La progettazione delle strutture in legno secondo gli Eurocodici, in particolare secondo l’EC5, deve avvenire in conformità alla EN 1990: 2002 (Eurocodice 0 – Basi della progettazione strutturale).

Affinchè questo sia possibile si dovranno calcolare le strutture in legno facendo riferimento alla progettazione degli stati limite, in combinazione con il metodo dei coefficienti parziali adottando, per l’appunto, la EN 1990:2002, la EN 1991 per le azioni e le loro combinazioni, e la EN 1995 per le resistenze e le regole relative alla funzionalità ed alla durabilità.

Per vita utile di progetto si intende il periodo di tempo durante il quale una struttura o parte di essa sarà in grado di svolgere le funzioni per le quali è stata ideata e progettata con un piano di manutenzione anticipato senza intercorrere in riparazioni importanti alle strutture. (Vedi tabella 1 a sinistra)

L’uso dei valori riportato in tabella è subordinato alle consuetudini nazionali attraverso il cosiddetto Allegato Nazionale. Tali valori sono da considerarsi indicativi e validi per un certo numero di costruzioni di tipo comune.

Un aspetto interessante da considerarsi, non riportato nelle NTC italiane, è la considerazione del fatto che non tutti gli elementi strutturali di un fabbricato debbano avere la stessa vita utile. Per un ponte, ad esempio,  la vita utile delle strutture portanti (100 anni) non può essere estesa agli appoggi strutturali o al manto di rifinitura, in quanto questi dovranno essere sostituiti e manutenuti molto più spesso delle pile o delle fondazioni.

È necessario anche asserire l’impossibilità di predire l’esatta durata di una costruzione. Il comportamento dei materiali e delle strutture per un esteso periodo di tempo può essere solo stimato. L’Eurocodice raccomanda un periodo minimo di vita utile di progetto di 10 anni per le strutture temporanee, per ragioni legate alla sicurezza.

La scelta della vita utile è importante per la valutazione delle azioni agenti su una struttura, come quelle derivanti dal vento o quelle derivanti dall’azione dinamica (terremoto di progetto).

Le opere progettate con gli Eurocodici dovranno rispondere a dei requisiti di base e dovranno rimanere adeguate per il periodo di tempo appropriato, purchè l’utilizzatore sviluppi una strategia di manutenzione ordinaria e straordinaria definite nel cosiddetto Piano di Manutenzione Strutturale, secondo le NTC italiane.

Le moderne metodologie di calcolo, attraverso potenti software, dovranno considerare modelli di progettazione per i differenti stati limite e tener conto di aspetti come le differenti proprietà dei materiali (resistenze e rigidezze), le differenti condizioni climatiche, le differenti situazioni di progetto (in fase di costruzione, a completamenti parziali), nonché comportamenti diversi di funzione della durata dei carichi. 

Rimandando considerazioni precise per gli Stati Limite Ultimi (S.L.U.) ai paragrafi successivi, in questo momento si vuole soffermare l’attenzione sugli Stati Limite di Esercizio (S.L.E.). Infatti, la deformazione di una struttura risultante dagli effetti delle azioni deve rimanere entro limiti appropriati, facendo particolare attenzione nella possibilità di danneggiamento dei rivestimenti, dei tompagni, dei soffitti e delle superfici verticali, pavimenti, tramezzi e finiture in generale.

Le azioni da utilizzare nella progettazione delle opere in  legno possono essere ottenute direttamente dalla EN 1991 (EC1). In particolare si potranno utilizzare le seguenti parti:

Molto importante per la progettazione delle strutture in legno è la durata del carico e l’umidità.

Esse influenzano molto le proprietà di resistenza e di rigidezza delle membrature di legno e di materiali a base legno. Per questo motivo sollecitazioni indotte per effetti di variazione di umidità devono essere prese in considerazione.

Le classi di durata del carico sono caratterizzate sulla base dell’effetto di un carico costante che agisce per un certo periodo di tempo durante la vita della struttura. Per azioni variabili la classe dovrà essere definita in base alla variazione tipica del carico in funzione del tempo. L’EC5 fornisce un prospetto che definisce le classi di durata del calcolo per i calcoli di resistenza. (Vedi tabella 2 e 3 a sinistra)

Le strutture in legno dovranno essere associate anche a delle classi di servizio (Vedi tabella 4 a sinistra):

Nella modellazione strutturale è molto importante tenere in conto di tutte le variabili pertinenti. Il modello dovrà essere piuttosto preciso in modo da consentire la predizione del comportamento strutturale e l’affidabilità delle ipotesi di calcolo adottate. L’Eurocodice 5 raccomanda di utilizzare un comportamento lineare del materiale, di tipo elastico. I metodi elasto – plastici potranno essere utilizzati nel momento in cui si prediligano strutture in grado di ridistribuire le forze interne attraverso connessioni di adeguata duttilità.

Sarebbe auspicabile che il modello strutturale possa prendere in conto delle deformazioni delle connessioni al fine della migliore definizione delle forze interne nella struttura. Di solito l’influenza delle deformazioni nelle connessioni può essere considerata attraverso la rigidezza delle stesse, di tipo rotazionale o traslazionale, oppure attraverso valori di scorrimento dipendenti dal livello di carico nella connessione.

L’EC5 suggerisce di tenere conto nell’analisi strutturale degli scostamenti della rettilineità e della non omogeneità del materiale legno. Tali aspetti sono presi indirettamente in conto rispettando i principi e le regole dell’EC5.

Altro aspetto importante è la presa in considerazione della riduzione dell’area della sezione trasversale ai fini della valutazione della della resistenza della membratura in legno. L’EC5 prescrive la possibilità di ignorare la riduzione dell’area della sezione in due casi. Il primo, quando le viti ed i chiodi utilizzati nel progetto hanno un diametro inferiore o uguale a 6 mm ed infissi senza preforatura. Il secondo caso, quando i fori sono nell’area compressa degli elementi portanti e sono anche riempiti con materiale di rigidezza superiore a quella del legname. 

Alcune altre regole importanti sono relative alle connessioni. La resistenza delle connessioni dovrà essere valutata considerando forze e momenti derivanti dall’analisi tridimensionale della struttura in maniera globale.

Le strutture in legno possono essere calcolate anche a semplici telai. L’aspetto importante è prendere in considerazione l’eccentricità degli appoggi, nonché la rigidezza della struttura di appoggio.   

Nel seguito si consegnano le varie regole e principi dettati dall’EC5 in relazione alla modellazione di telai piani.