tipo di legname” si riferisce ad elementi in legno massiccio e a una sua precisa collocazione normativa definita all’interno della UNI 11035-1 “Legno Strutturale – Classificazione a vista dei legnami secondo la resistenza meccanica” (norma richiamata dalle medesime NTC).
Per facilità di lettura si riporta tale definizione di 

- § 3.18 (UNI 11035-1): Tipo di legname: materiale al quale si applicano i valori caratteristici. Il tipo di legname viene definito da parametri quali specie, provenienza e categoria. Ogni tipo di legname comprende assortimenti di varia sezione e lunghezza, i quali devono contribuire tutti insieme alla determinazione dei valori caratteristici.

Quindi solo in relazione ad elementi in legno massiccio, qualora il produttore sia interessato ad attribuire i coefficienti della colonna B, dovrà – all’interno della documentazione accompagnatoria – fare riferimento ai coefficienti di variazione calcolati in fase di caratterizzazione fisico – meccanica dei prodotti (vedi procedure di derivazione dei valori caratteristici indicati nella UNI EN 384 “Legno strutturale - Determinazione dei valori caratteristici delle proprietà meccaniche e della massa volumica”) elaborando una specifica dichiarazione dedicata.  

 

Paragrafo 7.7. “Costruzioni in legno – Progettazione in zona sismica”

In termini generali si precisa che il presente capitolo disciplina la progettazione delle nuove opere soggette all’azione sismica. Le sue indicazioni sono, naturalmente, da considerarsi aggiuntive e non sostitutive di quelle riportate nel Capitolo 4.4 precedentemente esaminato.

Di seguito sono riportate alcune note in relazione ai punti di maggiore interesse. 

Le nuove NTC, da un punto di vista di concezione strutturale, precisano che non tutti i collegamenti prescelti e/o gli elementi strutturali devono avere un comportamento duttile.

Infatti, per garantire il comportamento dissipativo ipotizzato occorrerà identificare per la struttura un meccanismo di collasso duttile globale e localizzare le zone dissipative in alcune delle connessioni mentre tutte le membrature e le restanti connessioni dovranno rimanere in campo elastico. All’interno del medesimo paragrafo troviamo la seguente dicitura che introduce il concetto di sovraresistenza per le zone non dissipative:

“Ai fini dell’applicazione dei criteri della progettazione in capacità, per assicurare la plasticizzazione delle zone dissipative (…), queste devono possedere una capacità almeno pari alla domanda mentre le componenti non dissipative (…) adiacenti, debbono possedere una capacità pari alla capacità della zona dissipativa amplificata del fattore di sovraresistenza  γRd, di cui alla Tab. 7.2.I”

In relazione ai fattori di sovraresistenza, la norma definisce anche tale aspetto riportando all’interno della Tab.1.2 (Tab. 7.2.I della norma) tali coefficienti γRd:
 

 

Il testo delle nuove NTC fornisce comunque la possibilità di utilizzare valori inferiori a quelli indicati all’interno della tabella sopra riportata, ma precisa quanto di seguito:

“(…) valori inferiori del fattore di sovraresistenza ed in ogni caso maggiori o uguali a 1,3 per CD “A” e a 1,1 per CD “B” devono essere giustificati sulla base di idonee evidenze teorico‐sperimentali”.

Inoltre si riportano di seguito alcune brevi considerazioni in merito ai fattori di comportamento e alle novità introdotte dalle NTC 2018.

Nel caso di strutture con comportamento dissipativo, infatti, è obbligo del Progettista giustificare la scelta dei valori assunti per il fattore di comportamento di base q0 in funzione della capacità dissipativa del sistema strutturale nonché dei criteri di dimensionamento dei collegamenti. 

Devono inoltre essere prevenute rotture di tipo fragile mediante una puntuale applicazione dei principi della progettazione in capacità.

Nella Tabella seguente (denominata come 7.3.II nelle nuove NTC e riportata per le varie tecniche costruttive al paragrafo 7.3.2.) sono indicati, per ciascuna delle due classi di duttilità previste e per le diverse tipologie strutturali, i valori massimi del fattore di comportamento q0 da utilizzare nelle verifiche allo SLV.  

Nel caso in cui il controventamento della struttura sia affidato a materiali diversi dal legno (calcestruzzo armato, acciaio), si dovrà ovviamente fare riferimento ai paragrafi che riguardano tali materiali.

 

 

Alcuni dei valori sopra riportati differiscono lievemente da quelli elencati nelle tabelle 7.7.I. e 7.7.II delle NTC 2008, ora unificate in un'unica tabella che prevede anche per le strutture della prima riga la possibilità di essere progettate in CD“A” o in CD“B”. Ulteriore importante novità, rispetto alla versione della corrente delle Norme, è che nel testo normativo viene esplicitato il relativo coefficiente di comportamento per le strutture realizzate tramite CLT a cui viene attribuito un q0 max = 2,5 (CD “B”).

 

Strutture miste & progettazione in zona sismica”

Al paragrafo C7.7.3 la Circolare fornisce importanti chiarimenti a proposito dei concetti di sistemi strutturali resistenti in parallelo e di sistemi strutturali sovrapposti.

Per quanto riguarda i sistemi strutturali resistenti in parallelo:

“Qualora più tipologie strutturali, anche di materiali diversi, collaborino nella resistenza sismica (sistemi resistenti in parallelo), è possibile computare il contributo di entrambe le tipologie, purché nell’analisi sia adottato il fattore di comportamento con valore minore. In alternativa dovranno essere utilizzate analisi di tipo non lineare.”

Per quanto riguarda i sistemi strutturali sovrapposti:

“È consentito realizzare una struttura in legno che sormonti una struttura realizzata con altra tipologia di materiale (calcestruzzo armato, muratura, acciaio, ecc.). In particolare, qualora sia presente un piano cantinato o seminterrato con pareti di calcestruzzo armato, esso può essere assimilato a struttura di fondazione dei sovrastanti piani in legno, nel rispetto dei requisiti di continuità delle fondazioni. In generale, nel caso in cui la sottostruttura possa essere considerata rigida rispetto alla sovrastruttura in legno, progettata come dissipativa, l’analisi delle azioni sulla sovrastruttura in legno può essere eseguita indipendentemente dalla sottostruttura, utilizzando i fattori di struttura nella Tabella 7.3.II delle NTC relativi alle strutture in legno. In tal caso è necessario progettare la sottostruttura sovraresistente al fine di evitare possibili meccanismi di collasso di piano debole.”

 

Si tratta di specificazioni che forniscono al progettista un quadro normativo chiaro qualora decida di adottare soluzioni strutturali cosiddette ibride.

 

Paragrafo 11.7 “Materiali e prodotti a base legno”

Il nuovo testo del par. 11.7 riprende, aggiornando le Norme con quanto previsto dal Reg. 305/2011 e s.m.i., quanto precedentemente proposto dal DM 2008 in merito alle modalità di qualificazione e identificazione dei materiali e prodotti. 

In particolare, e in riferimento a quanto definito dal par. 11.1, le casistiche entro le quali è possibile parlare di conformità dei prodotti immessi sul mercato, possono essere riassunte così come segue:

• A) Marcatura CE secondo Norma Armonizzata;
• B) Qualificazione nazionale, in alternativa ad una Norma Armonizzata per la quale sia ancora valido il relativo periodo di coesistenza;
• C) Per i prodotti per uso strutturale non ricadenti nelle casistiche A e B, il produttore potrà dotarsi di marcatura CE in accordo a specifico ETA (Valutazione Tecnica Europea) in alternativa al Certificato di Valutazione Tecnica rilasciato dal Servizio Tecnico Centrale sulla base di Linee Guida approvate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici (ove naturalmente disponibili).

Inoltre, il nuovo testo delle NTC precisa altresì che l’obbligo di Denuncia Attività per i Centri di Lavorazione è da ritenersi cogente sia nel caso di trasformazione di prodotti marcati CE, che di prodotti oggetto di qualificazione nazionale. L’attestato di Denuncia Attività è quindi da considerarsi come parte integrante della documentazione accompagnatoria (come meglio spiegato all’interno del par. 11.7.2.10 “Forniture e documentazione di accompagnamento”).

In questa sede, sempre in relazione alla documentazione accompagnatoria della merce verso il cantiere, si aggiunge che il par.11.7.1 “Generalità” definisce quanto di seguito:

“Ogni fornitura deve essere accompagnata, secondo quanto indicato al §11.7.10.1.2, da un manuale contenente le specifiche tecniche per la posa in opera”

Di seguito e rimandando alla lettura del nuovo testo delle NTC, in questa sede si prendono in considerazione esclusivamente le parti di maggiore novità che interessano le imprese e i professionisti di settore.  

....CONTINUA.

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