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CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN ARCHITETTURA (5UE)CORSO INTEGRATO DI PROGETTAZIONE DEI SISTEMI COSTRUTTIVIPROF. ARCH. MATTIA LEONE
07.12.2011
SISTEMI COSTRUTTIVI IN LEGNO
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Materiale legno
Caratteristiche e proprietà
Densità: 500-700 kg/m3
Modulo elastico (E): 10000-12000 MPa
Conduttività termica (!): 0,11-0,18 W/mK
Stabilità dimensionale - Variabile
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Materiale legno – impatti ambientali
Consumi di energia primaria• 1 kg di acciaio = 14 kW
•
1 kg di cemento = 3 kW• 1 kg di legno = 0,6 kW
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Materiale legno
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Prestazioni di prodotti e sistemi
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Prestazioni di prodotti e sistemi
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Prestazioni di prodotti e sistemi
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Prestazioni di prodotti e sistemi
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Possibili lavorazioni
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Tipologie di prodotti in legno
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Tipologie di prodotti in legno
Elementi strutturali in legno lamellare
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Tipologie di prodotti in legno
SIP – Structural Insulated Panels
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Tipologie di prodotti in legno
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Tipologie di prodotti in legno
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Durabilità e fattori di degrado del legno
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Durabilità e fattori di degrado del legno
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Zone a rischio
• Attacco a terra
• Passaggio acqua-aria
• Zone soggetta a spruzzi d'acqua
• Fughe di costruzione aperte
• Fessure all'aperto
• Elementi costruttivi poco ventilati
• Punti di collegamento e di contatto
dì elementi costruttivi
• Montante inferiore di finestre
• Estremità di travi murate nel caso
di pareti senza sufficienti
protezioni contro l'acqua e
l'umidità
• Unioni in metallo/legno
• Pilastri annegati nel calcestruzzo
Obiettivi/principi protettivi
• Evitare l'aumento dell'umidità
• Ritardare l'assorbimentodell'umidità
• Ventilare per consentire
l'emissione dell'umidità
• Ridurre le variazioni di volume
dovute a rigonfiamenti e ritiri
• Adozione di misure protettive
contro l'infestazione di funghì eparassiti del legno
• Diminuire le tensioni dovute a
rigonfiamenti e ritiri mediantescanalature di sicurezza
• Evitare superfici frontali orizzontalia rischio d'acqua (ad esempio
disponendo a scarpa oppure
rivestendo le superfici orizzontali)
Riduzione dei fattori di degrado
Accorgimenti in cantiere
• Stoccare il legno su basi di
appoggio e sotto una
pensilina
• Effettuare una copertura
veloce della costruzione
oppure apporre una pensilina
provvisoria
• Evitare un elevatoassorbimento dell'umidità
proveniente da calcestruzzo,muratura, intonaco (idoneaeliminazione dell'umidità,
rispetto dei tempi di attesa
prima di impiegare il legno)
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Principi costruttivi
• Evitare il contatto con le precipitazioni atmosferiche prevedendo tetti sporgenti
• Deviare rapidamente le precipitazioni mediante idonei profili, protezioni, gocciolatoi, ecc
• Impedire che l'acqua penetri nei giunti di costruzione attraverso la copertura
• Evitare o rivestire gli angoli, le scanalature e i giunti in cui l'acqua va a depositarsi (sacche d'acqua e di
neve)
• Evitare che l'umidità penetri nel legno con spruzzi d'acqua (distanza dal terreno > 30 cm, previsione di
rivestimenti, realizzazione di spazi porticati, ecc.)
• Proteggere dallumidità di risalita proveniente dal terreno o dal manufatto, impermeabilizzare la platea di
fondazione dalla parete esterna applicando strati isolanti
• Evitare la formazione di condensa nella sezione trasversale dell'elemento costruttivo scegliendo una struttura
non soggetta a condensa, idonea sequenza degli strati nella sezione trasversale dell'elemento costruttivo
• Allontanare dalle parti in legno la condensa formatasi prevedendo spazi cavi sufficientemente ampi (ad
esempio controsoffittatura o microventilazione sottotetto)
• Evitare la formazione di condensa sulla superficie ai lati del locale mediante una sufficiente resistenza al
passaggio del calore dell'elemento costruttivo; in casi estremi modificare il clima del locale (ad esempio:
riscaldamento, ventilatore).
• Provvedere a unadeguata ventilazione degli ambienti e dei singoli elementi tecnici
• Proteggere le superfici in legno dai raggi ultravioletti e dalle sollecitazioni termiche mediante rivestimenti.
• Evitare le parti metalliche passanti, ad esempio nel caso di collegamenti di spazi interni con l'esterno,
eventualmente "tappare" le estremità di aste e perni con tasselli in legno apposti dall'esterno.
Riduzione dei fattori di degrado
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Classificazione dei sistemi costruttivi in legno
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Sistemi costruttivi in legno massiccio
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Sistemi a pareti portanti: timber frame e balloon frame
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Sistema balloon-frame
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Sistema timber-frame o platform
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Sistema timber-frame o platform
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Sistema timber-frame o platform
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Sistema costruttivo a telaio
Il funzionamento del portale a nodi semirigidi è compreso fra idue casi limite: giunti rigidi e cerniere
La differenza dal punto di vista statico rispetto ad edifici ditipologia analoga realizzati in cemento armato o acciaio sta
nel fatto che, contrariamente a questi ultimi, con il legno è
praticamente impossibile realizzare dei collegamenti rigidi
fra i vari elementi strutturali che funzionino come veri e propriincastri.
Questo comporta la necessità di irrigidire la maglia
strutturale sia in orizzontale che in verticale, per renderecapace lintero sistema di assorbire le azioni orizzontali
(vento, sisma) e trasmetterle alle fondazioni.
Lirrigidimento mediante controventi in legno o in acciaio, o
anche mediante pannelli rigidi chiodati agli elementi portanti
consente di ridurre le sezioni impiegate.
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Sistema costruttivo a telaio con pilastri continui
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Sistemi di irrigidimento
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Sistemi di irrigidimento
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Soluzioni di controventatura nei sistemi a pareti portanti intelaiate
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Sistemi di connessione per travi reticolari
Capriate e sistemi reticolari
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Coperture inclinate
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Solaio intermedio tradizionale
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Solaio in legno tradizionale
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Solaio in legno tradizionale
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Solaio di copertura
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Ventilazione Microventilazione
Coperture microventilate
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Coperture microventilate
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Classificazione elementi tecnici ed elementi e parti strutturali in legno
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Dimensionamento degli elementi strutturali
Arcarecci in legno a sezione squadrata
a = 0,5-2,0 m
l = 1-7 m
Distanza tra gli arcarecci da valutare a seconda
della struttura del tetto, del carico, ecc. (ad es. in
caso di copertura in lamiera grecata il passo è di
circa 1 m)
Sistema di travi principali e secondarie
a = 5-7 m
Trave reticolare a una falda
a = 4-10 m
l = 7,5-20 m
Trave reticolare a una falda con gronda rialzata
Traver reticolare a doppia falda
a = 4-10 m
l = 7,5-35 m
a
l
l l/10
angolo = 3-8°
hm > l/12
angolo = 12-30°
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Soluzioni tecniche di finitura esterna in tavolato
tavolato con maschiatura
tavolato con doppia maschiatura
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Soluzioni tecniche di finitura esterna in compensato
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Soluzioni tecniche per pareti e solai
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Stratificazione delle chiusure verticali e orizzontali
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Stratificazione delle chiusure verticali e orizzontali
Spessore Densità Conduttività Resistenza
DESCRIZIONE
s ! " R
[m] [kg/m3] [W/mK] [m
2K/W]
1 strato liminare interno 0,13
2 tavolato in legno 0,025 550 0,15 0,17
3 intercapedine daria 0,08 1,3 0,08 1,00
4 tavolato in legno
(doppio strato)
0,05 550 0,15 0,33
5 strato liminare esterno 0,04
TOTALE 0,155 1,67
Trasmittanza termica unitaria U = 0,60 > 0,40 W/m2K
Spessore Densità Conduttività Resistenza
DESCRIZIONE
s ! " R
[m] [kg/m3] [W/mK] [m
2K/W]
1 strato liminare interno 0,13
2 tavolato in legno
(doppio strato)
0,025 550 0,15 0,33
3 intercapedine daria 0,08 1,3 0,08 1,00
4 tavolato in legno
(doppio strato)
0,025 550 0,15 0,33
5 strato liminare esterno 0,04
TOTALE 0,18 1,84
Trasmittanza termica unitaria U = 0,54 > 0,40 W/m2K
Soluzione con intercapedine e tavolato a doppio strato esterno
Soluzione con tavolato a doppio strato esterno e interno
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Stratificazione delle chiusure verticali e orizzontali
Spessore Densità Conduttività Resistenza
DESCRIZIONE
s ! " R
[m] [kg/m3] [W/mK] [m
2K/W]
1 strato liminare interno 0,13
2 tavolato in legno 0,025 550 0,15 0,17
3 trucioli di legno 0,08 100 0,05 1,60
4 tavolato in legno
(doppio strato)
0,05 550 0,15 0,33
5 strato liminare esterno 0,04
TOTALE 0,155 2,27
Trasmittanza termica unitaria U = 0,44 > 0,40 W/m2K
Spessore Densità Conduttività Resistenza
DESCRIZIONE
s ! " R
[m] [kg/m3] [W/mK] [m
2K/W]
1 strato liminare interno 0,13
2 tavolato in legno
(doppio strato)
0,05 550 0,15 0,33
3 trucioli di legno 0,08 1,3 0,05 1,60
4 tavolato in legno
(doppio strato)
0,05 550 0,15 0,33
5 strato liminare esterno 0,04
TOTALE 0,18 2,44
Trasmittanza termica unitaria U = 0,41 > 0,40 W/m2K
Soluzione con isolamento e tavolato a doppio strato esterno
Soluzione con isolamento e tavolato a doppio strato esterno e interno
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Modalità di collegamento tradizionali
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Modalità di collegamento tradizionali
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Sistemi di connessione metallici
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Sistemi di connessione metallici
Giunti sottoposti a sforzo di taglio Giunti tesi
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Sistemi di connessione per impalcati piani
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Sistemi di connessione trave - pilastro
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Sistemi di connessione trave - pilastro
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Sistemi di connessione alla base di montanti
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Sistemi di connessione trave - pilastro
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Sistemi a telaio: connessioni a pareti in muratura
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Sistemi di connessione alla base di montanti
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Collegamento con elementi strutturali in c.a.
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Collegamento con dormiente su cordolo di fondazione in c.a.
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Collegamento su cordolo di fondazione in c.a.
Collegamento con elementi metallici
Il collegamento dei pilastri alla fondazione deve garantire
la presenza di una distanza fra lelemento ligneo e il
piano di fondazione di circa 10/15cm.
Lelemento metallico che realizza il giunto deve garantire
il drenaggio e laerazione dellestremità del pilastro
ligneo interessato; il collegamento lato legno è realizzato
con connettori metallici di vario tipo (viti, chiodi, spinotti,
bulloni) mentre lato cemento armato si inseriscono barre
filettate completate da dado di serraggio.
Collegamento con dormiente in legno
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Sistemi di connessione di contraffissi
Th H Mi h l V l D bl H
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Thomas Herzog, Michel Volz – Double House
Th H Mi h l V l D bl H
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Thomas Herzog, Michel Volz – Double House
Kengo Kuma Centro Culturale Hayama
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Kengo Kuma – Centro Culturale Hayama
Kengo Kuma Great Bamboo Wall House
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Kengo Kuma – Great Bamboo Wall House
Sean Godsell Casa Carter Tucker
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Sean Godsell – Casa Carter Tucker
Glenn Murcutt Marika Alderton House
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Glenn Murcutt - Marika-Alderton House
Steven Holl - Writing with light house
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Steven Holl - Writing with light house
Architekturburo - Laboratorio per una società di legnami
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Architekturburo - Laboratorio per una società di legnami
Renzo Piano – Punta Nave
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Renzo Piano Punta Nave
Craig White – Velux Headquarters
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Craig White Velux Headquarters
Waugh Thistleton – Edificio Residenziale a Londra
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Waugh Thistleton Edificio Residenziale a Londra