Edifici in legno: dai risultati della ricerca alla progettazione

Negli ultimi anni si è vista una rapida diffusione di edifici multipiano realizzati con struttura interamente in legno, i quali rappresentano una valida alternativa a soluzioni analoghe in cemento armato o muratura. I sistemi costruttivi realizzati sono principalmente quelli con elementi costruttivi prefabbricati a pannello, di tipo intelaiato leggero o di XLAM.

Si tratta di sistemi costruttivi  prefabbricati, prodotti in stabilimento e assemblati in opera mediante collegamenti meccanici che giocano un ruolo fondamentale nella risposta sismica. Proprio a causa di quest’alto numero di collegamenti strutturali la modellazione di tali edifici risulta piuttosto complessa. In particolare è difficile la corretta valutazione e modellazione degli elementi, tenendo in conto dei diversi contributi di rigidezza (deformabilità a taglio dei pannelli, deformabilità delle connessioni tra pannelli, rotazione rigida del pannello dovuta alla deformabilità degli hold down…).

Contributi di deformazione di una parete in legno: connessione pannello di rivestimento-telaio, rotazione rigida della parete, traslazione rigida della parete, deformazione a taglio del pannello
Quello della modellazione degli edifici in legno è quindi un tema di ricerca molto attuale. A seguito a diversi studi e prove sperimentali è stata dimostrata del resto la possibilità di costruire abitazioni multipiano in zona sismica, ottenendo ottimi risultati in termini di duttilità e capacità dissipativa della struttura a fronte di un evento sismico.
Frutto della ricerca condotta all’Università di Trento (gruppo di ricerca Prof. Maurizio Piazza – prof. Roberto Tomasi) è un modello analitico in grado di schematizzare il comportamento degli edifici in legno tenendo in considerazione della rigidezza di tutti i componenti in gioco ed in particolar modo delle connessioni. 
Modello a molle equivalenti: kh rigidezza dell’hold down in trazione, ka rigidezza degli angolari a taglio, ksp rigidezza interna della parete, relativa al sistema di connessione pannello di rivestimento-telaio e alla deformazione del rivestimento
Una prima proposta in tal senso è stata recentemente pubblicata nell’articolo Daniele CasagrandeSimone RossiTiziano SartoriRoberto Tomasi, "Proposal of an analytical procedure and a simplified numerical model for elastic response of single-storey timber shear-walls" in CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, v. 2015, (2015).
Si presenta di seguito una relazione di calcolo riguardante la progettazione mediante analisi dinamica lineare di un edificio a telaio leggero in legno, oggetto di test su tavola vibrante presso il laboratorio EUCENTRE di Pavia e successivamente presso il laboratorio LNEC di Lisbona (nell’ambito del progetto europeo SERIES). La relazione è stata generata con il software TimberTech Buildings sviluppato implementando i modelli numerici derivanti dalla ricerca condotta all’Università di Trento.
Edificio testato su tavola vibrante presso il laboratorio EUCENTRE di Pavia e modellazione dell’edificio con TimberTech Buildings