Con una corretta progettazione e un’accurata messa in opera, le case in legno possono competere con quelle costruite con sistemi tradizionali. Dopo anni si è tornati a volgere lo sguardo al futuro, con la ricerca di nuove opportunità di business e di tecniche (qui due esperti elencano pro e contro dei sistemi a telaio e X-Lam). Prospettive in grado di migliorare l’offerta sia sotto l’aspetto della qualità del prodotto, ma anche di una maggiore certezza e controllo dei costi. E spinte, inoltre, dalla necessità di limitare l’impatto energetico e ambientale delle costruzioni. Come dimostra questa sperimentazione sul campo per la palazzina residenziale ad Arsago Seprio, in provincia di Varese.
Case in legno: sperimentazione nuove stratigrafie
La sperimentazione è stata improntata all’analisi delle prestazioni acustiche degli elementi divisori orizzontali, sia per quanto riguarda la loro capacità di limitare i rumori generati dalle vibrazioni da impatto (e quindi andando a valutare l’indice di calpestio dei solai normalizzato L’n,w) che per quanto concerne la loro capacità di limitare la trasmissione di rumori che si propagano attraverso l’aria, come il parlato (andando quindi a valutare l’indice di potere fonoisolante apparente R’w).
L’elemento strutturale oggetto di studio era composto da pannelli X-Lam dello spessore di 144 millimetri su cui sono state previste due tipologie d’intervento: per la metà degli elementi è stata realizzata una stratigrafia con massetti e sottofondi tradizionali a base cementizia (soluzione umida) mentre per la rimanente metà si è optato per una stratigrafia totalmente a secco andando a sostituire il massetto con lastre a incastro in gesso-fibra e il sottofondo di livellamento delle quote degli impianti con polvere di marmo contenuta tra listelli in legno di adeguata altezza. Per poter valutare e misurare anche l’incidenza della presenza di uno strato di materiale fibroso all’interno dell’intercapedine di un controsoffitto, i solai, rivestiti all’estradosso con pacchetti adibiti all’isolamento termico e acustico forniti da primarie aziende produttrici, sono stati collaudati per confronto dapprima senza isolamento nell’intercapedine del controsoffitto e poi con il materiale fibroso.
Prestazioni acustiche: per gli elementi lignei non c’è una normativa
La grande difficoltà che ogni consulente incontra nell’atto di previsione degli indici di prestazione acustica di un qualunque elemento in legno è dovuta alla totale assenza di una normativa in grado di stabilire quali siano le formule su cui poter basare un calcolo teorico preventivo. A livello normativo nazionale infatti a oggi è possibile prevedere la prestazione di un elemento edilizio seguendo le formule sperimentali indicate all’interno delle norme della serie Uni En 12354 e raccolte nel Tr Uni 11165, valide per elementi densi e omogenei e quindi non idonee a trattare elementi lignei. Non potendo quindi fare affidamento sul benché minimo progetto di previsione acustica, prima di procedere alla posa dei vari elementi che compongono le stratigrafie dei solai, è stato eseguito un collaudo in opera (con la cura di predisporre i locali in modo che le sorgenti sonore non potessero interferire tra i locali sottoposti a collaudo e inficiare i dati) per misurare il livello di calpestio normalizzato L’n,w allo stato grezzo. È stata sollecitata con la macchina a calpestio la soletta strutturale in tavole di legno incrociate tipo X-Lam per valutare la sua risposta in frequenza (spettro sonoro) ancora sconosciuta.
A seguito di tale indagine e all’analisi dello spettro sonoro, si è potuto intuire che la sperimentazione avrebbe dato esiti interessanti. Il solaio, infatti, ha fatto rilevare una risposta in frequenza decisamente differente da quelle ormai ampiamente conosciute degli elementi in calcestruzzo armato o latero cemento, come è possibile notare dagli spettri sonori riportati relativi a un solaio a travetti e pignatte 24 + 4 (misurato anch’esso allo stato grezzo, direttamente sulla cappa in calcestruzzo armato di completamento della struttura) e al solaio oggetto del collaudo di Arsago Seprio. Mentre per un solaio in latero cemento è possibile registrare valori contenuti di rumore a basse frequenze con notevoli incrementi del rumore spostandosi verso frequenze sempre più alte, nello spettro sonoro del solaio in X-Lam la situazione è completamente diversa. Il solaio fa passare rumori abbastanza elevati a basse frequenze, che aumentano fino a raggiungere le medie (quelle della zona centrale dell’asse delle ascisse) per poi calare vistosamente alle alte.
Concentriamo ora l’attenzione sulla parte finale dei due grafici e limitiamoci a osservare che cosa accade in questi due casi per l’intervallo di frequenza che va da 1000 a 3150 Hz, in cui la tecnica del massetto galleggiante ha il maggior effetto di taglio dei rumori (dovuti alle vibrazioni del solaio). Nel caso del solaio in latero cemento, il ΔLn,w dovuto alla presenza dell’isolante al calpestio e del massetto galleggiante può avere valori che superano i 30 dB (in base alla scelta dell’isolante, o meglio della sua caratteristica di rigidezza indicata dal parametro «s’» definito rigidità dinamica, e alla massa areica del massetto galleggiante), mentre per il solaio in X-Lam ci si dovrebbe attendere un decremento più contenuto in quanto i rumori ad alta frequenza sono decisamente meno elevati. Tale valutazione, più basata su una sensazione che su effettivi calcoli previsionali, potrà essere compitamente valutata e comprovata a seguito delle indagini strumentali di seguito ampiamente descritte.
Venendo ora al caso di Arsago Seprio, la valutazione preventiva effettuata con le formule di calcolo disponibili per la soluzione «umida» è stata affrontata considerando un massetto galleggiante sabbia cemento con massa areica di 100 kg/m2 con interposti due strati resilienti per un valore di s’ = 11 MN/m3; tale abbinata avrebbe dovuto portare un valore di ΔLn,w = 32 dB. Per quanto riguarda, invece, la soluzione a secco, non è stato possibile effettuare nessuna valutazione preventiva, a causa della predetta mancanza di formule sperimentali e si è deciso di procedere con la sola sperimentazione sul campo. Le stratigrafie che sono quindi state valutate come idonee e avvallate dalla proprietà, costituiscono la base per le sperimentazioni di cui scriveremo di seguito e su cui faremo tutte le valutazioni del caso. I risultati sono sintetizzati nella tabella, dove si possono notare sia i valori misurati in opera per l’indice di isolamento dei solai dai rumori di calpestio sia l’indice di isolamento dai rumori di tipo aereo (R’w,).
Dalla tabella è possibile trarre una prima immediata considerazione riguardo le due filosofie costruttive: se è vero che i solai trattati con tecniche completamente a secco hanno un costo leggermente superiore rispetto a quelli con elementi a base cementizia tradizionali, è altrettanto vero che hanno una prestazione sotto il profilo dell’isolamento acustico decisamente superiore (valori riportati in grassetto nella tabella 1). In merito al tipo di pavimentazione, come peraltro già risultato anche in altri collaudi, la pavimentazione in legno porta un contributo all’isolamento dei rumori di calpestio superiore a quelle a base ceramica (o comunque rigida), in questo caso di 2 dB. Diversamente da quanto accade per le strutture tradizionali in latero cemento (dove il beneficio del controsoffitto sull’indice di isolamento al calpestio è piuttosto ridotto) per quelle in legno in genere, e anche per il tipo X-Lam, la presenza di un controsoffitto porta un notevole contributo migliorativo sia per l’isolamento dei rumori aerei sia per quelli dovuti a impatto (o calpestio). Il riempimento dell’intercapedine porta un importante contributo (nei casi oggetto di studio è stato misurato un incremento da 3 a 6 dB).
Isolamento al calpestio: quale calcolo per solai in legno?
La presenza di una maggior quantità di polvere di marmo e quindi una maggiore massa areica della stratigrafia porta anch’essa a un contributo migliorativo sull’indice di isolamento al calpestio (dalle indagini effettuate il valore è migliorato di ben 6 dB). In relazione alle risposte in frequenza dei solai e ai valori misurati per l’indice di isolamento dai rumori di calpestio per i solai di tipologia umida, togliendo il contributo positivo dovuto alla presenza del controsoffitto (che potremo considerare pari a 6 dB) avremmo dovuto misurare un valore all’incirca pari a 58 dB. È un valore confermato da un ulteriore collaudo eseguito su medesima struttura in X-Lam con medesimo pacchetto e isolamento al calpestio ma senza controsoffitto. Volendo quindi valutare se la soluzione proposta, che doveva garantire un livello di attenuazione dei rumori di calpestio: ΔLn,w = 32 dB partendo da un valore di L’n,w = 84 dB dell’elemento al grezzo, ha effettivamente mantenuto la promessa, ci troveremmo in grande difficoltà. Infatti facendo riferimento alle uniche formule sperimentali per il calcolo previsionale disponibili, avremmo dovuto proporre in sede di valutazione preventiva, un valore teorico L’n,w = 52 dB (valore ottenuto per semplice differenza tra i due indici sopra riportati), quindi di 6 dB meglio di quanto effettivamente ottenuto.
La sensazione espressa è stata purtroppo confermata dai dati di collaudo. La formula del calcolo del livello di attenuazione del rumore di calpestio valida per solai omogenei e massicci mal si addice a strutture molto più leggere. Sempre a livello intuitivo la spiegazione potrebbe essere nella tipologia di risposta in frequenza che il massetto galleggiante è in grado di dare. Come riportato all’interno delle normative, quello galleggiante è sfruttato ampiamente in edilizia da molti anni ed è definito reattivo per risonanza. Avviene, cioè, che la sollecitazione dovuta all’urto sia dapprima amplificata dal sistema dinamico fino alla frequenza di risonanza del sistema stesso (calcolabile con una formula normata con due sole variabili, il valore s’ dello strato resiliente e il valore della massa areica del massetto) per poi essere limitata dal sistema galleggiante mano a mano che aumenta la frequenza. Questo sistema dinamico, composto da una massa che galleggia su una molla appoggiata a un basamento, ha un rapporto tra le masse areiche in gioco che va da 1 a 3 fino a limiti di 1 a 5, significa che il massetto, più leggero, galleggia su una molla legata a un supporto molto più pesante. Nel caso di solai in legno, in genere e anche per la tipologia costruttiva X-Lam i rapporti di peso sono decisamente diversi: spesso arrivano a mala pena a 1 a 1. Questa condizione impone una domanda sulla modalità di funzionamento del massetto galleggiante: potrà ancora essere reattivo per risonanza avendo circa il medesimo peso del suo basamento o il nuovo sistema dinamico potrà avere diversi modi di vibrare?
Purtroppo non abbiamo ancora le risposte, ma le prime esperienze confermano l’inadeguatezza delle formule oggi disponibili (valide per solai massicci) e la sperimentazione descritta in questo articolo ha ulteriormente confermato le prime sensazioni. Lo stesso discorso vale anche per i risultati ottenuti con tecniche che non prevedevano il massetto galleggiante (quelle a secco), ma che facevano affidamento sul susseguirsi di materiali a differente impedenza acustica, intervallando elementi più rigidi e pesanti a strati più cedevoli, ma sempre dotati di una maggiore resistenza a compressione rispetto agli isolanti al calpestio dedicati alla tecnica tradizionale del massetto galleggiante.
I vantaggi delle strutture in legno X-Lam
Altre due ottime prerogative che porta in dote questa modalità costruttiva sono relative al fatto che diversamente da quelle tradizionali massicce, le strutture in X-Lam sono, in estrema sintesi, assemblaggi di elementi prefabbricati in segheria o stabilimento e possono quindi giovarsi dell’opportunità di prevedere dei giunti di disaccoppiamento tra i vari elementi. Interponendo delle fasce idonee, per tipologia di materiale e capacità di resistere ai carichi, in testa e al piede dei pannelli adibiti a struttura verticale, abbiamo la possibilità di limitare ulteriormente la trasmissione di vibrazioni attraverso le strutture; tale prerogativa consente dei livelli di isolamento dei solai decisamente elevati se raffrontati alle costruzioni di concetto tradizionale.
La seconda prerogativa, anch’essa legata alla modalità costruttiva, ma decisamente trasportabile anche sulle costruzioni a telaio di filosofia tradizionale, è relativa al fatto che nella stragrande maggioranza dei casi in un edificio costruito con una struttura in X-Lam il legno non è praticamente mai visibile ed è sempre protetto: esternamente dall’isolamento a cappotto, e internamente dalla presenza di contropareti, controsoffitti e rivestimenti a pavimento. La presenza di questi rivestimenti, mediamente effettuati con la tecnica delle lastre in gesso rivestito, fibro-gesso o con pannelli tipo Osb, tutti elementi flessibili non vincolati rigidamente alle strutture, consente di limitare anche le possibili perdite di isolamento dovute, per esempio, ai contatti che si possono creare tra la pavimentazione in ceramica e lo zoccolino (vero flagello che ha fatto risultare fuori requisito molti collaudi con pavimentazione rigida). Dato che lo zoccolino è incollato sulla lastra, ed essendo questa svincolata dalla struttura tramite l’interposizione di idonei elementi elastici, le vibrazioni e quindi le trasmissioni di rumore per fiancheggiamento che potenzialmente dovrebbero passare dalle pareti sono assorbite dalle lastre stesse, concedendo un buon livello di isolamento dai rumori di calpestio anche a seguito di una tecnica di posa non ineccepibile.
Fasi di posa delle due soluzioni a confronto: solaio a secco in X-Lam e solaio tradizionale
