Pubblicato il 17 marzo 2014

Legno: resistenza al fuoco e valutazione sismica

La verifica di resistenza al fuoco delle strutture in legno viene eseguita con riferimento agli Eurocodici, in particolare le norme UNI EN 1991-1-2 “Azioni generali – Azioni sulle strutture esposte al fuoco” e UNI EN 1995-1-2 “Progettazione delle strutture di legno – Progettazione strutturale contro l’incendio”.
Come è noto, il legno è un materiale combustibile, ma è ormai riconosciuto che esso presenta un buon comportamento al fuoco. Se soggetto ad incendio, infatti, un elemento strutturale di legno brucia lentamente e la carbonizzazione procede dall’esterno verso l’interno della sezione (lo strato carbonizzato riduce, tra l’altro, l’innalzamento della temperatura negli strati più profondi della sezione). Il legno non ancora carbonizzato rimane efficiente dal punto di vista meccanico anche se la sua temperatura aumenta (le ridotte dilatazioni termiche inoltre impediscono il collasso della struttura per deformazione), mentre la rottura meccanica dell’elemento avviene quando la parte della sezione non ancora carbonizzata è talmente ridotta da non riuscire più ad assolvere alla sua funzione portante. Pertanto la perdita di efficienza di una struttura di legno avviene per riduzione della sezione e non per decadimento delle caratteristiche meccaniche.
Particolare attenzione deve tuttavia essere posta alla protezione delle connessioni e dei collegamenti che sono normalmente realizzati tramite elementi metallici quali chiodi, viti da legno, bulloni e perni, caviglie e piastre in acciaio. 
Pertanto progettare una struttura in legno lamellare ai fini della sicurezza al fuoco significa determinare la velocità di carbonizzazione a cui corrisponde una sezione ridotta che deve soddisfare la resistenza al fuoco imposta dalla destinazione d’uso della struttura.
Il legno non è quindi svantaggiato rispetto ad altri materiali da costruzione, tradizionalmente utilizzati in Italia, verso i quali normalmente non c’è alcun pregiudizio rispetto alla loro resistenza nei confronti dell’incendio (non essendo materiali combustibili). 

Comportamento sismico
La progettazione antisismica, come suggerito dall’Eurocodice 8 e dalle Norme Tecniche per le Costruzioni, prevede che le strutture debbano essere concepite secondo il “Criterio della gerarchia delle resistenze”, ossia occorre prevedere che gli elementi strutturali a comportamento plastico raggiungano lo stato post-elastico quando gli elementi a comportamento fragile siano ancora in fase elastica e ben lontani dal raggiungimento della rottura. Questo significa che nelle strutture in acciaio, ad esempio, i giunti saldati vengono progettati per essere molto più resistenti delle aste (avendo le saldature un comportamento fragile). La funzione dissipativa, essendo insita nelle caratteristiche del materiale, verrà svolta dalle parti di struttura non interessate dalle saldature.
Le strutture in legno lamellare sono molto duttili, cioè hanno la capacità di subire grandi deformazioni senza rompersi e sono perciò in grado di assorbire molta energia. Questa proprietà rende il materiale estremamente adatto, anche per la sua limitata massa volumica, all’impiego nelle costruzioni in zona sismica. Il legno lamellare è un materiale vantaggioso per la costruzione in zona sismica in virtù della massa volumica ridotta rispetto alla capacità portante, con rapporti massa/resistenza simili a quelli delle strutture di acciaio piuttosto che a quelle in calcestruzzo. 
Ciò significa che le sollecitazioni agenti su una costruzione lignea in caso di sisma, essendo proporzionali alla massa della costruzione stessa, risultano molto più basse. Le strutture in legno lamellare inoltre risultano generalmente più flessibili di strutture analoghe, realizzate ad esempio in calcestruzzo armato o in muratura: questo si rivela un ulteriore vantaggio, in quanto una struttura flessibile è meno “sensibile” alle sollecitazioni di origine dinamica derivanti da una eccitazione sismica.
Un edificio in legno lamellare non è mai un corpo monolitico, ma è formato da diversi elementi (travi, pareti, solai), uniti tra di loro attraverso connessioni meccaniche. Tali collegamenti, se ben progettati ed eseguiti, possono dare un contributo estremamente favorevole al comportamento globale dell’edificio, grazie alle deformazioni plastiche degli elementi metallici ed all’attrito tra le superfici di contatto, consentendo di dissipare notevoli quantità dell’energia sviluppata durante un evento sismico.
Da quanto sopra esposto, è evidente che, in caso di eventi sismici anche di elevata intensità, un edificio in legno è tra i più adatti a resistere alle azioni sismiche e ad essere in seguito facilmente e rapidamente riparato. 

da Modulo 387
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