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UN SISTEMA INNOVATIVO PER LE COSTRUZIONI IN LEGNO: X-RAD

Il progetto nato dalla collaborazione tra il DICAM dell’Università di Trento e CNR-IVALSA ha ricevuto lo Schweighofer Innoprize 2015

24 giugno 2015
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di Andrea Polastri e Maurizio Piazza
Andrea Polastri è ricercatore dell’Istituto per la Valorizzazione del Legno e delle Specie Arboree del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IVALSA). Maurizio Piazza è professore ordinario presso il DICAM dell’Università di Trento.

Il settore delle costruzioni in legno ha dimostrato negli ultimi dieci anni forti potenzialità di espansione, per i progressi tecnologici del settore e, soprattutto, per le qualità intrinseche del materiale: ottimo rapporto peso/prestazioni meccaniche, buone capacità di isolamento termico, lavorabilità, flessibilità d’impiego e sostenibilità. Nel prossimo decennio il settore dell’industria del legno si pensa che troverà ulteriori possibilità di espansione grazie all’esecuzione di grandi opere edili, soprattutto nei nuovi paesi emergenti e grazie a interventi di riqualificazione delle vecchie aree urbane delle maggiori città europee. Le nuove aree da ricostruire presentano caratteri comuni: grandissimi volumi da edificare, richiesta di velocità di costruzione, tempi e costi certi e standard qualitativi elevati.
I pannelli in XLAM (CLT - Cross Laminate Timber), nati e sviluppati in Europa negli ultimi vent’anni, rispondono potenzialmente a tutti i requisiti sopra elencati: sono prodotti e lavorati secondo standard qualitativi certificati e offrono resistenze e rigidezze molto elevate nonché lavorazioni di alta precisione presso grandi stabilimenti industriali. Esistono però alcune criticità che limitano il pieno sviluppo della tecnologia costruttiva XLAM: problemi nella movimentazione e nel montaggio e sistemi di connessione non del tutto adeguati derivanti da connettori tradizionali chiodati o avvitati, ormai obsoleti. 

Dall’analisi delle criticità dei sistemi di connessione tradizionali e dalla volontà di definire un connettore del tutto nuovo, in grado di ottimizzare l’assemblaggio dei pannelli XLAM, è nato il sistema X-RAD. Si tratta di un sistema innovativo caratterizzato dall’utilizzo di un unico connettore posto ai vertici dei pannelli XLAM: un connettore formato da una scatola metallica contenente un inserto in legno ad alta densità preforato grazie al quale X-RAD viene avvitato al pannello con viti tutto filetto a doppia inclinazione. Tale configurazione geometrica permette di ottimizzare e sfruttare appieno i pannelli XLAM e le viti tutto filetto, e di formare una connessione acciaio-acciaio caratterizzata da alta duttilità e sicurezza d’impiego. 

La sicurezza strutturale degli edifici in XLAM assemblati con X-RAD sarà superiore a quella dei medesimi edifici assemblati con tecnologie tradizionali: in primo luogo il connettore è avvitato al pannello in stabilimento, in secondo luogo la fase di movimentazione avviene per ancoraggio diretto al corpo metallico del connettore. L’assemblaggio inoltre è velocizzato (con un risparmio di tempo del 50%) e reso sicuro da piastre già posizionate in fondazione; le operazioni di montaggio dell’edificio sono semplici, codificabili e verificabili. Infine il sistema X-RAD fornisce resistenze superiori ai sistemi tradizionali e permette l’uso di procedure di calcolo semplici. 

L’obiettivo principale dell’innovazione proposta è rendere il sistema costruttivo in legno XLAM molto più competitivo rispetto ad altri materiali sia dal punto di vista economico, permettendo di ridurre moltissimo le operazioni in cantiere, sia dal punto di vista dell’estrema facilità di impiego resa possibile dalla prefabbricazione nello stabilimento e dalla facilità di montaggio. La vera sfida sarà la capacità del comparto produttivo dello XLAM di creare una forte sinergia tra produttori di pannelli, di sistemi di connessione, aziende costruttrici e progettisti creando una filiera efficiente e certificata dalla produzione del pannello all’edificio finito.
Il 16 giugno scorso presso il Municipio di Vienna, alla presenza dei maggiori esponenti europei del settore del legno, del Sindaco di Vienna, dei ministri dell’Agricoltura e del Lavoro austriaci e di numerose altre autorità, l’innovativo sistema di connessione dei pannelli in legno X-RAD è stato premiato all’edizione 2015 dello “Schweighofer Innoprize”. Hanno ricevuto il premio gli ingegneri Andrea Polastri, ricercatore presso l’Istituto per la Valorizzazione del Legno e delle Specie Arboree del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IVALSA), Albino Angeli, direttore tecnico presso Legno Dolomiti Group, e Gianni Dal Ri, responsabile tecnico di STP costruzioni in legno.

La giuria internazionale ha riconosciuto in X-RAD una delle più importanti innovazioni per il settore del legno proposte nel biennio 2013-2014. Il prototipo X-RAD nasce nel 2011 dalla collaborazione dei tre ingegneri, iniziata ai tempi degli studi all’Università di Trento. Le attività di ricerca e sviluppo che hanno permesso l’ingegnerizzazione del prototipo iniziale sono state definite, progettate e portate a termine grazie alla sinergia tra i gruppi di ricerca Timber structures, guidato dal professor Maurizio Piazza del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Meccanica (DICAM) dell’Università di Trento, e dal gruppo Laboratorio Prove Meccaniche dell’Istituto CNR-IVALSA di San Michele all’Adige. I due enti di ricerca hanno portato a termine il progetto X-REV finanziato dalla Provincia Autonoma di Bolzano e promosso dall’azienda altoatesina Rothoblaas. Il progetto ha sviluppato diverse campagne di analisi numerico-sperimentale volte sia alla caratterizzazione meccanica di connettori tradizionali sia allo sviluppo del connettore innovativo X-RAD. Le prove su singoli connettori, svolte presso i laboratori IVALSA e presso l’Università di Graz, hanno trovato conferma in una impegnativa serie di test su pareti a scala reale portati a termine lo scorso settembre dal Laboratorio Prove Materiali e Strutture dell’Università di Trento. X-RAD è dunque frutto del know how e del costante impegno nella ricerca e nella formazione ad altissimo livello nel settore del legno strutturale portato avanti da più di vent'anni dall’Università di Trento, anche attraverso le collaborazioni instaurate con partner scientifici e industriali di rilevante importanza nazionale e internazionale.