Analisi di una struttura multipiano in legno con tecnologia X-Lam

This paper concerns the new construction of a 3-storey building, using X-Lam construction technology. The objective of the thesis is to investigate the structural design in a reasonably complete way, in order to have an overall view of the construction. Initially, the structure is analyzed from a technological point of view to characterize the construction system used, from the properties of the material to the engineering applications of the X-Lam panels. Afterwards, the structural elements are schematically designed and studied by means of simple manual calculations to guide the final design, validate the subsequent numerical modelling and, at the same time, obtain a pre-dimensioning of the sections. Then, different three-dimensional models are developed, using finite element calculation codes, to represent the system more accurately and perform the required normative verifications. Towards seismic action, the overall response of the building is evaluated, identifying the modal shapes of the structure and the forces acting on it. Based on these actions, the connections are chosen and sized, subdividing them into dissipative and over-resisting elements. The issue of connections is also investigated through considerations on the contribution of their actual stiffness to the overall behaviour of the building. These analyses illustrate the differences in response of the structure, modelled with rigid and elastic constraints. Finally, the constructive and economic feasibility of the intervention is studied, analysing the building site and the construction details. As regards installation, the documents produced contain indications on the X-Lam panels to be produced, on the carpentry to be fitted and on the installation layouts.

Il presente elaborato riguarda la costruzione ex-novo di un edificio di 3 piani fuori terra, mediante la tecnologia costruttiva X-Lam. L'obiettivo della tesi è quello di approfondire la progettazione strutturale in modo sufficientemente completo, al fine di avere una visione globale della costruzione. Inizialmente la struttura viene analizzata dal punto di vista tecnologico per caratterizzare il sistema costruttivo impiegato, dalle proprietà del materiale sino alle applicazioni ingegneristiche dei pannelli X-Lam. In seguito, gli elementi strutturali vengono schematizzati e studiati tramite semplici calcoli manuali per indirizzare la progettazione definitiva, validare le successive modellazioni numeriche e, parimenti, ottenere un predimensionamento delle sezioni. Successivamente si sviluppano differenti modelli tridimensionali, ricorrendo a codici di calcolo ad elementi finiti, per rappresentare il sistema in modo più accurato ed espletare le verifiche normative previste. Nei confronti dell’azione sismica, si valuta la risposta complessiva dell’edifico, individuando i modi di vibrare della struttura e le forze agenti su di essa. Sulla base di tali azioni, vengono scelte e dimensionate le connessioni, suddivise in elementi dissipativi e sovraresistenti. Il tema delle connessioni viene ulteriormente indagato, attraverso delle considerazioni sul contributo della loro effettiva rigidezza al comportamento globale dell'edificio. Da queste analisi si evidenziano le differenze di risposta della struttura, modellata con vincoli rigidi e con vincoli elastici. Infine, si studia la fattibilità costruttiva ed economica dell'intervento, analizzando la cantieristica e i dettagli costruttivi. A livello esecutivo vengono redatti degli elaborati contenenti indicazioni sui pannelli X-Lam da produrre, sulla carpenteria da installare e degli schemi di posa in opera.