1 – NTC 2018

Paragrafo 4.4 – Costruzioni in legno

All’interno del Capitolo 4 “Costruzioni civili e industriali”

E’ riferito alla progettazione per le combinazioni fondamentali agli Stati Limite. Definisce i requisiti generali e le metodologie di valutazione della sicurezza in termini di resistenza,stabilità, funzionalità, robustezza e curabilità di strutture portanti realizzate con legno strutturale (intendendo con questa terminologia il legno massiccio segato, squadrato o tondo) o con prodotti a base di legno (ossia legno lamellare incollato e pannelli a base di legno) assemblate con mezzi di unione meccanici o mediante incollaggio, in cui sia i materiali che i prodotti rispondano ai requisiti di qualificazione indicati nel successivo paragrafo 11.7.

Può essere utilizzato sia per la progettazione di strutture di nuova edificazione che per la valutazione della sicurezza di strutture esistenti, ovviamente purché si provveda per queste ultime ad una corretta valutazione delle caratteristiche del materiale con riferimento, in particolare, agli eventuali stati di degrado.

All’interno del capitolo sono definiti i valori dei coefficienti parziali di sicurezza sui materiali gM e i valori del coefficiente di modificazione delle resistenze kmod, ossia il coefficiente ≤ 1 che modifica il valore della resistenza di progetto in funzione dell’umidità del legno (definita in funzione della classe di servizio nella quale la struttura si trova ad operare) e della classe di durata del carico

Tabella3.1_Coefficienti di sicurezza parziali per le proprietà dei materiali (gM) applicabili in Italia secondo le Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M. 14/01/08).

Valori di kmod per legno e prodotti strutturali a base di legno

Riguardo ai valori di questi coefficienti che devono essere obbligatoriamente utilizzati dal progettista italiano (ossia non si possono utilizzare i valori di questi coefficienti definiti nelle CNR/DT 206 o nell’Eurocodice 5), occorre ricordare che sono sensibilmente diversi e sostanzialmente più cautelativi rispetto a quelli indicati dall’Eurocodice 5 – Progettazione delle strutture di legno – Parte 1-1: 2009 ed utilizzabili negli altri paesi europei.

Si riporta per confronto la tabella dei coefficienti parziali di sicurezza per i materiali presente nell’Eurocodice 5.

Tabella 3.3 Coefficienti di sicurezza parziale per le proprietà dei materiali secondo l'Eurocodice 5 (UNI EN 1995-1.1:2009).

Il motivo di questa maggiore “cautela” è spiegato nella Circolare esplicativa delle NTC n. 617 del 02/02/2009 dove al punto C.4.4.6 – Resistenza di calcolo viene precisato:

“ Per tenere conto della particolare situazione italiana, che vede per la prima volta una regolamentazione delle costruzioni di legno, il coefficiente parziale di sicurezza relativo al materiale gM ed il coefficiente di correzione kmod che tiene conto della durata del carico e dell’umidità del legno, assumono valori più cautelativi rispetto a quelli previsti da analoghe normative europee.

Fino all’emanazione dei provvedimenti che forniranno i valori dei coefficienti gM e kmod di cui alle Tabelle 4.4.III e 4.4.IV delle NTC, si raccomanda di utilizzare i valori riportati nei Cap. 4.4.6 e 4.4.7 delle NTC .”

Nel capitolo sono enunciati i principali metodi di analisi per le verifiche agli Stati Limite senza però definire alcuna formula di calcolo. Occorre pertanto necessariamente far riferimento ad altri documenti normativi (peraltro contemplati nei Riferimenti Tecnici citati nel Cap.12 delle stesse (NTC) ossia:

• L’Eurocodice 5 oppure
• Le istruzioni CNR DT/206

dovendo obbligatoriamente applicare i valori dei coefficienti di sicurezza definiti in questo capitolo.

Paragrafo 7.7 – Costruzioni in legno

Contenuto all’interno del Capitolo 7 “Progettazioni per azioni sismiche”, definisce le regole aggiuntive per la progettazione delle strutture di legno nei confronti delle azioni sismiche.

Aggiuntive in quanto il contenuto di questo sotto-capitolo integra le regole già contenute nel paragrafo 4.4 e nelle norme collegate, con alcune regole e criteri specifici per la progettazione nei confronti delle azioni sismiche.

Il capitolo riprende quasi interamente il contenuto del corrispondente Capitolo 8 dell’Eurocodice 8 (UNI EN 1998-1: Eurocodice 8 - "Progettazione delle strutture per la resistenza sismica - Regole generali, azione sismica e regole per gli edifici”), con alcune integrazioni specifiche riferite al caso italiano (ad es. alcune indicazioni riferite ai giunti di carpenteria).

L’azione sismica deve essere valutata secondo quanto specificato nel §3.2 delle stesse Norme Tecniche e deve essere garantito il rispetto degli stati limite ultimi e di esercizio secondo quanto definito nel §3.1.

I valori di resistenza degli elementi di legno fanno riferimento a carichi di tipo “istantaneo”, nelle condizioni di servizio assunte per la struttura. Ai coefficienti parziali di sicurezza sui materiali gM si attribuiscono i valori per le combinazioni fondamentali.

Le zone dissipative nelle strutture di legno dovranno essere localizzate nei giunti e nelle connessioni fra gli elementi strutturali mentre per le membrature di legno si dovrà assumere un comportamento elastico-lineare fino a rottura.

Pertanto, nel caso di strutture progettate sull’ipotesi di comportamento strutturale dissipativo (q > 1,5), allo scopo di garantire lo sviluppo del comportamento plastico nei giunti e di evitare rotture fragili negli elementi di legno, occorre far sì che la resistenza di questi ultimi sia adeguatamente maggiore della resistenza

dei giunti, facendo particolare attenzione che tale maggiore resistenza venga assicurata inoltre a elementi critici quali:

• ancoraggi e qualsiasi connessione a sub-elementi massicci (ad es. fondazioni in c.a., piani di muratura, etc.)
• connessioni tra diaframmi orizzontali ed elementi verticali resistenti alle azioni orizzontali .

In altre parole, si dovrà rispettare il criterio della gerarchia delle resistenze.

A tale proposito occorrerà osservare le seguenti prescrizioni:

• nelle zone considerate come dissipative possono essere utilizzati solamente materiali e mezzi di unione che garantiscano un adeguato comportamento oligociclico, ossia sostanzialmente unioni meccaniche o comunque unioni la cui reale capacità dissipativa venga dimostrata mediante procedure di prova stabilite in apposite norme (es. EN 12512 “Strutture di legno – Metodi di prova – Prove cicliche su giunti realizzati con connettori meccanici”);
• le unioni incollate devono invece essere considerate in generale come non dissipative;
• è ammesso utilizzare nodi di carpenteria quando questi possono garantire una sufficiente dissipazione energetica, senza presentare rischi di rottura fragile per taglio o per trazione ortogonale alla fibratura, e con la presenza di dispositivi atti ad evitarne la sconnessione. In ogni caso la decisione di utilizzarle deve essere supportata da risultanze sperimentali.

In questo paragrafo sono definite le tipologie strutturali ammesse in zona sismica ed i corrispondenti valori del fattore di struttura q, ossia del f attore da utilizzare nella progettazione per ridurre le forze ottenute da un’analisi lineare tenendo conto della risposta non lineare della struttura in funzione del materiale, del sistema strutturale e del procedimento di progettazione adottato dividendo, come per gli altri materiali, le tipologie strutturali ammesse in due classi di duttilità, le strutture aventi una bassa capacità di dissipazione energetica (Classe B e valori di q compresi fra 2 e 2,5) e le strutture aventi una alta capacità di dissipazione energetica (Classe A e valori di q compresi fra 3 e 5).

Le Norme Tecniche ammettono anche la progettazione delle strutture nell’ipotesi di comportamento scarsamente dissipativo, per le quali il fattore di struttura q assumerà il valore 1,5.

Nello stesso paragrafo sono definite le regole specifiche di duttilità specifiche relative ai collegamenti (ad es. nelle unioni del tipo legno-legno o legno-acciaio, realizzate con perni e con chiodi, lo spessore minimo delle membrature connesse deve essere pari a 10d e il diametro del perno d non deve essere maggiore di 12mm ) e ai diaframmi verticali e orizzontali realizzati con intelaiature di legno e rivestimento strutturale con pannelli a base di legno chiodati.

Tabella 3.4 Tipologie strutturali e fattori di struttura massima q per le classi di duttilità.

Se le regole di duttilità specifiche non vengono rispettate, occorrerà utilizzare i valori ridotti del fattore di struttura per alcuni sistemi costruttivi come definito nella successiva Tabella 3.5.

Riferendosi nello specifico alla progettazione di edifici a struttura di legno e facendo riferimento ai quattro sistemi costruttivi attualmente più diffusi al mondo ossia il sistema Platform Frame (in Italia noto come sistema a telaio), il sistema a pannelli portanti a strati incrociati o XLam, il sistema a blocchi massicci di legno o a tronchi (Blockhaus o Log House) e il sistema a travi e pilastri (Post&Beam) si rileva quanto segue:

• Sistema Platform Frame. È contemplato tra le tipologie ammesse ( Pannelli di parete chiodati con diaframmi chiodati, collegati mediante chiodi e bulloni ), è indicato il valore del fattore di struttura q da adottare nella progettazione (5, il più alto per i sistemi costruttivi in legno), sono presenti le regole di duttilità specifiche per giunti e orizzontamenti e le indicazioni costruttive.
• Sistema XLam. È presente nella descrizione dei sistemi costruttivi ammessi ( Pannelli di parete incollati con diaframmi incollati, collegati mediante chiodi e bulloni )1 è indicato il valore del fattore di struttura q (2, il più basso per i sistemi costruttivi in legno).
• Sistema a blocchi o tronchi massicci di legno. Non è contemplato fra le tipologie costruttive descritte, non è indicato il valore del fattore di struttura e ovviamente mancano le regole specifiche di progettazione, i criteri di gerarchia delle resistenze e le indicazioni costruttive. È tuttavia opinione degli Autori che possa essere ugualmente utilizzato in zona sismica, assumendo un valore del fattore di struttura q=2.
• Sistema a travi e pilastri e controventi. Non è esplicitamente descritto fra le tipologie costruttive, ma comunque il fattore di struttura q dovrà essere definito in base alla tipologia di controvento utilizzata e al relativo materiale. Nel caso di controventi in legno, è opportuno in fase di calcolo assimilare i giunti tra travi pilastri e controventi a cerniere e pertanto cautelativamente considerare il sistema come scarsamente dissipativo con un fattore di struttura q=1,5.

Paragrafo 11.7 – Materiali e prodotti a base di legno

Contenuto all’interno del Capitolo 11 “Materiali e prodotti per uso strutturale”, fornisce tutte le informazioni

necessarie affinché i materiali e i prodotti strutturali a base di legno, come avviene per tutti gli altri materiali da costruzione contemplati all’interno delle stesse NTC, possano essere:

• prescritti dal Progettista, secondo le esigenze del progetto e in base a caratteristiche meccaniche e fisiche definite all’interno di specifiche norme di prodotto;
• accettati dal Direttore dei Lavori mediante acquisizione della documentazione di qualificazione conforme alle caratteristiche definite in fase progettuale, nonché mediante eventuali prove sperimentali di accettazione;
• identificati univocamente a cura del fornitore, secondo le procedure applicabili;
• qualificati sotto la responsabilità del fornitore, secondo le procedure applicabili.

Lo scopo del paragrafo e delle indicazioni in esso contenute è quello di fornire le informazioni necessarie affinché la produzione, fornitura e utilizzazione dei prodotti a base di legno per uso strutturale possano avvenire in applicazione di un sistema di assicurazione della qualità e di rintracciabilità che consenta di poter individuare ogni passaggio intermedio dal momento della classificazione e/o marchiatura dei singoli componenti fino al momento della messa in opera.

Allo stato attuale i materiali e i prodotti strutturali a base di legno si possono trovare in una delle tre seguenti condizioni:

• materiali e prodotti strutturali per i quali esiste una norma europea armonizzata che ne definisca le caratteristiche specifiche e le procedure di qualificazione e per la quale sia terminato il periodo di coesistenza nel quale l’applicazione della norma armonizzata non è obbligatoria, per i quali è quindi necessaria la marcatura CE come previsto dalla Direttiva sui Prodotti da Costruzione 89/106/CEE (in via di sostituzione con la pubblicazione del Regolamento UE n. 305/2011 del parlamento europeo e del consiglio del 9 marzo 2011), definita anche con l’acronimo CPD. Ad esempio questo è il caso dei pannelli a base di legno quali OSB e compensato, coperti dalla norma armonizzata EN 13986, per i quali la marcatura CE è obbligatoria dal 2004;
• materiali e prodotti strutturali per i quali esiste una norma europea armonizzata che ne definisca le caratteristiche specifiche e le procedure di qualificazione e per la quale sia ancora in vigore il periodo di coesistenza, oppure per i quali non esista una norma armonizzata ma sia possibile la qualificazione secondo quanto previsto dalle NTC. In questo caso è possibile la marcatura CE secondo la pertinente norma armonizzata oppure, in alternativa, è possibile una procedura di qualificazione nazionale come riportato nel §11.7.10 delle NTC. Ad esempio, in questo secondo caso ricade il legno massiccio squadrato, coperto dalla norma armonizzata EN 14081, per il quale la marcatura CE diventerà obbligatoria dal Gennaio 2012 e il legno lamellare incollato coperto dalla norma armonizzata EN 14080, per il quale la marcatura CE diventerà obbligatoria dal Dicembre 2011;
• materiali e prodotti strutturali innovativi o comunque non citati all’interno del capitolo 11 non ancora coperti da norma armonizzata. In questi casi il produttore può pervenire alla marcatura CE sulla base di specifici Benestare Tecnici Europei (ETA) rilasciati sulla base di una Linea Guida di Benestare Tecnico Europeo (ETAG) se esistente o di un CUAP, oppure in alternativa dovrà ottenere un Certificato di Idoneità Tecnica all’Impiego rilasciato dal Servizio Tecnico Centrale sulla base di Linee Guida approvate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici. Ad esempio questo è il caso dei pannelli di legno massiccio a strati incrociati XLam per i quali i principali produttori europei sono pervenuti alla marcatura CE sulla base di un ETA o per i quali in alternativa è altresì possibile l’ottenimento del Certificato di Idoneità Tecnica all’Impiego, valido però solo in Italia.

Ogni fornitore di legno strutturale deve essere qualificato dal Servizio Tecnico Centrale con una delle seguenti modalità:

• come “Produttore”, ossia stabilimento di prima lavorazione di elementi base di legno strutturale non ancora lavorati a formare elementi strutturali pronti per la messa in opera;
• come “Centro di lavorazione” se trasforma i prodotti (anche già marcati CE) in elementi strutturali mediante lavorazioni (tagli, intagli, forature, applicazione di ferramenta, etc.).

I primi devono essere in possesso di un Attestato di Qualificazione, recante il riferimento al prodotto, alla ditta, allo stabilimento e al marchio, che deve essere depositato presso il Servizio Tecnico Centrale e che deve essere impresso in modo permanente su ogni elemento prodotto e i secondi di un Attestato di denuncia di inizio attività, recante ancora il riferimento al prodotto, alla ditta, allo stabilimento e al marchio (che anche in questo caso deve essere depositato presso il Servizio Tecnico Centrale e impresso su ogni elemento lavorato) rilasciate dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.

Qualora lo stesso stabilimento effettui sia la produzione di elementi base che le lavorazioni per la messa in opera dovrà possedere entrambi gli Attestati.

Per ottenere la qualificazione dal Servizio Tecnico Centrale i fornitori devono avere obbligatoriamente nell’organico aziendale la figura del Direttore Tecnico della Produzione qualificato mediante un corso riconosciuto dal Ministero.

2 – EUROCODICE 5 e le Istruzioni CNR/DT 206

I due documenti sono sostanzialmente analoghi (tanto da poter ritenere le istruzioni CNR DT/206 una sorta di Appendice Nazionale dell’Eurocodice 5) e definiscono le regole di progettazione, calcolo ed esecuzione delle strutture di legno, relativamente ai requisiti di resistenza meccanica, funzionalità, durabilità e resistenza al fuoco e si basano sul metodo semiprobabilistico agli stati limite. Non vengono considerati altri requisiti quali ad es. l’isolamento termico o acustico o la sostenibilità.

Il loro utilizzo è legato alle indicazioni presenti in altri documenti normativi e precisamente:

• Per i coefficienti parziali di sicurezza sui materiali e per i coefficienti di modificazione delle resistenze kmod e di deformabilità kdef, occorre far riferimento ai valori dichiarati all’interno del § 4.4 delle NTC 2018 (si veda quanto scritto in precedenza in questo stesso Capitolo) e non ai valori degli stessi coefficienti indicati all’interno dell’Eurocodice 5 e delle CNR DT/206 (validi invece per la progettazione negli altri Paesi Europei);
• Per i carichi e sovraccarichi bisogna fare riferimento ai Capitoli 2 e 3 delle NTC2018 (o all'Eurocodice 0 (EN 1990) "Basi di calcolo per la progettazione" e alle varie parti dell'Eurocodice 1 (EN 1991) "Azioni sulle strutture" negli altri Paesi Europei).
• Per le costruzioni in zona sismica le indicazioni integrative relative alle costruzioni di legno sono contenute nel § 7.7 delle NTC 2018 (si veda quanto scritto in precedenza. Negli altri Paesi Europei occorre invece far riferimento all’Eurocodice 8 (UNI EN 1998 – 1 – Capitolo 8 “Regole specifiche per gli edifici a struttura di legno”)
• Per le caratteristiche fisiche (massa volumica) e meccaniche (proprietà di resistenza e di rigidezza) del legno si deve far riferimento ai valori caratteristici che risultano essere normalmente armonizzati con le classi di resistenza espressi dalla UNI EN 338. Per il legno lamellare (fino alla pubblicazione della revisione della attuale UNI EN 14080: 2005) i relativi profili resistenti e le modalità con cui definirli, sono indicati all'interno della UNI EN 1194.
• Per gli altri materiali a base di legno (pannelli di particelle e di fibre, compensato, OSB, LVL), per i mezzi di collegamento o componenti strutturali e i relativi metodi di prova (adesivi, elementi meccanici di collegamento, pareti a telaio e pannello leggero di rivestimento) si trova riferimento nella parte introduttiva alle specifiche norme EN di prodotto.

All’interno di entrambe le norme vengono affrontati i seguenti argomenti specifici relativi alla progettazione:

• Criteri generali e basi di calcolo
• Proprietà dei materiali
• Durabilità
• Basi di analisi strutturale
• Stati limite ultimi
• Stati limite di servizio

· Collegamenti con elementi meccanici di collegamento

• Componenti e assemblaggi
• Particolari strutturali e controllo

Le istruzioni CNR DT206 contengono alcuni argomenti specifici non trattati all’interno dell’Eurocodice 5 e caratteristici del patrimonio edilizio e architettonico del nostro Paese come il calcolo dei solai misti legno-cls, dei collegamenti con barre incollate e dei giunti di carpenteria. Su questi argomenti nel nostro paese è stata

fatta molta esperienza sia a livello di progettazione che di ricerca sperimentale, a causa della presenza diffusa di coperture e solai lignei in edifici di muratura quali chiese ed edifici monumentali per i quali sovente è necessario provvedere alla progettazione ed esecuzione di interventi di consolidamento.

3 – DPR 380/01

IL DPR 380 del 2001 è la Legge Quadro nel settore dell’Edilizia e contiene i principi fondamentali e generali e le disposizioni per la disciplina dell'attività' edilizia.

Il Decreto è un compendio delle indicazioni contenute nelle normative previdenti (e peraltro citate come riferimento in ogni articolo) in relazione a vari aspetti che regolano il settore delle costruzioni (tipologie di interventi edilizi possibili, titoli abilitativi, agibilità degli edifici e vigilanza e responsabilità sull’attività urbanisticoedilizia).

All’Art 52 – Tipo di strutture e norme tecniche, al comma 1, viene detto: “ In tutti i comuni della Repubblica le costruzioni sia pubbliche sia private debbono essere realizzate in osservanza delle norme tecniche riguardanti i vari elementi costruttivi fissate con decreti del Ministro per le infrastrutture e i trasporti, sentito

il Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici che si avvale anche della collaborazione del Consiglio Nazionale delle Ricerche. Qualora le norme tecniche riguardino costruzioni in zone sismiche esse sono adottate di concerto con il Ministro per l'interno. Dette norme definiscono:

a. i criteri generali tecnico-costruttivi per la progettazione, esecuzione e collaudo

degli edifici in muratura e per il loro consolidamento;

b. i carichi e sovraccarichi e loro combinazioni, anche in funzione del tipo e delle

modalità costruttive e della destinazione dell'opera, nonché i criteri generali per

la verifica di sicurezza delle costruzioni;

c. le indagini sui terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle scarpate,

i criteri generali e le precisazioni tecniche per la progettazione, esecuzione e

collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione; i criteri

generali e le precisazioni tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo

di opere speciali, quali ponti, dighe, serbatoi, tubazioni, torri, costruzioni

prefabbricate in genere, acquedotti, fognature;

d. la protezione delle costruzioni dagli incendi. ”

L’articolo in sostanza prescrive l’obbligo di effettuare la progettazione secondo le indicazioni contenute nelle Norme Tecniche per le Costruzioni che sono poi state effettivamente emanate nel 2005, aggiornate nel 2018 e entrate definitivamente in vigore nel Luglio del 2009.

Al comma 2 dello stesso articolo viene specificato:

“ Qualora vengano usati sistemi costruttivi diversi da quelli in muratura o con ossatura portante in cemento armato normale e precompresso, acciaio o sistemi combinati dei predetti materiali, per edifici con quattro o più piani entro e fuori terra, l'idoneità di tali sistemi deve essere comprovata da una dichiarazione rilasciata dal presidente del Consiglio superiore dei lavori pubblici su conforme parere dello stesso Consiglio ”.

Quindi attualmente per realizzare un edificio a struttura di legno di più di tre piani (entro e fuori terra) occorre chiedere il parere al Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici sull’idoneità del progetto.

Tuttavia l’interpretazione corrente da parte del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici è che comunque il DPR 380 costituisca un atto sovraordinato rispetto alle Norme Tecniche e che pertanto debba ritenersi valido quanto previsto dall’art. 52.