La tecnica delle costruzioni degli edifici X-Lam e la ricerca sul comportamento statico e sismico condotta soprattutto in Europa negli ultimi anni, consente ad oggi di stabilire delle regole di progettazione sia in campo statico che sismico.
Come spiegato in precedenza, un edificio X-Lam è sostanzialmente una struttura scatolare in cui le pareti e i solai sono formati da diaframmi costituiti da pannelli di legno massiccio collegati fra loro mediante collegamenti meccanici.
La concezione strutturale a scatola è quindi alla base della progettazione strutturale.
Nell’ipotesi di comportamento scatolare, quando l’edificio viene investito dall’azione sismica, questa viene trasferita dagli orizzontamenti, considerati rigidi nel loro piano, alle pareti di piano in funzione della loro rigidezza.
Le pareti saranno pertanto caricate da azioni orizzontali nel proprio piano e soggette, per effetto di queste ultime, ad azioni di scorrimento e sollevamento per le quali andranno verificati i corrispondenti elementi di collegamento.
La deformazione di un sistema parete realizzato con pannello di legno a strati incrociati fissato con unioni meccaniche è causata principalmente dalla deformazione delle unioni meccaniche che in genere può essere nell’ordine del centimetro, mentre la deformazione a taglio del pannello resta sotto il millimetro, quindi ai fini pratici si può schematizzare il pannello infinitamente rigido nel proprio piano collegato con unioni meccaniche deformabili.
Si può considerare la rigidezza di ciascuna parete proporzionale alla lunghezza della parete stessa se le connessioni, sia quelle verticali fra i singoli pannelli che compongono la parete che quelle fra pareti e solai, sono uniformemente distribuite lungo tutte le pareti a ciascun piano.
Le sollecitazioni sismiche agenti sui vari elementi strutturali possono essere calcolate per edifici rispondenti ai criteri di regolarità strutturale in pianta ed elevazione enunciati dalle Norme Tecniche per le Costruzioni, secondo un’analisi statica lineare considerando l’azione sismica agente nelle due direzioni principali ortogonali e assumendo il primo modo di vibrare dell’edificio come una distribuzione di spostamenti che aumentano in maniera lineare al crescere dell’altezza dell’edificio.
Allo scopo di garantire il comportamento scatolare dell’intero organismo strutturale è necessario che non intervengano prima cedimenti per perdita di geometria locale o globale, cioè la scatola strutturale non si apra ma resti connessa.
Perciò alcune connessioni fra i diversi elementi strutturali devono essere dotate di adeguate riserve di sovraresistenza in maniera tale da rimanere sempre in campo elastico evitando eccessive deformazioni, in modo da consentire, in accordo col criterio della gerarchia delle resistenze, agli elementi e alle connessioni a comportamento duttile di dissipare l’energia trasferita dal sisma. Queste sono:
▪ la connessione fra i pannelli del solaio in modo da assicurare la pressoché totale assenza di scorrimento relativo e garantire l’ipotesi di diaframma rigido;
▪ la connessione fra solaio e sottostante parete in modo che ad ogni piano ci sia un diaframma rigido al quale le pareti risultano rigidamente connesse e che quindi faccia da cintura al piano;
▪ la connessione verticale fra pareti che si intersecano fra loro, in particolare agli spigoli dell’edificio, in maniera che la stabilità delle pareti e dell’intera scatola strutturale risulti sempre garantita.
Gli elementi che invece sono devoluti alla dissipazione di energia attraverso un comportamento duttile e che pertanto vanno progettati, garantendo sufficienti riserve di resistenza, per le relative azioni di progetto sono:
▪ le connessioni verticali fra pannelli-parete;
▪ le connessioni a taglio alla base delle pareti (se opportunamente realizzati);
▪ le connessioni a sollevamento (hold-down) all’inizio ed alla fine di ciascuna parete ed in corrispondenza delle aperture.
In accordo con il criterio della gerarchia delle resistenze è necessario che questi elementi siano progettati per resistere alle azioni sismiche di competenza, senza effettuare sovradimensionamenti. È quindi importante che la resistenza alle azioni orizzontali sia maggiore ai piani bassi e diminuisca ai piani alti proporzionalmente alla variazione in altezza al taglio di piano. In altre parole bisogna progettare in modo che, in linea teorica, a tutti i piani le unioni meccaniche si plasticizzino contemporaneamente.
Questi aspetto è importante sia al fine di garantire il necessario livello di duttilità e di dissipazione all’intero organismo strutturale, sia al fine di evitare sovradimensionamento di queste connessioni rispetto a quelle devolute al mantenimento del comportamento scatolare e che per questo motivo devono garantire una maggiore resistenza.