Xlam: modellazione ed analisi di un solaio a sbalzo in due direzioni

Siamo stati recentemente incaricati di eseguire la progettazione statica di un edificio con struttura portante in Xlam. L’edificio in sé si presenta piuttosto regolare, la vera sfida è stata quella di trovare una soluzione per le terrazze degli appartamenti in grado di rispondere alle esigenze sia statiche che estetiche. Le difficoltà principali che abbiamo dovuto affrontare sono:

• Il loro essere totalmente a sbalzo rispetto al nucleo centrale dell’edificio;
• La loro particolare geometria ad L che morfologicamente segue il perimetro degli appartamenti ma staticamente obbliga lo sbalzo a lavorare in due direzioni.
• L’entità dello sbalzo, che in entrambe le direzioni supera i 3 metri

Ripercorrendo sinteticamente le principali fasi di progetto il primo passo è stato quello di realizzare il modello del solaio mediante il software ad elementi finiti Dlubal RFEM (vista la simmetria dell’edificio abbiamo potuto analizzare solamente un appartamento e la relativa terrazza).

Il modello di partenza era composto dal solo solaio in Xlam (graficamente rappresentato da due tonalità differenti per esplicitare meglio le zone a sbalzo ma caratterizzato dalla medesima matrice di rigidezza) e da una trave in acciaio in grado di sostenere lo sbalzo almeno in una direzione

Modello di partenza realizzato con Dlubal RFEM

Si sottolinea come il solaio non sia stato modellato tramite un unico “shell” ma con elementi di dimensioni realmente realizzabili, trasportabili ed assemblabili in opera, in maniera tale da rappresentare più fedelmente possibile il caso reale. Questo ci ha permesso di modellare correttamente le connessioni tra i pannelli, che altrimenti sarebbero risultate degli incastri perfetti e avrebbero portato il modello ad essere molto a sfavore di sicurezza.

Deformazione errata del solaio (modellato con un unico elemento)

Deformazione corretta del solaio (modellato con più elementi interconnessi secondo il reale schema statico)

Come ipotizzato, le zone con maggiore deformazione sono quelle sollecitate nelle due direzioni, in questo caso l’angolo dello sbalzo in alto a destra. Per rientrare nei limiti imposti da normativa abbiamo quindi aggiunto opportuni elementi di irrigidimento strutturale. Vista la particolare valenza estetica attribuita alle terrazze, tale lavoro si è dimostrato di notevole complessità non solo nella risoluzione del problema statico ma anche nella mimetizzazione degli elementi di irrigidimento all’interno del progetto architettonico.

Graduale miglioramento delle deformazioni con l’introduzione di elementi di irrigidimento strutturale

Infine, una volta individuato lo schema statico, siamo passati all’ottimizzazione della struttura ed alle verifiche di resistenza di ogni singolo elemento. Modificando la geometria, lo spessore e la classe di resistenza degli elementi abbiamo studiato la soluzione migliore in termini sia statici che economici, ovvero quella in grado di massimizzare lo sfruttamento del materiale.

Articolo redatto da Ergodomus in collaborazione con Ing. Zuani Massimo – Master Universitario di II livello in “Costruzioni in Legno” a.a. 2015/2016 – Alma Mater Studiorum Università di Bologna