XLAM, proprietà e caratteristiche di un materiale

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2/18/2009
L'altro massiccio
X-Lam
Proprietà e caratteristiche di un materiale innovativo
Andrea Bernasconi
Consulente dell'Istituto per la costruzione, le strutture e la tecnologia del legno, Politecnico di
Graz (Austria)
Professore di tecnologia e costruzione di legno, University of applied sciences, Yverdon-CH
in collaborazione con:
Gerhard Schickhofer
Professore e direttore d'isntituto, Politecnico di Graz (Austria)
Seminario specialistico promo_legno
g
L'altro massiccio
Milano, giovedì 20 novembre 2008
Dr. A. Bernasconi
Milano, novembre 2008
Convegno -
L'altro massiccio
Caratteristiche e possibilità d'impiego del materiale -
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L'altro massiccio
Edifici di legno con un materiale strutturale nuovo
• Prime realizzazioni nella seconda metà degli anni '90
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
• Prendeva forma un materiale nuovo …
• 1996: un progetto di sviluppo per sfruttare meglio il materiale prodotto dalle
segherie producendo pannelli strutturali massicci
• 1998: prima omologazione austriaca
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
• Oggi - circa 10 anni dopo …
…. la capacità produttiva in Europa raggiunge 1 Mio. m3/anno
… il nuovo materiale è una realtà indiscussa e interessante
- in tedesco: BrettSPerrholz
- in inglese: Cross Laminated Timber
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
I pannelli di legno massiccio a strati incrociati X-Lam
• Descrizione di un materiale nuovo e innovativo
• Caratteristiche e potenzialità tecniche e strutturali
• Disponibilità e possibilità di impiego
• Impieghi e applicazioni possibili
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
La materia prima - Le lamelle
• Taglio
- tavole più esterne
- migliori,
i li i ma meno interessanti
i t
ti
- essiccazione
• Classificazione
- secondo la resistenza
- meccanica o visiva
16 - 34 mm
80 - 240 mm
• Giunti incollati a pettine
- lunghezza a piacimento
- caratteristiche definite
• Lamelle
- lunghezza a piacimento
- caratteristiche definite
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
Il principio del pannello massiccio a strati incrociati
• Strati unidirezionali
- formati da più lamelle
- incollati uno sull'altro
• Direzione della fibratura degli starti
- "incrociati"
- strati adiacenti ruotati di 90°
• Incollatura strutturale
- adesivi e tecnica dal lamellare
- procedimenti innovativi
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
La produzione - Le procedure
• in una sola fase
- incollaggio del pannello
completo
Dr. A. Bernasconi
• in più fasi
- produzione di strati singoli
- incollaggio del pacchetto di più strati
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L'altro massiccio
La produzione - l'incollatura laterale delle lamelle
• senza incollatura
• senza incollatura
- con spazio visibile
• con incollatura
- a contatto
/ continua
- superficie +/-
- a contatto
- ev. fessure da ritiro
Caratteristiche tecniche del prodotto finito
- praticamente non influenzate dalla tecnica di produzione
- incollatura laterale non determinante per il comportamento meccanico
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
La qualità del materiale - la sicurezza del prodotto
• Lamelle grezze:
- cernita e classificazione
certificata
tifi t e sorvegliata
li t
- autocontrollo
- controllo esterno
- certificazione degli impianti
- certificazione del personale
- tutte le lamelle sono marcate
• Le colle:
- omologate per l'uso previsto
• I giunti a pettine delle lamelle:
- impianti omologati
- collanti omologati
- controllo interno permanente
della qualità:
prove di carico
- sorveglianza costante esterna:
prove di carico
Dr. A. Bernasconi
• L'incollatura:
- impianti omologati
- controllo
t ll iinterno
t
permanente della qualità
- sorveglianza esterna
- protocollo della produzione
Normativa italiana:
Testo unico
DT 206 CNR
• Il prodotto finito:
- protocollo della produzione e
della sorveglianza della qualità
- certificazione della produzione
- marcatura del prodotto
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L'altro massiccio
La disponibilità
• stratigrafia
• dimensioni
- diversa fra i produttori
- diverse fra i produttori
• Numero strati
- (3), 5 … 11
• Spessore lamelle
- costante
- diverso nelle
due direzioni
- ev.
ev strati doppi
in una direzione
fino a
330 mm
(500 mm)
Dimensioni e composizione dei pannelli
- definita dal prodotto e al produttore
- differenze fra i produttori non trascurabili
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L'offerta - I prodotti disponibili
• attualmente in Europa
-
t
7 … 8 grossi stabilimenti di produzione
diversi piccoli produttori
capacità produttiva: oltre 1 Mio. m3/anno
tendenza … in crescita
Prodotto
Numero strati
Dimensioni max. standard
t in m
b in m
l in m
KLH
…7+
2.95
16.5
500
Leno
… 11
4.80
14.8
297
MM-BSP
MM
BSP
…7
3.00
16.5
278
CLT
…7
2.95
16.0
BSB
…7
1.25
24.0
HMS
…7
4.00
18.0
217
MMT
…9
1.20
14.0
240
Produzione speciale
b in m l in m t in m
4.80
20.0
500
301
3.00
16.0
400
334
1.25
24.0
334
Tabella indicativa - Sono indicati i produttori più importanti in Europa - Stato ottobre 2008
Dr. A. Bernasconi
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L'offerta - I prodotti disponibili
• i profili prestazionali
-
normativa di prodotto (ancora) inesistente
normative nazionali solo in parte disponibili
omologazione dei singoli prodotti / produttori
marcatura CE
Prodotto
Numero
strati
Dimensioni max. standard
t in m
b in m
l in m
Omologazione
at
de
CE
KLH
…7+
2.95
16.5
500
Z-9.1-482 AT-3 06-77 ETA-06/0138
Leno
… 11
4.80
14.8
297
Z-9.1-501
MM-BSP
MM
BSP
…7
3.00
16.5
278
Z-9
Z
9.1
1-638
638
CLT
…7
2.95
16.0
301
Z-9.1-559
BSB
…7
1.25
24.0
334
Z-9.1-534
HMS
…7
4.00
18.0
217
Z-9.1-680
MMT
…9
1.20
14.0
240
ETA-06/0009
ETA
06/0009
Tabella indicativa - Sono indicati i produttori più importanti in Europa - Stato ottobre 2008
Dr. A. Bernasconi
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Il prodotto - Pannelli di legno massiccio a strati incrociati
• Il pannello finito
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• La superficie
- non a vista
- "grezza"
- a vista
• piallata
• levigata
• …
- strato
supplementare
- pannello a vista
- altro
- pannello 3S
- pannello OSB
-…
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
• Le finiture e il taglio
- a scelta
- adattate all
all'applicazione
applicazione
• a mezzo legno
• intaglio per coprigiunto
• maschaitura
Dr. A. Bernasconi
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• La forma e le dimensioni
- pannello grezzo e rettangolare
- forma e dimensioni a piacimento
Dr. A. Bernasconi
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Caratteristiche fisiche
• … legno massiccio incollato
• elemento piano /
superficie
• elemento lineare /
trave
- legno massiccio
- struttura originale
• … a più strati incrociati
- struttura della fibratura "bidirezionale"
- due direzioni del paino simili
⊥
90
dimensioni del
piano stabili
II
II
Ritiro e rigonfiamento del pannello … trascurabili
Dr. A. Bernasconi
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Caratteristiche meccaniche - Resistenza e rigidezza
• Piastra sollecitata perpendicolarmente al piano
- strati alternati nelle due direzioni
- effetto strutturale bidirezionale
y
x
x
σm
V M
τ
y
σm
V M
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
τ
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
- effetto strutturale bidirezionale - esempio
y
X-Lam
BSH
h
x
h
FRx
h
b
b
FRy
l
h
Dr. A. Bernasconi
l
FR
h
l
b
FRy = 44%
FRx = 64%
Convegno -
FR = 100%
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L'altro massiccio
- effetto strutturale bidirezionale - esempio
X-Lam
Pannello = griglia di travi nelle due direzioni
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
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L'altro massiccio
Comportamento strutturale - Resistenza e rigidezza
• Piastra quale soletta di un edificio
-
contributo strutturale di tutto l'elemento (effetto "superficie")
p
distribuzione dei carichi nelle due direzioni possibile
spessori limitati
resistenza e rigidezza elevata
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
-
distribuzione dei carichi nelle due direzioni possibile
p
spessori limitati
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
-
possibile
distribuzione dei carichi nelle due direzioni p
spessori limitati
• Sistema di solaio classico …
- travatura parallela
- elementi lineari indipendenti
… non può competere
Dr. A. Bernasconi
- una sola direzione portante
- un solo elemento "coinvolto"
Convegno -
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L'altro massiccio
• Lastra quale elemento di parete di un edificio
- contributo strutturale di tutto l'elemento (effetto "superficie")
- resistenza e rigidezza elevata
• Carichi verticali
F
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
• Parete con aperture
- parete con architravi
- lastra verticale massiccia
Sezione A-A:
- architrave "incorporata"
h
A
b
h
b
A
A
l
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
A
lb
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
- parete con architravi
Sezione A-A:
- architrave "incorporata"
h
A
b
h
b
A
A
l
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
A
lb
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
- parete con architravi incorporate
- lastra verticale
erticale massiccia
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
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L'altro massiccio
• Parete quale elemento strutturale
- parete quale trave - parete
L'elemento strutturale "parete":
• lastra = trave di grandi dimensioni
• resistenza e rigidezza ottimali
b
h
l
Dr. A. Bernasconi
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b
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L'altro massiccio
Casa d'Austria - Olimpiadi di Torino 2006
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
Comportamento strutturale
Soletta sospesa alla parete
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
Comportamento strutturale
Soletta sospesa alla parete
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
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L'altro massiccio
• Le aperture nelle solette di legno
- possibili
- spesso senza rinforzo locale
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
L'edificio di pannelli di legno massiccio a strati incrociati
Spessori:
- solai: > 140 mm
- pareti: > 90 mm
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
• Carichi orizzontali
- controventatura dell'edificio
τ
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
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L'altro massiccio
• Carichi orizzontali
- controventatura dell'edificio
Le pareti e le solette formano una struttura portante rigida
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
Le pareti e le solette formano una struttura portante rigida
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
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L'altro massiccio
La struttura di legno composta da elementi piani - da superfici
piastra verticale: flessione
lastra verticale: compressione / trazione / taglio
lastra orizzontale: taglio
piastra orizzontale: flessione bidirezionale
Elementi strutturali piani, massicci, di legno
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
La rivoluzione delle costruzioni di legno
La costruzione di
legno moderna
… fino a ieri
X-Lam: il materiale
legno moderno
Elementi strutturali piani, massicci, di legno
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
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L'altro massiccio
La costruzione di legno con i pannelli X-Lam
• I collegamenti fra i pannelli
- elementi essenziali
- tecnicamente semplici e molto efficaci
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
La costruzione con i pannelli X-Lam
• I collegamenti fra i pannelli
- elementi essenziali
- disponibili
- tecnicamente semplici ed efficaci
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
Le possibilità della costruzione di legno con i pannelli X-Lam
• Flessibilità nelle forme …
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
• Flessibilità nel progetto …
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
• Flessibilità nelle dimensioni
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
• Aspetti tecnici critici particolari e "critici": il terremoto …
a
• Favorevoli alla resistenza sismica sono …
-
le strutture di legno:
• peso ridotto
• caratteristiche meccaniche del legno
gli elementi piani in generale
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
• Aspetti tecnici critici particolari e "critici": il terremoto …
a
una soluzione quanto meno interessante e favorevole
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
Le possibilità della costruzione di legno
• Aspetti tecnici particolari e "critici": il fuoco e l'incendio
• Il punto debole della struttura è difficilmente la resistenza al fuoco del legno !!
• La sicurezza contro l'incendio dipende da altri fattori...
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
Le possibilità della costruzione di legno
• Aspetti tecnici particolari e "critici": il fuoco e l'incendio
Il legno brucia …
ad una velocità di ~ 0.7 mm/min
400 mm
200 mm
... dopo 30 min. ...
400 mm
200 mm
Dr. A. Bernasconi
379 mm
- sezione ridotta
- capacità strutturale ridotta,
ma mantenuta
148 mm
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L'altro massiccio
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L'altro massiccio
• Aspetti tecnici particolari e critici: il fuoco e l'incendio
t
tred
Il pannello massiccio …
- … offre una sola superficie di attacco al fuoco
- … presenta quindi un comportamento favorevole
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
• Aspetti tecnici particolari e critici: il fuoco e l'incendio
Il pannello massiccio …
- … offre una sola superficie di attacco al fuoco
- … presenta quindi un comportamento favorevole
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
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L'altro massiccio
• Produzione, fabbricazione e montaggio
- preassemblaggio completo di pareti e solai
- montaggio della struttura portante e finitura in cantiere
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
L'altro massiccio
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L'altro massiccio
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L'altro massiccio
Le possibilità … infinite
Abitazioni unifamiliari
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
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L'altro massiccio
• Villa in Italia
- struttura massiccia
- rigidezza elevata
- aspetto esterno ... decisamente tradizionale
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
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L'altro massiccio
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L'altro massiccio
Edificio abitativo
- 3 piani
- 12 appartamenti
- 1999
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
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L'altro massiccio
Quartiere di abitazione
- Vienna
- 2006
Dr. A. Bernasconi
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L'altro massiccio
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L'altro massiccio
Un materiale estremamente performante
• moderno
-
qualità
affidabilità
precisione
prestazioni tecniche
• nuove prospettive per il legno:
- progettuali
- tecniche
• l'evoluzione sta soltanto cominciando ...
Dr. A. Bernasconi
Convegno -
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