Edifici in legno antisismici: il ruolo delle connessioni nella rigidezza dei diaframmi

Quando si parla di edifici in legno antisismici, l'attenzione si concentra quasi sempre sui pannelli strutturali. Si tratta, in effetti, degli elementi più visibili, quelli che definiscono la geometria dell'edificio e ne rappresentano la principale struttura portante. Eppure, alcune delle informazioni più interessanti emerse dalla ricerca degli ultimi anni raccontano una storia diversa.

Le prove sperimentali del progetto SOFIE¹ – che hanno visto un edificio multipiano in X-LAM sottoposto sulla tavola vibrante alla simulazione di alcuni tra i più significativi eventi sismici registrati a livello mondiale – hanno mostrato come la capacità della struttura di reagire alle azioni orizzontali non dipenda soltanto dai pannelli, bensì dalla collaborazione tra tutti gli elementi che compongono il sistema. In altre parole, durante un terremoto a fare la differenza è la capacità dell'edificio di assumere un comportamento scatolare. Ed è proprio qui che entra in gioco il tema del diaframma rigido.

¹ SOFIE: progetto di ricerca sull'edilizia sostenibile condotto da CNR-IVALSA con il sostegno della Provincia Autonoma di Trento.

Il comportamento a diaframma nella progettazione sismica degli edifici in legno

Durante un evento sismico, le masse dell'edificio generano forze inerziali che devono essere trasferite alle pareti resistenti. Questo compito è affidato ai solai, che agiscono come diaframmi orizzontali distribuendo omogeneamente le azioni alle strutture di controvento. Quando il diaframma possiede una rigidezza adeguata nel proprio piano, le forze vengono ripartite alle pareti in funzione della loro stessa rigidezza. Il risultato è una distribuzione più efficiente delle azioni sismiche, una migliore collaborazione strutturale e una riduzione delle deformazioni localizzate.

È il principio alla base del cosiddetto comportamento scatolare, uno degli obiettivi fondamentali della progettazione sismica. Più il solaio riesce a comportarsi come un elemento continuo e rigido, più l'edificio reagisce come un sistema unitario.

Grazzini Alessandro (2025) Effetti dell'assenza o del raggiungimento del comportamento scatolare negli edifici in muratura - Ingenio

Rigidezza del diaframma: perché non dipende solo dal pannello X-LAM

Quando si parla di edifici in X-LAM si tende spesso ad associare la rigidezza del diaframma alle caratteristiche meccaniche del pannello. In realtà, gli studi accademici più recenti mostrano che il contributo del pannello rappresenta soltanto una parte dell'equazione. Le deformazioni nel piano del solaio dipendono, infatti, in larga misura dalle connessioni tra pannelli e dai collegamenti tra diaframma e pareti. In molti casi, la deformabilità introdotta dalle connessioni incide più di quella del pannello stesso. Questo significa che la rigidezza del diaframma non può essere considerata una proprietà del materiale, bensì una proprietà del sistema. Cambiare connessione, mantenendo invariati pannello e geometria del solaio, può modificare significativamente il comportamento globale della struttura.

D'Arenzo Giuseppe, Rigo Pietro, Nicolussi Valentino, Pozza Luca, Casagrande Daniele (2024) Characterisation of the rigid diaphragm conditions for cross laminated timber floors. Bulletin of Earthquake Engineering.

Connessioni strutturali e comportamento sismico dei solai in X-LAM

La scelta delle connessioni, pertanto, assume un ruolo decisivo. Le tradizionali connessioni con viti a taglio, come quelle realizzate con viti HBS, rappresentano una soluzione semplice e ampiamente utilizzata. Tuttavia, la deformabilità dei connettori a gambo cilindrico sollecitati a taglio risulta piuttosto alta e per ottenere livelli di rigidezza compatibili con l'ipotesi di diaframma rigido è spesso necessario ridurre gli interassi e aumentare il numero di fissaggi, con evidenti conseguenze sui tempi di posa. L'obiettivo progettuale diventa quindi individuare sistemi capaci di trasferire le azioni limitando le deformazioni e migliorando la rigidezza nel piano del solaio.

Connessioni ad alta rigidezza per edifici in legno antisismici

Una delle strategie più efficaci consiste nello sfruttare la rigidezza assiale delle viti anziché il loro comportamento a taglio. È il caso delle connessioni realizzate con VGZ, installate in configurazione incrociata (doppia inclinazione di 45°). In questo modo il collegamento mobilita la resistenza a estrazione del filetto, ottenendo livelli di rigidezza significativamente superiori rispetto alle connessioni tradizionali. Lo stesso principio guida lo sviluppo di sistemi specificamente progettati per aumentare la rigidezza del diaframma.

SLOT, ad esempio, permette di collegare i pannelli in X-LAM attraverso un meccanismo basato sul contatto. Grazie all'elevata rigidezza del collegamento, è possibile ridurre drasticamente il numero di connessioni necessarie e velocizzare le operazioni di montaggio.

La stessa logica è alla base di RING, progettato per trasferire elevate azioni tra elementi lignei mantenendo una risposta estremamente rigida. Si tratta di una soluzione particolarmente interessante nei processi di prefabbricazione avanzata, dove l'obiettivo è arrivare in cantiere con elementi già pronti per essere assemblati rapidamente. In tutti questi casi il vantaggio non è soltanto locale. Migliorando la prestazione della connessione si modifica il comportamento dell'intero diaframma.

Miglioramento sismico degli edifici esistenti: il ruolo del diaframma

La necessità di garantire un efficace comportamento scatolare non riguarda esclusivamente gli edifici multipiano di nuova costruzione. Negli interventi di miglioramento sismico degli edifici esistenti, soprattutto in muratura, il solaio rappresenta spesso uno degli elementi più critici. Molte strutture storiche possiedono infatti orizzontamenti incapaci di trasferire adeguatamente le azioni orizzontali alle pareti portanti. In questi casi, incrementare la rigidezza del diaframma significa migliorare la risposta globale dell'edificio.

Una delle soluzioni più consolidate è rappresentata dai solai collaboranti legno-calcestruzzo. Attraverso connettori come CTC, legno e soletta collaborano strutturalmente, aumentando rigidezza, capacità portante, capacità di distribuzione delle azioni orizzontali e comportamento scatolare dell'edificio.

Parallelamente, stanno emergendo tecnologie completamente a secco come SHARP METAL, che consentono di creare connessioni altamente efficienti tra elementi lignei senza ricorrere a getti in calcestruzzo, mantenendo tutti i vantaggi della prefabbricazione e della costruzione a secco.

Progettare il diaframma significa progettare le connessioni

Gli studi più recenti convergono su un risultato chiaro: all'aumentare della rigidezza delle connessioni, il comportamento del solaio si avvicina progressivamente a quello di un diaframma rigido. Per il progettista questo cambia radicalmente il punto di vista.

Le connessioni, pertanto, non sono semplici dettagli esecutivi da definire nelle ultime fasi del progetto. Sono gli elementi che permettono alle forze di attraversare l'edificio, passando da un pannello all'altro e raggiungendo le pareti resistenti. Sono ciò che trasforma una serie di elementi strutturali indipendenti in un unico organismo capace di reagire alle azioni sismiche. Per questo motivo, quando si parla di comportamento scatolare, la domanda da porsi non è solo quanto sia rigido un pannello. La vera domanda è quanto siano efficaci le connessioni nel far lavorare insieme tutti gli elementi della struttura.

La progettazione dei diaframmi richiede una valutazione integrata di pannelli, connessioni e comportamento globale della struttura. Per approfondire il ruolo delle connessioni nelle costruzioni in legno, consulta le schede tecniche e la documentazione di progettazione che trovi nel nostro sito ufficiale.