Influence of different structural timber slab technologies on the thermal behaviour of external walls and buildings

Il presente lavoro di tesi nasce dalla collaborazione tra il Politecnico di Milano e la University of Canterbury (Nuova Zelanda), ed è il frutto di diversi mesi di lavoro presso l’università estera, in costante contatto con il gruppo di ricerca del Dipartimento BEST. L’argomento della tesi è l’analisi delle costruzioni in legno, e nello specifico, l’obiettivo prefissato è quello di investigare il comportamento delle strutture Neozelandesi, per farne una comparazione con quelle Europee. Il percorso fatto attraversa diverse tematiche, con lo scopo di avere un inquadramento del problema il più possibile completo. Innanzitutto è stata fatta un’analisi strutturale delle tipologie di solaio in legno maggiormente utilizzate in Nuova Zelanda ed Europa. In seguito al dimensionamento strutturale, è stato possibile realizzare delle load span tables. Queste sono tabelle di predimensionamento, da cui, fissata la geometria della sezione e la luce, è possibile ricavare il massimo carico accidentale che il solaio può portare. Al fine di ottenere un miglioramento in termini di carichi ammissibili e luci raggiungibili, si è deciso di applicare la tecnica di post-tensione sui solai in oggetto. Utilizzata in prima istanza su strutture in cemento armato, la post-tensione presenta sostanziali benefici anche nella sua applicazione sul legno, dimostrati anche in questo caso attraverso la composizione di tabelle di progetto. Altro oggetto dell’analisi è stata la connessione tra i solai e le facciate neozelandesi, con e senza la presenza della trave. Sono quindi state identificate le più diffuse tipologie di parete, e le rispettive connessioni con gli elementi strutturali orizzontali, con lo scopo di condurre un’analisi termica sui particolari costruttivi per mezzo di un software ad elementi finiti. In base ai risultati ottenuti, sono state proposte diverse soluzioni per migliorare le prestazioni delle connessioni, dalla riprogettazione del nodo, senza variare i materiali in gioco, all’inserimento di pannelli isolanti ad elevate prestazioni. Un edificio geometricamente poco complesso è stato preso in esame come caso di studio, per valutare l’incidenza dei ponti termici, precedentemente calcolati, su un intero edificio. Questa analisi è stata resa possibile grazie all’uso di un software che opera in regime semi-stazionario. La costruzione in oggetto è stata analizzata variando alcuni parametri, quali il rapporto tra le superfici e l’orientamento, in modo da valutare quali grandezze incidano maggiormente sul Fabbisogno Energetico dell’Involucro, e quale sia la percentuale di trasmissione da imputare alla presenza di ponti termici. La definizione di un parametro che tiene conto della volumetria e della geometria del costruito, dei ricambi d’aria e delle caratteristiche dei materiali coinvolti, favorisce la valutazione dell’incidenza dei ponti termici sul comportamento globale dell’involucro edilizio. Nella maggior parte dei casi l’analisi termica non esaurisce le valutazioni in merito al comportamento dei materiali in opera. Al fine di affrontare il problema con maggiore completezza, risulta necessario fare delle valutazioni di carattere igrotermico, poiché spesso la perdita di prestazioni, soprattutto degli strati isolanti, è da imputare alla presenza di acqua nella parete. Pertanto è stato analizzato il comportamento di alcune soluzioni tecniche per mezzo di un software che compie un’analisi dinamica sul dettaglio costruttivo, in modo da determinarne il contenuto d’acqua, nell’arco anche di diversi anni. Le analisi e le valutazioni fatte aggiungono informazioni al già ampio archivio presente sull’utilizzo del legno e delle sue proprietà, e si pongono come obiettivo quello di valutarne il comportamento in diverse condizioni climatiche, e la sua applicazione in differenti soluzioni tecnologiche. Queste considerazioni lasciano comunque spazio e aprono la strada ad altre problematiche da sviluppare, quali la valutazione dell’influenza della presenza di massa nei solai e la loro attivazione sotto i carichi termici, per mezzo di software sofisticati e sensibili, e una più approfondita valutazione in merito ai fenomeni di degrado nel legno e nelle soluzioni di pareti leggere.