Le pareti in legno lamellare incrociato (CLT) sono pannelli in legno ingegnerizzato composti da più strati di tavole di legno disposti trasversalmente e incollati tra loro. Le pareti in CLT presentano un'elevata capacità di carico verticale rispetto alle strutture in legno convenzionali, consentendo la costruzione di edifici in legno alti che altrimenti non sarebbero realizzabili.
Inquadramento delle pareti in CLT:
Per intelaiatura si intende il sistema strutturale che sostiene i pannelli in CLT, garantendo stabilità e capacità portante. Questo sistema è composto da vari componenti progettati per funzionare insieme, mantenendo l'integrità strutturale della parete. La scelta di un sistema di intelaiatura appropriato dipende da fattori quali l'altezza dell'edificio, le preferenze architettoniche, le norme edilizie locali e i requisiti di ingegneria strutturale.
Le cornici possono essere classificate nei seguenti tipi:
Tipo di piattaforma:
Riferimento: Manuale CLT-Canada:2019
In questo sistema, la piattaforma del pavimento di ogni piano funge da base per il montaggio delle pareti in CLT del piano successivo. Di conseguenza, l'altezza delle pareti in CLT corrisponde all'altezza del piano. A ogni livello, le pareti in CLT trasferiscono i carichi di gravità dal piano superiore ai pannelli di pavimento in CLT sottostanti. Poiché i carichi di gravità si accumulano verso il basso della struttura, l'altezza complessiva dell'edificio è spesso vincolata dalla resistenza alla compressione perpendicolare alla fibratura dei pannelli di solaio in CLT al livello più basso. Tuttavia, questo metodo costruttivo incorpora tipicamente un gran numero di pareti, che possono anche contribuire alla resistenza ai carichi sismici, fornendo un alto grado di ridondanza.
Figura 1: Parete in CLT con intelaiatura a piattaforma
Tipo di palloncino:
Riferimento: Manuale CLT-Canada:2019
Nelle strutture in CLT a palloncino, le pareti in CLT si estendono in modo continuo per tutta l'altezza dell'edificio, con pannelli di solaio fissati (o sospesi) a ogni piano. In questa configurazione, il sistema di resistenza ai carichi laterali (LLRS) consiste tipicamente in un numero inferiore di pareti all'interno della pianta.
Figura 2: Parete in CLT con intelaiatura a palloncino
Eccentricità delle pareti in CLT
Il carico assiale perfettamente centrato nelle pareti è raro, in quanto un momento deriva tipicamente dall'eccentricità dei carichi assiali applicati, dal carico fuori piano o da entrambi. Questo momento porta a una deflessione fuori piano, ∆. Di conseguenza, il carico assiale applicato agisce su questa forma deflessa, generando un momento aggiuntivo dovuto all'effetto P∆. Le fonti di flessione fuori piano possono includere carichi assiali applicati in modo eccentrico (a causa di perdite di sezione dovute a incendi, stratificazione non simmetrica o altri fattori) e forze del vento fuori piano.
Gestione delle eccentricità delle pareti in CLT con CLT Toolbox
Il CLT Toolbox Wall Calculator è uno strumento sofisticato con un'ampia gamma di funzionalità. Una delle sue funzioni principali è la determinazione delle eccentricità di una parete in CLT utilizzando quattro metodi: il metodo CSA 086:19, il metodo USA CLT Handbook, l'inserimento manuale e il metodo Eurocode 23 rivisto. Ogni approccio inizia con il calcolo dell'eccentricità di primo ordine, seguito dal calcolo dell'eccentricità di secondo ordine, che viene eseguito secondo i quattro metodi. Lo strumento calcola infine l'eccentricità totale, che viene utilizzata nell'analisi della parete.
Eccentricità del primo ordine
Nell'analisi delle pareti, è fondamentale considerare varie fonti di eccentricità del primo ordine, tra cui l'eccentricità dei carichi assiali applicati dall'alto (ep), l'eccentricità dovuta ai carichi assiali del pallone (eb), l'eccentricità causata dagli spostamenti dell'asse neutro, dai carichi fuori piano e dalle imperfezioni geometriche iniziali della parete.
Figura 3: Distribuzione del carico su una parete in CLT
1. Spostamento dell'asse neutro, eo
In condizioni ambientali, dove gli elementi in CLT hanno tipicamente una stratificazione simmetrica (bilanciata), l'asse neutro rimane al centro geometrico. Tuttavia, se la stratificazione è asimmetrica, l'asse neutro si allontana dal centro geometrico. Nel caso di un incendio, la carbonizzazione riduce progressivamente la sezione trasversale, creando una stratificazione asimmetrica (sbilanciata). Di conseguenza, l'asse neutro si sposta verso il lato opposto all'esposizione al fuoco.
Dove:
tp = spessore della parete
yc= Posizione dell'asse neutro
Figura 4: Elemento di parete in CLT sottoposto a flessione e compressione assiale combinate
La distanza dal carico assiale all'asse neutro (che governa l'eccentricità) può essere trovata come segue:
Dove:
eo= spostamento dell'asse neutro
ep= Eccentricità del caricoeffettivo rispetto al carico assiale precedente
La distanza tra il carico assiale della trave a palloncino e l'asse neutro (che governa l'eccentricità) può essere trovata come segue:
Dove:
eo= Spostamento dell'asse neutro
eb= Eccentricità del caricoeffettivo dal carico assiale del palloncino
2. deflessione da carico del vento fuori piano
La deflessione (Δ) di un pannello di solaio in CLT di lunghezza l, sottoposto a un carico w uniformemente distribuito, può essere determinata con diversi metodi analitici.
Se il metodo analitico è quello dell'analogia di taglio:
Se il metodo analitico è Gamma o Gamma esteso:
Se il metodo analitico è Timoshenko:
Dove EI è la rigidità flessionale basata sul metodo specifico.
3.Imperfezioni geometriche iniziali della parete
Le imperfezioni iniziali sono considerazioni cruciali nella progettazione delle pareti. Nell'analisi strutturale, le imperfezioni si riferiscono a deviazioni e incongruenze derivanti da fattori quali le tolleranze di fabbricazione, la variabilità dei materiali e le imprecisioni costruttive. Queste imperfezioni fanno sì che le strutture reali si discostino da una condizione "ideale" o teoricamente perfetta, influenzando potenzialmente le loro prestazioni sotto i carichi applicati.
Secondo la norma CSA 086;19
Manuale CLT-Canada:2019, Sezione 3.10.4
le imperfezioni iniziali della parete a metà altezza del pannello, di solito considerate come L/500 + h/6, dove L è l'altezza del pannello e h è la profondità iniziale del pannello, in mm.
Secondo il Manuale CLT USA
Il calcolatore per pareti in CLT CLT Toolbox consente agli utenti di inserire manualmente le imperfezioni iniziali della parete, poiché il manuale non fornisce una formula per il calcolo.
Secondo l'Eurocodice 23 rivisto
Riferimento: prEN 1995-1-1:2023, sezione 7.3.1
L'imperfezione equivalente dell'arco (e) deve essere considerata almeno come segue:
Dove l è l'altezza della parete.
Eccentricità del secondo ordine
Gli effetti di secondo ordine, detti anche effetti P-delta, si verificano quando una forza assiale eccentrica (come il peso proprio o un carico applicato), in combinazione con i carichi assiali e orizzontali, genera un momento flettente e uno spostamento aggiuntivo. In un assemblaggio di pareti in CLT, questi effetti (effetti P-Δ) possono svilupparsi anche a causa della carbonizzazione della superficie esposta al fuoco, che riduce la sezione trasversale e influisce sulla stabilità strutturale della parete.
Secondo la norma CSA 086;19
Manuale CLT-Canada:2019, sezione 3.10.4
La seguente formula calcola l'eccentricità del secondo ordine:
A) per l'intelaiatura dei palloni
Dove:
Δf = Flessione dovuta al carico fuori piano (flessione), in mm
e1 = Eccentricità di governo del carico assiale, in mm
e2 = Eccentricità di governo del carico assiale dalla trave a palloncino, in mm
Δ₀ = Imperfezioni iniziali della parete a metà altezza del pannello, tipicamente considerate come L/500 + h/6, dove:
L = altezza del pannello, in mm
h = profondità iniziale del pannello, in mm
B) per l'intelaiatura della piattaforma
Secondo il Manuale CLT USA
Manuale CLT-USA:2013, Capitolo 8, Sezione 4.1.9
La formula seguente calcola l'eccentricità del secondo ordine:
A) per l'intelaiatura dei palloni
Dove:
e1 = Eccentricità di governo del carico assiale, in mm
e2 = Eccentricità di governo del carico assiale dalla trave a palloncino, in mm
Δ₀ = imperfezioni iniziali della parete, ricavate dall'input dell'utente.
Eccentricità totale:
Dove:
e1 = Eccentricità di governo del carico assiale, in mm
e2 = Eccentricità di governo del carico assiale dalla trave a palloncino, in mm
Δ₀ = imperfezioni iniziali della parete, ricavate dall'input dell'utente
Δw= Deformazione dovuta al carico fuori piano (flessione), in mm
B) per l'intelaiatura della piattaforma
Eccentricità totale:
Secondo l'Eurocodice 23 rivisto
Riferimento: prEN 1995-1-1:2023, sezione 7.4.2
Per un'asta soggetta a un'imperfezione d'arco equivalente ez o ey con una forza di compressione di progetto costante 𝑁Ed e un momento flettente uniassiale di progetto applicato intorno all'asse y o all'asse z, il momento non lineare di progetto 
intorno al rispettivo asse può essere determinato come segue:
Con:
Dove:
αc, y/zè il fattore di amplificazione per le forze normali critiche;
δy/zè il coefficiente di Dischinger che tiene conto della rispettiva distribuzione diMy, Ed o Mz,Ed;
Ny/z, è la forza critica per l'instabilità flessionale attorno al rispettivo asse.
E0, d è il modulo di elasticità di progetto parallelo alla fibratura;
I y/z è il secondo momento d'inerzia attorno all'asse y o z, rispettivamente;
ly/z, ef è la lunghezza effettiva compressa.
Inoltre, nel calcolatore CLTOLBOX Wall, i calcoli dei momenti vengono eseguiti separatamente per ciascun metodo, considerando la rispettiva eccentricità.
Figura 5: Considerazioni sull'eccentricità per una parete in CLT a piattaforma
Figura 6: Considerazioni sull'eccentricità per una parete in CLT a palloncino
