Il legno nei prodotti da costruzione: caratteristiche e ...tecniche Italiane per la progettazione, esecuzione e collaudo delle costruzioni di legno” (in acronimo “N.I.CO.LE”),

Il legno nei prodotti da Il legno nei prodotti da Il legno nei prodotti da costruzione: costruzione: costruzione:

caratteristiche e peculiaritcaratteristiche e peculiaritcaratteristiche e peculiaritààà

Stefano Berti

CNR – IVALSASesto Fiorentino (FI)

OOrnamentale ?rnamentale ?

•• Qual Qual èè il materiale da costruzione piil materiale da costruzione piùù

LLeggero eggero

EEconomicoconomico

GGarantitoarantito

NNaturaleaturale

Il portale:

Il convegno:relazioni su Edilio.it

La mostra:

• residenze,• villaggi turistici,• fabbricati industriali,• ponti,• restauro.

Il libro:

• normative, • esempi, • voci di capitolato.

22 modelli in scala 1:1 per illustrare varie soluzioni costruttive relative a:

L’acronimo che è il titolo della mostra descrive dei concetti che sono ben noti a tutti i progettisti e le imprese di Stati Uniti, Canada, Scandinavia, Giappone, Australia, dove le case in legno..…rappresentano oltre l’80% dell’edilizia residenziale.Ma anche in centro Europa (Francia, Germania, Austria, Svizzera) le case in legno sono in forte crescita. E per validi motivi...

Efficienza strutturale

Velocità e risparmio

Norme e SQA

Sostenibile, riciclabile

Ricchezza di dettagli

Legno strutturale con sezione smussata(Uso Fiume, Uso Trieste, Uso Savigliano…)

Il prodotto più tradizionale e sperimentato, ancora non ècoperto da marcatura CE o ETAG.prEN 14544 - Legno strutturale con sezione rotonda

Assolegno ha proposto al Ministero delle Infrastrutture di sviluppare uno specifico Benestare Tecnico Nazionale in considerazione dell’importanza di queste tipologie per i Beni Culturali e della prossima entrata in pieno vigore delle Norme Tecniche per le Costruzioni.

Norme armonizzate e marcatura CE

Pannelli a base di legnoUNI EN 13986:2004

Legno lamellare incollatoUNI EN 14080:2005

Legno strutturale con sezione rettangolareUNI EN 14081:2006

Laminated Veneer LumberUNI EN 14374:2005

dal 2004

dal 2007

dal 2007

dal 2008

Linee-guida EOTA e Benestare Tecnico Europeo

ETAG 007:2001 Sistemi di edifici a struttura in legnoTimber frame building kits

ETAG 011:2002 Travi e colonne in legno compositoLight composite wood-based beams and columns

ETAG 012:2002 Sistemi di edifici in legnoLog building kits

ETAG 019:2005 Pannelli prefabbricati portanti a base di legno a rivestimento rinforzatoPrefabricated wood-based loadbearing stressedskin panels

Indice

• Prodotti strutturali a base di legno

• Requisiti Essenziali della Direttiva 89/106

• Sostenibilità ed ecologia

• Criteri di progettazione

• Esempi

Direttiva 89/106/CEE “Prodotti da costruzione”RE 1 - Resistenza meccanica e stabilità

Prodotti affidabili, certificati.Secoli di

esperienza.

Resistenza meccanicaI prodotti in legno sono classificati uno per uno.Non ci sono prodotti con resistenza zero (curva Weibull).

Il coeff. di

sicurezza γM

è 1,2-1,35 (1,5 per cls).

Stabilità dimensionale e sicurezza sismicaVariazioni dimensionali con l’umidità, non con la temperatura.Elevata duttilità dei giunti, coefficienti di struttura elevati.

Stabilitàdimensionale

ottimale anche per strutture multipiano.

Leggerezza, duttilità, elevata

dissipazione.

Direttiva 89/106/CEE “Prodotti da costruzione”RE 2 - Sicurezza in caso di incendio

Caserma dei VVFF

con strutture e finiture in legno

Resistenza al fuocoIl legno è uno dei materiali più sicuri e prevedibili.Ormai gli stessi VVFF preferiscono le coperture in legno.

Travi bruciate per

metà sezione, ancora non collassate.

Reazione al fuocoIl legno non emette fumi tossici e opachi.Gli impregnanti a base di boro consentono la classe 1.

Solaio con luce=5,5 m carico 2 ton

dopo 60’di fuoco.

Direttiva 89/106/CEE “Prodotti da costruzione”RE 3 - Igiene, salute e ambiente

L’uso di strutture e finiture in legno, igroscopiche e traspiranti, consente con una corretta progettazione di:

• Ridurre la presenza nell’aria di particelle o di gas pericolosi,

• Minimizzare l’inquinamento dell’acqua o del suolo,

• Evitare la formazione di condensa.

1 cm3

di legno

1.000.000 m2

di superficie di scambio

Direttiva 89/106/CEE “Prodotti da costruzione”RE 4 - Sicurezza di utilizzazione

Ergonomia, qualità e

precisione. Tempi di posa

ridotti.

Direttiva 89/106/CEE “Prodotti da costruzione”RE 5 - Protezione contro il rumore

Auditorium, chiese, mense scolastiche,

uffici…

Direttiva 89/106/CEE “Prodotti da costruzione”RE 6 - Risparmio energetico e isolamento termico

20 anni fa, acquistando

un’auto, non si chiedeva il consumo…

Requisiti Essenziali e durabilità

I 6 requisiti essenziali devono, fatta salva la normale manutenzione, essere soddisfatti per un periodo di tempo economicamente adeguato.

Fondamentale nelle NTC.

Documento interpretativo F “Durabilità” della Direttiva:

1002510 *100Lunga

502510 *50Normale

252510 *25Media

101010 *10Corta

Non riparabili o economicamente sostituibili #

Meno facilmente riparabili o sostituibili

Riparabili o facilmente sostituibili

DurataCategoria

Prodotti da costruzioneEdificio

Durata di vita presunta (anni)

coincide con la durata di vita presunta dell’edificio.#

in casi eccezionali e giustificati, ad es. certi prodotti per riparazioni, può essere prevista una durata di vita pari a 3 o 6 anni.*

Durabilità. Le strutture in legno hanno secoli di vita. Senza bisogno di preservanti.

In ogni cittàd’Italia si

trovano tetti e solai in legno...

...che hanno superato i 6-7 secoli di vita.In cls armato

ancora no.

Lisbona. Terremoto del 1755. Rimasero in piedi solo i palazzi con struttura di legno. Tutto il centro storico è stato ricostruito così, e le strutture di legno oggi vengono mantenute nella trasformazione degli immobili in uffici, alberghi ecc.Reggio Calabria. Le stesse strutture, dette “casa baraccata”, furono le migliori nel sisma del 1905.Antica Roma. Opus craticium.

Ottime dopo 250 anni

Degrado ? Circoscritto alle zone non ventilate o drenate.Interventi ? Semplici ed economici.

Indice





• Esempi

L’impatto ambientale dell’uso del legno in edilizia è positivo

In Europa si taglia

il 65% circa della crescita

Il bosco sta sparendo ? Non per colpa dell’industria del legno, ma per le coltivazioni intensive (cacao, banane ecc.).La FAO finanzia progetti di segherie perché compatibili con lo sviluppo sostenibile dei Paesi tropicali.

Nei Paesi industrializzati

il bosco sta aumentando(dati FAO) Nei Paesi in

via di sviluppo il problema è

l’impiego energetico

Indice





• Esempi

Piena copertura da parte delle principali normative

Norme Tecniche per le Costruzioni (DM 14 settembre 2005)

Ordinanza P.C.M. 3431/2005

Linee Guida per i Beni Culturali

Norme Tecniche per le Costruzioni(DM 14 settembre 2005)

Cap. 5.3 – Costruzioni di legno Principi di calcolo, coefficienti, prescrizioni costruttive…

Cap. 5.7.12 – Edifici con struttura in legno Prescrizioni per zone sismiche (da OPCM)

Capitolo 11.6 – Materiali e prodotti a base di legno Qualificazione dei prodotti e dei fornitori

Mancando in molti casi gli specifici metodi di calcolo, le NTC fanno riferimento a:• “codici internazionali” (EN, non DIN);• “letteratura tecnica consolidata” (Istruzioni di Ministeri e CNR).Attualmente in fase di monitoraggio, entreranno in vigore nell’aprile 2007 se non ci saranno proroghe.

Linee Guida per i Beni Culturali(approvate in via definitiva, in corso di pubblicazione)

Cap. 6.3.4 – Solai…è opportuno che i solai con struttura in legno siano il più possibile conservati, anche in considerazione del loro ridotto peso proprio.

Cap. 6.3.5 – CopertureE' in linea generale opportuno il mantenimento dei tetti in legno, in quanto capaci di limitare le masse nellaparte più alta dell'edificio e di garantire un’elasticità simile a quella della compagine muraria sottostante.

Eurocodice 5 (UNI EN 1995:2005)

Obbligatorio a partire dal 2010, se non ci saranno proroghe.

“Linee-guida” CNR basate sull’EC5, per correggere NTC.

Differenze fondamentali con NTC:

Tempi di ritorno delle azioni corretti

3 classi di servizio (2 in NTC)

5 classi di durata del carico (3 in NTC)

Coefficienti parziali 1,2-1,3 (1,35 in NTC)

Metodi di calcolo, con sufficiente dettaglio

Oramai i prodotti a base di legno sono impostati con questa logica, attenzione alle barriere tecniche.

il giorno 1 Dicembre 2006, alle ore 14.30, pressol'Università di Firenze - Facoltà di Ingegneria, si terrà un SEMINARIO DI STUDIO dal titolo "Istruzioni per la Progettazione, l'Esecuzione ed il Controllo delleCostruzioni di Legno". Nell'occasione verrà presentato ufficialmente il documentoCNR-DT 206/2006 (nella versione sottoposta ad inchiestapubblica fino al 31/01/2007) scaricabile dal sito:

http://www.cnr.it/sitocnr/IlCNR/Attivita/NormazioneeCertificazione/NormazioneeCertificazione.html

Non coerente: DL19 agosto 2005, n. 192

Richiede una massa minima di 230 kg/m2

E’ un approccio prescrittivo anziché prestazionale.Considera “innovativo” un tetto in legno ben realizzato…

Scegliere uno schema consolidato e applicarlo correttamente

Telaio e pannelli con piattaforma ad ogni interpiano (platform frame) Il più diffuso a livello mondiale, il piùcoperto da prove e normative.Molto versatile, abbastanza “leggero”.

Telaio con tamponamentiConcettualmente simile ai telai in cls o acciaio. Consente maggiori spazi liberida pareti, con dimensionamentoadeguato.

Parete in blocchi di legno massiccio(blockhaus)Tradizionale, ben codificato.Elevata inerzia termica.

Curare i dettagli costruttivi in funzione della durabilità.

Ventilazione.Drenaggio.Assenza o limitazione dei ponti termici.Il legno può bagnarsi, purché si asciughi rapidamente.

L’evoluzione delle normative sulla progettazioneAnno Provvedimento 1909 Il RD n. 193 promulgato a seguito del terremoto di Messina cita la “muratura animata”, costituita

da intelaiature in legno riempite da muratura, come il più tipico ed efficace sistema antisismico, ed il solo ammesso per edifici multipiano (la muratura ordinaria è ammessa solo per edifici ad un piano).

1916-1935

Vari decreti forniscono istruzioni relative ai “nuovi sistemi costruttivi” (cemento armato e strutture metalliche), considerati come alternativa a quelli tradizionali.

1962 La Legge n. 1684 prescrive che le “costruzioni in legname” sono ammissibili solo previo “motivato nulla osta” del Genio Civile.

1974 La Legge n. 64, ancora vigente, richiede l’emanazione di specifiche regole tecniche per i vari materiali.

1996 Vengono adottati con DM LLPP gli Eurocodici 2 e 3 nonostante siano ancora norme sperimentali (ENV), e vengono rilasciati dal Ministero i relativi Documenti di Applicazione Nazionale. L’Eurocodice 5, anch'esso pronto come ENV, non riceve analogo trattamento. Ma inizia presso il Ministero LLPP il lavoro di una specifica commissione incaricata della redazione delle “Norme tecniche Italiane per la progettazione, esecuzione e collaudo delle costruzioni di legno” (in acronimo “N.I.CO.LE”), che dovrebbero essere una versione semplificata ed italianizzata dell'EC5.

2002 La bozza di “N.I.CO.LE” è pronta e, acquisito il parere favorevole del CNR, è in votazione al Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici in attesa di essere pubblicata come Decreto Ministeriale.

2003 L’OPCM n. 3274 cita gli edifici a struttura di legno tra i sistemi costruttivi ammessi in zona sismica, elimina le limitazioni in altezza per le strutture “interamente realizzate in legno lamellare” (rinnovando il pregiudizio verso il legno massiccio strutturale largamente usato in Europa, Nordamerica e Giappone), inizia a fare riferimento ai principi dell’Eurocodice 8, ma non fissa regole di calcolo specifiche per le strutture di legno. Anzi, nel Capitolo 9 “Edifici con struttura di legno” le subordina alla “emanazione delle corrispondenti norme relative alle combinazioni di carico non sismiche” (anche se le “N.I.CO.LE” erano pronte da un anno).

2004 Viene istituito presso il Consiglio Superiore LLPP il Gruppo di Lavoro Annessi Tecnici Nazionali (poi bloccato, dopo che ha completato il lavoro).

2005 L’OPCM n. 3431 colma finalmente il vuoto normativo: viene introdotto nel Capitolo 9 un breve testo che riprende i principi degli Eurocodici 8 e 5. L’aspetto più importante è presente nel “campo di applicazione”: le prescrizioni sono da intendere quali integrazioni delle regole di “pertinenti prescrizioni tecnico - normative italiane, quando disponibili”. Poiché nel frattempo l’Eurocodice 5 è stato pubblicato come norma UNI EN definitiva, il cerchio finalmente sembra chiuso. Ma le recenti Norme Tecniche per le Costruzioni riportano, inspiegabilmente, sostanziali differenze con L'Eurocodice 5 che penalizzano le costruzioni in legno.

Che metodo di calcolo usare ?

TENSIONI AMMISSIBILI (DIN 1052 fino al 1988) E’ un metodo ben sperimentato, ma concettualmente sorpassato. Non determina chiaramente il livello di sicurezza, soprattutto

quando sono presenti azioni di diverso tipo (permanenti, variabili).Nonostante l’impostazione fortemente prescrittiva e la mole di

indicazioni di dettaglio, non ha evitato vari crolli in Germania, per errori progettuali, di concezione (schema statico) o di calcolo.

STATI LIMITE (NTC, EC5, DIN 1052 dal 2000) E’ un metodo più aggiornato, comunque ben sperimentato (20 anni).Offre maggiore sicurezza, ma richiede molte più verifiche

(combinazioni di carico), rendendo inevitabile il ricorso al software.L’impostazione è più prestazionale, comunque non ha evitato dei

crolli in Scandinavia, dovuti a errori progettuali o di esecuzione.

In tutti i crolli noti, la causa è stata un evidente erroreumano e non un comportamento “imprevedibile” del legno.

EC5 + CD con esempi di calcolo

• testo completo dell’EC5 • stralci di altre norme UNI EN citate• approfondimenti e commenti specifici,

alla luce delle NTC• caratteristiche tecniche del legno

come materia prima e dei prodotti da costruzione che ne derivano

• esempi di calcolo con la versione “Lite” (con limitazioni dimensionali) del programma “WOODexpress”.

Ampia trattazione delle modalità di progettazione

• Caratteristiche del legno • Metodi di calcolo e di verifica• Dimensionamento dei sistemi di • Dimensionamento degli elementi

costruttivi• Dimensionamento dei sistemi

strutturali • Durabilità e protezione del legno -

Resistenza al fuoco • Costruzioni in legno in zona sismica • Esempi dal costruito • Bibliografia e riferimenti normativi.

Molti esempi e particolari costruttivi.

• particolari costruttivi, disegnati in scala;

• esempi di strutture portanti; • esempi di facciate;• Non aggiornato sulla normativa.

Indice





• Esempi

Estensione scuola di Seano (PO) – anno 2003

350 m2 - 6 mesi di cantiere

685 €/m2 in totale (465 €/m2 per le strutture in elevazione e le finiture, escluso fondazioni ed impianti)

a consuntivo, 50% di risparmio sul consumo di metano, solo grazie all’involucro

Estensione scuola di Seano (PO)

Alternative per la parete esterna portante

1 2 3PARETE CASSERO 34 cm:

1 - Intonaco esterno 15mm 2 - Blocco Isotex DIII 30/5 3 - Intonaco interno 15mm

PARETE POROTON 33 cm:

1 - Intonaco esterno 15mm 2 - Isolante polistirene sp. 50mm 3 - Poroton serie 800 250mm 4 - Intonaco interno 15mm

1 2 3 4

1 2 3 4 5 6 7PARETE LEGNO 28 cm:

1 - Intonaco esterno 10mm 2 - Isolante in polistirene 20mm 3 - Pannelli in scaglie orientate (OSB) 9mm 4 - Isolante in lana di roccia 50kg/mc 50mm 5 - Montanti in abete massiccio 60x140mm 6 - Isolante acustico tipo CDM ISO T 56 7 - Pannello in cartongesso 2x12,5mm

LEGNO POROTON CASSERO Componente nome del processo in GEMIS

kg/mq €/mq kg/mq €/mq kg/mq €/mq

Intonaco e tinteggiatura nonmetallic minerals\plaster-outer wall-cement

8,07 25,55 35,93 46,59 44,00 47,00

Isolante polistirene estruso 30 kg/m3

plastics\EPS 0,66 8,02 1,83 15,00 1,50 0 (*)

Isolante lana di roccia 50 kg/m3 nonmetallic minerals\glas fibres (insulation)

2,50 15,00

Pannello di scaglie di legno OSB/3 wood manufacturing\particle board

10,80 10,40

Legno lamellare wood manufacturing\sawn timber-techn.dried-spruce-D

12,59 18,83

Legno massiccio wood manufacturing\sawn timber-mix-dry-spruce

56,82 39,00

Cartongesso nonmetallic minerals\gypsum plaster board

22,50 17,05

Ferro (ferramenta) metal\steel-D-sheet-zincing; (armatura) metal\steel-D-hot rolled

0,60 2,15 3,98 3,19 5,23 4,65

Poroton 800 25 cm nonmetallic minerals\clay bricks

200,00 52,00

Cassero in legno mineralizzato tipo Isotex DIII/5 nonmetallic minerals\wood-wool building slab

82,00 70,00

Calcestruzzo Rck25 e Rck30 nonmetallic minerals\concrete-B25

91,59 15,93 379,09 28,43

Totale 114,54 136,00 333,34 132,70 511,83 150,08


Analisi del Ciclo di Vita (LCA) - software Gemis dell’Öko Institut

Impiego di risorse: energia e materie prime (kWh)

0

50

100

150

200

250

300

Legno Poroton Cassero

non rinnovabili rinnovabili altre

Emissioni di gas effetto-serra (kg)

0

20

40

60

80

100

120


CO2 CH4 (x10E-2) N2O (x10E-3)

Emissioni in acqua (kg)

0

2

4

6

8

10


P (x10E-6) N (x10E-5) AOX (x10E-7) COD (x10E-1) BOD5 (x10E-3)

Emissioni in aria (kg)

012345678


equival. TOPP (x10E-1) equival. SO2 (x10E-1) Nox (x10E-1)

HCl (x10E-3) Particolato (x10E-2) CO (x10E-1)


Analisi del Ciclo di Vita (LCA) - software Gemis dell’Öko Institut

Piccola impresa edile – Provincia di Pesaro

Strutture di legno:

20-25% piùeconomiche di

quelle in cls

Piccola impresa edile – Provincia di Modena

Tempo di consegna:6-7 mesi invece di

10-12

CLEA - Casette in Legno per l’Emergenza Abitativa (Bonefro)

Vero comfort

abitativo al costo dei container attrezzati.

Fondation Maison de l’Etudiant (Losanna)

30.000 m3

in 10 mesi.Costo

strutture 213 €/m2

Fondation Maison de l’Etudiant (Losanna)

Affitto 350-400€/meseOttima qualità

Appartamenti (St. Dié, F)

1033€/m2

netto abitabile

Joseph Rowntree Foundation - Leeds, UKAlloggi destinati all’affitto a giovani professionisti e tecnici di livello medio-alto (medici, insegnanti, magistrati…).

45 alloggi in 23 settimane

(anziché 40)con migliore

qualità

Joseph Rowntree Foundation - Leeds, UKRivestimento in mattoni faccia vista, previa ventilazione.

Costo 4% superiore,

ammortizzato in 6 mesi di affitto

Chesa Futura – St. Moritz

Con questo progetto visionario ma al tempo stesso concreto, Norman Foster e Ove Arup hanno anticipato i tempi. Scegliendo il legno per pareti esterne prefabbricate con elevateprestazioni, finiture di pregio e basso impatto ambientale.

LEGNO::

MATERIA PRIMA ANTICA, MA MAI VECCHIAMATERIA PRIMA ANTICA, MA MAI VECCHIAMATERIA PRIMA ANTICA, MA MAI VECCHIA

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Grazie per lGrazie per lGrazie per l’’’attenzioneattenzioneattenzione

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Il legno nei prodotti da costruzione: caratteristiche e ...tecniche Italiane per la progettazione, esecuzione e collaudo delle costruzioni di legno” (in acronimo “N.I.CO.LE”),