A cura di: Ing. Attilio Marchetti Rossi

Il legno come materiale e le strutture in legno in generale sono naturalmente dotate di alcune caratteristiche intrinseche che rendono il legno non solo adatto ma straordinariamente efficace in zone sismiche.
Le principali caratteristiche antisismiche del legno strutturale possono riassumersi nelle seguenti:
- bassa massa volumica (peso) = basse forze inerziali sismiche (peso del legno= 450 Kg/m3, 30- 40 kg/m2);
- il più alto rapporto resistenza/peso tra tutti i materiali da costruzione, come si evince dalla tabella seguente:
- eccellente resistenza anche a trazione (nei confronti di movimenti sismici sussultori);
- resistenza ai carichi istantanei: + 20% carichi di rottura;
- possibilità di realizzare strutture con un chiaro funzionamento statico;
- pur avendo un comportamento fragile, ovvero con diagramma s-e lineare (più evidente nel legno da costruzione che nei provini “netti”), la duttilità e le capacità dissipative di energia possono garantirsi con le unioni bullonate o chiodate;
- flessibilità (basso E, alto t ).
Gli effetti dell’azione sismica sulle strutture dipendono dal contenuto di energia del terremoto, ma anche dalla frequenza caratteristica della tipologia strutturale.
Per un oscillatore elementare si può definire una forza statica equivalente che induce lo spostamento (accelerazione)
x(t) della massa rispetto al suolo.

«spettro di risposta elastica»: (1/vTo)
C1 è un numero puro, rapporto tra la massima forza inerziale sulla massa e la gravitazionale;
To = periodo proprio di oscillazione - frequenza = flessibilità = basso E;
v = fattore di smorzamento = capacità dissipativa = duttilità.
In analisi dinamica (in campo lineare) si usa il metodo dell’analisi modale (o dei modi di vibrare) con spettri di
risposta basati sul rapporto a/g. Le normative (EC8) adottano spettri normalizzati (di progetto) e il metodo di verifica agli stati limite.
Di seguito vengono ora esaminate negli aspetti più innovativi alcune norme italiane per le costruzioni in zona
sismica che interessano anche le costruzioni in legno.
Accanto all’estratto dalle norme viene riportato un commento, in caratteri corsivi, che si rende utile come strumento
applicativo della legge.

LA NORMATIVA RECENTE: OPCM n. 3274, CNR UNI DT 206-2006, NTC 14/01/2008

In queste norme, vengono introdotti i seguenti concetti:
- duttilità statica: si intende il rapporto tra lo spostamento ultimo e lo spostamento al limite del comportamento
elastico, valutati con prove quasi-statiche, in accordo alle pertinenti normative sui metodi di prova per le strutture di legno;
- nodi semi-rigidi: giunzioni con deformabilità significativa, tale da dovere essere presa in considerazione nelle analisi strutturali, e da valutarsi secondo le pertinenti normative di calcolo;
- nodi rigidi: giunzioni con deformabilità trascurabile, ai fini del comportamento strutturale, da valutarsi secondo le pertinenti normative di calcolo;
unioni con mezzi di unione a gambo cilindrico: unioni con mezzi meccanici di unione a gambo cilindrico (chiodi, viti, spinotti, bulloni ecc.), sollecitati perpendicolarmente al loro asse; nodi di carpenteria: collegamenti nei quali le azioni sono trasferite per mezzo di zone di contatto, e senza l’utilizzo di mezzi di unione meccanici; esempio di giunzioni di questo tipo sono: l'incastro a dente semplice, il giunto tenone-mortasa, il giunto a mezzo legno, e altri tipi frequentemente utilizzati nelle costruzioni tradizionali.

Gli edifici sismo - resistenti in legno devono quindi essere progettati con una concezione strutturale in accordo
ad uno dei seguenti comportamenti:
comportamento strutturale dissipativo;
comportamento strutturale scarsamente dissipativo.

IN QUESTE PAGINE: ALCUNE OPERE PROGETTATE DALL’ING. ATTILIO MARCHETTI ROSSI; A PAG 9, LA PISCINA APRIBILE DI VERONA; A PAG.10, IN ALTO, LA COPERTURA DEL TERMINAL PORTUALE DI CIVITAVECCHIA. FOTO A FIANCO: IL CENTRO SPORTIVO DI COLOGNY. JOSEPH E STÉPHANE CERUTTI.

…ma cos’è la duttilità strutturale?
L’EC8 (progetto strutture in zona sismica) individua un terremoto di servizio (tempo ritorno 50 anni) che non provochi alcun fuori servizio per la struttura, ed un terremoto ultimo (475 anni), che può danneggiare la struttura fino al limite non superato del collasso.

In tal senso viene data importanza alla CAPACITA’ DISSIPATIVA della struttura. L’EC8 introduce il FATTORE DI
STRUTTURA q, che tiene conto delle capacità di dissipazione di energia della struttura attraverso un comportamento
duttile. “q” è un numero puro che indica il rapporto tra le accelerazioni del terremoto al crollo e le accelerazioni
al limite elastico. Con il fattore q si può progettare la struttura ancora in campo lineare elastico, tenendo in conto il comportamento plastico non lineare, dividendo le ordinate dello spettro di risposta (le accelerazioni) per il fattore q. Per le strutture in legno, q varia da 1,5 a 5 (acciaio 1 >6), (c.a. 1>5). Tuttavia un provino di legno, sottoposto ad un carico graduale in controllo di spostamento, raggiunge la rottura con un diagramma di tipo lineare e quindi si può considerare “fragile” con un fattore di struttura q pari a 1. Ciò è più accentuato dalla difettosità del legno e dalla specie legnosa utilizzata.
Saranno quindi importanti: la scelta del materiale, le sue caratteristiche meccaniche ed il tipo di giunzione che si
adotta in fase di progettazione e poi di realizzazione, per potere adottare fattori q>1.
I sistemi intelaiati a tre cerniere, pur costituendo strutture isostatiche non soggette a coazioni, sono tuttavia meno indicati in zona sismica delle strutture iperstatiche le quali, soggette ad azioni orizzontali, dissipano energia nei vincoli iperstatici (cerniere plastiche).
Sono pertanto più indicate nella progettazione strutturale le unioni bullonate e chiodate piuttosto che quelle incollate (fragili). In ogni caso, per grandi strutture, generalmente il calcolo per carichi statici (neve,vento) governa sul calcolo sismico, quindi l’esecuzione di giunti duttili non è strettamente necessaria, ma costituisce una riserva di dissipazione in più.

CLASSI DI DUTTILITÀ E FATTORI DI STRUTTURA
I solai possono essere considerati rispettosi del requisito di rigidezza in pianta, se sono in grado di ripartire l'azione
tagliante sulle strutture verticali sismo-resistenti.
L'ordinanza in questione non modifica in alcun modo la situazione precedente alla sua emanazione, per quanto si riferisce alla progettazione di strutture di legno, dato che al capitolo 9 "Edifici con struttura in legno” essa recita: "Le norme relative agli edifici con struttura in legno verranno prodotte successivamente alla emanazione delle corrispondenti norme relative alle combinazioni di carico non sismiche". In attesa pertanto delle norme riguardanti sia la progettazione NON in zona sismica, che la progettazione IN zona sismica, continuano a valere le risoluzioni a suo tempo emanate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, che ammettevano la progettazione delle strutture di legno tramite codici di riconosciuta validità (ad esempio, i codici di calcolo tedesco DIN 1052 oppure l'Eurocodice 5).
Appare del tutto evidente che l'impostazione costante e consolidata della normativa emanata dal dicastero preposto
ai lavori pubblici e dai suoi organi di controllo non solo consente l'uso del legno per le strutture in zona sismica, ma ne rivaluta la presenza e l'importanza con l'andare del tempo.

La conferma di questa tendenza si trova proprio nell'Ordinanza 3274/2003 del Presidente del Consiglio dei Ministri in cui, per la prima volta, si fa esplicitamente riferimento alla NECESSITÀ di norme specificamente dedicate alla progettazione, al calcolo e alla verifica della sicurezza delle strutture di legno, cui saranno successivamente subordinate le norme per la progettazione antisismica.
C'è solo da augurarsi che le norme applicative e le istruzioni tecniche (le CNR 206-2006, già pubblicate) vengano al più presto messe a disposizione con valenza normativa ai progettisti italiani e ai costruttori, per far sì che il riconoscimento della pari dignità delle strutture di legno con quelle di cemento, acciaio e muratura possa giustificare lo sforzo compiuto negli ultimi venti anni dal settore per risollevare il legno dall'oblio in cui era stato ingiustamente relegato.